Д.т.н. Кузин Р.Е., к.т.н. Таиров Т.Н., Быковский В.А.

МИТХТ им. М.В.Ломоносова, Санкт-Петербургский филиал ЦИПК Росатома

Оценка состояния «исторических хранилищ» радиоактивных отходов в Центральном и

Северо-западном Федеральных округах

За годы развития атомной промышленности в России накоплены миллионы кубических метров радиоактивных отходов (РАО) различного уровня активности. Актуальность проблемы обращения с РАО возросла многократно в связи с атомной катастрофой на фукусимской АЭС.

Отходы, не связанные с ядерно-топливным циклом, в подавляющей части представлены отвержденными или твердыми отходами низкого и среднего уровней активности. В 60-х годах прошлого столетия для утилизации таких РАО было создано 35 специализированных комбинатов «Радон» (СК «Радон). В задачи СК входили сбор, транспортировка, переработка и окончательная изоляция радиоактивных отходов в приповерхностных хранилищах.

В течение полувекового периода эксплуатации большинство региональных СК продемонстрировали свою практическую безопасность для окружающей среды и проживающего вблизи комбинатов населения. Однако, объём и суммарная активность размещённых в СК отходов давно превысили первоначально запланированные величины, но альтернативных предприятий и сооружений в России пока нет, как нет и региональных хранилищ, куда можно было бы переместить накопленные в СК отходы. В такой ситуации специалисты вынуждены искать возможность продолжения эксплуатации действующих предприятий, а в некоторых случаях их расширения за счет строительства в рамках отведенных территорий новых сооружений, отвечающих современным требованиям экологической безопасности.

Существует несколько классификаций радиоактивных отходов. В основе классификации МАГАТЭ лежит учет вариантов окончательной изоляции РАО, а ключевыми ее признаками служат концентрация радионуклидов и период их полураспада, т.к. требования к технологии окончательной изоляции отходов во многом определяются временем, в течение которого отходы сохраняют опасность. Согласно этой классификации РАО подразделяются на отходы, содержащие короткоживущие или долгоживущие радионуклиды. Именно эта схема используется Европейским сообществом.

Промышленно развитые государства начали проводить работы по оценке экологической безопасности хранилищ РАО по мере накопления отходов. Так в Японии с 1965 года, в США с 1970 года, с 1973 года в Канаде и т.д. Наибольший прогресс в исследовании территорий и объектов хранения РАО достигнут в США. Во Франции хранилища РАО успешно функционируют, так как здесь раньше столкнулись с проблемой ухудшения состояния природной среды и были вынуждены начать разработку технологий реабилитации территорий. В России в основном находятся в эксплуатации хранилища приповерхностного типа на предприятиях СК «Радон» и специализированных комбинатах ПО «Маяк», СХК «Северск», «ГКХ» (Железногорск), «ГНЦ НИИАР» (Дмитровград) и др.

В начале 60-х годов в Московской (ЦФО) и Ленинградской (С-З ФО) областях были созданы СК «Радон» для захоронения радиоактивных отходов низкой и средней активности с периодом полураспада до 30 лет, которые в основном представлены радионуклидами Sr90, Cs137, Co60. Твердые РАО размещались в хранилищах приповерхностного типа, представляющие собой траншейные выемки глубиной 4-5 м, стенки которых были выложены железобетонными блоками и перекрыты плитами. Первые хранилища РАО названы «историческими». Впоследствии их конструкции совершенствовались с целью повышения герметичности и создания надежных систем контроля.

Полигоны «Радон» включают три зоны: зона возможного загрязнения (ЗВЗ) охватывает все хранилища РАО и основные цеха предприятий; санитарно-защитная зона (СЗЗ) радиусом 2,2 км от трубы выброса; зона наблюдения (ЗН), в эту зону включается территория радиусом 7 км от трубы выброса.

Радиационный контроль окружающей среды в районе полигонов проводится круглогодично.

Выполняемые в настоящее время работы по обращению с «историческими» хранилищами вследствие большого разнообразия их типов, характеристик размещенных РАО, а также типов вмещающих подстилающих пород, направлены преимущественно на временное повышение радиационной безопасности и не являются достаточными для окончательного решения проблем наследия. Для оценки эффективности работы таких систем и прогноза их изоляционных свойств на требуемые периоды времени был проведен анализ механизмов разрушения материалов указанных барьеров, а также выполнены натурные и лабораторные исследования скоростей их деградации.

При проведении этих исследований изучались процессы нарушения структурной целостности исследуемых материалов инженерных барьеров; процессы трещинообразования во времени; взаимосвязь процессов деструкции с геолого-гидрогеологическими условиями размещения РАО.

Для оценки эффективности использования приповерхностных породных массивов и определения вариантов обращения с «историческими» хранилищами в диссертации проведена систематизация типов пород, а также выполнена оценка эффективности работы системы таких барьеров. На основе обработки статистических данных, спектр геологических условий размещения «исторических» хранилищ РАО различных производств ядерного топливного цикла был сведен в три группы параметров среды, характеризующих:

· благоприятные условия, выраженные в слабой фильтрации грунтовых вод и высоких сорбционных качествах пород (например - глины);

· неблагоприятные условия, с характерно интенсивной фильтрацией и слабой задерживающей способностью среды (пример - пески);

· промежуточный набор характеристик, наиболее часто встречающийся на промплощадках объектов отрасли и территории РФ в целом (неоднородные суглинки/супеси).

Отсутствие гарантий задержания ряда радионуклидов с большими периодами сохранения потенциальной опасности геологической средой площадок размещения объектов рассматриваемой группы определяет необходимость извлечения РАО или, в случае невозможности проведения таких работ, введения ограниченного использования территории.

Разработанные критерии позволили выделить 4 типовые технологии дальнейшего обращения с «историческими» хранилищами:

· лицензирование сооружения как объекта окончательной изоляции;

· дооборудование – проведение мероприятий по созданию инженерных барьеров обоснованного состава и размера и изменению гидрогеологической ситуации;

· извлечение РАО для размещения в региональных объектах окончательной изоляции;

· создание территории ограниченного пользования (промышленного).

Обработка и анализ данных геомониторинга являлась бы основой прогнозирования развития негативных процессов в хранилищах РАО и за их пределами. С целью ограничения отрицательного воздействия этих процессов на окружающую среду на данном этапе запланированы инженерно-технические мероприятия, которые заключались бы, например, в повторном омоноличивании и создании многофункциональных покрытий. После реализации этих мероприятий на полигоне по данным геомониторинга необходима и возможна оценка их эффективности и повышения безопасности хранилищ РАО, что позволит продлить срок эксплуатации полигонов.

Литература:

1. Гупало В.С., Коновалов В.Ю. Влияние защитных барьеров на эколого-экономические показатели объектов окончательной изоляции радиоактивных отходов // Научно-информационный журнал по радиационной безопасности «АНРИ» (Аппаратура и новости радиационных измерений), № 3(62) - 2010.

2. Кузин Р.Е., Никонов В.И., Таиров Т.Н. Фоновые экологические исследования Эльконского урановорудного района. Безопасность окружающей среды – радиоэкологический журнал, М.: ООО «Атомные связи», 2008.