Болятко Основы екологии и охраны окружаюсчей 2008

радиационную, но и ядерную опасность, при хранении требует организации специальных мер и средств по отводу остаточного тепловыделения. Однако ОЯТ содержит невыгоревший 235U, наработанный плутоний и ряд других радионуклидов, которые в дальнейшем могут быть повторно использованы.

Важнейшей проблемой является изоляция РАО, не зависящая от дальнейшего развития ядерной энергетики. Накопленные более чем за 60 лет РАО и ОЯТ уже сами по себе создали трудно решаемую научную и техническую проблему. Суммарная активность РАО на территории России оценивается более чем в 1,5 млрд Ки. Более 99% этого количества связано с оборонной деятельностью по наработке ядерных материалов и сосредоточено на объектах Минатома России. При этом на жидкие РАО приходится 85% общей активности. Общий объем РАО превышает 60 млрд м3.

Количество РАО, накопленных при производстве ядерного оружия, на порядок больше, чем количество отходов, образовавшихся в ядерной энергетике. На оборонных предприятиях в специальных емкостях хранится 570 млн Ки, в открытых специальных бассейнах – 500 млн Ки и в специальных водоемах – 200 млн Ки. Более 1 млрд Ки РАО закачано в подземные горизонты. Только в результате наработки оружейного плутония на ПО «Маяк» накоплено свыше 1 млрд Ки РАО.

Основной объем РАО и отработавших ядерных материалов гражданских программ образовался в ядерной энергетике. Ежегодная наработка РАО в нашей стране только на радиохимических предприятиях и АЭС оценивается в 70 млн Ки.

7.4. Обращение с РАО и ОЯТ

Перспективы развития ядерной энергетики как в России, так и в мире в целом в значительной степени связаны с решением ряда проблем принципиального характера, причем многие из них требуют безотлагательного решения. Это, прежде всего, проблемы накопления ОЯТ, вывод из эксплуатации в ближайшее время многих энергоблоков, выработавших свой ресурс, наличие оружейного плутония и перспективы его дальнейшего использования в энергетических реакторах.

241

Наконец, рассмотрим проблему безопасного для биосферы захоронения радиоактивных отходов. Специалисты считают, что вопрос о захоронении высокоактивных РАО принципиально может быть решен при достигнутом на сегодня уровне научных и технологических разработок. Очевидно, что временное хранение огромного количества РАО на реакторных площадках или других местах даже в контролируемых условиях представляет большую опасность, чем их захоронение в геологические формации в труднодоступных районах.

Технологические решения по захоронению РАО должны обеспечивать отсутствие воздействия на окружающую среду при любых возможных геологических изменениях в местах захоронения в течение тысячелетий. Поскольку такие гарантии проблематичны, рассматриваются другие пути решения, в частности трансмутация долгоживущих компонентов РАО в более короткоживущие. Однако ни один из предлагаемых методов решения в настоящее время не доведен до стадии промышленного освоения.

При комплексной постановке проблемы под обращением с РАО и ОЯТ подразумевают рассмотрение всех основных стадий промышленного производства отходов ядерной энергетики: образование, сбор, хранение, переработку и утилизацию или окончательное захоронение. Проблема обращения с радиоактивными отходами возникла фактически с самого начала промышленного освоения ядерной энергетики и всегда привлекала к себе внимание и

специалистов, и общественность, но особенно она обострилась к концу XX в.

Нерешенность проблем, связанных с безопасным обращением РАО и отработавших ядерных материалов, в последнее время стала, по существу, основным предметом острой критики ядерной энергетики и тормозом на пути ее дальнейшего развития.

Проблема накопления ОЯТ на АЭС является одной из самых актуальных. В России принята концепция замкнутого ЯТЦ, которая предусматривает переработку ОЯТ, повторное использование энергетического плутония и урана, концентрирование и отверждение высокоактивных отходов.

Такая же стратегия принята в Великобритании, Франции и Японии. Многие страны, имеющие развитую ядерную энергетику (США, Канада, Швеция, Испания и др.), не перерабатывают ОЯТ

242

своих АЭС и помещают его в специальные хранилища, ориентируясь на стратегию долговременного (до 50 лет) хранения ОЯТ, пока не решен вопрос о его судьбе. А ведь к 2010 г. из мирового парка реакторов с урановым топливом общей мощностью свыше 350 ГВт (эл) уже более 300 тыс. т ОЯТ должно быть каким-то способом распределено.

В зависимости от развития и совершенствования новых научных подходов и технологий отработавшее топливо в дальнейшем может быть либо отправлено на захоронение, либо на регенерацию. Пока же специалисты указанных стран считают, что современные химические технологии по регенерации топлива не соответствуют требованиям экологической безопасности и могут быть использованы для несанкционированного распространения ядерного оружия.

Однако в этих странах уже возникли затруднения с обращением с ОЯТ из-за перегруженности хранилищ. По сценарию однократного использования ядерного горючего без последующей регенерации все отработавшее топливо, в конце концов, должно быть удалено в глубокие геологические формации. Например, при мощности АЭС в 100 ГВт (эл) годовой выход ОЯТ современных реакторов составляет 2000 т тяжелого металла. По действующему законодательству США отдельное хранилище может иметь емкость захоронения максимум 70 000 т, что означает ввод каждые 30 40 лет новой площадки для удаления отходов.

Строительство единственного пока в мире специализированного промышленного подземного хранилища для локализации ОЯТ на длительный срок (порядка 10 000 лет) ведется в США. После практически 20-летнего обсуждения и согласования в 2002 г. было принято решение о строительстве в штате Невада хранилища ядерных отходов Юкка Маунтин. К настоящему времени в США накопилось уже более 50 тыс. т ОЯТ, которое, в основном, хранится под водой в расположенных рядом со станциями специальных бассейнах.

Согласно принятому решению жерло потухшего вулкана горы Юкка станет могильником для 77 тыс. т РАО. Контейнеры с отходами предлагается захоронить в 300-метровых шахтах, пройденных прямо в кратере и примерно на 300 м выше уровня подземных вод. Авторы проекта уверены, что естественная

243

пластичность вулканических пород гарантирует герметичность могильника на указанный столь длительный срок.

В настоящее время хранилище планируется сдать в эксплуатацию только в 2017 г., что уже на 19 лет позже ранее объявленного срока. Это связано с возникшими по ходу строительства непредвиденными трудностями. Принятый в США открытый ЯТЦ потребует строительства к концу века еще как минимум десятков хранилищ такого типа. В свою очередь многочисленные противники данного проекта не оставляют надежды на пересмотр уже принятого решения.

Общее количество ОЯТ в России составляет более 16 тыс. т из более чем 250 тыс. т во всем мире. Ежегодные темпы накопления в России оцениваются примерно в 800 т/год (от 10 12 тыс. т/год в мире). В табл. 7.8 представлена количественная информация о положении дел в России с образующимися и накопленными ранее отходами радиоактивного производства.

Если темпы образующихся и перерабатываемых за год жидких радиоактивных отходов выравниваются и основная проблема остается с обращением ранее накопленных РАО, то рост накопления ОЯТ идет с угрожающей скоростью.

Концепция замкнутого ЯТЦ, ориентированная с самого начала на развитие и переход к РБН, эффективна только при сохранении баланса между объемами выгружаемого из реакторов и перерабатываемого топлива.

В первоначальных прогнозах развития ядерной энергетики России предполагалось, что ОЯТ с РБМК будет храниться в специальных хранилищах на АЭС, а затем направляться на прямое захоронение без переработки, поскольку переработка топлива с этих реакторов является экономически нецелесообразной.

Отработанное топливо реакторов ВВЭР после выдержки на площадках АЭС должно дальше транспортироваться для хранения и переработки на заводы по регенерации топлива. На сегодняшний день указанная концепция реализована для реакторов типа ВВЭР-440, где темп накопления ОЯТ соответствует темпу его переработки.

244

					Таблица 7.8
	Отложенные проблемы по ОЯТ и РАО
			Год
	Проблема				Эквивалент
		2001	2003	2005
					млн Ки
		Жидкие РАО, млн куб. м
	Образование за год	3,8	4,8	4,2	110
	Переработано за год	1,6	3,2	3,6
	Изололировано в подзем-	0,9	0,9	0,9	15
	ные горизонты за год
	ИТОГО на конец года:	469,1	468,1	476,1	1200
	в подземных горизонтах	50,8	52,7	54,6	700
	в приповерхностых	418,3	415,4	421,5	500
	хранилищах
		Твердые РАО, т
	Образование за год	0,9	1,1	1,1	4,4
	ИТОГО на конец года	71	73,2	75,4	391
			ОЯТ, т
	Образование за год	537	654	605	674
	Переработано за год	130	121	96	58,1
	ИТОГО на конец года	13480	14768	16147	6000

С 1977 г. на Урале действует единственный в бывшем СССР

радиохимический завод РТ-1 по переработке ОЯТ реакторов ВВЭР440, а также судовых и исследовательских реакторных установок. При проектной мощности завода 400 т/год темп поступления должен был составлять 110 т/год от АЭС России, 40 т/год от АЭС Украины и Армении и 88 т/год от зарубежных АЭС.

245

Несмотря на то, что в настоящее время мощность завода РТ-1 ограничена до 250 т/год, она обеспечивает потребности АЭС с реакторами ВВЭР-440. Более того, по мере исчерпания ресурсного срока эксплуатации и досрочного снятия с эксплуатации реакторных блоков ВВЭР-440 загрузка предприятия РТ-1 постоянно снижается.

Топливо с реакторов ВВЭР-1000 планируется перерабатывать на заводе РТ-2 мощностью 1500 т/год на территории Горнохимического комбината в Красноярском крае. Без ввода в

эксплуатацию завода РТ-2 говорить о замкнутости ЯТЦ в нашей стране не приходится и пока ОЯТ с реакторов ВВЭР-1000 вывозится с АЭС в централизованное хранилище на 6000 т комбината в Красноярске-26, полное заполнение которого при сохраняющихся темпах накопления ОЯТ этого типа (около 200 т/год) должно произойти к 2015 г.

Несбалансированность потоков выгружаемого из реакторов и перерабатываемого топлива может привести к ситуации, когда мощности хранилищ в ближайшее время будут заполнены. Уже сейчас на АЭС в бассейнах выдержки содержится ОЯТ в количествах, не позволяющих в случае необходимости произвести аварийную выгрузку топлива, и может произойти вынужденная остановка энергоблоков.

Таким же образом обстоят дела с накоплением ОЯТ и в мировой практике. Мощность всех действующих перерабатывающих заводов едва превышает 5200 т/год, а темпы накопления ОЯТ – более 10000 т/год. Построение сбалансированной с точки зрения образования и утилизации ОЯТ ядерной энергетики является задачей современности.

Аналогичная ситуация сложилась в ЯТЦ с вопросами хранения и переработки РАО. При существующей динамике накопления РАО и ОЯТ в процессе эксплуатации АЭС и отсутствия их вывоза с площадок вместимость имеющихся на АЭС хранилищ может исчерпаться в ближайшее время. Это является вполне реальным для станций, на которых отсутствуют установки по переработке РАО и не начаты работы по сооружению дополнительных хранилищ для РАО и ОЯТ.

В табл. 7.9 представлены данные по заполнению хранилищ жидких и твердых радиоактивных отходов на АЭС России. В

246

среднем по состоянию на начало нынешнего столетия хранилища были заполнены примерно на 70%.

		Таблица 7.9
Хранение жидких и твердых РАО на АЭС России
	Жидкие РАО	Твердые РАО
АЭС
	Объем, м3 / Заполненность, %
Балаковская	1584/42	9580/51
Белоярская	4659/73	14400/61
Билибинская	766/77	2442/77
Тверская	2027/69	7479/84
Кольская	7081/83	7845/39
Курская	9765/63	21695/99,7
Сосновоборская	12400/90	19754/71
Нововоронежская	7698/43	29814/74
Смоленская	15629/81	11479/76
Ростовская	133/17

В связи с этим необходимо ускоренное решение федеральной программы, обеспечивающей вывоз этих материалов с территорий АЭС. Пока же темпы реконструкции старых и строительства новых хранилищ на АЭС России не отвечают темпам образования РАО.

Цель переработки РАО в условиях АЭС концентрирование (сокращение объемов) накопленных отходов и перевод их в стабильную физико-химическую форму, максимально ограничивающую выход радионуклидов в окружающую среду и пригодную для дальнейшей эксплуатации (хранения, перевозки и захоронения). Применяемые в настоящее время на АЭС технологии иммобилизации жидких РАО с включением их в битумный или цементный компаунд обеспечивают их более надежную изоляцию.

247

До настоящего времени ни одна АЭС России не имеет полного комплекта установок по переработке твердых РАО путем сокращения их объемов методами сжигания, прессования и измельчения, а также перевода жидких РАО в пригодные для транспортировки и захоронения формы в соответствии с действующим регламентом.

В настоящее время нигде в мире еще не была продемонстрирована приемлемость того или иного способа геологического захоронения в промышленных масштабах. Научная и инженерно-техническая база для создания в России могильников федерального уровня достаточно проработана и обоснована, однако создание таких сооружений пока не осуществляется. Необходимость развития ядерной энергетики становится важнейшей задачей и требует строго научной обоснованности принимаемых решений.

Контрольные вопросы

1.Что такое топливно-энергетический баланс и каковы особенности его структуры на современном этапе развития?

2.Каковы темпы увеличения энергопотребления в прошлом, настоящем и будущем?

3.Каковы запасы и время исчерпания органических источников энергии?

4.Докажите возможность перехода к ведущей роли в структуре ТЭБ любого альтернативного источника энергии.

5.Каковы, с вашей точки зрения перспективы развития ядерной энергетики? Какая ядерная энергетика способна поддержать объемы энергопотребления будущего?

6.Сравните эффективность и негативные экологические последствия использования различных источников энергии.

7.Какие накопленные в ядерной энергетике проблемы сдерживают темпы ее развития?

8.Как сказывается неравномерность размещения полезных ископаемых и развития различных регионов мира на обеспечении энергопотребления человечества?

248

Г Л А В А 8

ЭКОЛОГИЯ И ОБЩЕСТВО. СОЦИАЛЬНО-ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА И ПРИРОДЫ

8.1Научно-практические основы взаимодействия общества

иокружающей среды

Рационализация взаимодействия общества и природы относится к одной из актуальных проблем современной цивилизации. В условиях глобализации все острее ощущается негативное воздействие экологических проблем на все стороны жизни общества. Экологические проблемы сдерживают экономический рост, затрудняют удовлетворение социальноэкономических потребностей человека, ставят под вопрос перспективы развития цивилизации.

В условиях обострения противоречия между человеком и природой мировое сообщество сосредотачивает усилия на поиске ресурсов и путей преодоления негативного воздействия природы на общество, подходов к обеспечению рационального природопользования. С этой целью в рамках ООН разработана концепция устойчивого развития цивилизации, определены пути экологизации экономического развития, принят ряд международных программ по ограничению выбросов вредных веществ и парниковых газов в окружающую среду. На основе международных экологических рекомендаций разработаны национальные природоохранные программы и концепции перехода к рациональному регулированию взаимодействия общества и природы.

Однако важно иметь в виду, что страны мира находятся на различных ступенях социально-экономического развития. Поэтому каждый субъект мировой цивилизации определяет характер и масштабы природоохранной деятельности. В нашей стране решение экологических проблем является органичной частью преобразования всей системы политических, социально-экономических и культурных отношений.

Научно-практические основы взаимодействия общества и природы базируются на трех основополагающих элементах: экологической доктрине, концепции антропогенного воздействия на

249

природу, учения об экологической политике. Изучение этих элементов позволит не только понять диалектику взаимодействия экологии и человека, но и выяснить сущность современной концепции регулирования взаимодействия общества и природы.

При анализе экологической доктрины взаимодействия человека и природы следует учитывать, что с позиции экологии человечество представляет собой общемировую популяцию биологического вида, органическую часть биосферы. И как биологическому виду, человеку присущ обмен веществ с окружающей природной средой, которая во многом определяет условия его жизни. За счет природы он удовлетворяет свои разнообразные потребности (утилитарные, эстетические, рекреационные, духовные). «Человек, как и все живое, может мыслить и действовать в планетарном аспекте только в области жизни – в биосфере, в определенной земной оболочке, с которой он неразрывно связан, и уйти из которой он не может. Его существование есть ее функция», писал В.И. Вернадский.

Цивилизация подобно живым организмам и экологическим системам подчиняется экологическим законам, которые определяют ее связи со средой обитания. Одним из них является принцип обратной связи, взаимной зависимости между всеми частями системы «природа – человек». В любой экологической системе происходит взаимодействие живых организмов со средой их обитания. В результате этого взаимодействия создаются устойчивые условия для жизнедеятельности.

Устойчивость по своей сути означает способность экосистемы сохранять свою структуру и функции при воздействии внешних и внутренних факторов. Любая экосистема способна к самостоятельному восстановлению своих свойств после какого-либо природного или антропогенного воздействия с помощью принципа обратной связи между ее компонентами. Однако в условиях нарастания деструктивного воздействия общества на окружающую среду происходит ослабление адаптационного механизма экосистемы.

Поэтому общество стремится к тому, чтобы процесс природопользования органически сочетался с деятельностью общества по сохранению устойчивости экосистем. В современных условиях эта задача решается путем нормирования негативного

250