Что делать с отработанным ядерным топливом, чтобы не было проблем, как у США?

Мы уже рассказали, как и что хранится под куполом на острове Рунит в Тихом океане и почему его существование беспокоит не только его "счастливого обладателя" — Маршалловы Острова, но и многие другие страны Тихоокеанского региона и генсека ООН.

Купол над радиоактивными отходами (РАО) собрали в самом конце 70-х, и он должен был стать временным, а не постоянным и опасным. Мы решили разобраться, что делают с отходами и отработанным ядерным топливом (ОЯТ) сейчас.

С радиоактивными отходами и ОЯТ от атомных реакторов особо не разгуляешься: всего есть три способа.

Первый: ничего не делать

Да, с отходами деятельности атомных реакторов можно ничего не делать (почти). Все отработанное запаковывают в огромные металлобетонные контейнеры. В них отходы можно и хранить, и транспортировать.

Этот способ дешевый, быстрый и достаточно безопасный. Метод хранения сухой, так что вариантов, что из контейнера что-то вытечет — нет.

Но есть два серьёзных недостатка:

• контейнеры никуда не денутся, и разбираться с ними придётся будущим поколениям;
• это временное хранилище, а не окончательное захоронение: контейнеры просто стоят на отведенных для них площадках.

Второй: переработка

Отработанное ядерное топливо вполне может рассматриваться не как опасный мусор, а как полезный ресурс: в нем содержится немало урана-235 и -238, плутония и других изотопов.

В идеале производство, эксплуатация и переработка ядерного топлива должны когда-нибудь замкнуться в единый цикл и не оставлять на выходе практически никаких отходов. 

Чем современнее и технологичнее будут реакторы, тем продуктивнее будет становиться переработка, а добыча урана станет гораздо менее значимой.

Большой плюс переработки ОЯТ — тот факт, что после неё объемы отходов, которые надо где-то захоранивать намного меньше. Также после этого, то что не переработалось можно преобразовать во что-то короткоживущее и не такое высокоактивное: вместо сотен тысяч лет хранения ОЯТ получатся сотни лет хранения РАО, оставшегося после переработки.

Третий: захоронение

В мире на данный момент есть только две страны, которые практикуют окончательное захоронение: Финляндия и Швеция. 

Предполагается, что захоронение должно быть вечным — на 100 000-500 000 лет. Этот способ совсем уж дорогой и сложный, и на данный момент окончательное захоронение пока массово не практикуется. Во-первых, есть сомнения относительно того, смогут ли хранилища продержаться так долго — проверить экспериментальным путём это невозможно. Во-вторых, а как же ценные элементы в ОЯТ, которые могут пригодиться по мере развития технологий? Пока не умрут надежды на массовый и действительно продуктивный замкнутый цикл, закапывать на века ОЯТ как-то жалко.

Одним из первых образцов окончательного захоронения является финский объект Онкало. Разработки для вечного захоронения финны начали вести ещё в конце 70-х годов, когда в стране только начали появляться первые АЭС. Только с 1983 по 2000 годы многочисленные исследователи и комиссии искали подходящее место на территории Финляндии, куда можно было бы закопать свои радиоактивные отходы и ОЯТ (только свои, потому что, по закону, никакие радиоактивные отходы нельзя ввозить или вывозить с территории страны).

Наиболее подходящим местом был выбран остров Олкилуото. Строительство объекта стартовало в 2004 году. Начало реального размещения ОЯТ начнётся на этом объекте не ранее 2020 года, а объёмы тоннелей предполагают, что набивать хранилище отходами можно будет лет сто, не меньше.

Как работает финское хранилище?

На глубине 450 метров в толще гранитной породы финны раскапывают разветвленную сеть тоннелей. Общая длина сети, согласно расчетам, составляет 42 километра. От основного тоннеля в разные стороны отходят тоннели размещения. В этих "отростках" в полу бурятся колодцы, куда помещаются пеналы с отработавшими своё кассетами с ядерным топливом.

Внутренняя часть пенала отлита из чугуна. В него в отдельные ячейки помещаются кассеты. Чугунная часть помещается в медную (толщина медной оболочки 50 миллиметров). Из пенала откачивается воздух и закачивается аргон, всё это закрывается медной пробкой. В таком виде кассеты можно захоранивать.

Пенал в ОЯТ отвозят в тоннель размещения и помещают в колодец в полу. Стенки колодца выполнены из прессованного бетонита (поглощает влагу). Когда место в тоннеле размещения закончится, его должны заполнить сухим бетонитом и залить бетонной пробкой.

Весь процесс очень трудоёмкий: для того, чтобы бурить колодцы, размещать пеналы и просто перемещаться по подземной сети, финны разработали специальные машины.

Шведское хранилище намного старше: в нём размещают ОЯТ и РАО всех категорий с 1988 года. Расположено оно рядом с АЭС Форсмарк на глубине 50 метров ниже дна Балтийского моря. В ближайшее время хранилище планируется расширить.

Вдохновившись финским хранилищем инвестируют в изучение окончательного геологического захоронения США (репозиторий Юкка-Маунтин), Южная Корея, Тайвань и Япония. У России тоже есть интерес к окончательному захоронению, но только не ОЯТ, а высокоактивных остатков от его переработки, потому что в РФ всё-таки делается упор на переработку.