Очень низкоактивные радиоактивные отходы в системе безопасного обращения с радиоактивными отходами

22 ноября 2014

Развитие атомной энергетики в современных условиях напрямую зависит от того, насколько эффективно будет решена проблема безопасного обращения с радиоактивными отходами (РАО). Принятие закона № 190-ФЗ от 11.07.2014 «Об обращении с радиоактивными отходами…» (далее – Закон) заложило основу создания в России единой системы обращения с РАО, задачей которой является организация и обеспечение приведения РАО в безопасное состояние, при этом завершающим этапом является их окончательная изоляция.

Существовавшая до принятия этого Закона классификация РАО по удельной активности позволяла успешно решать задачи обеспечения безопасного обращения с РАО, однако такой важный вопрос, как их окончательная изоляция, оставался открытым. Для определения законодательных рамок решения этого вопроса в статье 4 Закона установлена новая классификация РАО. В зависимости от удельной активности они разделяются на высокоактивные (ВАО), среднеактивные (САО), низкоактивные (НАО) и очень низкоактивные радиоактивные отходы (далее – ОНРАО).
 
В комментариях к Закону его разработчики отмечают, что необходимость введения новой категории РАО по удельной активности – ОНРАО – обусловлена особенностями захоронения таких отходов. Если общий порядок, предусмотренный статьей Закона, состоит в передаче упаковок РАО национальному оператору, который размещает принятые РАО, соответствующие установленным критериям, в специально созданных пунктах захоронения (ПЗ), то согласно статье 27 Закона захоронение ОНРАО может осуществляться в пунктах захоронения РАО, размещенных на используемых такими организациями земельных участках по решению Правительства Российской Федерации.
 
Несомненно, в основе каждого принимаемого решения об организации пункта захоронения ОНРАО на промплощадке радиационно опасного объекта должна быть дана оценка безопасности для населения и окружающей среды. При этом в расчет должны быть приняты такие характеристики ОНРАО, как активность и радионуклидный состав, период полураспада, радиотоксичность, а также миграционные характеристики радионуклидов.
 
На предприятиях атомной энергетики и промышленности образуются в большом количестве отходы, не являющиеся РАО (Закон № 190-ФЗ на них не распространяется), но которые не могут быть выведены из-под регулирующего (радиационного) контроля. Такие отходы получили название «очень низкоактивные отходы» – ОНАО. Их захоронение запрещается на участках размещения производственных отходов в соответствии с законодательством в сфере обращения с отходами производства и потребления и должно осуществляться в пунктах захоронения ОНАО. Обращение с ОНАО на АЭС регламентируется специальными санитарными правилами.
 
В ряде случаев безопасное захоронение ОНРАО возможно в местах захоронения  ОНАО. При этом достигается значительный экономический эффект, так как часто весьма затруднительно, а иногда и невозможно разделить отходы на ОНАО и ОНРАО. Например, половина донных отложений брызгального бассейна Балаковской АЭС по максимальной удельной активности следовало отнести к ОНАО, тогда как вторую их половину – к ОНРАО. При этом практически разделить отходы на ОНАО и ОНРАО не представлялось возможным, так как распределение удельной активности в донных отложениях подчиняется нормальному закону с небольшим средним квадратическим отклонением.
 
В Швеции на АЭС широко применяется практика захоронения ОНРАО и ОНАО на одном полигоне без их разделения. При этом полигон расположен на производственной площадке той АЭС, на которой образуются такие отходы. Следует отметить, что если для обращения с РАО предприятия, где они образуются, создали специализированную компанию SKB (Swedish Nuclear Fueland Waste Management Company), которая обеспечивает безопасное обращение (включая транспортировку и окончательное захоронение) с РАО за пределами предприятия производителя РАО, то захоронение ОНАО и ОНРАО  осуществляет само предприятие, где они образовались, не привлекая SKB.
 
Принятые критерии для захоронения таких отходов позволяют отказаться от сооружения сложных инженерных барьеров без ущерба для обеспечения безопасности населения и окружающей среды. В частности, для захоронения установлены следующие ограничения:

  • общее содержание активности на полигоне не должно превышать 200 ГБк, при этом вклад в общую активность 137Cs не должен превышать 10%, а вклад в общую активность альфа-излучающих радионуклидов - 0,1%;
  • удельная активность радионуклидов с периодом полураспада более 5 лет не должна превышать 300 кБк/кг;
  • содержание радионуклидов с периодом полураспада менее 5 лет не ограничивается;
  • мощность дозы на поверхности упаковки не должна превышать 0,5 мЗв/ч;
  • на каждой упаковке должны быть указаны сведения по содержанию радионуклидов;
  • класс токсичности в переводе на требования российских нормативных документов не должен быть ниже третьего.

 
Такие ограничения позволяют в течение 100 лет за счет естественного распада снизить удельные активности отходов до значений, при которых допускается снять полигон с радиационного контроля, сохранив требования, устанавливаемые для полигонов твердых бытовых отходов. Применение такого подхода на АЭС Швеции в течение 25 лет показало, что требования радиационной защиты и экологической безопасности полностью выполняются. В то же время такой подход позволяет: сократить транспортные расходы; избежать создания новых радиационно опасных площадок для хранилища; отказаться от разделения ОНАО и ОНРАО; снизить количество РАО, для изоляции которых требуются хранилища с более сложными и дорогостоящими инженерными барьерами; упростить технологию кондиционирования; снизить на порядок расходы по захоронению.
 
За период с 1985 года были выданы лицензии на четыре такие площадки. Из них три расположены на территории АЭС, а одна – на территории ядерного центра в Студсвике (Studsvik). К настоящему времени в хранилищах размещено более 20 000 м3 отходов. Операции по захоронению таких отходов производятся периодически с частотой один раз в три-четыре года. На проведение очередной кампании по загрузке требуется получение лицензии Шведского Агентства радиационной безопасности (SSM). В процессе эксплуатации предусматривается постоянный мониторинг активности грунтовых вод вокруг хранилища. Многолетние наблюдения и мониторинг вокруг хранилищ подтвердили отсутствие значимых утечек радионуклидов в окружающую среду. В редких случаях наблюдались годовые утечки, оцениваемые на уровне от
10-7 до 10-5 общей активности радионуклидов в хранилищах.
 
Накопленный опыт, как видно из представленных данных, успешно может быть применен для ОНАО и ОНРАО, которые в большом количестве образуются при ремонте и модернизации радиационно опасных объектов, а также при демонтаже оборудования, зданий, строительных конструкций ядерных установок. Шведский опыт обращения с ОНАО и ОНРАО убедительно показывает его преимущество, однако он применим для отходов, в активность которых основной вклад вносит 60Со.
 
С учетом того, что в России уже накоплены большие объемы содержащих радионуклиды отходов, такой подход по совместному захоронению ОНАО и ОНРАО требует разработки соответствующих регламентирующих документов. Например, шведский опыт был учтен при разработке требований к созданию аналогичных полигонов на производственных площадках предприятия СевРАО, занятого реабилитацией бывших береговых технических баз Северного флота.
 
Особенностью содержащих радионуклиды отходов, накопленных на таких площадках, является то, что за 30–50 лет их хранения радионуклиды с периодами полураспада примерно до 5 лет, а это в основном 60Со, в большей степени уже распались и в основном преобладают 90Sr и 137Cs. При организации полигона захоронения для таких отходов на территории предприятия СевРАО и планировании возможных вариантов использования этой территории через 100 лет были учтены требования пп. 3.11.1 и 3.12.1 ОСПОРБ-99/2010.
 
Согласно этим требованиям: «Сырье, материалы и изделия с удельной β-активностью от уровня, при котором допускается неограниченное использование материалов (приложение 3 к ОСПОРБ-99/2010) до 100 кБк/кг, или с удельной α-активностью до 0,1 кБк/кг, могут ограниченно использоваться, но только на основании эпидемиологического заключения органов государственного санитарно-эпидемиологического надзора на определенный вид применения при обосновании безопасности такого применения или направляться на специально выделенные участки в места захоронения промышленных отходов».
 
В соответствии с нормативными документами, на полигон могут захораниваться отходы с неизвестным составом β-излучающих радионуклидов с удельной активностью до 100 кБк/кг. Применительно к СевРАО, где известен радионуклидный состав отходов, нижняя граница удельной активности для смеси радионуклидов 137Cs и 90Sr при отнесении твердых отходов к ТРО составляет 12 кБк/кг.
 
За 100 лет в результате физического распада активность 137Cs снизится в 10 раз, а 90Sr – примерно в 11 раз. Это приведет к тому, что к началу вывода полигона из эксплуатации, при размещении на нем отходов с начальной удельной активностью от 30 кБк/кг до 100 кБк/кг, максимальная удельная активность отходов будет менее 10 кБк/кг.
При захоронении будет осуществляться засыпка пустот между упаковками для формирования формы полигона незагрязненным грунтом (от 10% до 20% общего объема упаковок). Соответственно, средняя удельная активность отходов по полигону через 100 лет не превысит 3 кБк/кг.
 
При этом должны быть обеспечены основные критерии освобождения полигона из-под регулирующего контроля и, в частности, непревышение годовой эффективной дозы облучения человека из критической группы 10 мкЗв и коллективной дозы 1 чел-Зв, а также непревышение уровня облучения населения при непреднамеренном вмешательстве человека 100 мкЗв/год. С учетом диффузии радионуклидов в основание полигона и засыпанный грунт реально уровень удельной активности будет еще ниже. Все эти годы на полигоне должен соблюдаться режим ограничения доступа на территорию и осуществляться радиационный контроль.

Наряду с проблемами ионизирующего излучения, как отмечается документами МАГАТЭ, а также нормативно-правовыми документами стран с развитой атомной энергетикой, актуальной является проблема обеспечения безопасности с позиции общей токсичности отходов. В России разработаны и введены в действие санитарные правила СП 2.1.7.1386-03, регламентирующие требования к оценке токсичности промышленных отходов. Эти правила устанавливают гигиенические требования и критерии к определению класса опасности промышленных отходов по степени их токсичности и нацелены на установление и предотвращение вредного воздействия токсичных отходов на среду обитания и здоровье человека.
 
В пунктах захоронения ОНАО на территории АЭС могут быть захоронены отходы III и IV классов токсической опасности, поскольку проектируемые барьеры безопасности сооружения по своим характеристикам обеспечивают и даже перекрывают предъявляемые к захоронению этих отходов требования санитарного законодательства Российской Федерации.
 
Наряду с выбором и обоснованием критериев безопасного обращения с ОНАО и ОНРАО для их безопасного захоронения следует учитывать следующие основные факторы:

  • объемную активность отходов;
  • активность и радионуклидный состав;
  • миграционные характеристики радионуклидов;
  • наличие технических барьеров;
  • условия вывода полигона из-под регулирующего контроля;
  • исключение захоронения пожаро-, взрыво- и химически опасных веществ.

Заключение

В ряде важных для практики случаев представляется целесообразным совместное захоронение ОНАО и ОНРАО, как это было сделано на Балаковской АЭС в 2005 г.. Это позволит существенно снизить затраты без ущерба для безопасности персонала, населения и окружающей среды. Для принятия такого решения следует разработать соответствующую нормативно-методическую базу с учетом как радиационных факторов, так и токсичности отходов.
 
Методология такой оценки должна основываться на рекомендациях МАГАТЭ с учетом практического опыта России и стран с развитой атомной энергетикой. Основные положения по оценке безопасности пунктов захоронения ОНАО изложены в разделе 8 санитарных правил СП 2.6.6.2572-2010.

Е.А. Иванов, к.т.н., ОАО «ВНИИАЭС»
В.Г. Асмолов, проф., д.т.н., ОАО «Концерн Росэнергоатом»
В.Г. Барчуков, проф., д.м.н.
О.А. Кочетков, к.т.н., ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России