Альтернативные концепции окончательных этапов обращения с ОНАО

Единственным общепризнанным способом окончательной изоляции РАО очень низкой активности (ОНАО) является их захоронение в приповерхностных объектах. Для определения места размещения регионального хранилища следует провести  сравнение площадок накопления отходов по геологическим условиям, объему ОНАО и стоимости их транспортирования в пункт захоронения. 

Со вступлением в силу «Основных санитарных правил обеспечения радиационной безопасности» в редакции 2010 года (ОСПОРБ-99/2010) в классификации РАО выделена дополнительная категория производственных отходов, способы обращения с которыми отличаются от предусматриваемых для остальных классов РАО. К этой категории отнесены отходы очень низкого уровня активности, содержащие техногенные радионуклиды в концентрациях ниже минимально значимой удельной активности, но выше уровней освобождения от радиационного контроля для свободного обращения. 

При неизвестном радионуклидом составе нижняя граница отнесения к ОНАО устанавливается только для отходов, сформированных природными радионуклидами (ОСПОРБ) и для РАО АЭС (СП 2.6.6.2572-2010). Согласно нормативам, ОНАО определяются как промышленные отходы АЭС с удельной β-активностью 0,3-100 кБк/кг или удельной α-активностью от 0,3-10 кБк/кг. Диапазон активности ОНАО в целом соответствует общемировым тенденциям в области классификации РАО (таблица 1).

Выделение в российской нормативно-технической документации категории ОНАО нацелено на устранение избыточных требований и ограничений, накладываемых на этапы дальнейшего обращения с обширной номенклатурой отходов, накопленных и образующихся на предприятиях атомной отрасли. Это приобретает особую актуальность в связи с необходимостью вывода из эксплуатации большого числа производственных объектов атомной индустрии – энергоблоков АЭС, зданий и сооружений центров радиохимической переработки, ядерных установок научного и оборонного назначения и т.д. Практика показала, что в процессе их демонтажа образуется большое количество отходов, имеющих уровень загрязнения техногенными радионуклидами намного ниже, чем у технологических РАО. Выделение категории ОНАО, в первую очередь, должно позволить упростить организацию окончательной изоляции этих отходов, не нарушая стандартов радиоэкологической безопасности.

Полигоны захоронения: мировая практика

В предлагаемой МАГАТЭ классификации РАО по способам захоронения ОНАО определяются как отходы, для безопасного удаления которых нет необходимости в высокой степени защиты и регулирующем контроле, и, следовательно, подходящие для удаления в приповерхностные хранилища типа полигонов твердых бытовых отходов. Продолжительность ведомственного контроля – до 100 лет.

Впервые категория отходов очень низкого уровня активности была предложена более 25 лет назад в Швеции. К этой группе были отнесены отходы, активность которых снижается естественным образом до уровня освобождения от  радиационного контроля в течение 50-100 лет. На практике было продемонстрировано, что необходимые уровни радиационной защиты и экологической безопасности могут быть обеспечены при захоронении ОНАО в приповерхностных сооружениях упрощенного типа.

В Швеции в районе АЭС «Оскаршамн» создан полигон (рис. 1), где производится захоронение ОНАО от всех радиационно опасных производств [1].

Во Франции отходы очень низкого уровня активности хранились на территории промышленных площадок, где они образовывались, или направлялись в хранилище CSA в департаменте Об для захоронения вместе с НАО и САО. В 2003 году был создан специальный полигон в Морвилье, рассчитанный на прием 650 тыс. м³ (около 750 тыс. т) ОНАО в течение 30 лет [2]. Проектом предусмотрено захоронение ОНАО в траншеях глубиной 5 м (рис. 2). Функции изоляции захораниваемых отходов от окружающей среды возлагаются на глинистые вмещающие породы, верхний глиняный экран и полимерные геомембраны. 

Рис. 2. Схема объекта захоронения траншейного типа (Франция): 1 – глина; 2 – контрольно-вентиляционная шахта; 3 – песок; 4 – мембрана; 5 – глина; 6 – отходы

В Японии при демонтаже исследовательской установки JPDR ОНАО захоранивались непосредственно на территории промышленной площадки реактора [3].

Практика сооружения и безопасной эксплуатации полигонов захоронения ОНАО имеется и в других странах с развитой атомной энергетикой (таблица 1 [4]).

Таблица 1. Диапазон удельной активности β- и γ-излучающих радионуклидов, принятый для определения способов обращения с НАО в разных странах, кБк/кг  

Концепции организации захоронения ОНАО

Организация деятельности по развертыванию инфраструктуры Единой государственной системы обращения с РАО в области безопасного захоронения ОНАО может быть осуществлена по четырем принципиально различным сценариям.

Первый предполагает централизованное захоронение. Все накопленные и вновь образующиеся ОНАО на всех без исключения производствах подлежат извлечению, упаковке/переупаковке (при необходимости) и отправке в региональный пункт окончательной изоляции ОНАО.

По второму сценарию все ОНАО направляются в объекты окончательной изоляции на специально выделенных участках в непосредственной близости от мест их образования (распределенное захоронение).

Третий сценарий предусматривает централизованное захоронение всех вновь образующихся ОНАО в региональном объекте окончательной изоляции. А ранее накопленные ОНАО подлежат локализации в хранилищах предприятий, где они размещены, с консервацией таких хранилищ и придания им статуса локальных объектов окончательной изоляции. То есть данный вариант предполагает те же технологические  принципы, что и для обращения с НАО.

Согласно четвертому сценарию, предприятия с малыми объемами образующихся или ранее накопленных ОНАО направляют их для захоронения в региональный пункт окончательной изоляции.

При больших объемах ОНАО подлежат захоронению в локальных объектах (для ранее накопленных) либо размещаются в специально создаваемых объектах (для вновь образующихся).

Условный территориальный округ

Региональная оптимизация потоков очень низкоактивных отходов выполнена на примере условного территориального округа, воссоздающего характерные особенности взаиморасположения объектов атомной промышленности в РФ (рис. 3).

Рис. 3. Пример расположения объектов накопления ОНАО в территориальном округе

Для наглядного сравнительного анализа объемов накопленных ОНАО на предприятиях условного территориального округа построена диаграмма, отражающая удельный вес отходов, накопленных на каждой из рассматриваемых площадок, в общем объеме ОНАО в округе (рис. 4). 

Рис. 4. Удельный вес объемов ОНАО на различных площадках в общем объеме отходов в регионе

Номенклатура ОНАО в основном представлена отходами двух типов:

• твердые – загрязненные стройматериалы, грунт, строительный и прочий мусор, оборудование, различная тара, конструкционные материалы (теплоизоляция, металл, бетон, облицовка, древесина), средства индивидуальной защиты, обтирочный материал и т.д.;
• жидкие – хозяйственно-бытовые воды, технологические растворы, пульпы и шламы.

При сопоставлении региональных концепций обращения с ОНАО рассматриваются два основных варианта организации централизованного захоронения:

• организация единственного регионального пункта окончательной изоляции, расположенного на территории предприятия с наибольшим объемом накопленных отходов;
• создание нескольких пунктов захоронения на площадках предприятий с большими объемами накопленных РАО этой категории.

При организации единственного регионального пункта окончательной изоляции ОНАО возникает вопрос о выборе места его размещения. Наиболее логичным вариантом является площадка с наибольшим объемом накопленных отходов. Однако следует учитывать ее удаленность от других пунктов накопления ОНАО, а также объем отходов, подлежащий транспортировке. Другими словами, следует оценить общий внутрирегиональный грузооборот ОНАО для каждой перспективной площадки организации единого пункта окончательной изоляции (таблица 2).

Таблица 2. Сравнительная оценка затрат на транспортировку при различных вариантах организации регионального пункта изоляции ОНАО

Экономический анализ

Стоимость обращения с ОНАО будет складываться из затрат на реализацию следующих основных технологических этапов (рис. 5-6):

• создание объекта захоронения;
• эксплуатация объекта захоронения;
• извлечение отходов из пунктов текущего размещения;
• транспортировка отходов до регионального объекта захоронения;
• окончательная изоляция ОНАО.

Рис. 5. Структура затрат на окончательную изоляцию накопленных ОНАО по варианту централизованного захоронения в могильнике регионального значения

Рис. 6. Структура затрат на окончательную изоляцию накопленных ОНАО по варианту захоронения на площадках образования

Дополнительные издержки на захоронение накопленных отходов в местах их образования формируются расходами на подготовку документации и получение лицензии на создание локального пункта захоронения, а также на проведение ежегодного мониторинга состояния объекта в течение 30 и более лет.

Как показывают результаты экономических расчетов, транспортная составляющая в структуре затрат на централизованное захоронение ОНАО достигает 62% и является, таким образом, основным предметом оптимизации. При варианте захоронения ОНАО на площадках образования 79% затрат составляют постоянные издержки, прямо зависящие от количества создаваемых объектов изоляции и лишь в меньшей степени – от объема захораниваемых РАО.

Таким образом, основным экономическим механизмом выбора наиболее оптимальной концепции обращения с ОНАО является сравнение затрат на транспортировку отходов с мест их текущего размещения до централизованного регионального объекта захоронения с постоянными затратами на создание и эксплуатацию децентрализованных объектов захоронения.

По результатам выполненных расчетов, величина постоянных затрат на создание условного приповерхностного объекта захоронения ОНАО составит 24 млн рублей. В конкретных случаях величина постоянных затрат может изменяться в зависимости от условий и проектных решений по локальной изоляции отходов. Как следствие, при суммарной стоимости транспортировки отходов с площадки их накопления, не превышающей 24 млн рублей, наиболее экономически эффективным решением будет размещение ОНАО в региональном пункте захоронения.

Принимая среднюю стоимость транспортировки ОНАО в размере 3 руб./т*км (на основании единых федеральных расценок с учетом категории опасности перевозимого груза) и среднюю плотность транспортируемых РАО около 1,2 т/м³, получили зависимость стоимости транспортировки РАО от расстояния и объема необходимых перевозок (рис. 7).

Рис. 7. Динамика изменения стоимости транспортировки ОНАО в зависимости от объема и расстояния транспортировки

Анализ показывает, что при перевозках на 300 км более 20 тыс. м³ отходов суммарная стоимость транспортных операций выше постоянных затрат на организацию пункта захоронения на площадке образования ОНАО. 

Для более наглядного представления степени влияния объемов и дальности требующихся перевозок на суммарные издержки предложена комплексная единица измерения, характеризующая общий объем грузооборота ОНАО – м³*км. Рисунок 8 наглядно демонстрирует, что при объеме грузооборота более 6,6 млн м³*км суммарная стоимость транспортировки превышает объем постоянных затрат на организацию пункта захоронения ОНАО на площадке их образования. А при меньшем объеме грузооборота наиболее экономически эффективным вариантом представляется захоронение отходов в региональном объекте изоляции.

Рис. 8. Динамика изменения стоимости транспортировки в зависимости от грузооборота

Для каждого пункта накопления ОНАО была проведена оценка экономической эффективности организации локальных объектов изоляции отходов (таблица 3).

Таблица 3. Оценка целесообразности создания локальных пунктов окончательной изоляции ОНАО*

* Для расчета стоимости транспортировки принималось, что из пунктов 1-6 ОНАО транспортируются в пункт 7, а из пункта 7 – в пункт 6

Сравнительный анализ показал, что в пунктах 1-5 создание локального пункта изоляции ОНАО нецелесообразно, а в пункте 6 дает положительный экономический эффект, составляющий около половины стоимости создания и эксплуатации локального объекта (11 млн рублей). Однако в случае принятия концепции локальной изоляции, отрицательный эффект от такого решения за счет других объектов региона (пункты 1-5) составит около 100 млн рублей. Иными словами, суммарный экономический эффект от реализации концепции регионального захоронения РАО составит 90 млн руб. Поскольку пункт 7 – место скопления наибольшего объема РАО, целесообразным решением будет перевод его в статус регионального объекта изоляции РАО.

Однако при развитии инфраструктуры атомной отрасли  экономические критерии не являются определяющими. Социальное и административное противодействие, особенно ярко проявляющееся при согласовании проектов захоронения РАО, способно исказить схему размещения объектов окончательной изоляции в сторону минимизации их количества, вопреки экономической целесообразности. 

При отсутствии социально-административных барьеров, наиболее целесообразной концепцией обращения с ОНАО является централизованное захоронение в региональном объекте окончательной изоляции.

Литература

1. Almen K.-E., Wikberg P. Site investigations for a repository for spent nuclear fuel in Oskarshamn, Sweden // Abstracts of 32nd IGC, Florence, 2004.
2. Kaelin J.L., Camp S., Rey D. Presentation of a new French site for storing very low level radioactive waste // International Workshop “Hydro-Physico-Mechanics of Landfills”, 2005.
3. GAO-07-221, a report to the Chairman and Ranking Minority Member, Committee on Energy and Natural Resources, U.S. Senate “Low-Level radioactive waste management”, 2007.
4. Высоцкий В.Л. Научно-технические и нормативно-правовые проблемы создания системы обращения со слабоактивными отходами в Северо-Западном регионе России / В.Л. Высоцкий // Вопросы утилизации АПЛ. – 2008. – № 1 (15). 

Авторы

Абрамов Александр Анатольевич	Гупало Татьяна Александровна	Карпиков А.А.	Фещенко А.И.
Госкорпорация "Росатом"

Лев Прозоров, главный специалист ФГУГП «Гидроспецгеология»:

«Актуальность вопросов захоронения  отходов очень низкого уровня активности определяется большими объемами ОНАО, накопленными к настоящему времени.
При анализе четырех концепций окончательной изоляции ОНАО должна быть проведена оценка воздействия хранилищ на окружающую среду. Одним из ключевых вопросов при этом является оценка миграции радионуклидов с подземными водами. В зависимости от ее результатов решается принципиальный вопрос о целесообразности извлечения отходов с их последующим перемещением  в пункт окончательной изоляции.
В целом, оценка геоэкологической безопасности хранилищ ОНАО должна включать:
– сведения о радионуклидном составе отходов, удельной активности этих радионуклидов и суммарной активности отходов хранилища;
– данные по геологическому строению и гидрогеологическим условиям площадки и адекватности этим условиям существующей системы объектного мониторинга;
– прогнозные расчеты миграции радионуклидов с подземными водами на период проведения ведомственного контроля.
Оценка геоэкологической безопасности хранилищ ОНАО должна проводиться специализированной геологической организацией по единой программе».