Опыт создания пунктов захоронения РАО в странах мира

Классификация и способы захоронения РАО

Система классификации РАО, применяемая в МАГАТЭ в настоящее время, основана на времени, в течение которого те или иные отходы представляют опасность (период распада нуклидов), так как это напрямую влияет на требования к технологиям окончательного захоронения отходов.

В связи с этим, упомянутая система включает в себя следующие категории:

• освобождённые от контроля отходы (ОО);
• очень низкоактивные отходы (ОНАО);
• очень короткоживущие отходы (ОКЖО);
• низкоактивные отходы (НАО);
• среднеактивные отходы (САО);
• высокоактивные отходы (ВАО).

На Рис.1 схематично представлены существующие варианты обращения с различными РАО в зависимости от их принадлежности к той или иной категории.

Для короткоживущих низко- и среднеактивных отходов (НАО и САО-КЖ) применяются различные типы приповерхностных захоронений, при которых РАО размещаются непосредственно на поверхности, в траншеях или в структурах шахтового типа.

Глубина подобных захоронений составляет, как правило, от нуля до нескольких десятков метров.

Специализированные могильники для высокоактивных отходов, отработавшего топлива и долгоживущих низко- и среднеактивных отходов (ВАО, ОЯТ, НАО и САО-ДЖ) проектируются на глубине нескольких сотен метров от поверхности (как правило, не менее 500 м).

Варианты реализации приповерхностного захоронения РАО

Все варианты реализации приповерхностных захоронений РАО опираются на систему пассивных барьеров безопасности для предотвращения перемещения радионуклидов в биосферу (или значительного замедления этого процесса). При этом используются различные сочетания инженерных и естественных барьеров.

Особенности применяемых барьеров могут существенно отличаться в том или ином проекте приповерхностного захоронения. Существует, по крайней мере, три различные концепции подобных захоронений, в зависимости от их расположения относительно поверхности земли.

Захоронение на поверхности

В этом случае, захоронение сооружается непосредственно на поверхности земли, образуя возвышение.

При этом используются преимущественно инженерные барьеры, а наибольшие усилия направлены на то, чтобы предотвратить проникновение воды в само захоронение и таким образом контролировать перемещение радионуклидов, являющееся само по себе очень медленным процессом.

Примерами подобных захоронений могут служить могильники РАО в департаменте Об во Франции и Эль Кабриль в Испании.

Так как отходы размещаются высоко над грунтовыми водами, то они остаются сухими до тех пор, пока защитные барьеры находятся в целости, что при осуществлении должного контроля может продолжаться сотни лет.

Другое преимущество данного подхода заключается в том, что требования к площадке предъявляются умеренные, то есть бывает сравнительно легко найти места, отвечающие техническим требованиям к такому типу захоронения.

При этом главным недостатком такого варианта решения проблемы обращения с РАО является тот факт, что покрытие захоронения подвергается выветриванию и особенно эрозии, что может в перспективе нанести ущерб его целостности.

Рис. 2. Камера для захоронения РАО в департаменте Об (Франция)

Траншейный тип захоронения

В этом случае отходы размещаются в инженерных траншеях непосредственно в земле. Захоронение может располагаться как над грунтовыми водами, так и под ними.

При этом стоимость строительства двух вышеупомянутых типов захоронений ("на поверхности" и "траншейный") схожая, но для захоронения траншейного типа зачастую бывает сложнее найти технически приемлемое место, так как предъявляются более высокие требования к гидрогеологическим параметрам.

Воздействие выветривания и эрозии при таком варианте обращения с РАО по понятным причинам существенно ниже, чем при захоронении на поверхности, но из-за того, что оно обычно размещается ближе к грунтовым водам, бывает несколько сложнее оценить долговременную безопасность.

Коррозия и разложение инженерных конструкций могут быть более значительными с течением времени.

Примерами захоронений траншейного типа могут служить могильники РАО в Селлафилде (Великобритания) и в Рокасё Мура (Япония).

Рис. 3. Продольный разрез пункта захоронения РАО в Рокасё Мура (Япония).

Подземное захоронение

В случае реализации данного варианта захоронения, РАО могут размещаться в разработанных подземных полостях с возможностью доступа к ним через специальные туннели.

В Швеции и Финляндии подобные захоронения РАО созданы в кристаллической породе.

Кроме того, в различных странах мира (Германия, Россия, Бельгия) проводились или проводятся исследования относительно возможности создания подобных объектов в солевой породе или в глине.

В этом случае отходы обычно размещаются под грунтовыми водами и таким образом, на всем протяжении периода эксплуатации подобного могильника вокруг его инженерных барьеров будет находиться насыщенная водой среда.

По понятным причинам, требования к месту строительства подобного подземного захоронения гораздо выше, чем при реализации варианта на поверхности или близко от поверхности земли, поэтому найти технически приемлемые места не так просто.

Создание подземных захоронений также является более дорогим мероприятием, по сравнению с двумя вариантами, описанными выше. Преимуществом данного подхода является то, что подземное захоронение будет занимать меньше площади на поверхности, будет менее заметным.

Рис. 4. Принципиальная схема пункта захоронения РАО SKB-1 (Швеция)

Глубинное захоронение РАО

Технологии глубинного захоронения НАО и САО-ДЖ, а также ВАО и ОЯТ изучаются ведущими странами мира довольно-таки давно.

Некоторые из них уже построили специализированные подземные научно-исследовательские лаборатории в различных геологических формациях с целью разработки проектов больших хранилищ и изучения факторов, которые будут влиять на их характеристики в долгосрочной перспективе (Таблица 1, данные Nuclear Energy Agency).

Разрабатываемые проекты глубинного захоронения основаны на многобарьерной системе обеспечения пассивной безопасности.

Таблица 1 - Статус подземных лабораторий по захоронению РАО и ОЯТ.

Значительный прогресс в направлении создания подобных хранилищ достигнут в Финляндии, Франции и Швеции. В США с 1999 года эксплуатируется единственный в мире опытный завод "Waste Isolation Pilot Plant" (WIPP) по изоляции долгоживущих НАО и САО (Рисунок 5).

Рис. 5. Наземные и подземные объекты пункта захоронения РАО WIPP (США)

В более отдалённой перспективе, при условии широкого внедрения замыкания ЯТЦ путём переработки ОЯТ, существующие запасы ОЯТ (сегодня часто воспринимаемые как отходы) могут стать ценным энергетическим ресурсом.

По этой причине пункты захоронения в некоторых странах проектируются так, чтобы ОЯТ из них можно было извлекать, по крайней мере, до тех пор, пока на законодательном уровне не будет принято решение об их окончательной изоляции.

Основные причины задержки реализации многих программ по глубинному геологическому захоронению РАО и ОЯТ в странах мира:

• вопрос приемлемости для общественности такого варианта решения проблемы (обоснование безопасности на долгосрочную перспективу);
• во многих странах в этом нет срочной необходимости, в то время как ожидание ("wait and see") является техническим преимуществом;
• неопределённость в отношении национальной политики обращения с ОЯТ;
• неопределённость в отношении будущего атомной энергетики.

При этом также рассматриваются варианты создания многонациональных хранилищ РАО. Плюсами такого подхода являются, как минимум, экономическая эффективность, а также повышение уровня безопасности (одно большое общее хранилище вместо нескольких малых региональных).

Нерешёнными при этом остаются следующие вопросы: финансирование работ, право собственности на РАО, долгосрочные обязательства, принятие такого варианта общественностью.

В Таблице 2 представлены объёмы финансирования национальных программ по созданию пунктов захоронения РАО в глубинных геологических формациях (по данным Nuclear Energy Insider).

Для сравнения, инвестиционная программа российского ФГУП "Национальный оператор по обращению с РАО" оценивается в 6,5 миллиардов долларов до 2040 года.

Таблица 2 - Финансирование национальных проектов по созданию пунктов геологического захоронения РАО, миллиардов долларов.