Главнаянадувные моторные лодкиКарта сайта
The English version of site
rss Лента Новостей
В Контакте Рго Новосибирск
Кругозор Исследователи природыПолевые рецепты Архитектура Космос Экспедиционный центр
Библиотека | Статьи

Сага о Росатоме. Ядерный топливный цикл.


Название серьезное, тема – серьезная вдвойне, но давайте попробуем не забывать великого Олега Янковского в роли Мюнгхаузена: "Улыбайтесь, господа, улыбайтесь! Все глупости на Земле совершаются с серьезным выражением лица!" (С)


Давайте сначала от печки – наверняка ведь уже запамятовали, что да как. ЧТО горит в реакторе АЭС? Можно ответить одним словом – уран, а можно чуточку подробнее: горит изотоп урана с атомным весом 235. У 99,27% природного урана в ядре 238 протонов с нейтронами, и этот уран спокоен и стабилен – период полураспада у него, чтобы мало не показалось, без малого 4,5 миллиарда лет. Но, как и во всяком солидном, консервативном сообществе, имеется в уране и своя "оппозиция", она же – "пятая колонна". Что отличает оппозиционеров от позиционеров в политике? А) их мало; Б) они нервные, на месте им не сидится, вечно чего-то суетятся и не понять, чего хотят. Уран – элемент природный, потому и у него все как у нас, человеков.


Среди массы урана вечно есть "недовольные" - атомы, которым досталось протонов и нейтронов меньше, чем положено. У физиков есть для них специальное слово – изотоп. В случае урана речь идет об изотопе урана-235 – атомы, которых природа обидела на 3 частицы. Нервные. Недовольные. Готовые распаться-разделиться на еще более мелкие куски. Ну, натуральная оппозиция, хоть ты тресни! Это про уран-235 нам рассказывали в школе, когда вбивали в неокрепшие умы понятие "цепной реакции". Помните? "Нейтрон шмякнул по атому, выколотил из него сразу два нейтрона, те понеслись дальше, шмякнули уже по двум атомам, выколотили уже четыре…" Это про уран, но не про весь, а только про уран-235. Уран-238 ведет себя как толстенный чинуша от "Единой России": вокруг бегают, суетятся, орут нехорошими голосами какие-то мелкие людишки, а ему – по барабану, он "в поряде". И в реакторе АЭС уран-238 ведет себя, как напарник Шурика на стройке в исполнении Смирнова: присутствует, но не участвует. Не, ну не так, чтобы абсолютно – случается, что его из равновесия выведут, но об этом еще поговорим. Случается. Но редко.


Чтобы уран "горел" в реакторе АЭС, в нем должно быть около 4% урана-235. потому уран природный и обогащают: искусственным образом нагоняют в уран "мелочь пузатую", готовую не просто ртрудиться, а в буквальном смысле гореть на работе. Надеюсь, кто да как обогащает, еще не забыли? Обогатили, запихнули в реактор. Уран-238 – присутствует, но не участвует, уран-235 – "горит". Теперь давайте посмотрим на то же самое, но с точки зрения кошелька – то бищь экономики. Вот из шахты или карьера выволокли гору урановой руды, в которой самого урана – считанные проценты. Вот руду переработали, получив горы отвалов, в которых ни черта нет и - щепотку урана. Приволокли его на обогащение, соединили с фтором, загнали в центрифугу № 1. Там – 99,3% урана-238 и 0,7% урана-235. Центрифуга № 1 накрутила разделительной работы и – условно – в центрифугу № 2 пришла смесь из 99,2% урана-238 и 0,8% урана-235. В центрифуге № 1 при этом остался практически чистый уран-238, который, собственно говоря, никому не надо. Выгрузили и свалили в "хвост". Тем временем центрифуга № 2 довела содержание урана-235 до 0,9% и передала его дальше. А в ней, елки-палки, снова остался никому ненужный уран-238. Выгрузили – и тоже туда же – в "хвост".С точки зрения экономики – откровенный бардак. Руду добывали, зарплаты платили, механизмы амортизировали, руду чистили от шлаков, электричество тратили, топливо жгли… И – горы урана-238 вокруг центрифужных производств.


Мало того! Стержни с топливом отработали свое в реакторе, их оттуда вытащили, дали остыть. ЧТО в них? Да опять уран-238! Уран-235 сгорел, а этот поприсутствовал и валяется в составе ОЯТ (отработанного ядерного топлива). Не, ну это нормально?! Возимся-возимся с ураном, а уран-238 как с самого начала никак не использовался, так и не используется до самого упора. Бардак! Причем бардак и с точки зрения экономики, и с точки зрения геологии: мы выгребаем урановую руду, запасы которой конечны на третьей от Солнца планете, но для дела используем только 0,7% от общей массы искомого продукта. Изнасилуем месторождения, останемся с горами урана-238, после чего тихо и печально закроем все АЭС.


Кому такая перспектива могла нравиться, спрашивается? Нет, американским атомщикам, само собой, по барабану: вырубят АЭС, они пойдут ойфоны делать. А нашим – куда?! В трактористы аль грузчики, что ли? Так и там местов нету – Обама ведь сказал, что порвал нашу экономику в клочья, а Обама врать не станет, он ведь не гусь лапчатый, а сам президент самих США. И, разумеется – испугались наши атомщики, задрожали от грядущей, понимашь, безработицы. Нельзя же, в самом деле, даже думать – не то, что говорить! – что в нашем атомном проекте собраны лучшие головы, руки и соображалки, что Росатом не то, что на голову, а на 2-3 корпуса впереди "передового Запада". Все – от испуга, от страха перед могучими санкциями могучих США и ЕС. Страха настолько глубокого, что о расширении топливной базы атомной энергетики наши атомщики стали думать еще во времена СССР. Думали, работали, экспериментировали, по крупицам, по миллиметрам отрабатывая и совершенствуя технологии даже во времена ЕБНа, когда все – казалось бы – разваливалось и рассыпалось в прах. Все это – только от страха перед санкциями 2014 года, такой вот временнОй парадокс. Кто не верит в эту стройную гипотезу – звонить Обаме или Навальному, они подтвердят, Касьянов печать прикладет.


Если без ёрничества, то вопросы были поставлены четко: как и что нужно сделать, чтобы как можно больше с таким трудом найденного, с таким трудом добытого, очищенного урана шло в топливный цикл. Как сделать так, чтобы работал и ненужный в классических реакторах уран-238? Как сделать так, чтобы отработанного ядерного топлива было как можно меньше и чтобы остающееся не было настолько радиоактивно опасным? Вопросы тем более насущные, что продолжать сжигать в топках электростанций нефть и газ – по большому счету, глупость. Углеводороды – источники химических продуктов, полиэтиленов и пластмасс, смазок и бензинов-керосинов, а мы все это – в печку, чтобы потом героически бороться с нарастающими объемами выбросов всяческих угарных и прочих парниковых газов. Не умно. Не достойно звания человека разумного.


Предлагаю считать это не заметкой, а репликой перед началом "большого пути" - просто, чтобы лучше понимать, отчего возникла идея замкнутого ядерного топливного цикла. Дорога будет совсем не короткой, поскольку надо будет выяснить, как из чего в классических реакторах появляется плутоний, разобраться с реакторами на быстрых нейтронах с теплоносителем в виде жидкого натрия и жидкого свинца, понять, что такое МОХ-топливо и что такое REMIX-топливо, почему фабрикация новых видов ядерного топлива не менее важна, чем новые типы энергетических (энергетические реакторы – это те, которые ток в сеть гонят, в отличие от экспериментальных и исследовательских) реакторов. В общем, тема большая и лично мне кажется очень интересной. И, честное пионерское, я даже не буду подтрунивать над моими любимыми Соединенными Штатами! По очень простой причине – их в этой теме нет, причем нет от слова "вообще", так что и обсуждать тут нечего. Но это мне – интересно, а вот нужна ли эта "заумь" еще кому-то?..


Источник


Сага о Росатоме. Ядерный топливный цикл. Часть 2


Я предупреждал - цикл будет не простым, сильно насыщенным технической информацией. Попробуйте прочитать, а потом, очень прошу, потратьте пару минут на пару строк - читаемо ли вот это вот.


Если исходить из "классического" определения, ядерный топливный цикл – это совокупность всех технологических процессов, охватывающих всю цепочку обращения ядерного топлива. Красиво сформулировано, хотя зачем обзывать уран "ядерным топливом", если на сегодня никакого другого нету – не очень понятно. Наверное, на вырост, в надежде на то, что ядерным топливом станет и плутоний, и торий.


Если на пальцах, то цепочка более-менее понятна. Добыть руду. Очистить руду от ненужных шлаков, чтобы получить сам уран. Превратить его сначала в закись-окись урана – желтый кек. Перекинуть на заводы по обогащению, превратить во фторид урана. Обогатить до тех самых 4% по урану-235. Фторид превратить в оксид урана, порошок спечь в таблетки. Таблетки "засыпать" в тепло-выводящие элементы, из них сформировать ТВС – тепло-выводящие сборки. Поставить стержни в реакторы, дать "прогореть". Вытащить, дать стержням остыть в специальном хранилище АЭС. "Остыть" - это я упрощаю, в отработанном ядерном топливе идут всяческие ядерные процессы атомов, которые образовались во время работы реактора. Ну, и в перспективе – вывезти в постоянные хранилища ОЯТ.


Так это выглядело до последнего времени, и называют сей процесс "открытым ядерным топливным циклом". Звучит красиво, конечно, но при чем тут слово "цикл"? Цикл подразумевает повторяющийся процесс, а тут он где? Нет его – это убийство урана-235 и создание гор неиспользуемого урана-238 в чистом виде. "Проклятые расхитители социалистической собственности!", как говаривал Бывалый в незабвенном фильме. Всех под суд за нецелевые траты, Сталина на вас нет и далее по списку. А, если серьезно, атомщики всегда прекрасно понимали, что ОЯТ можно научиться использовать повторно, наполнив слово "цикл" не только звучанием, но и содержанием. Поэтому ОЯТ не пытаются как-то уничтожить, захоронить под 100-метровым слоем бетона, чтобы ни радиоактивность до нас не дотянулась, ни мы до ОЯТ. Во всех ведущих странах "атомного клуба" хранилища ОЯТ – длительного срока (до 50 лет), но не бесконечного. Росатом, строя АЭС зарубежом, в контрактах всегда предусматривает вывоз ОЯТ в Россию, поскольку а) спички детям не игрушка; б) уверен, что это вот отложенное решение будет успешно осуществлено: циклам ядерного топлива – быть! Чтобы придумать, как создать именно цикл, надо хорошо понимать, что происходит в реактора во время "горения" в нем топлива и что получается в результате.


Да, "горение" я всегда ставлю в кавычки не просто так. Горение – реакция химическая, в которой обязательно участвует кислород из окружающей нас атмосферы. А в реакторе все процессы – физические, идут внутри атомов и никакого кислорода не расходуют в принципе. И "трубы", украшающие АЭС – вовсе не трубы, а так называемые градирни. Специальные такие устройства для отвода лишнего тепла, но про это потом, пока главное – над градирнями не поднимается дым: все, что мы видим, это самый обычный пар. Так что, если какие гринписвцы или еще какие "зеленые" в вашем присутствии будут визжать про "экологическую опасность АЭС" - будьте добры, передайте им лично от меня подзатыльник, а лучше – два.


Так вот, про "горение" топлива в реакторе АЭС. (На всякий случай – дальше речь идет о реакторах ВВЭР, а не об РБМК и не о реакторах на тяжелой воде, но и об этом – потом) Самое понятное – то, что постепенно уменьшается концентрация урана-235, поскольку именно он и "горит". Но до полного нуля его не довести – когда концентрация уменьшается до знакомых до боли 0,7%, цепная реакция деления прекращается сама по себе. А что с ураном-238, который, негодяй, присутствует, но не участвует? Цепной реакции в нем не возникает ни при каких обстоятельствах – такова уж его физическая особенность. Но один раз – не … не это вот самое, что так любят в Европе. Нейтронов в реакторе носится много, и время от времени уран-238 нехотя, лениво, но 1 нейтрон да принимает внутрь себя. И таки происходит целых две ядерные реакции, в результате которых 1 атом урана-238 исчезает, а вместо него образуется 1 атом плутония-239. Логично – было 238 нейтронов и протонов, "приклеился" 1 дополнительный – получили следующий элемент таблицы Менделеева: плутоний-239. К концу эксплуатации закладки ТВЭЛ количество плутония дорастает до 1%.


Но ОЯТ – это не только уран да плутоний. Во-первых, уран-235 после того, как по нему шмякнул нейтрон, распадается на куски, которые так, по честному и называют: осколочные нуклиды. Во-вторых, часть урана-235 при ударе нейтрона вместо того, чтобы развалиться, принимает его вовнутрь себя, образуя всяческие трансурановые (более тяжелые, чем сам уран) атомы. В-третьих, образовавший плутоний-239 – парень весьма неспокойный, норовит ядерно реагировать, не отходя от кассы. Стырит нейтрон, оставленный без присмотра – бац, и вот он уже плутоний-240, изотоп. Стырит два – и вот он уже плутоний-241, еще один изотоп. А воровство не тебе предназначенных нейтронов – штука и опасная, и азартная, как любой другое воровство. Плутоний-239 умудряется войти в раж и включает собственную цепную реакцию, но его за это не наказывают – он ведь теплоотдачу реактора поднимает, пусть и не намного.


Короче, без поллитры не разобраться – сами видите. Значит, что? Вываливаем в сторонку 1 тонну ОЯТ, вооружаемся мелкоскопом, надеваем свинцовые трусы, поскольку все тут радиоактивно и топаем пересчитывать эту едрен золу. Пинцет, чтобы атомы рассортировать, калькулятор – в общем, все дела. Первое, что видим – разумеется, гора г…а. Ой, - урана-238, какое-то не то слово вырвалось, простите. Вот пусть изначальное обогащение по урану-235 было 3,3%, то есть в загруженной в реактор 1 тонне топливе было 967 кг урана-238 и 33 кило – урана-235. Ну и чО? Да ничО – в "золе" 943 кило гумна, то бишь урана-238. Каким ты был, таким ты и остался, если и постройнел – то совсем немного. От урана-235 остался пшик – 8 кило. Еще 4,6 кг – уран-236, но вот он точно не нужен. Так уж получилось, что изотопы урана и плутония с четными номерами в цепных реакциях не участвуют – шлак. Та-ак, а вот тут интересненько – 8,9 кило плутония. Откидываем его в сторонку, настраиваем мелкоскоп почетче. Что видим? По 33,3% плутония-239, 240 и 241. 239й и 241й – пригодятся, в них цепная реакция возможна. 240-й – шлак.


Но плутоний-240 и его 33 и 1/3 заслуживают пары слов. Чертовски полезная штука! Почему? Ну, речь ведь ведем об обычном энергетическом реакторе, который на мирной АЭС стоит, а тут – плутоний. Говорим - плутоний, подразумеваем – едрён-батон. Поставили мирную АЭС в хитрую Турцию, она ОЯТ зажилила и слепила из него Бомбу. Каково?! Так вот, благодаря одной трети плутония-240 – кАково: как говорят циничные атомщики, из-за этой одной трети "предсказуемого ядерного заряда изготовить невозможно". Так что дорогой наш и родненький плутоний-240 не только шлак, но еще и предохранитель от желающих покуситься на создание едрён-батонов. Извините, что отвлекся от ковыряния в тонне "золы", но, согласитесь – тонкий момент, который надо хорошо понимать. Не может стать АЭС отправной точкой для создания ядерного оружия, и это – хорошо. Супротив физики не попрешь, даже если ты очень хитрый, злой и коварный террорист, потому и можно спокойно расставлять АЭС по белу свету.


Ладно, возвращаемся к тонне "золы". 943 кг– уран-238, 8 кило урана-235, 8,9 кило плутония в ассортименте. Итого – 959,9. И что тут еще лежит и пахнет – в смысле радиоактивничает? Так-с… 35 кило пресловутых осколочных нуклидов – перечислять лениво, мы не олимпиаде по химии. Все прочее – трансурановые элементы с названиями красивыми – нептуний, америций, кюрий… Все, поковырялись. Трусы свинцовые – в сторону, мелкоскоп – на свалку, поскольку он теперь тоже радиоактивен. ОЯТ фонит, и фонит очень сильно, поскольку вот эти вот осколки и трансураны очень любят распадаться. Потому ОЯТ выдерживают на специальной площадке возле АЭС от 3 до 5 лет – только после этого его можно куда-то транспортировать или – если научиться – перерабатывать. Нет, ну а что перерабатывать-то? Полезного там только 8 кило урана-235 да 9 кило плутония. Как их вытащить из "золы"?


Знаете, даже я пас пересказать словами человеческими этот праздник химиков, ибо они нормальным языком вообще не пользуются. Процесс выделения урана и плутония из ядерной "золы" они назвали Пюрекс-процесс: Plutonium-Uranium Recovery by EХtraction, PUREX. Но экстракция там двойная, потом еще и аффинаж, упаривание и денитрация. Страшно? Да я сам, вслух произнося такое, подергиваюсь! Но, с другой-то стороны, я ведь обещал человеческим языком пользоваться и простые аналогии подбирать. Сейчас попробую…


Кинофильм "Чужой" видели? Какие там славные твари по экрану носились – помните? А они ведь тоже кушать хотят, блюда какие-то готовят… Нет, не видели такое кино? Ну, давайте представим, что вы откладывали супруге по копеечке на во-о-от такой красоты лабутены, а потом звоните ей по телефону: "Дорогая, ты ужин готовь, я скоро буду! Только с лабутенами незадачка получилась – я тут по дешевке купил обалденный коленвал. Ты уж потерпи, через годик купим лабутены – ну, если повезет".Представили? Ужин она, тем не менее, готовить стала, использовав вместо поваренной книги рецепт PUREX.


"Аккуратно нарезав мелкими кусочками ТВЭЛы, не очищая их от кожуры и мякоти, поместите их в кастрюльку со свежей 100%-ной азотной кислотой и помешивайте золотой ложечкой, пока все кусочки не растворятся. Полученный бульон процедите через ситечко, а затем добавьте в кастрюльку 30%-ный раствор трибутилфосфата в керосине. Цвет бульона сразу изменится, и кухня наполнится потрясающими ароматами, так радующими вашего любимого супруга. Для придания бульону золотистого цвета всенепременно плесните в него нитрат аммония и несколько ложечек нагретой до кипения 60%-ной азотной кислоты. Через несколько минут осколочные нуклиды превратятся в рафинад, а в бульоне останутся только уран и плутоний. К этому времени во второй кастрюльке у вас как раз вскипит раствор соли двухвалентного железа, который, после добавления, добавит бульону питательности. Не примените дополнительно насытить бульон раствором хлора или серы, подавайте к столу горяченьким".


Мужики! Обещали жене лабутены – идите и купите сразу две пары, а то ведь не исключено, что этот рецепт теперь будет бродить по просторам Интернета! И это я его еще и упростил – в реальности в процессе переработки используют не только азотную, но и серную, и плавиковую кислоты. Короче: химики – могут, за что честь им и хвала и свежий противогаз в придачу. Могут – убрать все шлаки, могут – отделить уран от плутония. У кого нервы крепкие, могут удовлетворить любопытство - Источник..., кто хочет совсем уж подробно - Источник . Тут, правда, на английском, но формулы химических реакций перевода не требуют. Заметим, что работать со всеми этими вот жуткими кислотами, солями и щелочами химикам приходится еще и в условиях применения всех мер биологической зашиты от радиации. И они это – делают!


На освоение технологии Пьюрекс ушел не один год, но теперь она освоена качественно, продуманы все меры безопасности. У нас это делают на "Маяке", Сибирском химкомбинате и на Железногорском горно-химическом комбинате, действуют два предприятия AREVA во Франции и на заводе Селафилд в Англии. Планировали организовать производство японцы, только вот тут я, сидя в Латвии, окончательно перестал понимать, что там и как. Завод японцы упорно строят с 1993 года, передвигая сроки запуска вот уже 23 раза. Было достаточно бравурное сообщение о том, что весной 2016 – точняк и верняк, да вот только зимой тамошний минфин коротенько перевел срок на конец 2018-го.


Удовольствие под названием Пьюрекс дорогое, опасное, но – нужное. Мало того – оно может стать еще и весьма экспортным, поскольку проблема ОЯТ стоит перед всеми странами, имеющими свои АЭС. В переработке ОЯТ как бизнесе пока впереди французы – два завода позволяют им зарабатывать миллиарды на переработке ОЯТ Германии, Швейцарии, Голландии. Росатом отвечает асимметрично: на "Маяке" научились перерабатывать ОЯТ всех видов – из энергетических реакторов, из реакторов экспериментальных, исследовательских, из реакторов подводных лодок. На СХК смогут перерабатывать ОЯТ из наших быстрых реакторов – как из натриевого, так и из "свинцового", задел на будущее делается прямо сейчас. Можно, конечно, и дальше расписывать подробности переработки ОЯТ, но я бы предложил остановиться на констатации главного: радиохимики могут выделить из него уран, плутоний, трансурановые элементы, осколочные нуклиды по отдельности. Те, кто побаивается радиации, тоже могут зафиксировать: все действительно опасное, что нельзя повторно использовать ни при каких обстоятельствах, после извлечения из ОЯТ остекловывается, бетонируется и так далее – дабы соблюсти все жесткие нормативы.


В следующих заметках посмотрим, чем ответили физики: как можно использовать то, что смогли в чистом виде выделить для них химики. Чтобы не было скучно – нашел уникальный фоторепортаж с завода РТ-1, где идет переработка ОЯТ. "Маяк" нынче – это ведь производственное объединение, в составе которого семь заводов, далеко не на все из которых можно попасть простому смертному со стороны. Фоторепортаж 2011 года – сейчас, наверняка, все стало еще более технологичным. Но общее представление о том, как в натуре выглядит все то, что я тут расписывал, уважаемый Илья Яковлев передал самым наилучшим образом. Эх, мне бы туда попасть, но… В общем – потратьте драгоценное время, не пожалеете Источник


Источник


Сага о Росатоме. Ядерный топливный цикл. Часть 3. ОЯТ-1


Прежде, чем продолжить описание замкнутого ядерного топливного цикла, как меня убедили, стоит значительно подробнее рассказать о процессе переработки ОЯТ – отработанного ядерного топлива. И я вынужден согласиться: ведь большая часть радиофобии, подогреваемой всевозможными противниками атомной энергетики, основана именно на мифе о жуткой вредности ОЯТ, которая просто валит с ног невероятной радиоактивностью и со дня на день уничтожит всю планету и нас, "нищасных", вместе с ней. Так что, хоть я сначала и не планировал, а придется написать цикл внутри цикла – о хранении и о переработке ОЯТ. С переработкой ведь не всегда было все гладко. До того момента, как стали внедрять запатентованный в 1947 году американцем Леанердом Аспреем (Larned Brown Asprey) пьюрекс-процесс, и на Западе, и у нас применялся висмут-фосфатный процесс, разработанный в тех же США в 1943 году. Висмут-фосфатный процесс использовался, в первую очередь, для наработки оружейного плутония из ОЯТ, поступавшего с реакторов-бридеров, "заточенных" под создание конкретно плутония-239. Благодаря ему Нагасаки "порадовал" именно плутониевый заряд, и тот же висмут-фосфатный процесс использовался в СССР для создания наших бомб. И американцы, и мы торопились ковать ядерный щит и меч, поэтому руки до освоения придумки Аспрея дошли позже, чем надо было.


Память о себе висмут-фосфатный процесс нам оставил очень недобрую: с 1957 года от Озерска до Пионерска, более, чем на 300 км, протянулся Восточно-уральский радиоактивный след, накрывший собой 23 тысячи квадратных километров и 272 тысячи человек, проживавших на этой территории. Атеисты говорят о розе ветров, верующие – о том, что кто-то или что-то хранит Россию, спорить нет смысла: Восточно-уральский след не коснулся Свердловска и Челябинска, городов-миллионников. Но ядерное оружие собрало свою кровавую жатву – в первые же 10 дней погибло от радиации не менее 200 человек, а общее число пострадавших оценивается в 250 тысяч человек. Об этом нельзя не рассказать подробно – надо хорошо понимать, как такое стало возможно и все ли сделано, чтобы такое никогда не повторилось впредь. Так что рассказ об этой аварии на заводе "Маяк", конечно же, будет. Вот только давайте не сразу – сначала попробуем понять подробнее, что же такое ОЯТ, как с ним обращаются у нас и за рубежами России. Так что начнем с изучения того, как ОЯТ хранится, а потом уже вернемся к способам его переработки.


Просматривая сайты "Гринписа" и прочих борцов за экологию, я иногда натыкался на расшифровку аббревиатуры ОЯТ как "отходов" ядерного топлива. "Отходы"?.. Давайте еще раз напомню, что мы видим в условной тонне ОЯТ. 924 кг урана-238. Ничего себе, "отход"! Его ведь добыли из природной руды, в которой частенько 99% и даже больше – пустая порода. Вытаскивали из шахт/карьеров, очищали механически, химически, перевозили из отдаленных уголков, прокручивали в центрифугах – и вот после всего этого кто-то хочет называть это "отходами"? Блин, никакой совести… Дальше – около 8-9 кг урана-235, на котором, собственно говоря, и работает вся наша атомная энергетика. От 10 до 12 кг – изотопы плутония, которого в природе просто не существует ни в каком виде, он может "вырасти" только в самом реакторе. 945 килограмм в тонне – однозначно полезные вещества, добытые человеком за счет огромного труда и немалых денег. Еще 21 кг – это трансурановые элементы.


"Трансурановые" - это те, которые тяжелее урана, которые в природе тоже не встречаются, которые тоже вот только в атомном реакторе и "выращиваются". Среди них, к примеру, изотоп нептуния-237 – прекрасный исходный материал для получения плутония-238. А плутоний-238 – это основа РИТЭГов, радиоактивных источников электроэнергии: плутоний-238, распадаясь, производит тепло, а термоэлектрогенератор превращает ее в электричество. На РИТЭГах работает аппаратура космических аппаратов, летящих туда, где солнечные батареи уже бесполезны. К примеру, РИТЭГ обеспечивает электричеством марсоход "Кьюорисити" - сейчас РИТЭГ дает 125 ватт электрической мощности, через 14 лет будет выдавать 100 ватт. На РИТЭГах работала и все еще работает аппаратура "Вояджеров", аппаратура стартовавшего к Плутону "Нью Хоризонта". А еще РИТЭГи – аппаратура навигационного оборудования вдоль Северного морского пути, работающая годами на берегах морей с удивительно ласковой погодой. РИТЭГи – это работа метеостанций в такого же рода местах: выставили один раз, и до следующего захода – лет 20-30 в запасе. "Отход"?..


Америций-241 – основа измерительных приборов, нужных в самой разной промышленности. Только этот элемент делает возможным, например, непрерывно измерять толщину металлических лент, листового стекла. При помощи америция-241 снимают электростатику с пластмасс, синтетических пленок, бумаги при их производстве, он стоит в некоторых детекторах дыма. Еще перспективнее америций-243 – на нем возможна цепная реакция при критической массе всего 3,78 кг. Нет, не для бомб, успокойтесь не волнуйтесь. 3,78 кило – это сверхкомпактный реактор, который спокойно поднимается на орбиту, откуда и может состояться старт корабля в дальний космос на совсем других скоростях, нежели сегодняшние космические аппараты. Нет, я тут не фантастический рассказ сочиняю: в тонне ОЯТ – около килограмма америция-241, из которого и можно произвести почти килограмм америция-243.


Про трансурановые атомы, про их изотопы можно рассказывать и рассказывать – многие из них интересны уже сейчас, многие открывают самые заманчивые перспективы. Так что человека, который обзывает ОЯТ "отходами" хочется понять и простить. Хочется – но не можется.


Вся радиоактивная опасность – оставшиеся 3 -3,5 кг так называемых "продуктов деления". Цепная реакция – это ведь не только "один нейтрон выбил два нейтрона, а те, в свою очередь, еще четыре". Нейтроны нейтронами, а что происходит с атомом, в который оный нейтрон изволил врезаться? От удара атом урана-235 разваливается на части, то же самое делает атом плутония. Да, есть еще один "секрет" атомной энергетики, заслуживающий пары слов.


Помните, как образуется плутоний в реакторе? Время от времени "балласт" в виде урана-238 принимает в себя нейтрон и, после двух бета-распадов, превращается в плутоний-239. А плутоний в цепную реакцию вступает еще охотнее, чем уран-235, и он это делает сразу, как только образуется. Плутоний "горит", добавляя мощности всем нашим реакторам – и это хорошо и полезно. 1% плутония, который, в среднем, содержится в ОЯТ – это тот плутоний, который не успел "сгореть", а вырабатывается его за время нахождения твэлов в реакторе раза в два больше.


Так вот, вся вредность ОЯТ – это осколки, образующиеся после ударов нейтронов в ядра урана-235 и в ядра плутония. Три – три с половиной кило редчайшей гадости и мерзости в каждой тонне. Часть этих элементов начинает активно "поедать" нейтроны, замедляя реакцию. Часть этих элементов ухудшают прочность топливной таблетки, делая ее хрупкой, а часть – это вообще газы, которые заставляют "распухать" топливные таблетки. И все продукты деления (дальше – просто ПД. Нет, просто П и Д, не надо добавлять лишние буквы, хоть они и просятся!) – радиоактивны до неприличия. Так что, когда мы говорим о переработке ОЯТ – мы рассуждаем о том, как сделать максимально безопасными вот эти самые 3 – 3,5% ПД, как использовать повторно невыгоревшие уран-235 и реакторный плутоний. На всякий случай повторю, что такое "реакторный плутоний": смесь из изотопов плутония с номерами 239, 240 и 241. Плутоний-240 – то, из-за чего плутоний реакторный никогда не станет плутонием оружейным, то есть то, что делает ОЯТ безопасным с точки зрения распространения ядерного оружия.


Не хочется теоретизировать, давайте просто посмотрим на судьбу твэлов после того, как их вытащили из реактора. Сборки "фонят" и греются изнутри, поскольку в ПД продолжаются ядерные реакции. Куда деть такое "счастье"? Ну, не транспортировать же! Вода, самая простая вода очень неплохо тормозит нейтроны – вот потому твэлы с ОЯТ и укладывают в специальные пристанционные бассейны. После того, как радиоактивность и температура упадут до значений, которые позволяют их транспортировать, стержни извлекают, помещают в специальную толстостенную тару и везут в специальные "сухие хранилища". "После" в случае водно-водных реакторов – это через три года, меньше нельзя. Транспортировка – это совсем не тривиальная операция. Засунуть сборки твэлов во что-нибудь чугунно-свинцовое – так ведь вес! Потому контейнеры просто стальные, но зато заполнены инертными газами – они и нейтроны поглощают, и охлаждают одновременно. А вот уже сами контейнеры – в транспортно-упаковочные комплексы, где снова сталь, но уже в комплекте с бетоном. Вытащили из бассейна, уложили в контейнеры, в контейнеры вкачали газ, контейнеры упаковали-закрепили в комплексы и только после этого – повезли. Только так и никак иначе.


Куда везут? Сухие хранилища ОЯТ реализованы в России, США, Канаде, Швейцарии, Германии, Испании, Бельгии, Франции, Англии, Швеции, Японии, Армении, Словакии, Чехии, Румынии, Болгарии, Аргентине, Румынии, Украине. Все остальные страны вынуждены каким-то образом договариваться с ними. Впрочем, чего это я? "Каким-то образом" - да понятно, каким! Деньги. Вариантов нет.


Сухие хранилища – тоже большая тема. Дело тут не столько в качестве, сколько в количестве. 400 с лишним коммерческих реакторов по миру, сотни опытных, экспериментальных, исследовательских, реакторов подлодок прочих авианосцев… Ага. 378,5 тысяч тонн ОЯТ – на сегодня, на лето-2016. И 10,5 тысяч тонн ежегодно. И 3-3,5% в них – ПД. Я не просто так говорил, что в эту аббревиатуру настырно просятся дополнительные буквы… Много. Очень много. Потому и хранилищ надо немало, объемы им большие требуются. Прочие требования понятны: радиационная безопасность, защита от любых проникновений, максимально возможная удаленность от крупных городов. ПД и после трех лет под водой продолжают активничать – значит, еще и система охлаждения в комплекте с системой радиационной безопасности. В общем, хлопотно, дорого, но вариантов нет.


Давайте чуть подробнее о том, как это организовано в России, поскольку наше сухое хранилище ОЯТ (с вашего позволения – далее СХ ОЯТ) введено в строй совсем недавно, и на нем впервые применены технологические новинки, делающие его на сегодня уникальным. И эти слова – не ура-патриотизм с шапко-закидательством, а констатация факта со стороны МАГАТЭ.


Строить СХ ОЯТ в Железногорске, на Горнохимическом комбинате (далее – просто ГХК) начали в далеком 2002, но до активной работы прошло шесть лет: все резко изменилось после того, как в 2008 году Россия приняла свою первую федеральную целевую программу "Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на период с 2008 по 2015 годы". После этого была решена проблема финансирования, и генеральный директор ГХК Петр Гаврилов показал, что и в наши времена работать, засучив рукава, выдавая на-горА результат четко по графику и без набивших оскомину финансовых махинаций – тоже можно. В декабре 2011 СХ ОЯТ на ГХК (ух ты, какой поток аббревиатуры получился) был сдан в эксплуатацию. Успели! Уложились ровно в смету – 16 миллиардов рублей, и давайте-ка мы эту цифру зафиксируем поточнее, чтобы было удобнее сравнивать с затратами в странах, которые теперь принято изящно называть "западными партнерами". Курс рубля к доллару в 2011 – в среднем 31, так что в СХ инвестировано 516 миллионов долларов. Объем первой очереди СХ на ГХК – 8,129 тысяч тонн, то есть арифметика у нас в России – 6 миллионов 350 тысяч долларов на хранение 1 тысячи тонн ОЯТ (разумеется, это только первоначальные затраты).


И слово "успели" с восклицательным знаком – тоже не просто так. Проблема была в том, что на производственном объединении "Маяк" не перерабатывалось ОЯТ с реакторов типа РБМК - только с реакторов ВВЭР. Соответственно, "мокрые" хранилища под топливо с РБМК заполнялись, заполнялись и заполнялись. От переполнения пристанционных площадок спасало большое "мокрое" хранилище на том же ГХК, но и оно в 2011 было забито под завязку. На российских АЭС за год вырабатывается 650 тонн ОЯТ, и половина из них – ОЯТ именно с РБМК, хотя количественно их значительно меньше, чем ВВЭР: технология реакторов такова, что на РБМК топливо выгорает куда меньше, чем на ВВЭР. Обстановка в 2011 году из-за этого была весьма напряженной. К примеру, "мокрое" хранилище Ленинградской АЭС к этому моменту было заполнено на 95%: еще одна выгрузка топлива, и АЭС бы пришлось просто останавливать. Первый состав с ОЯТ из Питера прибыл уже в феврале 2012 – проблему удалось решить, "просто" выдержав график работ с точностью до часов. Ау, космодром Восточный!.. Ищите телефон Петра Гаврилова, напрашивайтесь на лекцию о том, как надо работать. С декабря 2011 года решена проблема ОЯТ для Ленинградской, Курской и Смоленской АЭС. В сухое хранилище перегружают ОЯТ из "мокрого" хранилища самого ГХК, а в него перегружается ОЯТ этих трех АЭС, вылежавшее больше срока, после которого возможна транспортировка.


Почему именно ГХК выбран в качестве места для центрального, главного хранилища? Ну, прежде всего – из-за большого опыта, наработанного за время работы "мокрого" хранилища и потому, что на ГХК запланировано и строится завод по переработке ОЯТ мощностью 1 500 тонн в год. Снова прошу обратить внимание на цифры: ежегодно российские АЭС выдают 650 тонн ОЯТ в год, "Маяк" перерабатывает 600 из них, завод на ГХК будет перерабатывать еще 1 500. Темп переработки запланирован в три раза больший, чем поступление ОЯТ. Зачем? Россия сможет принимать на переработку ОЯТ с реакторов советского дизайна, а они стоят на территории Украины, в Армении, Болгарии, Чехии, Финляндии, не говоря уже про новые АЭС, которые Росатом строит по миру. Идея очевидна: зарабатывать деньги не только на строительстве реакторов, обеспечении их топливом, но и на, так скажем, постэксплуатационном участке.


Но есть и другие причины, по которым и под хранение, и под переработку ОЯТ был выбран именно город Железногорск (который некогда был Красноярском-26). Режим охраны этого объекта выстроен давным-давно и работает без малейших отклонений. Сейсмическая опасность для таких объектов – очень важный момент, а Железногорск находится в одной из самых безопасных в этом отношении зон нашей планеты. Разумеется, и при строительстве про землетрясения никто не забывал: здание СХ способно выдержать удары до 9,7 баллов. Правда, в истории Земли таких встрясок в Сибири не было, но если уж делать – так с запасом. И, вполне традиционно для российских атомных объектов, падение самолета на крышу СХ – тоже учтено.


Как беспокоились о безопасности радиационной? Было аккуратно разобрано незавершенное здание завода РТ-2, и на его фундаменте, после тщательных расчетов, построили совершенно новое. Новое здание – это, на минуточку, 80 тысяч кубометров монолитного железобетона. Но эти стены только, что называется, внешний периметр – важный, но не главный. ОЯТ приходит с АЭС в специальных контейнерах, заполненных инертным газом и в которых "сборки" жестко зафиксированы. На ГХК их укладывают в специальные пеналы – опять же заполненные инертным газом. "Сборки" продолжают греться, поэтому охлаждения не может быть много. Кроме того, инертные газы полностью исключают коррозию, что тоже, согласитесь, немаловажно. Пеналы размещают на стеллажах, причем ставят на дистанции друг от друга, чтобы не мешать конвекции воздуха. Все эти меры рассчитаны на то, чтобы СХ продолжал спокойно функционировать в случае полного отсутствия электричества и персонала – хотя я не очень представляю, что должно произойти, чтобы такой случай произошел. Ну, разве что короткое замыкание масштаба "Красноярский край" утром 1 января… Одним словом, НИКИМТ-Атомстрой, который все это спроектировал, постарался на славу. И не надо шарахаться от аббревиатуры – Росатом аккуратно сохраняет названия, появившиеся на заре атомного проекта! НИКИМТ – это Начно-Исследовательский и Конструкторский Институт Монтажной Технологии. Уффф)


На ГХК бывали не только люди из МАГАТЭ. Приезжали, к примеру, японцы – и текли у них слезы умиления от сейсмической безопасности. Спросили про гарантийный срок хранения и отказались верить, что он всего 50 лет – уверенны, что это шутка какая-то, поскольку по их нормативам меньше 100 лет быть не может. Приезжали люди с калькуляторами из США – эти ржали над нашим мизерным ВВП: хранение ОЯТ в Железногорске обходится в 5,5 раз дешевле, чем у них. Несколько раз прибывали всевозможные борцы за экологию и журналисты, бегали со счетчиками всюду – не фонит, как ни старайся. На общественные слушания приглашали так, как оно и предписано всевозможными инструкциями – через СМИ, телевидение, интернет. Общественники не ленились – приезжали, осматривали. Есть в Сибири Общественная экологическая палата гражданской ассамблеи Красноярского края (нет, ну вот кто сочиняет такие коротенькие названия-то…), которая и подвела итоги общественных слушаний: "Оснований для полемики вокруг всех видов безопасности на СХ ОЯТ в Железногорске не осталось".


Ну, а пока все бегали и зубом цыкали, Петр Гаврилов и начальник управления капитального строительства комбината Алексей Векенцев продолжали работать – ведь в декабре 2011 была закончена только первая очередь СХ. Отработав вместе со специалистами из НИКИМТ всю технологическую цепочку по перегрузке в пеналы, по обеспечению герметичности всех швов на них и так далее, ГХК с чистой совестью продолжал работу по расширению СХ. В декабре 2015 Госкомиссия подписала акт приема в эксплуатацию СХ "в полном развитии" тихое, незаметно прошедшее событие, уверенно и надежно не замеченное нашими большими СМИ. Что такое какие-то там десятки тысяч кубов бетона, когда настала пора пересчитывать стразы в плюмаже Киркорова?.. Ну, а для тех, кому интересна такая скукотень, - коротенькая фраза: "На ГХК завершено строительство объектов полного развития первого и пока единственного в мире комплекса централизованного сухого хранения ОЯТ". И снова – четко по графику. И снова – без коррупционных скандалов.


"Пока единственный в мире" - это теперь уже с акцентом на слово "пока". Потому, что за 2012 и по наше время решения о строительстве таких же централизованных сухих хранилищ уже приняли Япония, Испания и Южная Корея. Подчеркиваю – таких же. Дважды приезжал в гости и заместитель министра энергетики США, но тут сомнений нет – "такого же" там не появится. Они крылечко приделают, и это мгновенно станет эпохальным ноу-хау. Впрочем, ситуация с ОЯТ в Америке заслуживает отдельной заметки – уж очень там все драматично, хотя местами и вполне комично. Какая-то такая американская "атомная традиция" - делать серьезные проекты так, что смотреть на это без улыбки часто не получается, центрифугой клянусь!


Ну, а что значит для самой России завершение строительства полного объема СХ в Железногорске? Теперь места хватает не только для ОЯТ с реакторов РБМК – его хватит и для ОЯТ с ВВЭР, причем уже не только с АЭС в самой России. ГХК готов принимать на хранение ОЯТ с территории Украины, Болгарии, Чехии, готовится к частичной разгрузке "мокрое" хранилище ОЯТ Армянской АЭС. Но конечная цель – не хранение ОЯТ само по себе, конечная цель – то самое замыкания ядерного топливного цикла: на ГХК планово идут работы по строительству опытно-демонстрационного центра переработки ОЯТ. Вот к переработке ОЯТ я обязательно вернусь, но после того, как бегло "осмотрим", что происходит с хранением ОЯТ в разных интересных странах.


Ах да, я чуть не забыл про тех, кто убежден, что на ФБ пишутся не просто статьи-заметки научные работы, а потому ссылки на источники информации строго обязательны. Правда, я еще не вырос до того, чтобы давать ссылки на сайты с указанием точных дат публикации, но буду стараться. Считайте, что голосом Левитана: при написании данной заметки были использованы данные сайтов Rosatom.ru, Atominfo.ru, Proatom.ru, Sibghk.ru, newslab.ru, atomicexpert.ru. nuclear.ru, tecnoblog.ru, atomic-energy.ru, tvel.ru, rosenergoatom.ru, atomvestnik.ru, seogan.ru, nikimtatomstroy.ru. Автор выражает глубокую благодарность всем, благодаря кому он тут рекламирует все эти сайты – читайте их, любите их! Заодно можете проверить – не перепутал ли я тут чего, не ввел ли рецензентов в заблуждение.


Источник


Сага о Росатоме. Ядерный топливный цикл. Часть 4 или ОЯТ-2


На примере России мы посмотрели и увидели часть решения проблемы закрытого ядерного топливного цикла. Ежели коротко: отработавшие сборки твэлов извлекли из реактора, на несколько лет уложили в "мокрое" хранилище рядом с каждой АЭС, после остывания – перевезли на ГХК, уложили в сухое хранилище до той поры, пока радиационная безопасность не позволит приступить к переработке ОЯТ тут же, на достраиваемом Росатомом предприятии. (ТВС – тепловыделяющая сборка, в которой собраны твэлы – тепловыделяющие элементы, которые представляют из себя циркониевые трубки с таблетками уранового топлива внутри. ГХК – Горно-Химический Комбинат Росатома, город Железногорск, в недавнем прошлом – Красноярск-26. ОЯТ – отработанное ядерное топливо). Переработали – получили новое топливо, но об этом подробнее позже, когда разберемся с ОЯТ по беду свету.


Да, я и сам себе начинаю напоминать Задорнова, но ничего не могу поделать – Америка, Соединенные Штаты Айфонов. Именно сразу после России – как пример прямо противоположного подхода: передового, продвинутого и всяко "затыкающего Россию как страну-бензоколонку". Никакой пропаганды, просто факты , которые всяк волен "интертрепировать", как ему больше нравится.


Жил да был в США президент Рональд Рейган – история начинается аж с прошлого тысячелетия. Первый закон о политике в области обращения с ОЯТ – Nuclear Waste Policy Act – был принят в 1982 году и подписан именно Рейганом. По этому закону США взяли, да и отказались от самой идеи переработки ОЯТ. Неча тут!.. Было принято решение найти место и организовать вечное хранилище ОЯТ и так называемых ВАО – высокорадиоактивные отходы. Ну, вот опять огорчение – аббревиатуры радиоактивных отходов, которые придется привести. Да, это именно отходы – то, что не будет повторно использовано никогда и ни при каких обстоятельствах, участь которых – лежать, фонить и не давать нам спокойно жить. Прошу не путать с ОЯТ! Вот она, классификация, принятая МАГАТЭ:


ОО – освобожденные отходы. Рекомендация – извлекать, утилизировать в обычном порядке.

ОНАО – очень низкоактивные отходы. Рекомендация – захоронение с земляной засыпкой.

ОКЖО – очень короткоживущие отходы. Рекомендация – выдержка с целью снижения радиоактивности.

НАО – низко активные отходы. Рекомендация – приповерхностное захоронение.

САО – средне активные отходы. Рекомендация – захоронение на средних глубинах.

ВАО – высоко активные отходы. Рекомендация – захоронение в глубинных геологических формациях.


Да, чтобы не волноваться: приповерхностное захоронение – это траншеи или недействующие шахты с глубиной не менее 10 метров. САО по методам захоронения приравняли к ВАО – МАГАТЭ считает разумным захоронение глубиной от 500 метров и больше.


Так вот, решение США – приравнять ОЯТ к ВАО, "закопать и забыть". Плевать нам на перспективы закрытого ядерного топливного цикла, на трансурановые элементы, не хотим мы никакого пьюрекс-процесса, для нас наша сегодняшняя безопасность и всех последующих поколений превыше всего. Уран нам новый найдут, долларов у нас хватает (обратите внимание: я, как человек, до самозабвения любящий американскую демократию, даже не попытался написать "если что – врубим печатный станок". Кто-то другой стал бы вспоминать ничем не обеспеченную и никем не контролируемую эмиссию долларов США – а я нет, я не такой, я вот ни слова, ни одной буквы! И теперь за то, что я слова плохого про зеленые бумажки не сказал, Госдеп мне пришлет самосвал денюх!!! Всем – быстро начинать завидовать!!!).


Плохое это решение или хорошее? Можно спорить, но я просто констатирую факт: США приняли именно такой, а не какой-то другой закон об обращении с ОЯТ. Они отнюдь не одиноки: такого же мнения придерживаются, к примеру, Финляндия и Швеция. Не заморачиваемся, "хороним" один раз и навсегда.


Но это у политиков все просто: приняли закон, наловили очков у избирателей и спят спокойно. Технические "мелкие подробности" их особо не волнуют – бумага, на которой напечатан закон, намного важнее всего прочего. А вот ребятам "от сохи" каково? В США все проблемы перевесили на министерство энергетики (с вашего позволения далее – просто МЭ). И вот эти ребята, открыв инструкции МАГАТЭ, выучили русский мат без словаря и логопедов. Местность малонаселенная – раз. Глубина не менее 500 метров – два. Хранилище должно быть расположено ВЫШЕ грунтовых вод не менее, чем на 300 метров – три. Отсутствие сейсмической и вулканической активности – четыре. Отсутствие просачивания дождевых вод, которые может привести к коррозии корпусов с ОЯТ – пять. В общем, списочек там – в метр длиной. (Желающие могут без труда найти обновленный доклад МАГАТЭ 2011 года по этому поводу – 104 страницы текста на английском языке) Но МЭ было преисполнено энтузиазма и уверенности в том, что с поиском такого места ему удастся справиться. Отчего да почему?


Прошу прощения, но, как и в любом другом детективе, в атомном проекте, чтобы добраться до следствия, приходится уходить в "глубь веков", чтобы найти причины. Рано или поздно – выберемся, еще разок оценив, как то, что было "тогда", обеспечивает нам картинку того, что мы видим "сейчас".


В 1955 году Комиссия по атомной энергии США (да, всевозможных органов в Америке, в той или иной степени контролирующих безопасность всего, что связано с атомным проектом – больше десятка. Ау, любители порассуждать о засилье бюрократизма в России!..) обратилась в Национальную Академию с просьбой изучить возможность подземного захоронения радиоактивных отходов. В то далекое уже время нынешние американцы еще носили прозвище "янки" с гордостью: энергичные, изобретательные, они не боялись любой работы даже без наличия в шаговой досягаемости холодильника с "Кока-Колой". Им совершенно не нравилось, что РАО копятся, они отчетливо понимали, что с годами это может стать большой и серьезной проблемой. И опасения эти появились ДО начала эры массового строительства АЭС: проблема росла у военного атома. Национальная Академия в 1956 выдала вердикт: если хоронить под землей, то лучше всего – в толще каменной соли. Соль – сухая, у нее отличная теплопроводность (то есть она сможет быстро отводить тепло от греющихся РАО), под давлением земной толщи сверху соль становится пластичной, благодаря чему сможет "залечивать" возникающие трещины, дефекты и прочие нарушения.


По каким причинам проверка этой теории началась не сразу, мне найти не удалось, но уже в 1965 Национальная лаборатория Оак-Ридж приступила к первым, экспериментальным опытам по захоронению ВАО в пласте каменной соли в штате Канзас. Эксперименты шли до 1969 года и были на удивление удачны: в 1970 Комиссия по атомной энергетике и лаборатория Оак-Ридж пришли к выводу, что такой способ захоронения будет абсолютно надежным на протяжении 225 миллионов лет. В том же году КЭА наметила под будущее хранилище одну из соляных шахт Канзаса, но в 1974 передумала и приступила к изысканиям в штате Нью-Мексико, в 42 км от городка Карлсбад. Место славное – пустыня, никакой особой деятельности человека, население – минимально возможное для такой густонаселенной страны, как США. Пласт соли – толщиной более километра, с небольшим наклоном, который позволяет работать со всеми возможными удобствами. Пласт начинается на глубине более 500 метров и уходит вниз еще на 500 метров. – ну, вот полное соответствие жестким рекомендациям МАГАТЭ. Находится это место в двух км от хребта Ливингстон, который прекрасен тем, что по нему не течет ни единого ручейка, а грунтовые воды, как и положено, начинаются на 300 с лишним метров ниже камер хранилища.


Ну, вот, похвалил – еще грузовик денюх мне обеспечен. Ну, и хватит о хорошем…


Описывая место, где нынче находится хранилище, которое называется Waste Isolation Pilot Plant или просто WIPP, как-то очень уж нечасто упоминают еще одну замечательную достопримечательность. WIPP расположен в 7 км от … эпицентра подземного ядерного взрыва "Гном" 1961 года. Если в ваших комментариях будут вопросы по поводу этого славного события – расскажу все, что известно из открытой печати. А тут ограничусь сухоньким резюме о его последствиях, которые имеют место быть. "Гном" сформировал в недрах своеобразную техногенную "живую" структуру, современная активность которой уже охватывает зону WIPP. Свидетельством служат признаки активизации сейсмичности в этом районе, резкие скачки уровня подземных вод, а также обнаружение техногенных радионуклидов в подземных водах на значительном удалении от эпицентра "Гнома".


Как только начались изыскания в районе будущего WIPP, появились и противники этого проекта. Soythern Research and Infirmation Center (повторяю – в Штатах реально десятки организаций, занимающихся радиоактивной безопасностью) в том же 1970 заговорила о том, что в Нью-Мексико есть месторождения нефти и газа и "если кто-то через несколько сотен лет пробурит тут скважину, не подозревая о наличии WIPP, возможны катастрофические последствия". Это замечательный пример высочайшего уровня интеллекта многих и многих экологических движений: "… не подозревая о наличии самого большого в Штатах хранилища ВАО", не так ли?


Если говорить о законах, которых у Штатов нет, но которые им явно нужны, то лично я бы предложил запретить рассказывать анекдоты о "горячих эстонских парнях". Следите за датами! В 1956 появилась теория о том, что хранить ВАО вечно нужно в пластах соли. В 1969 закончились экспериментальные проверки, подтвердившие теорию. В 1974 было найдено место, где можно и нужно строить хранилище. Строительство началось в 1981 году, первый груз прибыл 21 мая 1999 года. Быстро сотрите с лиц улыбки – я из-за вас могу остаться без честно заработанных грузовиков с деньгами!!! Да, 7 лет на борьбу с экологами, беспокоящимися о нелегких судьбах нефтяников ХХХ века. Да, 18 лет на строительство. Но зато Америка создала айфон!!!


Так или иначе, но хронология такова: в 1981 США приступили к строительству WIPP, в 1982 Рейган принял решение о вечном хранении ВАО и ОЯТ. В принципе, логично: если нашли место для WIPP, то почему бы не найти место для всего прочего? Что значит "всего прочего"? Дело в том, что соль и WIPP – место для отходов плутония и только для них. Отходы плутония, хоть и являются радиоактивными, но по классификации МАГАТЭ это не ВАО, а САО. А мы уже видели в предыдущей заметке, что продукты деления, содержащиеся в ОЯТ – это именно ВАО. И мнение физиков-атомщиков было учтено: хранение ВАО и ОЯТ в WIPP на сегодня запрещено законодательно. И, чтобы не было недоговоренностей, давайте по честному: отходы плутония – это отходы военной ядерной программы США. Гражданским штафиркам в WIPP не место, это, грубо говоря, объект Пентагона. Да, опять же: если будет интерес к тому, как выглядит и как работает WIPP – с удовольствием расскажу. Вы же знаете – я про то, как умело американцы борются с пожарами, очень люблю рассказывать, клянусь светлой памятью проекта Американская Центрифуга…


Так, вроде потихоньку разбираемся. Причины энтузиазма и уверенности МЭ в 1982 году понятны, зачем понадобилось "дополнение" к WIPP, тоже ясно. Подземный ядерный взрыв "Гном" оставляем за скобками, двигаемся дальше. А, чуть не забыл, что надо окончательно и бесповоротно повергнуть в прах всех любителей хихикать над величием США. Слушайте и трепещите: к моменту приема первого груза отходов плутония выяснилось, что при строительстве WIPP расходы составили всего-то 19 миллиардов долларов США. Шах и мат вам!!! Это отсталая Россия угрохала на первую очередь сухого хранилища в Железногорске аж целых 16 миллиардов полновесных рублей, а продвинутые и технологически фантастические Штаты уложились всего в 19 миллиардов недорогих долларов! Это ватники могут принимать в хранилище ОЯТ, а американцам хватает отходов плутония.


Эх, если меня и после этого не примут в самые платные агенты Госдепа – уж не знаю, что и делать-то. Попробовать про айфон напоминать в каждом абзаце, что ли…


Вскоре после появления закона 1982 года под будущее хранилище было предложено 9 площадок в самых разных углах Америки. Но – где-то экологи, где-то геологи, и вскоре на рассмотрении осталось только три – по одной в штатах Вашингтон, Техас и Невада. Чтобы МЭ не изображало из себя знаменитого буриданова осла, в 1987 году Конгресс рубанул с плеча, определив единственное место – гора Юкка, штат Невада, в 90 км от Лас-Вегаса. МЭ удивилось настолько, что даже … м-м-м… очень сильно удивилось: ведь геологические исследования еще не были закончены! А что, если геологи найдут проблемы?.. А как об этом сказать вслух, если на поиски уже угрохано 4 млрд долларов?.. Но Конгресс сделал все, чтобы не оставить даже тени сомнений. В 1988 году был принят еще один замечательный закон – ведь других законов в самой передовитой стране не бывает! (Алло, Госдеп, вы уже деньги-то грузите?!) По нему с 1998 года ОЯТ всех частных АЭС должны переходить в собственность государства. Красиво, правда? Закон есть закон: не смогло государство принять ОЯТ – государство будет платить. МЭ, оценив сии плоды законотворчества, окончательно и бесповоротно уяснило: проекту Юкка-Маунтин – быть! Кто-то еще будет пытаться обзывать Госдуму "госдурой"? Оцените красоту полета: исследования еще не завершены, а площадка по закону уже единственная. Хранилище еще не спроектировано, а срок окончания строительства уже определен. Проекта еще нет, но нет уже и 4 млрд долларов в бюджете. Любите ли вы США так же, как люблю их я?..


Вот то, что американцы называют "вечное сухое хранилище" ОЯТ Юкка-Маунтин коротко. Для него даже придумали специальный термин – репозиторий, далее я его и буду использовать. Округ Ней, штат Невада, близ Невадского атомного полигона и в 130 км от Лас-Вегаса. Юкка-Маунтин – горный хребет из вулканического материала, в основном из туфа. Репозиторий предполагалось разместить ниже поверхности на 300 метров, на 300 метров выше уровня грунтовых вод. 400 миль тоннелей, 3 портала для ввоза топлива, система вентиляции и так далее. Должно было быть…


Создается впечатление, что научный мир в США живет сам по себе, политический – сам по себе, и случаев, когда они встречаются друг с другом только немногим больше, чем высадок на Землю инопланетян. В 1987 году Конгресс принял очередной мудрый закон: репозитарию – быть, и быть ему только в Юкка-Маунтин. Бумага, конечно, терпит. И строить его надо было начинать уже в 1988, и ОЯТ начинать грузить не позднее 1998. И печатями стукнули, и подписи поставили – все в полном порядке.


А вот ученым некогда было отвлекаться на столь эпохальные события: они продолжали исследовать горный массив. Аккуратно, шаг за шагом, благо с финансированием проблема была решена кардинально: на всю электроэнергию, вырабатываемую американскими АЭС, был введен специальный налог – 1 цент с киловатта, который и шел в "фонд Юкка-Маунтин".


В качестве аперитива выяснилось, что туф Юкка-Маунтин … влажный. Пусть редкие, но имеющие место быть осадки просачиваются в тоннель длиной 120 метров, который вырубили в горе в самом начале работ. Вода просачивалась в тоннель, вода уходила ниже – в грунтовые воды, служившие единственным источником для поселка в 20 км от репозитария. Вода – это коррозия, коррозия – это просачивание радиоактивных нуклидов в воду. Одновременно совсем уж другие "ученые " вынуждены были согласиться с тем, что место, где должен был расположиться репозитарий – территория, принадлежащая окрестным племенам индейцев, которая была выделена им некогда под резервацию. Индейцы оказались вполне сговорчивыми ребятами: 100 миллионов долларов в год – и делайте, что хотите. Закон о единственном и уникальном репозитарии никто отменять не стал – индейцы стали значительно богаче, "фонд Юкка-Маунтин" - чуточку более тощим.


Отменить дожди законом или биллем почему-то не получилось, и МЭ пустилось во все тяжкие. "Укроем тоннели щитами из титана!" Ученые ответили угрюмо: "Титан открыли сто лет назад, а ребята из Конгресса требуют гарантии на 10 000 лет. Кто их даст? Мы – точно нет, поскольку такие эксперименты как-то вот никто не ставил, как будет вести себя титан через 100 веков – мы без понятия. А уж про швы между листами – вообще молчим". МЭ: ладно, пусть будет не титан, есть вот замечательный сплав-22 (56% - никель, 22% - хром, 13% - молибден, 2% кобальта, 4% вольфрама, 3% железа). Ученые: джентльмены, С-22 появился лет 20-30 назад, и все, что мы про него знаем – он не боится коррозии при температурах до 100 градусов. А какую температуру дадут ВАО в бочках, которые вы уже запатентовали – эксперименты были?" Ну, и так далее.


Начало строительства в 1988 было отменено, исследования продолжались под радостные вопли внезапно разбогатевших индейцев. Разбирались с пресловутыми бочками – числовое моделирование показало, что всего через 3-4 тысячи лет их металл просто растворится от воды, радиоактивности и температуры. А туф – не самый плохой замедлитель нейтронов, что создает прекрасную, замечательную перспективу ядерного взрыва всего объема репозитария – а его изначально планировали на 77 000 тонн ОЯТ и ВАО. Хрущев, помнится, показывал "Кузькину мать" - атмосферный ядерный взрыв мощностью в 57 мегатонн. Тогда в Юкка-Маунтин получился бы "Кузькин отец", что ли?..


Как бы назвать происходившее без использования ненормативной лексики? "Удивительные события, вызывающие восхищение и даже восторг". Ученые работали: бурили, замеряли, моделировали. Не бесплатно, обратите внимание. Срок начала строительства аккуратно передвинули на 1998 – десять лет ведь не срок. Индейцы, сменившие орлиные перья на страусиные боа и стразы от Сваровски, радовались, как дети: радиации нет, а деньги – есть. К 1995 было потрачено 6 млрд долларов уже из "фонда Юкка-Маунтин", а начало строительство ближе так и не становилось. Появилась новая, замечательная формулировка: "Планируемый срок начала строительства репозитария – 1998-2003 годы, но не позднее 2010" . Восхитительно! В Госдуме – сплошь дураки, в Конгрессе плюнуть некуда – в умника попадешь. Теперь уже запах добычи почувствовали энергетические компании – владельцы АЭС. По закону 1982 ОЯТ с 1998 должны становиться собственностью государства, а, ежели государство не знает, куда бы это ОЯТ деть – можно выстраиваться в очередь в суды за компенсациями.


Черту под всем этим безумием подвело правительство Барака Обамы – финансирование проекта репозитария Юкка-Маунтин было благополучно прекращено. Потратив всего-то около 12 млрд долларов, США блистательно доказали: они корифеи не только в построении могучего ВВП, но и самая передовитая из всех стран по созданию айфона. 19 миллиардов – на проект WIPP, но он хоть работает. 12 миллиардов – на изучить гору в Неваде, чтобы сделать вывод – очень интересная гора, очень! Гордятся своей страной индейские племена, 20 лет получавшие мзду. Трепещу (или трепетаю – как правильно?..) и я: на строительство двух очередей сухого хранилища ОЯТ в Красноярске-26/Железногорске Россия смогла потратить меньше 2 млрд долларов, да оно еще и работает. Отсталая страна, что еще скажешь. Бесконечно далеки мы от создания качественных ойфонов.


В следующей заметке я попробую рассказать о том, как выкручиваются из ситуации АЭС в США. Они ведь частные, им денег зарабатывать хочется, но ОЯТ у них государство так и не забирает, и даже ответственность за их хранение на себя так и не берет. Мало того: мечты о компенсациях по закону 1982 года, так и остались местами – юристы Конгресса ликвидировали эту угрозу бюджета США. Заодно изучим щекотливые вопросы: а какого ж ангела МЭ США так неохотно выдает лицензии на строительство новых АЭС, зачем зам министра энергетики Америки катается в Железногорск и еще кое-какие нюансы.


И да, я на полном серьезе повторяю вопрос: есть ли интерес к подземному ядерному взрыву "Гном" 1968 года и объекту WIPP, стоит ли рассказывать о них подробнее или пора двигаться дальше по главной теме – закрытый ядерный топливный цикл? Будем торопиться или спешки нет?


Источник


Источник


========


ГлавнаяКарта сайтаПочта
Яндекс.Метрика    Редактор сайта:  Комаров Виталий