ПРОБЛЕМА ЯДЕРНЫХ ОТХОДОВ: В ПОДЗЕМНЫЙ ТОННЕЛЬ НА 100 ТЫС. ЛЕТ
На финском острове Олкилуото правит лес. К рекам приходят пить воду олени, люди собирают ягоды и грибы. Вдоль грунтовых дорог на прилегающих к лесам полях расположены фермы. А глубоко под землёй рабочие прокладывают лабиринты проходов и камер, в которых однажды будет храниться отработанное ядерное топливо со всей Финляндии.
Компания Posiva утверждает, что обладает технологией удерживания опасных материалов в течение 100 тыс. лет. Помещённые в породу медные ёмкости должны изолировать отходы от любых влияний: проникновения воды, землетрясений или способствующих коррозии металла микроорганизмов. Если финское правительство даст своё согласие – решение ожидается в 2012 году, – это место станет самым глубоким в мире постоянным хранилищем отработанного топлива.
На кону больше, чем погребение 5500 тонн финских радиоактивных отходов. Более чем через 50 лет после начала эксплуатации первых коммерческих атомных электростанций в Великобритании и США в подвешенном состоянии остаются 270000 тонн требующих исключительного отношения материалов. После изъятия из реактора отработанное топливо помещается в специально сконструированные бассейны, где оно охлаждается поглощающей тепло и радиацию водой.
После пяти или шести лет оно приходит в состояние, пригодное для перемещения в огромные металлические контейнеры стоимостью в миллионы долларов, которые стоят на бетонных основаниях с защитными составами. Такая техника далека от идеала. Губительные для всего живого уровни радиации будут сохраняться в течение тысяч лет, а контейнеры в большинстве случаев не рассчитаны более чем на несколько сотен лет эксплуатации. Отсутствие долговременного решения является одной из наибольших проблем глобальной индустрии атомной энергетики, но беспокойство относительно климатических изменений вызвало новую волну интереса к её будущему.
Годы назад практически каждая страна с несколькими АЭС строила планы по созданию постоянных хранилищ, но по тем или иным причинам проекты оставались на бумаге. На сегодня остались лишь два реальных: финский Onkalo и менее передовой в Швеции. Подземные тоннели Onkalo едва ли решат глобальную проблему, но это будет шаг вперёд по сравнению с нынешней ситуацией. Проект стоимостью $4,5 млрд либо продемонстрирует технические, социальные и политические достижения в вопросе захоронения ядерных отходов, либо отпугнёт другие страны от подобных идей. Пока Posiva проложила около 5 км тоннелей, удалив более 100 тыс. м3 породы. За последующие три года компания постарается доказать, что её контейнеры и глубоко расположенные камеры будут надёжно беречь опасные материалы вне зависимости от того, что случится на поверхности с самой Финляндией. Коммерческое использование должно начаться в 2020 году. Последняя ёмкость будет размещена под землёй только через сотню лет.
В "лабиринтах" Onkalo сыро. Суетятся массы рабочих, проверяя стены и потолки, испытывающие воздействие взрывов. Огромные бурильные машины прокладывают центральный тоннель шириной 5,5 м, ежедневно удлиняющийся приблизительно на 5 м. Посетителей перевозят на вездеходе, освещающем путь на несколько метров вперёд. Дорога – грязь и вода. Брызги попадают на окрашенные в красный цвет бурильные машины, грохочущие на глубине 290 м. Вентиляция в тёмных коридорах обеспечивается специальными шахтами. Из трещин шириной менее миллиметра в скальной породе сочится вода со скоростью около 20 литров в минуту. Для тоннелей это медленно, но решение вопроса с водой – одно из основных для Posiva. На каждой новой глубине геологи изучают образцы пород в поиске структур, которые смогли бы подсказать, каким образом вода распространяется в данных условиях. Уже получены некоторые данные, объясняющие, почему тоннель не заливает потоками воды, испытывающей высокое давление за его пределами.
Posiva разработала систему инженерных барьеров для захоронений, "окутанных" природными структурами из гнейсовых пород. Контейнером для радиоактивных материалов является медный 5-м цилиндр с железной конструкцией в виде сот внутри. Ёмкости будут уложены в находящиеся в тоннеле отверстия и окружены вторым барьером – бетонитовой глиной, через которую может посредством диффузии проникать вода. Процесс настолько медлителен, что на преодоление слоя воде понадобятся миллионы лет. Через сотню лет по исчерпании свободного пространства тоннель будет заполнен камнями и глиной, а вход закроет бетонная плита. Самый неблагоприятный сценарий предполагает, что неким образом на ёмкости попадёт вода с бактериями, вызывающими эрозию металла, и тогда возможна утечка радиации на поверхность. Но пока бурильные установки не столкнулись с угрожающими такими последствиями водными источниками. Машины проделывают сотни отверстий в "тупиковой" части туннеля, затем в них закладывается динамит, а после взрыва начинается работа по удалению груд образовавшихся камней. В общей сложности должны быть проложены 7 км тоннелей, шахт и коридоров.
Финляндия может показаться странным местом для реализации новых технологий захоронения ядерных отходов, поскольку здесь не аккумулируется такое количество материала, как во Франции, Японии или США. Тем не менее, четыре финских реактора поставляют четверть электроэнергии страны. Первой задачей Posiva являлся выбор такого места размещения контейнеров, чтобы они не потеряли целостность даже после следующего ледникового периода, который ожидается через несколько десятков тысяч лет. Была прозондирована территория всей страны, чтобы отыскать подземное пространство, где потенциально никогда не понадобится проводить работы, например, добывать ископаемые.
Олкилуото успешно прошёл отбор, к тому же на нём уже имеются два реактора. Чтобы избежать каких-либо связанных с климатом или недостатками в проекте проблем, скандинавские инженеры избрали самое простое из возможных конструкционных решений, главным образом стараясь повторить природу. В 2020 году тепловыделяющие сборки (ТВС) будут изъяты из бассейнов около реакторов на Олкилуото и Ловииса, где они к тому моменту проведут 40 лет после 4-летней работы на АЭС. Излучаемая ими радиация снизится до 1% от значения, существовавшего при помещения в бассейны.
Тепловыделяющие сборки с циркониевыми стержнями и ураном доставят в расположенную в Onkalo защищённую комнату с толщиной стен в 1 м. С помощью удалённо контролируемой роботизированной руки инженеры проведут соответствующие операции перед помещением отработанного материала в медные канистры, в том числе просушивание. Конструкция из 12 топливных сборок может выделять до 2 кВт тепла, поэтому данная часть работы закончится быстро. Медные ёмкости выбраны потому, что в этой местности медь присутствует в породах и практически не изменяется со временем, потому условия для материала подходящие.
Каждый медный цилиндр массой 26 тонн будет "запечатан" при помощи создания сварного соединения с крышкой высокоэнергетическими электронами. Затем резервуары пройдут проверку на предмет дефектов и утечек рентгеновским излучением, ультразвуковым анализом и электромагнитными полями. Если тесты не выявят проблем, отработанное топливо будет опущено через шахты непосредственно к месту захоронения. Своё последнее пристанище в Onkalo должны найти 12000 тонн урана помимо изотопов и циркониевых стержней. Однако спрос на услуги Posiva ещё не гарантирован: всё больше стран учатся перерабатывать отработанное топливо и повторно использовать отделяемые от других элементов уран и плутоний.
