Техника - молодёжи 1991-11, страница 11

Проблемы и поиски

«Опять американцы (вариант: японцы, немцы...)!До всего они ОоОумались, и ое-лается все у них... А что же мы?» Судя по нашей почте, такие мысли появляются иногда при чтении материалов «ТМ» о зарубежных научно-технических достижениях. Вот и в № 5 за 1991 год, в разделе «Вокруг земного шара», помещена заметка «Клин клином», где рассказано о проводимых в США исследованиях по обезвреживанию радиоактивных отходов оригинальным методом ядерной трансмутации. Надо ли говорить, насколько это актуально сейчас для нашей страны? Так «что же мы»? Ответом служит эта статья.

Ядерная трансмутация,

или Сжигание радиоактивного мусора

Геннадий КИСЕЛЕВ,

доктор физико-математических наук

Проблема промышленных отходов прямо на глазах выдвинулась в число глобальных. В 80-х годах стало ясно: многие современные производства просто не имеют права развиваться дальше без ее радикального решения. Рано или поздно такое решение потребуется и в атомной промышленности, и в ядерной энергетике.

Сейчас уже трудно поверить, что в самые первые годы после зарождения этих отраслей практически все радиоактивные отходы (РАО) выбрасывались почти как обычный мусор. (Еще удивительнее, что кое-где такое продолжается до сих пор.) Однако именно в атомной промышленности проблему отходов впервые осознали и начали решать по-настоящему серьезно. Очень быстро почти везде в мире были введены весьма жесткие нормы и правила обращения с РАО. Все они должны строго учитываться, содержаться в особых условиях и охраняться. В этом — принципиальное отличие от большинства других отраслей, где вредные выбросы контролируются в целом еще довольно слабо.

Суммарный мировой объем РАО по сравнению с обычными отходами чрезвычайно мал. Попробуем оценить его хотя бы в первом приближении. Известно, что из реактора ВВЭР-1000 (электрическая мощность — 1 ГВт) ежегодно выгружается 23 т отработавшего ядерного топлива с содержанием продуктов деления 40 кг/т, то есть 920 кг в год. На начало 1989 года об

щая мощность действующих энергоблоков АЭС во всех странах составляла около 300 ГВт (в СССР — 36,5 ГВт). Значит, за год в мире накапливается (округленно) 300 т РАО. Если даже прибавить сюда отходы энергоустановок атомных подводных лодок и т.п., их общее количество будет ничтожным по сравнению с десятками и сотнями миллионов тонн традиционных отходов. Но «качество»...

Выгоревшие тепловыделяющие элементы — твэлы, только что извлеченные из реактора (конечно, с помощью дистанционных манипуляторов), содержат адский коктейль высокоактивных изотопов. Работать с таким материалом очень опасно. Поэтому твэлы прежде всего направляют в бассейн выдержки (хранилище), имеющийся при каждой АЭС. Там они проводят от 3 до 10 лет, пока не распадутся короткоживущие нуклиды. После этого активность о г-работавшего ядерного топлива определяется продуктами деления (ПД) с большим временем распада. Среди них главный вклад вносят стронций-90 (период полураспада Т = 29,2 года), криптон-85 (10,8 года), технеций-99 (213 тыс. лет) и цезий-137 (28,6 года). А кроме дол-гоживущих ПД, остаются еще и трансурановые элементы — актиноиды: нептуний, плутоний, америций, кюрий; все они, как известно, радиоактивные, с очень большими периодами полураспада (десятки и сотни тысяч лег;.

И хотя за 10 лет после выгрузки

активность содержимого твэлов уменьшается примерно в 10 раз по сравнению с той, что была через полгода, она и тогда составляет 325 тыс. кюри на тонну. Возни с этим продуктом еще немало (см. статью «Путь к ядерному могильнику» в № 1 за 1990 год).

После выдержки в бассейне отработавшее топливо перевозят на радиохимический завод для извлечения оставшегося урана, а также плутония. Для этого, как правило, используется технология водного растворения, и в результате почти все РАО становятся жидкими. На отечественных заводах из 1 т выгоревшего топлива образуется примерно 2,4 т (куб.м) жидких отходов, в том числе 0,1 — высокоактивных, 1,5 — среднеактивных и 0,8 — низкоактивных. Таким образом, при работе всех наших нынешних АЭС общей мощностью 36,5 ГВт в течение 30 лет (средний ресурс реактора) накопится соответственно 2,4,36 и 19 тыс.т (куб. м) жидких РАО.

Долго держать их в таком виде, даже в специальных емкостях, рискованно. Ведь за счет распада оставшихся радионуклидов эти жидкости постоянно нагреваются. Недавно в печати было подробно рассказано о так называемой кыштым-ской катастрофе 1957 года на комбинате «Маяк» (Южный Урал), где перегретый активный раствор вырвался из емкостей, когда их охлаждение случайно прекратилось... Во избежание подобных выбросов РАО отверждают, заключая в стеклообразную массу, битум или бетон (соответственно для высоко-, средне- и низкоактивных отходов), и только затем окончательно хоронят в особых бетонных могильниках. Однако и тут за ними нужен непрерывный контроль.

Так когда же, наконец, о погребенных РАО можно будет совсем забыть? Их активность станет пренебрежимо малой, если снизится по крайней мере на шесть порядков по сравнению с начальной. Легко подсчитать, что через 10 периодов полураспада Т она уменьшается в 1024 раза, а через 20 Т — еще во столько же раз. Это означает, что, например, стронций и цезий следует хранить в контролируемых условиях 300 — 600 лет. Многие специалисты считают, что это технически осуществимо. И все же такие огромные сроки не могут

9