Где хранить отработанное ядерное топливо?

Елисей Ходоловский

В Чернобыльской зоне отчуждения близятся к завершению две самые высокотехнологичные стройки в Украине. И если о первой — строительстве арки Нового безопасного конфайнмента — знают многие, то вторая практически неизвестна за пределами узкого круга специалистов.

Это новое хранилище отработанного ядерного топлива (ХОЯТ-2), предназначенное для безопасного хранения ядерного топлива, выгруженного с первого, второго и третьего энергоблоков ЧАЭС (где находится топливо с четвёртого блока — общеизвестно), тем самым позволив начать работы по превращению ЧАЭС в радиационно безопасный объект

Почему это строительство так важно?

Сборки тепловыделяющих элементов, только извлечённые из реактора, чрезвычайно радиоактивны из-за образования в них короткоживущих изотопов — продуктов ядерных реакций. На воздухе эти сборки моментально разогреваются и могут расплавиться, поэтому после выгрузки из активной зоны эти сборки помещают в бассейн выдержки, который обычно находится рядом с реактором. Вода эффективно охлаждает ТВЭЛы и в то же время служит неплохой защитой от ионизирующего излучения. После двух-трёх лет выдержки большинство короткоживущих изотопов-осколков распадается и топливную сборку теперь можно без опасения перегрузить в сухое хранилище — пенал из стали и бетона. Теперь перед нами предстоит выбор: хранить эти сборки как есть, или же переработать?

Переработка заключается в выделении из отработанных таблеток того топлива, которое ещё можно использовать для получения энергии (уран-235 и плутоний), а оставшиеся изотопы, а также облученные оболочки топливных сборок, перевести в безопасное состояние и надежно захоронить.

Наиболее безопасный способ стабилизации высокоактивных отходов — остекловывание, то есть сплавление их со стеклом. В таком виде получившаяся масса устойчива к химическим воздействиям, вымыванию, образованию пыли и т.д. Получившуюся горячую стекловидную массу заливают в толстостенные емкости из нержавеющей стали, укладывают емкости в контейнер, отводящий избыточное тепло и захоранивают глубоко под землей. В Германии, разобравшей до состояния зелёной лужайки более десятка энергоблоков, применяется захоронение в пластах каменной соли; в США и Финляндии используют штольни в крепких скальных породах.

В Украине предприятий, способных остекловать (витрифицировать) РАО, нет. Нет их и во многих развитых западных странах. На данный момент такие предприятия есть во Франции (La Hague), Великобритании (Sellafield) и Российской Федерации (ПО «Маяк»).

Но в экологическом плане переработка РАО несет больше рисков для окружающей среды, нежели хранение. В частности, упомянутое выше предприятие La Hague концерна AREVA ведет войну с Greenpeace уже не одно десятилетие. В атмосферу при переработке идут изотопы благородных газов и летучих элементов, конструкции и материалы, с которыми контактируют отходы, активируются и сами становятся радиоактивными. На предприятии La Hague жидкие радиоактивные отходы просто сбрасывают в океан, а на «Маяке» до недавнего времени сливали в печально известное озеро Карачай.

Другой способ — не перерабатывать, а перегружать выдержанные топливные сборки, как есть, в контейнеры и хранить: либо под землей, но чаще на поверхности, в специально построенных зданиях.

ЧАЭС, в отличие от остальных украинских атомных электростанций, имеет значительные пристанционные хранилища для отходов, предусмотренные проектом. Но они технически устарели ещё к 2000 году, так что уже тогда было запланировано возведение нового. С 2014 года работы заметно ускорились, и уже в декабре этого года хранилище примет первую порцию отработанного топлива. На специальном вагоне-контейнере топливные сборки перевезут в новое хранилище, где в горячей камере их измельчат и подготовят к долговременному хранению.

Горячая камера ХОЯТ-2. В ней дистанционно, за почти метровой толщины стеклом, с помощью манипуляторов будут работать с топливными сборками

В этих железобетонных модулях в горизонтальном положении будут храниться пеналы с отработанным топливом с ЧАЭС

Помимо отработанного топлива, украинским атомщикам предстоит ещё одна задача — утилизировать реакторы РБМК и колоссальную массу облучённого графита в них (общая масса — порядка 5700 тонн), а также другие конструкции и оборудование. В настоящее время ведутся работы по подготовке проекта.

Несмотря на наличие пяти АЭС, централизованного хранилища радиоактивных отходов для них в нашей стране построено не было, а отработанное топливо с действующих АЭС с реакторами ВВЭР отправлялось в РФ на комбинат «Маяк». На этом комбинате ОЯТ перерабатывалось: ценное топливо (уран и плутоний) извлекалось и оставалось на предприятии, отходы заливались стеклом и загружались в контейнеры. Сейчас они хранятся там же в ожидании отправки назад.

6 июля 2017 НАЭК «Энергоатом» получил лицензию на строительство и ввод в эксплуатацию централизованного хранилища отработавшего ядерного топлива, по оптимистичным оценкам, оно должно быть построено к 2020 году. В нём также будет применена концепция сухого хранения как наиболее безопасная и распространённая.

Что дальше? После загрузки ХОЯТ-2 можно будет непосредственно заняться непосредственным выводом из эксплуатации энергоблоков ЧАЭС. Естественно, что отработанное топливо не будет хранится в этих пеналах вечно. Например, в нём содержится такой ценный изотоп, как плутоний-238. Новым массовым его потребителем будут радиоизотопные термоэлектрические генераторы, которые обеспечат теплом и электричеством космические миссии к Марсу и далее — во внешнюю Солнечную систему.

После полного извлечения нужных нам  элементов оставшиеся отходы можно будет захоронить глубоко под землёй, теперь уже навсегда.

К примеру, так выглядит долговременное хранилище здорового человека — объект Онкало, Финляндия

Но этот вопрос нужно будет решить нашим потомкам.