«Ядерный ренессанс» зависит от решения проблемы радиоактивных отходов

Работа над этой проблемой активизировалась

Марина Кочетова

По мере того, как энергетические преобразования и геополитические сдвиги оживляют ядерные дебаты, потребность в постоянных решениях для радиоактивных отходов становится все более актуальной. Когда речь заходит об атомной энергетике, есть, по крайней мере, одна вещь, с которой все могут согласиться: обращение с опасными радиоактивными отходами отрасли является неотложным глобальным вопросом. Об этом пишет издание Eco-Business.

Существует огромное количество радиоактивных остатков, известных как высокоактивные отходы, которые нуждаются в безопасном и постоянном захоронении. Это представляет собой серьезную проблему и препятствует общественному признанию источника энергии в то время, когда отрасль позиционирует себя как необходимую для преодоления климатического кризиса, а также для обеспечения энергетической безопасности.

В настоящее время «золотым стандартом» захоронения считается разработка глубоких геологических хранилищ отработавшего ядерного топлива. Финляндия, например, строит ONKALO, первое в своем роде хранилище для глубокого геологического захоронения, которое должно быть введено в эксплуатацию в 2025 году. Напротив, тупиковая ситуация с созданием таких хранилищ наблюдается в США — на данный момент крупнейшем в мире производителе ядерной энергии.

 «Отсутствие прогресса в разработке и эксплуатации геологических хранилищ препятствует реализации связанных с этим потенциальных преимуществ использования ядерной энергии как части безуглеродного будущего для смягчения последствий изменения климата», — написал Конгрессу США Совет по техническому обзору ядерных отходов.

Некоторые считают ядерную энергетику необходимой для декарбонизации экономики из-за нескольких ключевых факторов. Во-первых, выбросы парниковых газов и других загрязнителей воздуха атомными электростанциями (АЭС) на этапе эксплуатации близки к нулю. Во-вторых, АЭС обеспечивают базовую выработку электроэнергии, которая работает, когда возобновляемые источники энергии (ВИЭ), такие как солнечные и ветряные электростанции, не могут этого сделать, когда нет ветра и солнца. АЭС поддерживают ВИЭ, а не конкурируют с ними, потому что могут адаптироваться к изменяющейся нагрузке спроса.

Международная ассоциация по атомной энергии (МАГАТЭ), глобальное агентство, поддерживающее и пропагандирующее ядерную энергетику, используя данные с АЭС за 2020 год, подчеркнула, что из-за пандемии спрос на электроэнергию колебался больше, чем обычно. «Гибкая работа атомных электростанций — или, в некоторых случаях, полное краткосрочное отключение — поддержала потребности сетевых операторов и продемонстрировала способность атомной энергетики интегрироваться в устойчивые энергетические системы будущего», — говорится в отчете МАГАТЭ, опубликованном в июне 2021 года. МАГАТЭ прогнозирует, что к 2050 году мощность АЭС может удвоиться и вырасти до 792 ГВт по сравнению с 393 ГВт в 2020 году, хотя для реализации этого высокотехнологичного сценария потребуются значительные действия. Утилизация, однако, является проблемой здесь и сейчас, и она будет становиться все более актуальной.

Международный консенсус заключается в том, что радиоактивные отходы должны быть окончательно захоронены глубоко под землей, в геологических местах, где они могут оставаться изолированными от поверхности и атмосферы в далеком будущем, поскольку отработавшее ядерное топливо остается опасным в течение сотен тысяч лет. Финляндия является первой страной, в которой строится такой объект. Пробные его запуски, согласно информации Posiva, компании, которой правительство Финляндии поручило окончательное захоронение ядерных отходов, начнутся в 2023 году. Могильник  ONKALO будет построен на глубине от 400 до 430 м в скале. В проекте используется разработанный в Швеции метод утилизации, в котором используется многобарьерная система.

Процесс утилизации состоит в том, что отходы помещают в чугунные канистры с медным покрытием толщиной 5 см снаружи — для защиты внутренней части от коррозии — и опускают глубоко в подземную часть объекта. Там канистры перемещаются в туннельную зону, где они размещаются вертикально в индивидуально просверленных полостях в скальной породе и окружены бентонитовой глиной (этот тип глины расширяется под воздействием воды, что еще больше герметизирует канистры). Как только площадь под каждым туннелем достигает пропускной способности, они засыпаются бентонитовой глиной и заливаются бетоном. Большая часть работ должна выполняться с использованием специально предназначенного для этого оборудования с дистанционным управлением. За новаторским объектом в Финляндии будут внимательно следить, поскольку ряд других стран продвигают свои собственные усилия по геологическому захоронению.

Как писали «Ведомости.Экология» https://www.vedomosti.ru/ecology/science_and_technology/news/2022/01/28/906843-shvetsiya-postroit-mogilnik-dlya-yadernih-othodov-na-100-tisyach-let, 27 января правительство Швеции одобрило строительство могильника ядерных отходов, где радиоактивный мусор с атомных электростанций может безопасно храниться в течение 100 тыс. лет. Во Франции промышленный центр геологического захоронения Cigeo проходит вторую фазу общественных консультаций, однако, он столкнулся с ожесточенным сопротивлением со стороны протестующих против ядерной программы. Проект находится на рассмотрении уже 30 лет, и в настоящее время строительство запланировано на 2025 год. Другие страны, такие как Великобритания, Канада и Швейцария, находятся на заключительном этапе выбора площадки. Привлечение общественности «требует значительного количества времени и надлежащего набора навыков», заявили официальные лица и эксперты из Канады, Финляндии и Швеции счетной палате правительства США в рамках доклада о ядерных отходах за сентябрь 2021 года, подготовленного для конгресса страны. Канада потратила почти 20 лет, Финляндия — 17 лет, а Швеция — более 30 лет на просвещение и взаимодействие с общественностью до выбора места постоянного геологического хранения, говорится в докладе.

В других странах также наблюдается прогресс в области геологического захоронения ядерных отходов. В 2021 году Китай заложил фундамент подземной лаборатории в провинции Ганьсу, которую ученые будут использовать для изучения того, подходит ли это место для геологического захоронения отработавшего ядерного топлива. Лаборатория будет расположена на 560 м ниже пустыни Гоби в гранитной скале. Если после испытаний площадка будет признана подходящей, комплекс может быть построен в 2040-х годах и начать работу к 2050 году.

Россия строит подземную исследовательскую лабораторию для аналогичных целей на участке, который она предварительно сочла пригодным для геологического хранения, недалеко от Красноярска.

Учитывая время и стоимость, необходимые для строительства, а также чрезвычайную сложность геологического захоронения, некоторые страны стремятся к среднесрочным решениям, известным как консолидированное промежуточное хранилище. Промежуточные объекты по отходам предназначены для эксплуатации в течение многих десятилетий, пока геологическое захоронение не станет более доступным. Временные площадки будут иметь расширенные возможности и технологии для безопасного хранения контейнеров с отходами.

В США находятся огромные объемы отработавшего ядерного топлива — 86 тыс. т по состоянию на 2019 год. В настоящее время они хранятся на атомных электростанциях. В стране реализуются два частных проекта временного хранения отработавшего ядерного топлива: объект HI-STORE компании Holtec в Нью-Мексико и проект Interim Storage Partners в Техасе.  Один из важных нерешенных вопросов – это потенциально серьезные риски, связанные с возможной необходимостью переупаковки отходов, которые десятилетиями хранились в контейнерах, для транспортировки или размещения на геологической площадке захоронения.

Стремление к новой эре ядерной энергетики отчасти обусловлено заявлениями правительства и промышленности о появлении новых технологических решений по обращению с ядерными отходами. Но остаются проблемы в их реализации в необходимом масштабе.