|
|
 |
|
 |
|
ЭВОЛЮЦИЯ КОНЦЕПЦИЙ ПОДЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ / ЗАХОРОНЕНИЯ ОЯТ / РАО
Категория: АРЗНИ - 03.07.2005 |
Новость от: admin |
16-07-2015
Evolution of concepts for underground storage / burial of spent nuclear fuel / radioactive waste
Самаров В.Н., Непомнящий В.З. (фирма «Лаборатория Новых Технологий», Москва, Россия - Калифорния, США)
Комлева Е.В. (Институт философии и политологии, Технический университет, Дортмунд, Германия)
Victor Samarov, Vitaly Nepomnutshy (LNT PM Inc., Garden Grove, CA)
Elena Komleva (Institute for Philosophy and Political Science, TU Dortmund University, Germany)
Все знают, как решить проблему ядерных отходов. Нужно всего лишь найти для этого подходящее место
Грегори Яцко, экс-глава NRC, США
Вот и считай…
(Персонаж Сергея Юрского, фильм «Любовь и голуби»)
В 2008г. в Государственной Думе РФ обсуждался законопроект о правовых условиях для организации в России международных хранилищ ОЯТ (отработавшего ядерного топлива) в форме совместных предприятий под контролем МАГАТЭ. Сообщалось, что «сегодня хранение 1 кг ОЯТ или ВАО (высокоактивных отходов) стоит около 2500 долларов». Принципиальная схема оценки услуг по хранению и конкретное расчетное обоснование этой цифры нам не известны. Но мы разделяем мнение: «Актуальность подходов к вопросам обращения с отработавшим ядерным топливом, обозначенных в законопроекте, требует пристального внимания к этой инициативе» (http://www.atomic-energy.ru/articles/2008/10/05/442?page=1375).
В работах (http://www.proatom.ru/modules.php?file=article&name=News&sid=570; http://www.atomic-energy.ru/articles/2015/04/20/56383; http://nuclearno.ru/text.asp?18152; http://www.greenworld.org.ru/?q=rao_21515) предложено применять горячее изостатическое прессование (ГИП) для кондиционирования контейнеров/пеналов с ВАО/ОЯТ. В настоящей статье рассмотрено предположение о возможном влиянии ГИП-кондиционирования на основные составляющие процесса хранения/захоронения этих материалов.
ИСХОДНЫЕ ИСТОРИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОСЫЛКИ
1. Для конкретности и допустимого упрощения рассматриваем лишь один из вариантов последней стадии обращения с ВАО/ОЯТ – их захоронение. Его в международном контексте нужно считать основным. На такой вариант стратегически ориентируются главные атомные страны (США, ГЕРМАНИЯ, КАНАДА, ШВЕЦИЯ, ФИНЛЯНДИЯ, большей частью - ВЕЛИКОБРИТАНИЯ, ЯПОНИЯ, КИТАЙ). А также все менее продвинутые в атомной отрасли страны, которые (к тому же) не производят собственного свежего топлива, а пользуются топливом лидера мировых поставок – США. Стадии захоронения во многом технологически близок вариант долговременного хранения ВАО/ОЯТ «до периода востребованности СМАКа – сырьевого материала атомного комплекса» (терминология В.И. Полякова).
2. Доминирующим является вариант захоронения/хранения ВАО/ОЯТ с применением специальных подземных комплексов, основные функциональные части которых, как правило, по конструкции и технологии строительства существенно отличаются от наиболее освоенных горных выработок, массово применяемых при добыче полезных ископаемых. Зарубежные исследования таких комплексов имеют солидную историю (от 40-50 лет). Некоторые объекты уже находятся на пороге строительства. Это и хорошо, и плохо. Позитив: исследования и строительство детально проработаны технологически, нет шансов у классического магистрального зарубежного направления (Швеция, Финляндия, Канада – скальные породы высокого качества) серьезно найти компромат или существенно улучшить проекты в контексте экологической безопасности. Компромат могут найти лишь в тех случаях, когда разработчики отступают от магистрального направления или по типам пород (туфы – США, мерзлота, известняки, гнейсы – Россия), или по технологии поэтапного выбора площадки (Красноярск, см. ответ на многократно повторенный в таблице 8.1, но не вошедший в итоги пункта 9.8 вопрос «Почему объект строится в Красноярском крае. ЗАТО г. Железногорска?» - объект федерального, как минимум, значения и никаких альтернативных вариантов по России даже приличия ради не предусматривалось!?, https://cloud.mail.ru/public/9V77/FKWiSgNcw, том 3, а также http://viperson.ru/wind.php?ID=678896 и http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=6084 с комментариями). Негатив: сохраненное для многократно зарезервированного запаса безопасности еще с теоретического этапа (40-50 лет назад, когда опыта и информации было мало) устремление к уникальности и сложности комплексов, естественно, привело к удорожанию и без того не дешевых подземных работ.
3. Да, ГИП-кондиционирование еще повысит уже избыточно высокую надежность обоснования экологической безопасности таких комплексов. Например, у шведов до сих пор (с ориентацией на выполнение норм безопасности в интервале, как минимум, 100 тысяч лет!) есть «ряд вопросов» к технологии изготовления медно-чугунных контейнеров хранения ОЯТ (http://www.atomic-energy.ru/news/2015/06/29/58003). Но надеяться при вычленении отдельных затрат на значимый плюсовой экономический эффект от применения ГИП-кондиционирования на таком классическом пути не стоит.
4. Следует отметить, что еще в пору расцвета классических представлений ФРГ и ГДР показали принципиальную возможность использования (полностью или частично) для захоронения РАО готовых горных выработок подземных рудников («Ассе», «Конрад», «Морслебен»).
ИСХОДНЫЕ СОВРЕМЕННО-ПРАГМАТИЧЕСКИЕ ПОСЫЛКИ
1. Тенденция, отмеченная главой МАГАТЭ. «Идея обращения с ОЯТ с участием нескольких стран уже назрела, в этой области ведутся исследования, но я считаю, что это тема должна обсуждаться в будущем», – сказал Ю. Амано, отвечая на вопрос о возможности создания международных центров для различных стадий ядерного топливного цикла (http://www.atomic-energy.ru/news/2015/06/22/57848).
2. Новые, «постклассические», исследования уже намечают, можно сказать, прорывные направления. Например, ставшая возможной только сейчас (фантазии-задумки были и раньше, в том числе и в России) менее затратная (в этом можно не сомневаться) технология Великобритании – глубокие (до 5 км) скважины большого (до 60 см) диаметра (http://www.atomic-energy.ru/news/2015/04/16/56305; http://www.atomic-energy.ru/news/2015/05/05/56696).
3. Потенциям подобных прорывных направлений независимо от них (параллельный процесс) создают благоприятную правовую базу. Например, в России. Федеральный закон от 11 июля 2011 г. N 190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» фиксирует, соответственно реальным трудностям приближающегося практического этапа вывода из эксплуатации ядерных объектов с наработкой большого объема отходов, явную и объективную тенденцию расширительного толкования мест их захоронения, вводя возможность захоронения «особых отходов» там, где первоначально это не предполагалось и возможность этого не изучалась (ныне же достаточно дать для таких мест благоприятный геолого-экологический прогноз на 1000 лет!?). К сожалению, российские же нормативно-правовые документы разного уровня часто при таком расширительном подходе (в целом позитивном) не имеют фильтров против субъективных, граничащих с сознательной дезинформацией отнюдь не в интересах общества, оценок экологической безопасности (http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=6084 с комментариями), вплоть до подмены понятий (гранитоиды Нижнеканского массива и гнейсы площадки заложения горных выработок Красноярского хранилища/могильника, которая лишь на 4,5 км удалена от Енисея, а пятью ручьями и малыми реками практически вообще связана с ним, и Красноярского ГХК – не одно и то же, ситуационный план http://www.atomic-energy.ru/news/2015/07/02/58084; http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=print&sid=5226). Поэтому целесообразно российские правовые документы и конкретные нормы, как минимум, тщательно сопоставлять с зарубежными. А в организации работ – ориентироваться на международные проекты.
Кроме того, Росатом отрабатывает технологии консервации/захоронения промышленных/военных реакторов (http://ria.ru/atomtec_news/20150709/1123345707.html; http://news.vtomske.ru/news/96689.html) и хранилищ жидких радиоактивных отходов Сибирского химического комбината (Томск) непосредственно на месте их расположения и обещает тиражировать эти технологии на других объектах (http://www.itar-tass.com/c96/935360.html). В Железногорске законсервировано подземное хранилище радиоактивных пульп (http://spetsstroy.ru/pressroom/spsnews/25027/). Кроме того, в Железногорске, дополнительно к могильнику Нижнеканского массива, будут навечно захоронены непосредственно на месте их эксплуатации промышленные реакторы ГХК и другие высокоактивные материалы (в том числе, с фрагментами разрушенного отработавшего топлива, http://www.sibghk.ru/news/2207-gkhk-gotov-k-eksportu-tekhnologij-bezopasnogo-vyvoda-iz-ekspluatatsii-radiatsionnykh-proizvodstv.html).
4. ГИП-кондиционирование на таком «постклассическом» пути может очень даже быть востребованным. Оно позволит соединить достоинство классики (магистрально выбранные скальные породы) и достоинство современных, ориентированных на экономические реалии, направлений (устремленность без потери экологического качества на упрощение и удешевление применяемых горных технологий и комплексов). А также – снизить риск негативных последствий от завышенных оценок защитных свойств вмещающих хранилища пород, когда экспериментальные исследования этих свойств для имеющих незначительную историю детального геологического изучения массивов (к ним относится и горный массив размещения Красноярского ГХК/Красноярских могильников) подменяют в неразумных объемах математическим моделированием, а техническую ликвидацию потенциальных причин загрязнения «до того» – мониторингом загрязнения «после того». Кроме того, возможно, частично удастся демпфировать неудачную для РФ тенденцию (http://nuclearno.ru/text.asp?18164; http://interfax.com.ua/news/economic/274950.html) по выдавливанию Росатома с зарубежного рынка свежего топлива даже применительно к реакторам российского дизайна. Неоспоримая доля от ГИП-кондиционирования в суммарном экономическом эффекте уже может быть заметной.
ИСХОДНЫЕ ЦИФРЫ И ПРИМЕР ЭФФЕКТА В РЕЗУЛЬТАТЕ ГИПОТЕТИЧЕСКОГО ИЗБАВЛЕНИЯ ОТ ЗАТРАТНОЙ КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЗАХОРОНЕНИЯ
1. Швеция, 10 энергоблоков на трех АЭС, технология KBS-3, 4500 медных чехлов с ОЯТ (кассеты/топливные сборки) в стальных/чугунных капсулах по 12 ТВС в каждом чехле (http://rosrao.ru/wps/wcm/connect/rosrao/rosraosite/conversion/int_experience/8b2eec804473be61a5b7efc800b48570; http://publicatom.ru/blog/ecoblog/613.html; http://www.atomic-energy.ru/smi/2014/05/29/49243). Стоимость строительства шведского хранилища ОЯТ на площадке Форсмарк оценивается как 24 миллиарда шведских крон (2,7 миллиарда евро, это еще не «потолок», так как год от года цифру прогноза повышают, а строительство фактически еще не началось). Вместительность хранилища составит 12000-15000 тонн топлива по тяжёлым металлам (http://www.atominfo.ru/newsg/n0790.htm). Объем ОЯТ (видимо, упаковок): 20 тыс. куб. м) (https://www.iaea.org/OurWork/ST/NE/NEFW/CEG/documents/ws062006_10R.pdf).
2. Финляндия. Стоимость финского хранилища по той же технологии KBS-3 оценивается в 3 миллиарда евро (по другим данным - 3,3 миллиарда долларов). Вместительность хранилища составит 12000 тонн топлива по тяжёлым металлам. (http://www.atominfo.ru/newsg/n0790.htm).
Финляндия. Стоимость капитальных (на строительство) удельных затрат при захоронении ОЯТ: 3 300 000 000 долларов : 12 000 тонн = 275 000 долл/т.
3. США, Юкка-Маунтин, вместимость 77 000 тонн (http://energyfuture.ru/krax-proekta-yucca-mountain), стоимость хранилища неоднократно пересматривалась в сторону увеличения, при оценке в 100 млрд долларов финансирование и работы прекратили, удельные капитальные затраты (оценочно/по прогнозу) составляют: 100 000 000 000 долларов : 77 000 тонн = 1 300 000 долл/т.
ТАКИМ ОБРАЗОМ: опережающие оценки удельных капитальных затрат при классическом подземном захоронении ВАО/ОЯТ колеблются в зависимости от масштаба объекта, места размещения и разработанной технологии в пределах 275 тыс. долларов – 1 300 тыс. долларов за тонну утилизируемого материала (оценки объективно занижены, так как при реальном строительстве затраты будут больше).
4. Объем ВАО и САО для Красноярского геологического хранилища/могильника планируется (для поставок от Красноярского ГХК, Сибирского ХК и ПО «Маяк») не более 160-200 тыс. куб. м (https://cloud.mail.ru/public/9V77/FKWiSgNcw, тома 2 и 3).
5. В первом приближении ясно, что эксплуатационные расходы при затаривании хранилища упаковками и его консервации для классического варианта будут не меньше, чем для новых направлений.
6. Если ГИП-кондиционирование будет обеспечивать гарантию герметичности упаковок на 100-1000 лет, то для новых направлений захоронения роль других инженерных барьеров снижается, их можно минимизировать и весь эффект от разницы в капитальных затратах обоснованно можно отнести на долю ГИП-кондиционирования.
7. Конкретный пример при дальнейшем развитии, не снижая экологической безопасности, логики «постклассических» прорывных технологий. А логику эту развивать надо. Иначе бюджет Росатома существенно пострадает из-за значительных (предварительно 27 триллионов рублей) финансовых запросов на захоронение. Тем более, что «нефтегазовое счастье» покидает Россию надолго, если не навсегда (http://www.promved.ru/articles/article.phtml?id=2819&nomer=94).
Выводимый из эксплуатации карьер «Центральный» Кольской ГМК Норникеля. Проектная глубина - 400 м, выработанный свободный и доступный объем – сотни миллионов куб. м (http://www.kolasc.net.ru/russian/innovation/ksc70/3.7.pdf). Капитальных затрат при использовании в качестве хранилища/могильника практически не требуется/они несравнимо малы. Возможно без существенного изменения запасов свободного пространства утилизировать даже без бурения скважин, просто послойно на стеллажах/в штабелях с буферной породной засыпкой для дополнительной гарантии исключения негативных процессов в зоне захоронения, начиная от дна карьера, объемы ВАО/ОЯТ, эквивалентные объемам СОТЕН классических объектов подземного захоронения шведско-финских и даже СОТНИ объектов типа Юкка-Маунтин/Красноярского. При необходимости хватит места и для других категорий РАО (например, Ленинградской и Архангельской областей; это, и не в первый раз, обсуждали в достаточно представительной аудитории еще в 2000г., http://nuclearno.ru/text.asp?1325; http://enu.kz/repository/repository2012/NNC_RK_Bulletin_4_12_2002.pdf). Напорных глубинных вод в карьере нет. Вода природных осадков, поступающая естественным путем в карьер, с глубин 300-400 м вверх к земной поверхности не пойдет. К тому же имеет место переток воды со дна карьера в подземные выработки рудника «Северный Глубокий» (что гарантированно исключит даже теоретическую возможность появления переносчика радионуклидов к земной поверхности). Вода природных осадков со дна карьера будет уходить в «пруды-отстойники» подземного рудника либо дренировать на большие по сравнению с зоной размещения ОЯТ/РАО глубины внутрь Земли (куда будет уходить вода из Красноярского могильника?). Всегда подвергаясь процессам очищения в огромных подземных пространствах. «Северный Глубокий» - уникальный рудник, который ко времени обустройства и эксплуатации карьера по новому назначению будет, скорей всего, также закрыт применительно к добыче медно-никелевых руд из-за их исчерпания. «Северный Глубокий», сочлененный с карьером «Центральный», - один из крупнейших подземных рудников в цветной металлургии (глубина ствола - 1280 метров, http://balum.us/ru/news/184/). Объемы его отработанного пространства, которые со временем также станут свободными, - резерв не только для направленного и без участия человека отвода воды из карьера, но и, при необходимости, для образования дополнительных (уникальность и сочетания двух типов крупных горных выработок) секций хранилища/могильника. Для унификации специфических работ в зоне размещения ВАО/ОЯТ многие операции и оборудование при создании и эксплуатации секций как в карьере, так и в подземных выработках могут быть заимствованы из технологических предложений по непосредственно камерам для отходов в Красноярском хранилище/могильнике (https://cloud.mail.ru/public/9V77/FKWiSgNcw, том 3). Равно как и Подземная Исследовательская Лаборатория (ПИЛ) в целом, проектируемая для Красноярска, может быть с большей пользой реализована на Печенге (если уже установлено – таблица 8.1 тома 3 и http://viperson.ru/wind.php?ID=678896, что «в соответствии с ранее выполненными НИОКР существующие объекты ФГУП ФЯО «ГХК» не применимы для целей надежной окончательной изоляции заявленных количеств РАО 1 и 2 классов», то какова объективная вероятность, что созданная рядом в том же горном массиве ПИЛ приведет к положительному заключению? Ответ: близкая к нулю). Печенгская ПИЛ (в готовых выработках или сопряженная с ними) положит начало новому ГХК – уже международному и в условиях хорошо изученных и пригодных для захоронения/хранения ВАО/ОЯТ геологических формаций. Международному с самого начала и открыто. А не как Красноярский могильник, который пока афишируется как исключительно российский, а исподволь уже сейчас готовится как международный. Экономия только на капитальных горно-строительных затратах вспомогательного назначения при переходе от национальных (российского – Красноярск и зарубежных) классических подземных хранилищ/могильников к такому международному объекту составит минимум СОТНИ миллиардов долларов.
|
|
 |
|
 |
|
|
|
|
|
Проекты АТА
|
|
 |
|
 |
|
Центр Здоровья и Долголетия
Путеводитель по Армении
Негорючая электропроводка.
Эластичные чулки из быстро высыхающей гели с лечебными свойствами.
Создание на основе природных компонентов эффективного антикаогулянта, дешевого и без побочных явлений.
Инновационные проекты в области возобнавляемой энергетике.
Сигареты с лечебными свойствами.
|
|
|
|
|
|
