Самая спорная отрасль современности – ядерная энергетика – относительно молода: первая атомная электростанция открылась всего 57 лет назад. Изначально на эксплуатацию таких предприятий отводилось от 30 до 50 лет. И сейчас вопрос «что же будет дальше?» становится наиболее актуальным.
Мы так мало о ней знаем, что аббревиатура АЭС часто становится если не ругательством, то чем-то вызывающим самые негативные эмоции. При этом за счет атомной энергии живут уже 28 стран на нашей планете. Но обсуждать ее проблемы и перспективы общество, как правило, начинает после глобальных событий и катастроф – вроде произошедшей весной на АЭС «Фукусима-1». Что же все-таки для нас атомная энергия – опасность или благо? И есть ли смысл от нее отказываться?
Отделить реальность современной атомной энергетики от мифов нам помог Максим Румянцев, начальник смены исследовательского ядерного реактора ПИК, сотрудник Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова.
– Верно ли утверждение, что последствия взрыва на Чернобыльской АЭС были устранены быстрее, чем на «Фукусиме-1»?
– Сама авария на Чернобыльской АЭС произошла очень быстро, а устранение последствий заняло больше года – просто об этом не говорилось. На японской АЭС аварийная ситуация растянулась на длительный период, а об окончании мероприятий по устранению последствий говорить еще рано.
– Возможно ли утилизировать АЭС полностью?
– Технически это реально, только очень дорого. Подобный опыт уже есть у англичан – когда на месте, где стоял реактор, осталась зеленая лужайка.
– Почему реакторы нельзя защитить от всех вероятных ЧП?
– Защитить можно практически от чего угодно, но это требует больших затрат. Я считаю, что реакторы должны быть защищены от внешних воздействий в зависимости от того, в каком районе они находятся, какой опасности могут подвергаться.
– Существует ли альтернатива атомной энергетике?
– Можно получать достаточное количество электроэнергии и тепла на станциях, использующих органическое топливо – природный газ, уголь, мазут, сланцы. Энергию могут поставлять гидроэлектростанции, но они требуют огромных территорий под водохранилища. А при сжигании любого органического топлива потребляется кислород. В атмосферу при этом выбрасывается не меньший объем углекислого газа, соединений серы, азота и шлаков, очень вредных для окружающей среды.
АЭС не требует ежедневного подвоза топлива, не поглощает кислород из атмосферы, не выбрасывает углекислый газ. Минусы АЭС в том, что она является источником потенциальной опасности и требует организации мест захоронения радиоактивных отходов.
Чистые источники – например, использующие ветряную и солнечную энергии, – не могут обеспечить электричеством такую большую страну, как наша: они обладают небольшой мощностью и зависят от сил природы, которые не всегда можно контролировать. Однако я считаю, что технологию производства чистой энергии просто необходимо развивать.
Кроме безопасной работы реакторов активно обсуждается и другой вопрос: куда деть отработавшее ядерное топливо и где хранить радиоактивные отходы? Об этом нам рассказала Елена Сайкова – сотрудник топливного отдела немецкой энергетической компании, обслуживающей три атомные станции в земле Баден-Вюртемберг.
– Кто принимает решения, связанные с атомной энергетикой?
– Каждая страна в рамках своего законодательства. При этом существует независимое Международное агентство по атомной энергетике (МАГАТЭ), наблюдающее за тем, чтобы энергия атома была безопасной. Им в частности разработан комплекс норм и стандартов безопасности в сфере обращения с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами.
– Что происходит с использованным топливом ядерных реакторов?
– Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), которое представляет собой тепловыделяющие сборки (ТВС), выгружается из реактора в приреакторный бассейн, где выдерживается под слоем воды в течение 3–5 лет. За это время радиоактивность топлива и его тепловыделение уменьшается, ОЯТ становится готовым к отправке на дальнейшее хранение или переработку. Отработавшие сборки относятся к высокорадиоактивным отходам, которые необходимо изолировать.
Если страна придерживается замкнутого топливного цикла, то есть перерабатывает ядерное топливо, объем отходов сокращается в десятки раз. Но все равно они требуют окончательного захоронения. К странам с замкнутым топливным циклом относятся Россия, Франция, Индия, Великобритания.
Германия, Финляндия, США выбрали открытый топливный цикл. Это значит, что ОЯТ не перерабатывается. Отработавшие ТВС помещают на временное «сухое» или «мокрое» хранение, а потом должны отправить на хранение постоянное. При «мокром» способе ОЯТ погружают в хранилище, где оно находится под слоем воды. При выборе «сухого» способа сборки в приреакторном бассейне загружают в специальные контейнеры и отправляют в СХОЯТ (сухое хранилище отработавшего ядерного топлива) – хорошо вентилируемое укрепленное помещение, не требующее значительного техоб-служивания. В будущем такой способ, вероятно, станет основным для временного хранения.
Для слабо- и среднерадиоактивных отходов уже многие годы в мире используются подземные окончательные хранилища. А вот для высокорадиоактивных отходов «могильника», куда в итоге должны перевозить отработавшие ТВС, пока нет. Но каждая страна обязана решить вопрос захоронения радиоактивных отходов на своей территории в ближайшее время.
– Когда планируется построить первое окончательное хранилище для высокорадиоактивных отходов?
– С 1999 года в США существует одно окончательное хранилище для высокорадиоактивных отходов – WIPP (Waste Isolation Pilot Plant). Но предназначено оно для ядерных отходов военного происхождения. Первое постоянное хранилище для индустриальных высокорадиоактивных отходов планирует построить к 2020 году Финляндия на острове Олкилуото. Далее о своих намерениях по пуску хранилищ заявляют: Швеция – к 2023, Франция – к 2025, Россия – к 2035, Германия – к 2035–2040, Китай – к 2050 году. В России строительство хранилища планируют в Нижне-Канском гранитоидном массиве в Красноярском крае.
– Что будет представлять собой постоянное хранилище в Финляндии?
– Базовая концепция глубинного захоронения основана на долговременной изоляции с применением большого количества барьеров. Первый защитный барьер – контейнер с отработавшим топливом – помещается в полость, пробуренную в горной породе. Их размещают в скважинах на дне туннелей, на глубине 400–700 метров. Само хранилище – это сеть туннелей, рассчитанная на все высокорадиоактивные отходы, вырабатываемые на территории страны.
Скважины заполняются бентонитом, который способен ограничить поступление грунтовых вод, проводить тепло и поглощать радионуклиды. Более пластичный, чем гранит, бентонит защищает контейнер от небольших смещений горной породы. Сами же породы, прилегающие к скважине с контейнером, защищают его от окружающей среды. Захоронение должно осуществляться так, чтобы при необходимости контейнер можно было извлечь в любой момент – это требование безопасности, принятое на государственном уровне.
Сегодня в качестве возможных мест окончательного захоронения выбирают солевые залежи (Германия), гранитоидный массив (Россия, Канада, Китай), пласты глины (Франция, Бельгия, Швейцария, Венгрия), горные породы вулканического происхождения (Япония).
– Какие виды топлива могли бы заменить ядерное?
– Безопасную альтернативу обещает создать исследовательский проект интернационального термоядерного экспериментального реактора (ITER). Сейчас его проектирование закончено и выбрано место для строительства – исследовательский центр Кадараш (Cadarache) во Франции. Если проект удастся и человек сможет взять под контроль термоядерную реакцию, она окажется в пять раз эффективнее атомной энергии.
Особый интерес представляет топливо на основе водорода, ведь его запасы на Земле не ограничены, а продуктом сгорания является обычная вода.
За этими видами топлива будущее, но наступит оно не раньше, чем через 50–60 лет. А пока для этого нужно приложить еще много усилий.Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
