1.3. Радиоактивные отходы и радиоактивное загрязнение

Особую опасность для биосферы представляет загрязнение радиоактивными отходами, которые являются неизбежным спутником бурно развивающейся атомной энергетики (см. раздел 9.4). К ним относятся все радиоактивные и заражен­ные материалы, образующиеся в процессе использования ра­диоактивности человеком и не находящие дальнейшего при­менения. Кроме текущего загрязнения радиоактивными от­ходами причиной сильного радиоактивного загрязнения мо­гут быть аварии на предприятиях атомной энергетики.

1.3.1. Опасность накопления ралиоактивных отхолов

Радиоактивные отходы образуются в процессе работы атом­ных электростанций (АЭС) и при любом варианте обраще­ния с ними накапливаются, что является главным аргумен­том противников ядерной энергетики.

Типы радиоактивных отходов. В их состав входят отрабо­танные тепловыделяющие элементы АЭС (ТВЭЛы), конструк­ции АЭС при их демонтаже и ремонте, обладающие радиоак­тивностью части медицинских приборов, рабочая одежда со­трудников АЭС и другие. Радиоактивные отходы должны храниться или захораниваться таким образом, чтобы была ис­ключена возможность их попадания в окружающую среду. Различают три типа таких отходов: низкоактивные - актив­ность менее 0,1 Ки/м³; среднеактивные - от 0,1 до 100 Ки/м³; высокоактивные - свыше 100 Ки/м³. Низкоактивные отходы образуются в процессе добычи и обогащения урановой руды. Их количество сегодня превышает 500 млрд т [77].

Основным источником средне- и высокоактивных отхо­дов являются АЭС (переработка 1 т ТВЭЛов дает 0,9 м³ высо­коактивных и 150 м³ среднеактивных отходов), которые мо­гут работать по схеме открытого (захоронение радиоактивных отходов) или закрытого (переработка радиоактивных отходов) топливного цикла.

Захоронение радиоактивных отходов в литосфере. При от­крытом топливном цикле для обезвреживания указанных от­ходов используется так называемая многобарьерная техноло­гия. Сначала их выдерживают на территории АЭС во времен­ных хранилищах под водой в течение 2-10 лет. За это время примерно в 1000 раз снижается выделение тепла и в 100 раз понижается радиоактивность. Далее, после упаковки (остек- ловывание, смешивание с битумом, бетоном) отходы в тече­ние 30-50 лет находятся под наблюдением во временных хра­нилищах на глубине 5-10 м. После этого возможно их окон­чательное захоронение в прочные геологические формации (предпочтительнее - пласты каменной соли). В местах сохра­нения и захоронения радиоактивных отходов проводится по­стоянный дозиметрический контроль радиационной обста­новки, который координируется Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ). Используется автоматизиро­ванная система контроля радиационной обстановки (АСКРО).

В Российской Федерации имеется 227 хранилищ радиоак­тивных отходов, из которых 81 уже законсервировано. По со­стоянию на 1991 год только на 9 действующих АЭС накопле­но 90 тыс. м³ упаренных жидких и более 60 тыс. т твердых ра­диоактивных отходов. В Московской области имеется 20 временных хранилищ таких отходов, каждое емкостью около 5 тыс. м³.

Значительные сложности представляет захоронение демон­тируемых блоков АЭС, срок службы которых составляет 40- 60 лет. Возможны как демонтаж блоков и их подземное захо­ронение, так и создание надземных могильников (подобных чернобыльскому саркофагу). В настоящее время демонтаж и захоронение отработавших ядерных блоков в России отстает от потребности в этом экологически необходимом этапе топ­ливного цикла. В итоге старые атомные блоки в неутилизи- рованном состоянии хранятся под Екатеринбургом и Воро­нежем. Ждут своей очереди утилизации и 150 атомных под­водных лодок, которые стоят у причалов Баренцева и Белого морей и на Камчатке.

Захоронение радиоактивных отходов в морях. До 1984 г. практиковалось захоронение этих отходов в морях (США, Ве­ликобритания, Россия, Япония). Только США сбросили в море к этому времени больше 90 тыс. контейнеров с высоко- и среднеактивными отходами. СССР в этот период сбрасы­вал в моря все отходы атомного военного и морского флота, что составило в год 18-20 тыс. м³ жидких и 6-7 тыс. м³ твер­дых отходов (часть их запаковывалась в стальные контейне­ры с толщиной стенки не менее 3 мм, часть сбрасывалась в неупакованном виде). С 1967 по 1976 гг. в океане захоронено 46 тыс. т радиоактивных отходов, основная часть которых сбрасывалась на глубину около 4500 м примерно в 1000 км от побережья Европы. За 40 лет (до 1992 г.) СССР затопил в во­дах Северного Ледовитого океана 15 реакторов, отслуживших свой срок на атомных подводных лодках, топливные элемен­ты с атомохода «Ленин» и 13 аварийных реакторов с подвод­ных лодок (при этом шесть затопленных реакторов были с невыгруженным ядерным топливом).

Море приняло в свои глубины упавшие атомные бомбы, самолеты и подводные лодки с ядерным оружием. 21 января 1968 года атомный бомбардировщик США упал в океан неда­леко от поселка Туле (Гренландия). Повышенная концентра­ция плутония была зарегистрирована в радиусе 15 км от мес­та падения самолета. В Баренцевом море в 300 км от Норвегии на глубине 1680 м покоится затонувшая атомная подводная лодка «Комсомолец» с ядерным реактором и двумя торпедами с ядерными боеголовками. Общее число затонувших подвод­ных лодок с ядерными реакторами составляет 5.

В настоящее время захоронение радиоактивных отходов в океане запрещено международной конвенцией, так как при длительном нахождении под водой возможно разрушение контейнеров и выход в окружающую среду плутония и его изотопов, обладающих высокой радиоактивностью и длитель­ным физическим периодом полураспада.

Возможности переработки радиоактивных отходов. Пере­работка указанных отходов распространена в Великобрита­нии и Франции, где АЭС работают по закрытому топливному циклу. В России имеются крупные предприятия по перера­ботке радиоактивных отходов: «Маяк» в Челябинской облас­ти и комбинат в Красноярске. На «Маяке» создана самая круп­ная в мире электропечь для остекловывания этих отходов.

Однако мощностей предприятий по переработке радиоак­тивных отходов в мире, очевидно, недостаточно. При перево­де всех АЭС Европы на замкнутый цикл количество данных отходов значительно превысит возможности их переработки. К 2000 г. в Европе уже накопилось около 6 тыс. т высокоак­тивных отходов, а в США - не менее 20 тыс. т.

Проблема плутония. По существу, отходом является и плу­тоний - радиоактивный элемент, который не встречается в природе. Он образуется в реакторах АЭС. Физический пери­од его полураспада - 24 110 лет. Плутоний - высокоактив­ный элемент, 1 г плутония, попавший в окружающую среду, может вызвать от 4000 до 1 млн случаев заболевания человека раком.

Плутоний - основа создания ядерных бомб. В настоящее время общее количество «мирного» (т.е. накопленного в ре­зультате переработки радиоактивных отходов и хранящегося на территории АЭС) и военного (получаемого в результате демонтажа ядерных боеголовок) плутония в мире превышает 200 т. Это вызывает тревогу во многих странах и является объектом постоянного внимания МАГАТЭ.

В Японии и России разрабатываются новые схемы ядер­ных реакторов, в которых можно «сжечь» плутоний. Видимо, это самый эффективный вариант решения проблемы.

Особой формой радиоактивного загрязнения является не­легальная торговля ядерными и радиоактивными материала­ми. По данным МАГАТЭ, с 1993 по 2003 гг. в мире было за­фиксировано 540 попыток этой торговли, причем в 182 слу­чаях были похищены материалы, пригодные для изготовления ядерного оружия. К счастью, похищенного количества недо­статочно для создания атомной бомбы.