Экологические проблемы атомной энергетики

жидкие высокоактивные - 45 м3

среднеактивные - 150 м3

низкоактивные - 2000 м3

твердые 3-й группы активности - 1000 кг

2-й группы активности - 3000 кг 

1-й группы активности - 3500 кг 

газообразные - 0, 23 кюри/год.

Главным аргументом в пользу переработки является повторное вовлечение сырья в цикл: резкое повышение эффективности использования природного урана и вовлечение в топливный цикл нового энергоносителя - плутония. Переработка ОЯТ в промышленном масштабе осуществляется в Великобритании, Франции, России. Небольшие по мощности установки работают в Японии и Индии.

Технология захоронения  довольно сложна и дорогостояща. Отработанное топливо обычно перегружается в  бассейны выдержки, где за несколько  лет существенно снижается радиоактивность  и тепловыделение. Захоронение обычно проводится на глубинах не менее 500-600 шурфов. Последние располагаются друг от друга на таком растоянии, чтобы исключалась возможность атомных реакций. Вариант прямого захоронения ОЯТ без переработки представляет открытый топливный цикл. Прямое захоронение ОЯТ на практике пока не осуществляется. В странах, выбравших концепцию прямого захоронения, ведется активный поиск мест для создания могильников, построены либо разрабатываются "пилотные" установки. Лидерами в данной области являются США, Швеция, Финляндия. Помимо того, что не каждая страна обладает подходящими геологическими формациями, данная работа осложнена местной общественной оппозицией.

На практике, в большинстве  стран реализуется промежуточное  хранение ОТВС с отложенным выбором  в пользу той или иной концепции  окончательной утилизации ОЯТ. У  промежуточного хранения есть известные  экономические плюсы, а именно: дешевизна  технологической операции хранения, небольшой объем капиталовложений в строительство хранилищ, быстрое  освоение объектов, сохранение рабочих  мест и собственных финансовых ресурсов. Более того, данный подход позволяет  в будущем сделать обоснованный и оптимальный выбор в зависимости  от уровня развития науки и техники. Нельзя не признать - достаточно разумная концепция, пусть и не снимающая  проблему окончательно.

Однако, говоря о хранении с "отложенным решением", следует  задуматься, насколько такой выбор  соотносится с самыми передовыми подходами в других областях.

К этой проблеме отходов  прямо примыкает проблема вывода выработавших свой ресурс реакторов. Радиоактивное загрязнение сопровождает все звенья сложного хозяйства ядерной энергетики: добычу и переработку урана, работу АЭС, хранение и регенерацию топлива. Это делает атомную энергетику экологически безнадежно грязной. Снятие с эксплуатации энергоблоков АЭС - одна из сложнейших задач в комплексе использования атомной энергии. Через 30-40 лет после пуска атомная электростанция вырабатывает свой ресурс и ее надо выводить из эксплуатации. Каждая АЭС должна быть, в конце концов, разобрана в идеале до «зеленой лужайки» (возврат промплощадки в неограниченное использование). Снятие с эксплуатации энергоблоков АЭС является очень непростой инженерно-технической проблемой, решение которой охватывает широкий спектр задач, таких, как выбор рациональных способов демонтажа АЭС, обеспечивающих минимальное облучение персонала и воздействие радиации на окружающую среду, разработка оптимальных процессов разборки элементов конструкций энергоблока и дезактивация оборудования, обращение с радиоактивными отходами. В мире уже снято с эксплуатации и демонтировано более десяти АЭС, и их площадки возвращены в состояние «зеленой лужайки», однако этот процесс носил больше экспери-ментальный характер и происходил в условиях возможного выделения ресурсов для единичных блоков. В настоящее время в мире более 130 исследовательских, демонстрационных и промышленных ядерных реакторов выработали свой ресурс, а в период до 2020 г. во всем мире будет снято с эксплуатации более 200 энергоблоков. Чтобы представить сложность задачи на современном уровне, заметим, что при снятии с эксплуатации 125 энерго-блоков в странах ЕЭС общий объем РАО составит 1 миллион 600 тысяч тонн! Эти отходы надо надежно упаковать и хранить длительный срок в специальных хранилищах.

Можно выделить 3 основных варианта вывода АЭС из эксплуатации:

1. Непосредственный быстрый демонтаж электростанции. В этом случае ОЯТ и теплоноситель после продолжительного отстоя вывозятся в хранилище с радиационной защитой. Все загрязненные радиацией материалы и оборудование разбираются и удаляются. Территория станции приводится в радиационно безопасное состояние. Объем радиоактивных отходов оценивается в 18-20 тыс. м3.

2. Отсроченный демонтаж. В этом случае с территории АЭС убираются ОЯТ и теплоноситель, а после консервации в течение нескольких десятилетий (в Германии этот срок - 30 лет, в Великобритании - от 50 до 100 лет) производятся демонтаж и окончательная очистка территории станции. Объем РАО снижается незначительно - до 17 тыс. м3.

3. Изоляция. Все радиоактивные отходы остаются на станции, которую заключают в бетонный саркофаг, позволяющий периодически контролировать ее состояние. Через 100 лет может быть произведена разборка станции и ее дезактивация. Количество отходов - 10 тыс. м3.

При выборе стратегии одним  из главных факторов является количество и радионуклидный состав твердых  и жидких отходов и степень заполнения ими хранилищ на АЭС. По экспертным оценкам, общие расходы составляют не менее 10% стоимости строительства АЭС.

Неизбежный результат  работы АЭС - тепловое загрязнение. На единицу получаемой энергии здесь оно в 2-2,5 раза больше, чем на ТЭС, где значительно больше тепла отводится в атмосферу. Выработка 1 млн. кВт электроэнергии на ТЭС дает 1,5 км3 подогретых вод, на АЭС такой же мощности объем подогретых вод достигает 3-3,5 км3. Следствием больших потерь тепла на АЭС является их более низкий коэффициент полезного действия по сравнению с ТЭС. На последних он равен 35%, а на АЭС - только 30-31 %. Говорится о так называемом парниковом эффекте. Повышение концентрации углекислого газа в атмосфере вызывает так называемый парниковый эффект, который получил название по аналогии с перегревом растений в парнике. Роль пленки в атмосфере выполняет углекислый газ. В последние годы стала известна подобная роль и некоторых других газов (СН4 и N2О). Количество метана увеличивается ежегодно на 1%, углекислого газа - на 0,4%, закиси азота - на 0,2%. Считается, что углекислый газ ответственен за половину парникового эффекта.

В целом можно назвать  следующие воздействия АЭС на среду:

- разрушение экосистем и их элементов (почв, грунтов, водоносных структур и т. п.) в местах добычи руд (особенно при открытом способе);

- изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900 га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 100-120 м и высотой, равной 40-этажному зданию;

- изъятие значительных объемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. Если эти воды попадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов;

- не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, вод и почв в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронениях.

С каждым десятилетием открываются  все новые опасности, связанные  с работой АЭС. Есть все основания  считать, что и далее будут  выявляться новые данные об опасностях, исходящих от АЭС.

ПОСЛЕДСТВИЯ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС.

   Авария на Чернобыльской АЭС явилась специфической экологической катастрофой в атомной энергетике. При этом в отношении Чернобыльского выброса многое остается неизвестным, и риск здоровью населения от аварийных выбросов этой АЭС существенно занижен, т.к. в большинстве стран СНГ отсутствует хорошая медицинская статистика.Острая лучевая болезнь была диагностирована у 134 из числа участников ликвидации последствий аварии. Из 134 человек в первые месяцы погибли 28 человек – из персонала ЧАЭС и пожарных. За последующие 17 лет в группе лиц перенесших ОЛБ, смертность практически не превышает смертности в данной возрастной группе. В эпицентре аварии уровень загрязнения был настолько высок, что население ряда районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды, растительный покров оказались радиоактивно зараженными на многие десятилетия. В 1986 году было эвакуировано свыше 115 тыс. жителей (г. Припять, г. Чернобыль, населенные пункты 30-ти км. зоны). Последующие экспертизы подтвердили необходимость и своевременность эвакуации. Катастрофа в Чернобыле показала, что потери при аварии на ядерном энергетическом реакторе на несколько порядков превышают потери при аварии на энергетической установке такой же мощности, использующей ископаемое топливо.

  Рядом исследователей США было установлено, что с мая по август 1986 года, наблюдался значительный рост общего числа смертей среди населения, высокая младенческая смертность, а также пониженная рождаемость, не исключено что связанные с высокой концентрацией радиоактивного йода-131 из чернобыльского облака, накрывшего США. За четыре летних месяца возросло количество смертей от пневмонии, разных видов инфекционных заболеваний, СПИДа по сравнению со средним числом смертей за этот период в 1983-85 годах. Все это с высокой статистически достоверной вероятностью связано с поражением иммунной системы чернобыльскими выбросами. Такой же точной статистики нет и для большинства других стран, исключая Германию. На юге Германии, где чернобыльские выпадения были особенно интенсивными, младенческая смертность возросла на 35%. Число жертв и количество эвакуированных жителей увеличивается, расширяется зона загрязнения в результате перемещения радиоактивных веществ ветром, при пожарах, с транспортом и т. п.

Защитные меры по предупреждению облучения щитовидной железы своевременно реализованы не были. С конца мая 1986 года началась интенсивная реализация защитных мер в так называемой зоне жесткого контроля (270 тыс. жителей  Киевской, Житомирской, Гомельской, Могилевской  и Брянской областей). В ряде стран  Европы (Польша, Венгрия, Австрия, Германия, Великобритания) в 1986 году также реализовывались  защитные меры, главным образом в  сельском хозяйстве (контроль и бракераж сельхозпродукции).

Уже в 1986 году было принято  решение о создании единой системы  медицинского наблюдения за лицами, подвергшимися  облучению в результате аварии. До конца 80-х годов защитные мероприятия  были расширены на территории с плотностью загрязнения почвы цезием более 5Ки/км2, а затем и 1Ки/км2. По отношению  к территориям так называемой зоны жесткого контроля (свыше 15 Ки/км2) был поставлен вопрос об их полном выселении.

К весне 1989 года количество участников работ по ликвидации последствий  аварии в СССР оценивалось в 250 тыс. человек. В последующем оно многократно  возросло за счет включения в это  числе лиц из населения.

В конце 80-х годов был  реализован масштабный Международный  Чернобыльский проект, в котором приняли участие практически все ведущие ученые мира. В выводах проекта указывалось, что «в будущем будет иметь место избыток случаев радиогенного рака щитовидной железы,... и … статистическое установление случаев опухолей щитовидной железы». В отношении иных онкологических заболеваний и наследственных эффектов указывалось, что «будет трудно различить будущие увеличения по сравнению с естественными случаями заболевания раком». В отношении предпринимаемых в те годы защитных мер в выводах указывалось, что меры по переселению жителей и ограничению потребления загрязненных продуктов питания носят чрезмерных характер. Все эти рекомендации были фактически проигнорированы руководством трех республик.