Введение

Развитие атомных электростанций (АЭС) в мире считается одной из самых перспективных отраслей в области электроэнергетики. Но несмотря на это, у АЭС есть множество очень серьёзных недостатков, среди которых можно назвать РАО, то есть радиоактивные отходы. Очень часто люди путают радиоактивные отходы с отработанным ядерным топливом (ОЯТ), которое ещё пригодно для дальнейшего использования, если его переработать. Это очень сложная технология, однако Россия ей обладает. Таким образом, для России ОЯТ является ценным вторичным сырьём. Но это сейчас, а раньше ОЯТ являлось ненужным и довольно опасным видом отходов. Тем не менее, проблема утилизации или захоронения РАО является актуальной в настоящее время в связи с распространением и развитием атомной энергетики как в России, так и во всём мире.

Объектами данной научной статьи являются сами радиоактивные отходы (РАО), их захоронение или утилизация, экономический и экологический аспекты.

Исследование опирается на теоретический и системный анализ использованных источников и на математический анализ данных, находящихся в свободном доступе.

Что такое РАО? Радиоактивные отходы – не подлежащие дальнейшему использованию материалы и вещества, а также оборудование, изделия (в том числе отработавшие источники ионизирующего излучения), содержание радионуклидов в которых превышает уровни, установленные в соответствии с критериями, установленными Правительством Российской Федерации [1].

РАО бывают разных видов. Существуют различные классификации РАО. Так, например, согласно классификации, приведённой на официальном сайте госкорпорация «Росатом», существует 6 классов РАО, которые также подразделяются на жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) и твёрдые радиоактивные отходы (ТРО), на высокоактивные отходы (ВАО) с низким и высоким тепловыделением, среднеактивные отходы (САО) долгоживущие и короткоживущие, низкоактивные отходы (НАО) долгоживущие и короткоживущие, на отработанные источники ионизирующего излучения (ОИИИ), материалы, оборудование, изделия, грунт, биологические объекты, органические и неорганические жидкости, пульпы, шламы, а также РАО, образующиеся при добыче и переработке урановых руд, минерального и органического сырья с повышенным содержанием природных радионуклидов (6 класс)[2].

Самыми опасными РАО считаются отходы 1-2 классов (сюда относятся материалы и оборудование атомных предприятий, отслужившее свой срок, отвержденные жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) и т. д.). Их необходимо захоранивать на очень большой глубине и навсегда, так как период полураспада содержащихся в них изотопов – до сотен тысяч лет. К 3-4 классов- РАО низко- и среднеактивным короткоживущим (которые будут неопасными примерно через 300 лет) — относится спецодежда, загрязненный радионуклидами мусор и т. п. Их можно захоранивать в приповерхностных пунктах захоронения (ППЗРО) – глубиной до 100 метров. К пятому классу относятся жидкие отходы, которые образуются в процессе работы атомных предприятий (например, вода, которая использовалась при мытье пола на АЭС), а к шестому классу – РАО, которые образуются при самой добыче урана и других полезных ископаемых с естественным повышенным фоном (они самые относительно безопасные).

Главными источники РАО являются предприятия и институты, работающие так или иначе с радиоактивными материалами. Однако некоторое количество РАО образуют и организации, которые не имеют отношения к ядерной сфере, например, это медицинские организации.

РАО начали накапливаться в государстве с момента запуска первой АЭС. За все эти годы было накоплено порядка 500 миллионов кубических метров РАО. Чтоб было понятно нагляднее: площадь России чуть более 17 миллионов квадратных километров, и если представить, что РАО захораниваются пластами по 1 кубометру (так не делают, технология намного глубже и не по 1 кубометру на 1 квадратный метр площади территории, просто для более лучшего представления), то это в 34 миллиона раз меньше территории нашей страны, если верить официальным источникам. Поэтому пока объём РАО на территории РФ — это капля в море, но это только пока. Но об чуть позже.

Большая часть этого объема находится в Челябинской области, в донных отложениях Теченского каскада водохранилищ, а также в Ульяновской области, в Республике Удмуртия, в Красноярском и Забайкальском краях. Это закрытая для доступа территория, где создана система барьеров, препятствующих выходу радиации в окружающую среду, если верить официальным источникам. Ещё следует отметить, что РАО также присутствуют во многих других регионов нашей огромной страны.

Кроме того, РАО находятся на площадках компаний Росатома – в пунктах временного хранения, где также присутствуют условия безопасности. Но эксплуатационный срок таких объектов (примерно 70 лет) уже близится к концу, следовательно, пришло время решать вопрос ребром, то есть сделать полностью надежную систему окончательной изоляции опасных отходов.

В некоторых европейских странах, к примеру, во Франции, Венгрии, Швеции, такие объекты существуют давно, есть и уже законсервированные, превращенные в луга, холмы, засеянные травой. И в нашей стране, изучив опыт этих стран, также приступили к созданию новой стратегии обращения с РАО. В 2011 году был принят специальный закон, в соответствии с которым в 2012-м создано федеральное унитарное госпредприятие – единственный законный исполнитель этих работ.

Дело в том, что организации ядерной отрасли в настоящее время существуют в рыночных условиях, то есть, как и простые коммерческие структуры, стремятся получить прибыль и сократить убытки. А организация ядерных могильников – дело очень затратное и вообще недоходное. Чтобы бизнес не смел экономить на безопасности, был создан Национальный оператор по обращению с РАО (НО РАО). Это некоммерческая организация, в ведении которой находятся все пункты финального захоронения РАО в РФ. Компании обязаны передавать образующиеся отходы оператору предварительно кондиционированными и герметично упакованными – не бесплатно, конечно. Но тариф, утверждаемый Федеральной антимонопольной службой, не включает прибыли НО РАО – только затраты на эксплуатацию действующих хранилищ и строительство новых.

Первым в создании хранилищ нового поколения стал Средний Урал, где ППЗРО 3-4 классов уже функционирует. В 2022-м году ввели в эксплуатацию вторую очередь. Первая начала принимать упакованные РАО в 2016-м и в настоящее время уже заполнена – её создание начал когда-то Уральский электрохимический комбинат (УЭХК), а потом отдал объект оператору. А касаемо второй очереди, то это уже творение чисто НО РАО, от проектирования до полного создания. Пока это единственный такой объект, и поэтому демонстрационный: на ППЗРО в Новоуральске часто проходят технические туры не только для специалистов, но также для СМИ и общественников.

Как же выглядят ППЗРО 3-4 классов? Это огромные хранилища из толстого бетона, разделенные на ячейки. Козловой кран погружает в них прибывшие от предприятий стальные контейнеры – после досконального, в том числе спектрометрического обследования, исключающего какие-либо утечки радиации. Бетонные сооружения второй очереди размещены не под открытым небом, как делали раньше, а в ангарах – благодаря этому можно делать загрузку в любую погоду круглый год. Пространство между контейнерами заполняют инертным материалом – бентонитом или глиной. Когда хранилище будет заполнено, бетонные сооружения накроют сверху несколькими слоями разных материалов, чтобы предотвратить попадание воды и коррозию упаковок с РАО, и, следовательно, утечку радиации. После полной изоляции бетонные сооружения забросят почвой и посадят травку. Специалисты утверждают, что радиационный фон на таком газоне и вокруг него не превысит природный.

РАО утилизируют в относительной близости от ядерных предприятий.

Опыт Новоуральска помогает в проектировании и строительстве похожих аналогичных объектов: проводятся уже работы в Озерске Челябинской области и Северске Томской области (их ёмкость будет, соответственно, 225 и 142 тысячи кубометров). Ещё одно, на 200 тысяч кубических метров, построят в Димитровграде Ульяновской области, но здесь ещё пока предстоит обоснование инвестиций. Таким образом, в России через несколько лет будет четыре пункта окончательной изоляции короткоживущих РАО суммарной мощностью более 620 тысяч кубометров. Для сравнения: в ПЗРО французского оператора ANDRA в Шампани будет храниться миллион кубометров.

Почему в России не строят один гигантский могильник подальше от густонаселенных территорий?

Здесь существует аналогия с бытовым мусором: никто не вывозит такой мусор в другой субъект из другого субъекта. Поэтому приповерхностные пункты захоронения РАО будут находиться недалеко от самых крупных атомных предприятий, которые в основном и образуют эти отходы: в Челябинской области это ПО «Маяк», в Ульяновской – НИИ атомных реакторов (НИИАР), в Свердловской – УЭХК. Это речь идёт именно о РАО 3-4 классов – они наименее опасны, но их таких РАО больше всех.

Если говорить о ППЗРО в Северске, то здесь пока создаётся инфраструктура, а сами бетонные сооружения будут строить в 2023-м. Стройку планируется закончить в августе 2024 года, а в декабре 2025-го должны ввести в эксплуатацию первое хранилище на 15 тысяч кубометров.

Такие объекты в конечном итоге получаются дорогими. Несмотря на то, что 90 процентов материалов и оборудования произведены в России, если учесть их значительное подорожание в прошлом году, общая стоимость ППЗРО в Северске на данный момент оценивается в 10 миллиардов рублей (в то время как вторая очередь в Новоуральске когда-то обошлась в 1,4 миллиарда). Но экономить здесь нельзя – ответственность предельно высока.

Изоляция жидких РАО, которых тоже образуется существенное количество, делается абсолютно иным способом: их попросту закачивают в недра земли, где они будут пребывать до тотального затухания активности. Здесь нет никаких бетонных хранилищ и толстостенных стальных бочек – это просто сильно глубокие скважины. По словам специалистов, это полностью безопасно, отходы там герметично запечатаны в специальных геологических формациях, разделенных водоупорной толщей глинистых пород. Таким образом, проникновение радиации в водные источники исключено: глубина закачки ЖРО – от 250 до 450 метров, в то время как водоносные горизонты находятся не глубже 50 метров. Ну и, естественно, ведётся постоянный контроль за подземными хранилищами. Для этого созданы наблюдательные скважины – на северском пункте глубинной закачки (ПГЗ ЖРО) их 404 на площади около 32 квадратных километров.

Этот пункт был создан в 1963 году, до 2012-го был в ведении СХК, сейчас им заведует НО РАО. За срок около 60 лет ни одной чрезвычайной ситуации, в том числе прорыва радиации на поверхность, ни на этом пункте, ни на других российских ПГЗ ЖРО не было. На текущий момент подземные резервуары в Северске заполнены едва ли на одну треть, поэтому в планах увеличить срок эксплуатации этого хранилища до 2033 года. Понемногу также будет производиться отверждение жидких отходов, их остекловывание и перемещение в приповерхностные пункты захоронения. Приблизительно так же организованы и другие ПГЗ ЖРО.

Касаемо самых опасных радиоактивных отходов – твёрдых РАО 1-2 классов, то здесь требуется самый серьёзный подход к их утилизации. Объём этих РАО относительно невысок, однако затраты на окончательную изоляцию намного больше, чем для других. Об этом говорят тарифы на захоронение: к примеру, в 2022 году для РАО 4 класса государством они были утверждены в размере 55,2 тысячи рублей за кубометр, в то время как для 1 класса — почти 1,57 миллиона.

В настоящий момент современных хранилищ для РАО 1-2 классов в нашей стране пока нет. В планах, такой пункт хотят разместить в Красноярском крае в Железногорске – в глубине Нижнеканского скального массива. Но сначала здесь строится специальная подземная исследовательская лаборатория, где будут проведены более ста опытов, чтобы опровергнуть или подтвердить осуществимость безопасного для экологии захоронения высоко- и среднеактивных долгоживущих РАО на этой территории. Объект строится с 2018 года, большая часть инфраструктуры уже готова, в 2022-м начали делать устья вентиляционного канала, в 2023-м – проходка вертикальных стволов глубиной 550 метров (их будет три), а потом в скале пробьют горизонтальные выработки.

Если лабораторные исследования подтвердят, что таким способом безопасно захоранивать РАО, то самые опасные будут привозить сюда. Остеклованные высокоактивные РАО в специальных контейнерах погрузят на глубину 450-525 метров в горные выработки и замуруют их на тысячелетия [3].

31 октября 2021 года в шотландском Глазго накануне мировой конференции по изменению климата секретарь Совета безопасности РФ Николай Патрушев заявил, что Россия готова хранить на своей территории ядерные отходы других стран [5]. О чём имеется в виду здесь не совсем понятно. Одни источники говорят, что Патрушев имел в виду ОЯТ, другие пишут словосочетание «ядерные отходы». Но если речь идёт об ОЯТ, то почему Патрушев говорит о хранении, а не о переработке? Ведь если руководствоваться вышенаписанным, ОЯТ – это не отходы, а ценный ресурс, при условии того, что у государства есть технологии как его перерабатывать. Поэтому здесь возникают соответствующие вопросы и некая путаница даже у так называемых экспертов в этой области.

В чём же главные проблемы РАО или их утилизации? Главная проблема РАО состоит в том, что эти отходы не перерабатывают, а захоранивают. РАО как сказано выше может быть чем угодно: и оборудованием, и водой, и одеждой, какими-то бытовыми предметами и т.д. Вместо того, чтобы придумать способ их безотходной переработки, их сначала обрабатывают, потом закачивают или опускают в кучу разных контейнеров: стальных, бетонных и т.д. Выкапывают яму, там сооружают толстостенное бетонное хранилище, куда эти контейнеры потом и погружают. На это всё дело уходит уйма ресурсов, денег и человеческих сил. Не стоит забывать ещё о том, что на это расходуются территории нашего государства. Да, если верить соответствующим официальным источникам, это пока капля в море, если говорить о расходе территорий. Но Земля не резиновая, как и Россия. Поэтому такая утилизация РАО не может продолжаться всегда. Так или иначе, человечеству придётся придумывать альтернативу такой утилизации. Во Франции уже есть такие места и территории, где закопаны РАО, а сверху растёт трава и это выглядит как обычное поле. Но разве можно на таких территориях жить, сеять, свободно ходить и т.д.? Представьте сколько денег экономилось бы, если бы существовал способ безотходной переработки таких отходов на ядерном производстве. Эти деньги могли бы пойти на улучшение жизни на Земле, на другие государственные проекты и т.д. А тут ещё секретарь Совета безопасности нашей страны предлагает ввозить к нам ядерные отходы со всей Европы. Здесь нагрузка на экологию возрастает в разы. Неужели нашу страну так и норовят превратить в ядерную свалку? Ведь это не первое заявление официальных лиц государства с соответствующим предложением. Разве стоят эти деньги экологии для нашей страны? Если вспомнить историю ядерной отрасли в целом, и конкретно использования ядерной энергии в мирных целях, то мир, скажем так, поторопился с запуском первой АЭС. Первыми разработали способ использования ядерной энергии в мирных целях американцы, СССР же построил, в свою очередь, первую АЭС. Тогда ещё не думали о последствиях, не смогли рассчитать все издержки, проблемы и то, чем может обернуться использование ядерной энергии в мирных целях. И очень зря. Надо было сначала всё предусмотреть, придумать как перерабатывать РАО, а только потом запускать такой тип электростанции.

Таблица 1

Прогноз объема захоронения радиоактивных отходов на 2024 – 2030 гг. тыс. м³

Источник: [4]

Как видно из таблицы, представленной выше, объёмы захоронения захоронений РАО предполагаются одинаковые на предстоящие 7 лет. А это значит, что техническая сторона вопроса стабильна как никогда. Отсюда следует, что расходы на утилизацию РАО в денежном эквиваленте будут зависеть от таких факторов или показателей как уровень инфляции, крепость национальной валюты – рубля и т.д.

Таблица 2

Тарифы на захоронение радиоактивных отходов на период с 2023 по 2027 годы

Источник: [6]

Это из Приказа Федеральной антимонопольной службы от 11.10.2022 № 732/22 «Об установлении тарифов на захоронение радиоактивных отходов 1,2,3,4,5,6 классов на период с 2023 по 2027 годы» (Зарегистрирован 16.11.2022 № 70970). Как видим из уже утверждённых тарифов, в 2027 году тариф на захоронение РАО классов 1 и 2 возрастёт на 39,9 %, на захоронение РАО класса 3 на 21,5 %, на захоронение РАО класса 4 на 26,2 %, на захоронение РАО класса 5 на 30,8 %, на 25,5 % и на 37,6 % соответственно в зависимости от предприятия, на захоронение РАО класса 6 на 32,5 %. Это достаточно хорошие цифры, если уровень инфляции будет плюс-минус 9 %.

Как видно из представленных выше таблиц, в техническом плане утилизация РАО вещь стабильная, чего не сказать об экономическом аспекте – о тарифах. Тарифы рассчитываются государственными органами на основе многих экономических показателей.

Заключение

Исходя из всего написанного выше можно сделать следующие выводы:

1) Если верить официальным источникам, ОЯТ для нашей страны является ценным сырьём, а не отходом;

2) Утилизация или захоронение РАО осуществляется единственным оператором – НО РАО (Росатом), чья деятельность строго регламентируется государством и находится под строжайшим контролем государственных органов;

3) Исходя из второго пункта и написанного выше, тарифы на захоронение устанавливаются и утверждаются Федеральной антимонопольной службой на несколько лет вперёд в соответствии с макро- и микроэкономическими расчётами;

4) Объёмы захоронений РАО 3 и 4 классов (самые распространённые) предполагаются быть неизменными с 2026 по 2030 год, а это значит что техническая сторона вопроса относительно стабильна в данной отрасли;

5) С каждым годом технологии захоронения РАО усовершенствуются, делая процесс утилизации более безопасным видом деятельности;

6) Утилизация РАО требует очень больших затрат: как материальных, так и временных. Перед постройкой сооружения-хранилища РАО проводятся многочисленные исследования на предмет безопасности к окружающей среде.

К проблемам захоронения РАО можно отнести отсутствие современных хранилищ для РАО 1-2 классов в нашей стране; то, что РАО приходится захоранивать, а не безотходно перерабатывать; а также то, что на утилизацию РАО уходят территории нашего государства, которые могли бы быть использованы для других более безопасных и полезных для экологии целях.

Если говорить о перспективах, то с каждым годом технологии утилизации РАО совершенствуются, становятся безопаснее и т.д. Если верить официальным источникам, пока проблема нехватки территорий для захоронений не стоит, но тем не менее, о ней лучше задумываться заранее и постараться придумать способ безотходной переработки РАО, как в случае с ОЯТ, ведь недавно ОЯТ считались вредным и очень опасным отходом. Хочется надеяться, что в один прекрасный момент в недалёком будущем современные физики, инженеры придумают способ безотходной утилизации РАО, чтобы их не пришлось захоранивать в специальных контейнерах и хранилищах в землю. Если это случится, выработка электроэнергии на АЭС станет намного более экологичным способом, нежели на других типах электростанций, снизится нагрузка на экологию и экономику, что вызовет огромный скачок в благополучии человеческого общества в целом.