Верчеба А.А., Комащенко В.И.

Московский государственный геологоразведочный университет, Россия

Геолого-экологические и геоэтические проблемы технологии подземной изоляции высокорадиоактивных отходов

В мире приняты две концепции топливного цикла, включающего этап обращения с радиоактивными отходами. Замкнутый топливный цикл предусматривает переработку отработанного ядерного топлива (ОЯТ), остеклование высокоактивных отходов и их размещение в породах геологических формаций. Открытый цикл предполагает удаление отработанного ядерного топлива в геологические формации после соответствующей выдержки, уплотнения и упаковки. Так как его основная масса представлена оксидами урана -235, урана -238 и наработанного плутония -239, то эти изотопы могут быть использованы для изготовления новых топливных элементов. Вторичное использование топлива делает ядерную энергетику малоотходной отраслью материального производства.

С технической точки зрения ОЯТ не является радиоактивными отходами (РАО), потому что 95% его состава может быть рециклировано. Это сырьевой ресурс не настоящего, но и будущего. С развитием ядерных технологий ОЯТ и некоторые виды радиоактивных отходов окажутся ценным энергетическим сырьем, и тогда страна, создавшая их хранилище, станет обладателем мощных сырьевых ресурсов.

В обращении с высокорадиоактивными отходами теоретически существуют две геоэтических проблемы. Первая - это установление паритетных отношений между поколениями путем выбора подземной технологии, уменьшающей объем расходов и степень риска хранения РАО, передаваемых будущему поколению от ныне живущего.

Вторая проблема - это достижение этических отношений внутри поколения и, в частности, решение вопросов распределения средств и общественного участия в процессе принятия решений по изоляции отходов. Этот процесс определяется геополитическими факторами.

В настоящее время можно показать, что технология подземной изоляции РАО -потенциал для обеспечения требуемого уровня безопасности и длительности хранения. Более того, технология может быть обратимой в отличие от других вариантов избавления от радиоактивных отходов. Принцип долгосрочной изоляции является средством, с помощью которого экосфера защищается от большого количества токсических и радиоактивных минералов, естественно представленных на земле.

Разработана концепция обеспечения баланса между радиационной и биологической опасностью изолируемых в подземном пространстве радиоактивных отходов и урана, извлекаемого из недр. Эта концепция основана на принципе долговременного радиационно-эквивалентного хранения радиоактивных отходов с их концентрированием в участках недр целенаправленно отработанного подземного пространства урановых стратиформных месторождений в континентальных терригенных формациях.

Данная концепция позволяет избежать естественных нарушений природного уровня радиационной и биологической опасности и сделать убедительными доказательства безопасности обращения с РАО, то есть указывает на возможность создания ядерной технологии, приближающейся к идеалу «внутренне присущей естественной безопасности».

Подземная изоляция РАО признается большинством зарубежных и российских специалистов наиболее экологически, экономически, этически и технологически эффективным способом изоляции радиоактивных отходов от среды обитания человека. Альтернативные варианты удаления радиоактивных отходов из экосферы в настоящее время не приемлемы.

На начальном этапе подземной изоляции все виды радиоактивных отходов кондиционируются, то есть переводятся в пригодные для этой операции формы. После соответствующей выдержки они могут быть направлены на долговременное хранение с соблюдением необходимых условий экологической безопасности.

Твердые и отвержденные высокорадиоактивные (РАО) и ОЯТ должны изолироваться от земной поверхности в специально сооружаемых хранилищах. Подземная изоляция радиоактивных отходов обеспечивается системой мультибарьеров, включающих в себя инженерные и природные защитные зоны. Инженерные барьеры (синрок, матрицы-керамики, пеналы, упаковочные контейнеры и буферные материалы) сохраняют свои защитные свойства в течение первых сотен лет. Природные барьеры -элементы геологической среды имею более надежные изоляционные свойства. Наиболее пригодны для технологии подземной изоляции высокорадиоактивных отходов терригенные породы осадочных формаций с дифференцированным литологическим строением и геохимическим составом, где проявлены природные барьеры.

Возможность возвращения РАО к состоянию энергетических ресурсов при долговременном хранении является важным этическим моментом, так как захоронение в геологическую среду должно обязательно рассматриваться как совершенно неконтролируемый и необратимый техногенный процесс, представляющий проблему для безопасности будущего поколения. В связи с этим нужно отметить, что герметизация площадки всегда будет требовать особого решения и что такое решение может откладываться на длительное время после операций по размещению отходов, чтобы сохранять обратимость и гибкость в технологии подземной изоляции РАО, если это считается необходимым.

Термин «хранение», используемый в данной работе, означает такое размещение отходов, которое позволяет извлекать их по прошествии некоторого времени. Требования, которым должны отвечать конструкции хранилища, чтобы обеспечить технологию извлечения отходов, будут зависеть от горно-геологических условий изоляции, типа и вида отходов, местных условий, социальных и этических факторов.

Таким образом, технология подземной изоляции радиоактивных отходов в разрабатываемых урановых месторождениях стратиформного типа позволяет, в общем, решить проблемы геоэтики при обращении с радиоактивными отходами. Разработка уранового месторождения, строительство хранилища в отработанном пространстве и его эксплуатация обеспечат работу населения на десятки лет и, следовательно, преемственность деятельности поколений в сфере материального производства ядерной энергетики.

Справедливые этические отношения внутри поколения при использовании технологии подземной изоляции определяются возможностью привлечения инвестиций на строительство хранилищ и выделение материальных средств на улучшение экологического состояния районов подземных хранилищ высокорадиоактивных отходов.