За прошедшие десятилетия реализации в режиме «ядерной гонки» различных национальных программ, характеризовавшихся высочайшим уровнем централизации и секретности работ, накопились большие объемы отработавших и отложенных (до разработки приемлемых уже для человечества в целом решений по их дальнейшей судьбе) вторичных ядерных сырьевых материалов, а также прямых ядерных отходов. Реальность такова, что «ядерное наследие» национальных программ превратилось в крупную международную проблему, которая потребовала перехода на новый, международный, уровень работ посредством претворения в жизнь ряда международных проектов по обеспечению безопасности этого «наследия» - некой общечеловеческой, не очень приятной и весьма обременительной, «собственности». Многие представители «зеленого» движения, к слову, считают обеспечение безопасности отработавших ядерных материалов существующими методами невозможным.
Новый уровень и изменившиеся со времени начала «ядерной эры» политические, научно-технические и многие иные условия должны порождать не только объединение финансовых, технических, методических, нормативных баз без существенного, как правило, изменения ориентации исключительно на возникшие ранее национально-ядерные технологические схемы и сеть построенных объектов для иных целей нежели задачи управления безопасностью «ядерного наследия». Для новых задач, генерирующих новые потребности и возможности, нужны и новые идеи, ориентиры, разумный выход за ограничительные рамки ядерной отрасли, комплексный потенциал которой хотя и велик, но все же по многим новым позициям недостаточен и может быть дополнен за счет заимствований из других отраслей промышленности.
Далее на примере контуров Концепции Кольского международного кластера технологий обращения с высокоактивными отходами (ВАО) и отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) показаны возможность и отдельные фрагменты нового подхода.
МЕСТО РАЗМЕЩЕНИЯ НОВОГО ГОРНО-ХИМИЧЕСКОГО КОМБИНАТА И СОПУТСТВУЮЩЕЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ – КОЛЬСКИЙ ПОЛУОСТРОВ
Основания:
1) международный принцип ядерного нераспространения, военно-террористический аспект;
2) озвученные президентом РФ В.В. Путиным инициативы Росатома о расширении спектра международных ядерных услуг (2006г.) в условиях, когда инициатор, желающий продавать, выдавливается с зарубежного рынка со своим свежим ядерным топливом. Есть предположение, что аналогично будет и относительно перспектив Росатома получать для коммерческой утилизации отработавшее ядерное топливо других производителей [1]. Надо успеть, максимально используя готовую научно-техническую и производственную базу (как ядерной, так и других отраслей промышленности), сформировать на международном уровне, с удобной логистикой, высокой коллективной безопасностью и в технологических традициях большинства стран российский приоритет для завершающей стадии жизни ядерного топлива и без его радиохимической переработки (что более приемлемо для зарубежья, учитывая господствующие там взгляды на оценку технологий с позиций нераспространения и экологии), значительно и нестандартно усиливая, тем самым, набор потенциальных предложений и партнеров (в том числе, вне ядерной сферы) Росатома. Этот приоритет не будет противоречить внутреннему национальному курсу на переработку российского отработавшего топлива, но дополнит его новой международной нишей весьма прибыльных услуг;
3) научные дискуссии среди профессионалов-ядерщиков (например, [2]) и потенциал знаний и умений, суммарно накопленный при разнообразном освоении и комплексной переработке минерального сырья (горно-геологические и химико-обогатительно-металлургические аналоги-объекты и аналоги-технологии [3], а также конкретно компетенции ОАО «ГМК 'Норильский никель'»);
4) уже действующее российское законодательство и потенциально возможное, стимулирующие поиск адекватных научно-технических решений. Федеральный закон от 11 июля 2011 г. N 190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» (аналогия) фиксирует, соответственно реальным трудностям приближающегося практического этапа вывода из эксплуатации ядерных объектов с наработкой большого объема отходов, явную и объективную тенденцию расширительного толкования мест их захоронения, вводя возможность захоронения «особых отходов» там, где первоначально это не предполагалось и возможность этого не изучалась (ныне же достаточно дать для таких мест благоприятный геолого-экологический прогноз на 1000 лет!?);
5) тенденции развития горнопромышленного и атомного кластеров Мурманской области, обозначенные “Р Е К О М Е Н Д А Ц И Я М И «круглого стола» на тему «Развитие законодательной базы в области природных ресурсов, природопользования и экологии: региональный аспект»“ (ГД РФ, КОМИТЕТ ПО ПРИРОДНЫМ РЕСУРСАМ, ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЮ И ЭКОЛОГИИ, г. Мурманск 29 октября 2013 года) и выявленные дополнительно при анализе этого документа. В частности, отсутствие каких-либо зафиксированных исторических перспектив применительно к некогда важным для страны и области медно-никелевым месторождениям Печенги и, к сожалению, ОАО «ГМК 'Норильский никель'» в регионе [4];
6) междисциплинарный подход и тенденции интернационализации усилий в сфере ядерной и радиационной безопасности, преимущества периферийных (особенно приграничных, с развитой инфраструктурой, и где государственные и общественные организации разных стран могут в дискуссиях эффективно взаимодействовать между собой и дополнять друг друга) регионов РФ при международной изоляции ядерных отходов [5];
7) арктический вектор развития России, Мурманской области (при несостоявшемся газовом счастье Мурмана) и ОАО «ГМК 'Норильский никель'»;
8) пример для подражания из планов Росатома - «Программа развития Кластера инновационных технологий ЗАТО Железногорск» относительно Красноярского ГХК. В этом документе рассчитывают на намерения «развитых стран мира» утилизировать ОЯТ и надеются, что они не изменятся и не понизят спрос на рынке таких услуг, что затруднило бы выполнение соответствующего направления Программы (пункт 2 раздела «Факторы внешней среды, способные негативно повлиять на развитие Кластера»).
Цели:
1) объединение современных научно-технических решений, материаловедческих и горно-геологическо-технологических, для повышения эффективности среднесрочной и долговременной изоляции российских и зарубежных (либо изначально зарубежных) радиоактивных материалов (прежде всего, ВАО и ОЯТ) от биоты;
2) расширение геополитического значения и международных функций Мурманского транспортного узла;
3) поддержка, модернизация и диверсификация промышленного потенциала Мурманского побережья, Печенгского района Мурманской области и ОАО «ГМК 'Норильский никель'»;
4) создание нового весомого блока международных экономических отношений, защищенного на будущее от необоснованных антироссийских санкций (в частности, несравнимо более защищенного, чем нефтегазовый).
Горячее изостатическое прессование (ГИП) и кондиционирование контейнеров/пеналов с ВАО/ОЯТ
а) Основа ГИП-технологии – пластическая деформация (в замкнутом объеме газостата) внешней оболочки герметизируемых упаковок, циркония и засыпного материала при высоких давлении и температуре в атмосфере инертного газа.
б) Суть новой технологической идеи: адаптация освоенных в аэрокосмической промышленности методов и средств для герметизации и омоноличивания ВАО/ОЯТ (один из прецедентов, американо-австралийский, адаптации и поставщиков оборудования применительно к некоторым другим видам радиоактивных материалов – [6,7]).
в) Варианты материала оболочки:
- модификации нержавеющей стали, в том числе с добавками обедненного урана;
- карбид кремния;
- алюминиевые сплавы;
- новые камнеподобные материалы (литые или прессованные) на основе природных минералов.
г) Варианты засыпного материала:
- ферробор;
- природные минералы, имеющие исходно или приобретающие в тепловых и радиационных полях заданные свойства; способные, в частности, модифицироваться в герметики, эффективно поглощать тепловые нейтроны и/или сорбировать радионуклиды ([8,9]; аналогии – промышленное остекловывание ВАО и технология Synrock, Synthetic Rock, которая очень хорошо обоснована по части физики и геохимии, разработана, широко описана и уже применяется австралийцами, ANSTO, в связке с газостатами AIP).
Площадки размещения газостатов
Варианты:
- РТП «Атомфлот», Мурманск;
- «Дальние Зеленцы» (пос. Порчниха);
- Центр кондиционирования и хранения радиоактивных отходов (РАО) «Сайда-Губа», СевРАО;
- База хранения ОЯТ/ВАО «Губа Андреева», СевРАО;
- п. Никель/г. Заполярный, замещение выбывающей со временем металлургической/обогатительной/горной инфраструктуры ОАО «ГМК 'Норильский никель'»;
- предварительно ГИП-технология/ее элементы могут быть отработаны по новому назначению под контролем и при участии российских и зарубежных (например, компании Westinghouse) специалистов ядерной отрасли при одной из ближайших АЭС (в городах Полярные Зори либо Сосновый Бор), в крайнем случае (на неактивных моделях), - на базе ОАО «ГМК 'Норильский никель'», на предприятии Росатома ОАО «Чепецкий механический завод», в Австралии (ANSTO) или на площадке «Лаборатории Новых Технологий» в Калифорнии.
Площадки наземного временного складирования контейнеров/пеналов с ВАО/ОЯТ
(до/после ГИП-кондиционирования)
Варианты:
- Центр кондиционирования и хранения РАО «Сайда-Губа», СевРАО;
- База хранения ОЯТ/ВАО «Губа Андреева», СевРАО.
Площадки подземного долговременного хранения/захоронения контейнеров/пеналов с ВАО/ОЯТ (после ГИП-кондиционирования)В контексте времени и потенциальной опасности - это главное звено Концепции.
Варианты:
- «Дальние Зеленцы» (пос. Порчниха), определена как наилучшая (но с излишними, неадекватно международным реалиям, ограничениями: только для РАО гражданских объектов Северо-Запада РФ, без ОЯТ, не вблизи месторождений полезных ископаемых) по состоянию на 2000г. [10], проект NUCRUS 95410 программы ТАСIS, западноевропейский консорциум (фирмы SGN-ANDRA-АNTEA, Франция и Tractebel/Belgatom, Бельгия), ВНИПИЭТ и Горный институт КНЦ РАН;
- «Печенга» (вблизи п. Никель и г. Заполярный, при выборе площадки «Дальние Зеленцы» не рассматривалась, так как попала под ограничения проекта NUCRUS 95410, неуместные сейчас), замещение выбывшей и выбывающей горной инфраструктуры ОАО «ГМК 'Норильский никель'» (глубокий карьер, подземные выработки и сочетание сооружений под и над земной поверхностью), потенциальную возможность наличия принципиально пригодных для размещения ВАО породных толщ независимо показали Ф.Ф. Горбацевич (Геологический институт КНЦ РАН, 1994г., устное сообщение, исследование керна СГС-3), Ю.И. Кузнецов (МНТЦ, «Герс», проект № 262, исследование керна СГС-3, 1994-1996гг., [11]), В.Н. Комлев и др. (данные по разведочным скважинам, 1999г., [12], огромный фонд таких скважин должен быть приоритетом дальнейших исследований), А.С. Сергеев и Р.В. Богданов ([13], исследование керна СГС-3, 1999г.).
А ЧТО ДАЛЬШЕ?
1) подобный подход к организации работ с национальными/зарубежными ВАО/ОЯТ (ГИП-кондиционирование + существующая ядерная, геологическая и горная инфраструктура), в принципе, видится и относительно Казахстана (бывший Семипалатинский полигон, политический/юридический аналог – первоначально планировавшийся для России международный банк свежего ядерного топлива в Усть-Каменогорске), а также еще одного какого-либо региона РФ: например, Урала (в том числе, с привлечением исследований по СГС-4), Камчатки (объекты ДальРАО как, прежде всего, площадки для газостатов и временного хранения упаковок с ВАО/ОЯТ), Магаданской области, Якутии, Красноярского края или Забайкалья (в Краснокаменске, как и на Печенге, проблемы с рудой [14]);
2) особое значение в ряду примеров потенциально перспективных регионов РФ может быть у северо-восточного приморского аналога (одновременно и антипода, в зоне многолетнемерзлых пород) Мурмана – Чукотского полуострова (как второго важного элемента мировой системы подземного хранения/захоронения ВАО/ОЯТ, включая генерированные Билибинской АЭС и будущей плавучей АЭС, и «аналога наоборот» значению Чукотки после второй мировой войны, «Нам бы только за бережок…зацепиться…» [15]). Глобальная история учит, что успешным может быть только такое сотрудничество / «сотрудничество», когда европейский вектор дополнен американским. Газостаты целесообразно было бы разместить в помещениях снимаемой с эксплуатации Билибинской АЭС, тем самым продлевая жизнь ядерному объекту Чукотки. Вполне возможно, что при большом прошлом российском опыте в части проектирования для условий мерзлоты (впрочем, как и для пород с положительным температурным режимом), подземные объекты хранения/захоронения на Чукотке и Печенге (горные выработки, глубокие скважины до 5 км и большого диаметра [16] или их сочетание – подобно сочетанию, например, карьера «Центральный» и подземного рудника «Северный Глубокий» на Печенге, усиленному наличием вблизи геолаборатории СГС-3 с уникальным опытом и результатами ее бурения), синхронно выпестованные ВНИПИПТ и/или ГИПРОНИКЕЛЕМ совместно с зарубежными партнерами (преимущественно из Германии – которая добротно и за свои деньги всего лишь воспроизвела в Сайда-Губе копию комплекса ГДР тридцатилетней давности, кажущуюся технологическим чудом в российских условиях, и соучаствует в создании береговой транспортной инфраструктуры между пунктами хранения РАО [17], Великобритании, Финляндии, Швеции и Канады), выявили бы еще одну причину необходимости окончательного отказа от хранилища США Yucca Mountain с перераспределением финансирования в пользу российских вариантов. Весьма актуальны и собственные российские проблемы с РАО на Северо-Западе и Северо-Востоке России [18;19, рис.1]. Как и в мире в контексте наступившего этапа вывода ядерных объектов из эксплуатации и объема рынка сопутствующих услуг [20]. К слову сказать, современное буровое оборудование ряда стран, технология бурения глубоких скважин большого диаметра и адаптированные для них контейнеры/пеналы Великобритании, немецкие средства уверенной вертикальной проводки глубоких скважин и ГИП-кондиционирование могли бы обеспечить приоритет соответствующему способу захоронения ВАО/ОЯТ, усиленный в случае Печенги реальным опытом различного бурения и знания геолого-технологических свойств пород разреза на конкретной территории. Поэтому и планировать проверку этой английской технологии нужно применительно к Печенге, ориентируясь по месту заложения скважин для ВАО/ОЯТ на предварительный анализ данных бурения СГС-3 и системы поисковых и разведочных скважин на никель, а не/не только США. Или проверять комплексно еще и посредством бурового оборудования, а также системы обращения с отработавшими топливными сборками (вплоть до, при необходимости, разделки их на пучки твэлов) и ВАО (вплоть до их ГИП-кондиционирования)/контейнерами/пеналами, расположенными/укрытыми/локализованными внутри/на дне карьера/в подземных выработках, пройденных в бортах карьера. Ориентируясь, в конечном итоге, на создание подземного/заглубленного комплекса, своеобразного аналога Красноярского ГХК, но не для наработки ядерных материалов, а для утилизации. Тем более, что даже в условиях беспрецедентных санкций, США на 2015 год выделяют немалые деньги для России с целью усилить работы по проблемам ядерных материалов в Арктике и ядерного нераспространения [21];
3) отдельные положения Концепции рассмотрены и одобрены Научным советом по металлургии и металловедению ОХНМ РАН.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Формирование нового баланса неоднородных интересов разных стран и корпораций при выходе на международный уровень обеспечения безопасности ОЯТ и ВАО, привлечение к решению этой проблемы нетрадиционных для ядерной деятельности участников из других сфер науки, техники и промышленности, пересмотр социально-экономических и географических принципов принятия решений при создании конкретных объектов – все это может позволить создать надежную систему среднесрочного/чрезвычайно долговременного хранения или окончательной изоляции/захоронения таких суперопасных высокоэнергетических материалов. Прежде всего, в России. И избежать ситуации, когда сторонний профессиональный анализ предлагаемых Росатомом решений приводит к аргументации, позволяющей оспаривать эти решения в Генеральной прокуратуре РФ (например, [22]).
ЛИТЕРАТУРА
1. http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=5900.
2. newmdb.iaea.org/GetLibraryFile.aspx?RRoomID=694.
3. Конухин В.П., Комлев В.Н. Ядерные технологии и экосфера. – Апатиты, 1995, Изд. Кольского НЦ РАН. – 335 с.
4. [DOC]Рекомендации 14.11.doc - Комитет Государственной ...
5. http://viperson.ru/wind.php?ID=678896.
6. http://labdepot.ru/images/file/AIP/Utilizacyia%20radioaktivnih%20othodov%20s%20ispolzovaniem%20metoda%20HIP.pdf.
7. https://www.google.ru/search?hl=en-RU&source=hp&q=ANSTO+HIP+of+nuclear+wastes&gbv=2&oq=ANSTO+HIP+of+nuclear+wastes&gs_l=heirloom-hp.12...1610.14047.0.15188.29.9.0.20.20.0.63.532.9.9.0.msedr...0...1ac.1.34.heirloom-hp..20.9.532.jhcqnHbRr-0.
8. Komlev V.N. Use of Natural Materials from Northern Russia for the Isolation of Radioactive Wastes and Spent Nuclear Fuel / NATO ASI Series, Defence Nuclear Waste Disposal in Russia: International Perspective, 1998, 85-98.
9. Мельников Н.Н., Конухин В.П., Комлев В.Н. Материалы на основе минерального и техногенного сырья в инженерных барьерах для изоляции радиоактивных отходов. – Апатиты, 1998, Изд. Кольского НЦ РАН. – 94 с.
10. http://www.opec.ru/news.aspx?id=221&ob_no=86000.
11. http://www.istc.ru/istc/db/projects.nsf/0/95B6194D05AA3BB6C3256C8C003EC62D?OpenDocument.
12. http://www.biodiversity.ru/publications/arctic/archive/n12/nikel.html.
13. Тез. докладов конференции “Радиационная безопасность: радиоактивные отходы и экология”. – Санкт-Петербург, 1999.
14. http://zabmedia.ru/news/75054/; http://baikalfinans.com/ekonomika/nuzhno-produmat-shagi-po-razvitiyu-uranovoy-stolitsyi-rossii-i-vyiyti-s-predlozheniyami-na-rukovodstvo-stranyi-polpred-27032015-14914616.html.
15. http://www.arms-expo.ru/analytics/vospominaniya/nam-by-tolko-za-berezhok-alyaski-zatsepitsya-/.
16. http://www.atomic-energy.ru/news/2015/04/16/56305; http://www.atomic-energy.ru/news/2015/05/05/56696.
17. http://www.atomic-energy.ru/statements/2015/04/23/56497; http://www.atomic-energy.ru/news/2015/05/07/56768.
18. http://www.atomic-energy.ru/statements/2015/04/23/56495.
19. http://www.atomic-energy.ru/articles/2015/04/15/56276.
20. http://rosrao.ru/wps/wcm/connect/rosrao/rosraosite/presscentre/interview/8c921e80497d0f66a46fae971ecf5820.
21. http://www.atomic-energy.ru/news/2015/05/12/56819.
22. http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=6021.