proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 25 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[27/09/2005]     Захоронение РАО вблизи поверхности Солнца

Ю.Г.Черкашин

Проблема захоронения радиоактивных отходов обусловлена, прежде всего, тем, что время распада их настолько велико, что любые способы захоронения их вблизи поверхности земли, на дне морей и океанов и даже глубоко под землей, в сущности, не решают задачи их надежной изоляции от ноосферы Земли и несанкционированного доступа к ним.

Существующие технологии захоронения, в лучшем случае, решают задачу изоляции отходов на относительно малые интервалы времени, тогда как время распада наиболее опасных долгоживущих отходов достигает десятков и даже сотен миллионов лет. За время их распада происходит бесчисленное множество техногенных, геологических и космических катастроф. В итоге, меняется климат планеты, на тысячи километров перемещаются континенты, создаются условия для злонамеренного использования опасных концентраций отходов, например, для создания т.н. «грязных бомб» или просто террористических актов. Современные методы захоронения создают лишь иллюзию безопасности. Поэтому их правильнее называть сохранением отходов для последующих поколений, поскольку утечка отходов и накопление в биосфере Земли ведет к опасным и необратимым последствиям.

В конце ХХ века в мире эксплуатировалось более 400 АЭС и еще большее количество ядерных установок и устройств военного назначения. Потребности в атомной энергии продолжают расти. Разрабатываются и строятся новые энергетические установки и устройства. Неуклонно растет и общее количество радиоактивных отходов. Для их изоляции строятся все более емкие и дорогостоящие могильники, которые, по мере их заполнения, становятся все более опасным атрибутом жизни людей. Количество радиоактивных отходов, которое накопило человечество за вторую половину прошедшего века только в атомной энергетике, оценивалось в 250 000 тонн, в т.ч. наиболее опасных около – 2500 тонн. Считается, что прирост наиболее опасных только ядерных отходов ежегодно составлял 100 тонн.

Объективных оценок суммарных затрат по захоронению отходов, включающих отчуждение территорий, создание подъездных путей, охрану и контроль мест захоронений, поддержку их в рабочем состоянии, убытки от бесконечно долгого хранения отходов и влияние их на здоровье и жизнь людей практически не встречаются.

Не лучше обстоят дела и с уничтожением боевых отравляющих химических веществ, сроки, хранения которых истекли. Дальнейшее их хранение практически невозможно, а уничтожение не только дорого, но и весьма опасно. Существуют проблемы и вокруг биологического оружия. Развитие новых производств и технологий может порождать и новые виды опасных отходов, уничтожение которых также может оказаться серьезной проблемой.

Решить проблему надежной изоляции различных видов высокотоксичных отходов могло бы создание постоянно действующих каналов транспортировки отходов на Солнце. Эта идея была высказана П.Л. Капицей еще в 1959 г. Солнце – это очень большой плазменный шар с температурой поверхности 6000 град. и массой 99,86% от массы Солнечной системы, т.е. масса всех планет Солнечной системы, включая Землю, составляет всего лишь – 0,14%! На этом фоне масса высокотоксичных отходов представляется пренебрежимо малой. Поэтому, какой либо угрозы для Солнца или Солнечной системы отходы представлять не могут и потом – непосредственно на Солнце отходы, скорее всего, не попадут. Под влиянием высокотемпературного излучения Солнца и на достаточно большом расстоянии от его поверхности отходы превратятся в плазму и, удерживаемые мощным гравитационным полем, станут составной частью естественных процессов на многие миллионы лет.

Опасность традиционных захоронений радиоактивных отходов осознавалась еще в СССР. Так, в конце 80-х годов ЦНИИМаш предпринимал попытку реализовать эту идею захоронения отходов в Космосе с помощью ракет – носителей «Зенит» и «Энергия». Но для систематической и масштабной транспортировки отходов в Космос ракеты малопригодны.



Между тем, в природе колоссальнейшие массы перемещаются по баллистическим траекториям без каких-либо силовых установок и с такой точностью, что по их движению измеряли и проверяли время. Было очевидно, что для некоторых задач баллистические установки могли бы стать серьезной альтернативой ракет. С начала 60-х годов для вывода грузов на околоземные орбиты в США интенсивно разрабатывались два способа разгона масс до космических скоростей: электромагнитный и газодинамический. Электромагнитные установки позволяют получить необходимые скорости для малых масс, но сами установки относительно сложны и дороги. Более тяжелые массы удается разгонять с помощью т.н. легкогазовых пушек. Так, в Ливерморской лаборатории для масс 1–4 тонны были получены скорости 7,1–4,7 км/с соответственно. Однако для преодоления гравитационного поля Земли эти скорости недостаточны.

Анализ результатов Ливерморской лаборатории показал, что для дальнейшего увеличение начальных скоростей требуется решение как минимум двух принципиальных научно-технических задач:

– предотвращение разрыва гиперзвуковых потоков легких газов,

– обеспечение устойчивости движения разгоняемых масс (устранить т.н. левитацию).

Найденные технические решения этих и ряда смежных задач позволяют создать надежные, высокоэффективные, экологически безопасные газодинамические баллистические установки, которые действительно решат проблему устранения высокотоксичных отходов и даже с учетом потребностей перспективы.

Проработка задачи на уровне технического предложения показала – такие установки могли бы обладать следующими характеристиками:

– устраняемая масса 1–3 т, начальная скорость транспортного блока – 20 км/с, длина трассы ускорения менее 500 м, рабочее тело – водород,

– пуск вертикальный, почти не зависит от широты, для ориентации в направлении Солнца используется пространственно-временное положение Земли в Космосе,

– размещение в вертикальной шахте или на плавающей платформе,

– надежность может значительно превышать надежность ракет-носителей и АЭС,

– эксплуатация безвредна для атмосферы Земли и околоземного космического пространства и не создает гремучего газа.

Есть идеи как улучшить и эти параметры.

Вывод одной тонны полезного груза с помощью ракет-носителей (РН) только на геостационарную орбиту оценивается в 50 млн долларов. Ожидаемая себестоимость решения отправки одной тонны отходов на Солнце с помощью баллистических газодинамических установок (БГУ) 10–20 тыс. долларов, при этом затраты носят разовый характер и по мере совершенствования технологии будут уменьшаться.

Высокую экономическую эффективность БГУ относительно РН можно объяснить следующим образом:

• стартовая масса РН максимальна, начальная скорость равна нулю – на преодоление гравитационного поля Земли затрачивается много времени и громаднейшее количество энергии, в итоге РН имеют низкий КПД; в ГБУ наоборот – стартовая масса минимальна, начальная скорость максимальна, время преодоления гравитационного поля много меньше, поэтому КПД в десятки раз выше.

• РН перемещают полезный груз вместе с силовой установкой и запасом топлива; в ГБУ – перемещается только транспортный блок с полезным грузом.

• силовая установка РН разрушается после каждого пуска и восстановлению не подлежит; силовая установка ГБУ не разрушается и используется для дальнейшей эксплуатации.

• РН наиболее интенсивно используют свои силовые установки в атмосфере Земли, оставляя в ней основной объем продуктов сгорания ракетного топлива, что при систематической эксплуатации ведет к опасному загрязнению атмосферы; ГБУ выбрасывают в атмосферу в основном молекулярный водород, а частичное окисление его ведет лишь к образованию небольшого количества пара. Гремучий газ образоваться не успевает из-за большой начальной скорости водорода.

• для увеличения тяги силовых установок РН сбрасывают в околоземном космическом пространстве отработавшие ступени ракет и другие ненужные фрагменты оборудования. Это ведет к загрязнению околоземного космического пространства, на борьбу с которым затрачивается все больше средств; полезный груз ГБУ быстро и почти бесшумно проходит земную атмосферу и околоземное космическое пространство, ничего не оставляя.

• техническая сложность РН снижает их надежность и повышает стоимость; ГБУ – конструктивно проще, дешевле, доступны для контроля и ремонта, что и позволяет сделать их эксплуатацию исключительно надежной.

Баллистическая технология устранения отходов предполагает объединять несколько установок в пусковой комплекс, комплексы располагать в районах образования или хранения отходов, например, в районах переработки отработанного ядерного топлива. Для создания национальной системы устранения отходов России потребуется 2–3 комплекса, для обслуживания других стран – можно создать международное агентство на базе 4–5 аналогичных комплексов. Эффективность баллистической технологии устранения высокотоксичных отходов, включая продажу транспортных услуг, ориентировочно оценивается 10–12 млрд долларов в год и на весьма значительном интервале времени. Предполагаемые затраты на создание промышленного образца установки 300–400 млн долл.

Фронт работ только по проблемам экологии практически безграничен и продолжает расти. Но баллистические установки могут быть использованы и как транспортное средство для перемещения компактных грузов, нечувствительных к большим ускорениям. Например, для транспортировки сырья или снижения затрат на изучение и освоение Космоса. Так, значительная часть этих задач по контролю состояния Солнца, на которую НАСА выделил 500 млрд долл., могла быть выполнена с помощью баллистических установок и возможно даже попутно.

В устранении отходов заинтересованы многие государства, поэтому решение этой задачи могло бы стать основой для международных программ экономического и научно-технического сотрудничества. Создание постоянного, надежного канала устранения высокотоксичных отходов улучшит общую экологическую обстановку не только в России, но и на Земле в целом, снимет ограничения в развитии атомной энергетики, закроет проблему возврата радиоактивных отходов других стран после переработки, позволит приступить к устранению других видов высокотоксичных отходов, в т.ч. и будущих производств.

Журнал «Атомная стратегия № 13, сентябрь 2004 г.  

 
Связанные ссылки
· Больше про Обращение с РАО и ОЯТ
· Новость от PRoAtom


Самая читаемая статья: Обращение с РАО и ОЯТ:
Снятие АЭС с эксплуатации: проблемы и пути решения

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 5
Ответов: 3


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 0 Комментарии
Спасибо за проявленный интерес





Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.07 секунды
Рейтинг@Mail.ru