Як у Швеції працює система поводження з радіоактивними матеріалами

Рішення розвивати атомну енергетику шведи прийняли в середині минулого століття. В 60-х роках була збудована перша в країні АЕС Огеста, в 70-х – АЕС Барсебек, АЕС Рінгхальс та АЕС Оскарсгамн. Пізніше у 80-х з’явилася наймолодша атомна станція Швеції – АЕС Форсмарк.

На сьогодні у Швеції експлуатуються 8 енергоблоків на 3 АЕС: 4 на АЕС Рінгхальс, 1 на АЕС Оскарсгамн та 3 на АЕС Форсмарк.

У 1999 та 2005 роках – були закриті перший та другий енергоблоки АЕС Барсебек. В 2017 – перший та другий енергоблоки АЕС Оскарсгамн. Наразі триває процес їх зняття з експлуатації.

Зважаючи на значну кількість енергоблоків у експлуатації, а також тих, які виводяться з експлуатації – питанню поводження з радіоактивними матеріалами у Швеції приділяється неабияка увага.  

Редакції веб-сайту Uatom.org пощастило потрапити за куліси п’яти об’єктів поводження з відпрацьованим ядерним паливом (ВЯП) та радіоактивними відходами (РАВ) шведської компанії SKB й дізнатися чимало цікавого про них.

ЛАБОРАТОРІЯ ІНКАПСУЛЯЦІЇ  У МІСТІ ОСКАРГАМН

Розпочалася подорож з Лабораторії інкапсуляції у місті Оскарсгамн. Українську делегацію на місці зустрів Стефан Баріглі, фахівець PR-відділу компанії SKB. Свою розповідь розпочав з того, як працює система поводження з ВЯП у Швеції.

Стефан Баріглі, фахівець PR-відділу компанії SKB

Так чи інакше, усе ВЯП з шведських АЕС потрапляє до міста Оскарсгамн, де розміщене центральне проміжне сховище для відпрацьованого ядерного палива Clab. Транспортування здійснюється здебільшого завдяки спеціально обладнаним кораблям SIGRID. Для Швеції – це найзручніший спосіб перевезення ВЯП, адже усі АЕС країни розташовані на узбережжі.

У сховищі Clab ВЯП зберігається у басейнах витримки на глибині 30 метрів під водою. Сховище проміжне, адже зберігання здійснюється протягом 30-40 років. Після цього ВЯП має бути підняте на поверхню, інкапсульоване й переміщене на постійне зберігання до сховища для остаточного захоронення, яке в народі йменують геологічним. Вже там ВЯП знайде свій прихисток щонайменше на довгі сто тисяч років.

Лабораторія інкапсуляції

Пакування ВЯП у контейнери здійснюватиметься на заводі з інкапсуляції, технології для спорудження якого на часі розроблюють в Лабораторії інкапсуляції у місті Оскарсгамн.

У Лабораторії проводять також низку різноманітних тестувань, перевіряють на міцність контейнери, якість зварювання їх швів, шукають усілякого роду дефекти для їх подальшого усунення. Значна увага приділяється дослідженням якості зовнішньої поверхні контейнерів.

Всі ті контейнери, що знаходяться в Лабораторії сьогодні – закуплені у Шотландії та Німеччині. Виготовлені вони з міді та чавуну. Вартість одного контейнера складає – 200 тисяч євро, вага контейнера для ВЯП з реактора типу BWR (киплячий ядерний реактор) сягає 21 тону, для PWR (водно-водяний ядерний реактор) – 25 тон.

Після спорудження заводу з інкапсуляції в Оскарсгамні, контейнери виготовлятимуться в Швеції, потреби у експорті більше не буде. 

ЦЕНТРАЛЬНЕ ПРОМІЖНЕ СХОВИЩЕ ДЛЯ ВІДПРАЦЬОВАНОГО ЯДЕРНОГО ПАЛИВА CLAB

Після знайомства з Лабораторією інкапсуляції, делегація з України відвідала з візитом Центральне проміжне сховище для відпрацьованого ядерного палива Clab. Сховище також знаходиться у місті Оскарсгамн, в експлуатацію введене у 1985 році.

Кожні 5 років на АЕС Швеції відбувається заміна ядерного палива, свіже – завантажується, відпрацьоване з пристанційних басейнів витримки (ВЯП) – починає подорож до тимчасового місця зберігання.

До сховища Clab ВЯП подорожує здебільшого у відповідно обладнаних кораблях SIGRID. Корабель спроектований спеціально для перевезення ВЯП, якщо він затоне – контейнери будуть локалізовані всередині й негативного впливу на навколишнє середовища не відбудеться.

Збірки до Clab надходять партіями приблизно двічі на тиждень. Після закриття першого та другого енергоблоків АЕС Оскарсгамн у 2017 році – роботи у співробітників Clab значно побільшало. Все ж, тут важливо відзначити той факт, що з АЕС Оскарсгамн ВЯП до сховища Clab транспортується машиною, а не кораблем. Адже станція знаходиться неподалік від сховища.

У Clab ВЯП привозять у відповідних транспортних контейнерах, в кожному з яких – по 18 паливних збірок. ВЯП з транспортних контейнерів перевантажують до спеціальних металевих корзин: по 25 паливних елементів з енергоблоків типу BWR й по 9 з енергоблоків типу ВВЕР. Після цього корзини з контейнерами ліфтом опускаються під воду на глибину 30 метрів.

Під водою ВЯП зберігаються протягом 30-40 років у басейнах витримки, що за своїм розміром відповідають території футбольного поля.

До Clab ВЯП прибуває з температурою 20 000 Вт. За 30-40 років зберігання – температура падає до 1700 Вт, що складає приблизно 90 ˚С. На поверхні мідного контейнера активність лишається достатньо високою – близько 1 Грея на годину.

На сьогодні у сховищі Clab перебуває – 6 500 тон ВЯП. Загальна місткість сховища – 11 000 тон, ліцензію видано – на 8 000 тон. Щодня кількість ВЯП у сховищі збільшується. Співробітники Clab сподіваються, що геологічне сховище в експлуатацію буде введене вчасно. Якщо цього не трапиться – сховище Clab доведеться розширювати.     

ЛАБОРАТОРІЯ У ГРАНІТНИХ ПОРОДАХ

Фото компанії SKB: Лабораторія в гранітних породах

Лабораторія в гранітних породах знаходиться неподалік Центрального проміжного сховища для відпрацьованого ядерного палива Clab. Загалом Лабораторія – це так звана пробна версія майбутнього геологічного сховища, збудували її для того, аби якомога краще дослідити усі процеси, що відбуватимуться з ВЯП у геологічних формаціях.

Глибина Лабораторії в гранітних породах складає близько 500 м. Порода називається асперський граніт, її вік – 1, 8 мільярдів років. Тунель Лабораторії прокладався за допомогою технологічних вибухів  й технології буріння. Остання використовувалась шведами вперше.

Значна увага в Лабораторії приділяється процесу надходження в тунель води. Завдяки спеціальним насосам щохвилини на поверхню відкачується 640 літрів води. Після того, як вона відстоюється та очищується –  повертається у Балтійське море.

Саме тому, що води в тунель Лабораторії потрапляє надто багато – ця місцевість ніколи не розглядалася шведами для спорудження геологічного сховища. Збудоване воно буде неподалік міста Форсмарк у гірській породі, в яку води стікатиме значно менше.

Серед цікавого: вода у насосній станції Лабораторії – цілюща й має омолоджувальний ефект, оскільки являє собою коктейль з древніх джерел. Є тут вода, якій понад 7 тисяч років, є, якій близько 1,5 мільйони. Ця вода дуже давно зникла з земної поверхні й перейшла у гірські породи. Тому спробувати її деінде, окрім Лабораторії – дуже складно.

На сьогодні в Лабораторії проводиться низка різноманітних досліджень. Серед них: можливість горизонтального розміщення контейнерів, а не вертикального, вдосконалення технології буріння й вилучення контейнерів.

Аби зрозуміти, як нагріватиметься порода й чи відбудеться корозія мідних контейнерів – в 2000 році в тунелі Лабораторії було розміщено 6 контейнерів, після чого їх залили бентонітовою глиною й герметизували. Власне, провели ту ж процедуру, що матиме місце у справжньому геологічному сховищі при захороненні. В 2011 році – 2 контейнера вийняли, аби пересвідчитись у їх безпечному зберіганні, ще 4 у цілях експерименту – залишили до 2023 року. З тими двома, що вийняли, за 10 років – нічого не трапилось, контейнери перебували у тому ж стані, в якому були захоронені, без будь-якої корозії чи ушкоджень.

На сьогодні в Лабораторії досліджується також процес консервації відсіків тунелю бентонітовою глиною. В майбутньому сховищі глину заливатиме робот, об’єм його робіт – по 8 метрів глини в день.

Роботі з громадськістю персонал Лабораторії в гранітних породах приділяє значну увагу. Щороку сюди приходить понад 6000 відвідувачів. В листопаді 2017 – в одному з найдовших тунелів Лабораторії був організований забіг дистанцією в 3,6 км. Метою забігу було знайомство громадськості з майбутнім геологічним сховищем. Зі слів експерта SKB Інгер Нордхолм (Inger Nordholm), чим більше люди знатимуть про об’єкт – тим менше боятимуться.

СХОВИЩЕ ДЛЯ ОСТАТОЧНОГО ЗАХОРОНЕННЯ КОРОТКОІСНУЮЧИХ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ SFR

У зв’язку з тимчасовими проблемами з вентиляцією – візит на сховище для остаточного захоронення короткоіснуючих радіоактивних відходів SFR був відмінений. Тож, фахівці об’єкту провели ознайомчу презентацію для делегації з України в Інфоцентрі SFR.

Сховище для остаточного захоронення короткоіснуючих радіоактивних відходів SFR розташоване поміж містечком Остхаммер та селом Форсмарк. У Осхаммері проживає близько 22 000 осіб, у Форсмарку – близько ста.

Неподалік SFR знаходиться АЕС Форсмарк, з трьома енергоблоками типу BWR. Тут же, недалеко від Форсмарку заплановане будівництво сховища для остаточного захоронення ВЯП.

Сховище SFR знаходиться в корінних породах на рівні 50 метрів нижче Балтійського моря. Місткість сховища – близько 60 000 м3. Відходи зберігаються виключно у твердій формі; надходять від АЕС, об’єктів промисловості, дослідницьких установок та медичних закладів.

В залежності від рівня забруднення відходи розміщують у різних тунелях SFR: з активністю 2 мЗв на годину – у першому, 10 мЗв на годину – у другому та 100 мЗв на годину – у третьому. Також у сховищі є відповідна шахта, де зберігаються відходи з активністю – понад 500 мЗв на годину. Всі операції у третьому тунелі та шахті здійснюються дистанційно, завдяки спеціально обладнаним роботам.

Атомні станції заздалегідь відправляють до SFR файл з переліком відходів, що будуть поставлені. Коли контейнери приходять – співробітники сховища перевіряють, чи відповідають вони раніше заявленим. Якщо все гаразд – упаковки виймають з контейнерів й розміщують у сховищі відповідно до рівня забруднення, а контейнери відправляють назад до АЕС.

Від медичних закладів, об’єктів промисловості й дослідницьких установок відходів надходить дуже мало. За зберігання у SFR всі вони платять гроші.

На часі у SFR розміщуються виключно експлуатаційні відходи. Місця для тих відходів, що зніматимуться з експлуатації у сховищі немає. Тож, керівництвом SFR було прийняте рішення про добудову сховища, всі необхідні документи для видачі ліцензії – вже подано. Якщо відповідь регулятора буде позитивною – розширення на 120 000 м3 відбудеться у період з 2022 по 2028 роки. Експлуатуватиметься добудована частина до 2070-х років, після чого сховище буде законсервоване й засипане бентонітовою глиною.

На сьогодні експлуатацію SFR забезпечують 35 співробітників технічного персоналу.

Дотриманню умов безпечної експлуатації об’єкту приділяється значна увага. Постійно виконується жорсткий контроль усіх систем, руху підземних вод, циркуляції повітря, наявності в приміщеннях радону. З особливою пильністю контролюється система протипожежної безпеки: як до обладнання, так і до співробітників висунуті дуже жорсткі вимоги, на постійній основі проводяться різноманітні тренінги та майстер-класи.

На будівництво SFR у період з 1983 по 1988 роки було витрачено 740 мільйонів шведських крон. Протягом 25 років з початку експлуатації – забезпечення діяльності сховища коштувало щорічно від 10 до 30 мільйонів шведських крон. У 2010 році – вартість експлуатації об’єкту збільшилась й складає від 40 до 60 мільйонів шведських крон.

Кінцевий варіант дизайну добудови SFR – ще не затверджений. За попередніми розрахунками – вартість розширення сховища складатиме близько 1,5 мільярдів шведських крон (більше 147 мільйонів євро).

Після закриття SFR у 2070-х роках – усі відходи сховища перейдуть у власність держави Швеція.

 СХОВИЩЕ ДЛЯ ОСТАТОЧНОГО ЗАХОРОНЕННЯ ВІДПРАЦЬОВАНОГО ЯДЕРНОГО ПАЛИВА (ГЕОЛОГІЧНЕ СХОВИЩЕ)

Після ознайомчої презентації про SFR експерт SKB Інгер Нордхолм провела для української делегації екскурсію територією, де заплановане будівництво геологічного сховища.

Експерт SKB Інгер Нордхолм

Інгер Нордхолм висловила сподівання, що дозвіл на будівництво об’єкту буде одержаний не пізніше 2020 року.

Відповідно до законодавства Швеції для спорудження об’єкту необхідні: попереднє схвалення Шведського органу з радіаційної безпеки та Шведського суду з навколишнього середовища. Згоду на зведення об’єкту ядерний регулятор надав близько трьох років тому, рішення суду з навколишнього середовища було оприлюднене і передане Уряду Швеції у січні 2018 року.  

Після цього долю геологічного сховища вирішуватиме Уряд Швеції, в його компетенції – надати окремий дозвіл на будівництво.

Вибір місця для спорудження об’єкту тривав дуже довго й розпочався більше 40 років тому. На той час було обрано 8 потенційних майданчиків. На кожному проводилися дослідження гірських порід й тривали перемовини з місцевим населенням. В результаті – залишилось два майданчики, які найбільше підходили для спорудження сховища: Форсмарк та Оскарсгамн. У червні 2009 року було остаточно обрано Форсмарк.

За проектом: сховище для остаточного захоронення відпрацьованого ядерного палива буде збудоване на глибині 500 метрів у твердій гранітній породі. Після тимчасового зберігання ВЯП у центральному проміжному сховищі для відпрацьованого ядерного палива Clab, воно буде упаковане в мідні контейнери на заводі з інкапсуляції й відправлене на зберігання до сховища для остаточного захоронення відпрацьованого ядерного палива.

Для захоронення використовуватиметься технологія KBS-3, що базується на трьох захисних бар’єрах: мідні контейнери, бентонітова глина та корінні породи Швеції.

Після розміщення мідних контейнерів у відповідному відсіку сховища, тунель заливатиметься бентонітовою глиною. Така глина виступатиме в ролі бар’єра для захисту контейнера від корозії та незначних рухів у корінних породах.

Останній бар’єр складається з самих гранітних порід. Завданням порід є ізоляція відходів. Вони забезпечують стабільне хімічне середовище та захист від подій на рівні ґрунту. Проте в корінних породах містяться підземні води, які потрапляють через тріщини в породі. Навіть у разі виходу  радіоактивних речовин за межі контейнера та проникнення їх крізь шар глини, вони будуть затримані мінералами, а також в мікропорах гірської породи.

Корінні породи та значна глибина дозволять ізолювати відпрацьоване ядерне паливо від населення та навколишнього середовища щонайменше на 100 000 років.

Якщо все йтиме за планом й в 2020 році Уряд Швеції таки надасть дозвіл на будівництво об’єкту – перші контейнери будуть захоронені вже в 2029 році. Після чого сховище ще 60 років експлуатуватиметься й вже потім – буде остаточно закрите.

На сьогодні у спеціальному фонді для спорудження сховища – 62 мільярди шведських крон (більше 6 мільярдів євро). Фонд був створений у 1980-х роках минулого століття, гроші у фонд поступають від кожної виробленої кВт/год. Кожні три роки розмір відрахувань переглядається.

У майбутньому, через 100 000 років допускається можливість вилучення контейнерів ВЯП з геологічного сховища для подальшої переробки. Чи буде у тому необхідність – вирішувати нащадкам. Технічно – таку можливість шведами створено.

Редакція веб-сайту Uatom.org