Как в Швеции работает система обращения с радиоактивными материалами

Решение развивать атомную энергетику шведы приняли в середине прошлого столетия. В 60-х годах была построена первая в стране АЭС Огест, в 70-х — АЭС Барсебек, АЭС Рингхальс и АЭС Оскарсхамн. Позже в 80-х появилась самая молодая атомная станция Швеции — АЭС Форсмарк.

Сейчас в Швеции эксплуатируются 8 энергоблоков на 3 АЭС: 4 на АЭС Рингхальс, 1 на АЭС Оскарсхамн и 3 на АЭС Форсмарк.

В 1999 и 2005 годах — были закрыты первый и второй энергоблоки АЭС Барсебек. В 2017 году — первый и второй энергоблоки АЭС Оскарсхамн. Сейчас идет процесс снятия их с эксплуатации.

Несмотря на значительное количество энергоблоков в эксплуатации, а также тех, что выводятся из эксплуатации — вопросу обращения с радиоактивными материалами в Швеции уделяется немало внимания.

Редакции сайта Uatom.org посчастливилось попасть за кулисы пяти объектов обращения с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) и радиоактивными отходами (РАО) шведской компании SKB и узнать немало интересного о них.

ЛАБОРАТОРИЯ ИНКАПСУЛЯЦИИ В ГОРОДЕ ОСКАРСХАМН

Началось путешествие с Лаборатории инкапсуляции в городе Оскарсхамн. Украинскую делегацию на месте встретил Стефан Баригли, специалист PR-отдела компании SKB. Свой рассказ он начал с того, как работает система обращения с ОЯТ в Швеции.

Стефан Баригли, специалист PR-отдела компании SKB

Так или иначе, все ОЯТ со шведских АЭС попадает в город Оскарсхамн, где находится центральное промежуточное хранилище для отработавшего ядерного топлива Clab. Транспортировка осуществляется в основном благодаря специально оборудованным кораблям SIGRID. Для Швеции — это самый удобный способ перевозки ОЯТ, ведь все АЭС страны расположены на побережье.

В хранилище Clab ОЯТ хранится в бассейнах выдержки на глубине 30 метров под водой. Хранилище промежуточное, ведь хранение осуществляется в течение 30-40 лет. После этого ОЯТ должно быть поднято на поверхность, инкапсулировано и перемещено на постоянное хранение в хранилища для окончательного захоронения, которое в народе именуют геологическим. Уже там ОЯТ найдет свой приют минимум на долгие сто тысяч лет.

Лаборатория инкапсуляции

Упаковка ОЯТ в контейнеры осуществляться на заводе по инкапсуляции, технологии для сооружения которого сейчас разрабатывают в лаборатории инкапсуляции в городе Оскарсхамн.

В Лаборатории проводят также ряд различных тестирований, проверяют на прочность контейнеры, качество сварки их швов, ищут всякого рода дефекты для их последующего устранения. Значительное внимание уделяется исследованию качества наружной поверхности контейнеров.

Все те контейнеры, которые находятся в Лаборатории сегодня — закуплены в Шотландии и Германии. Изготовлены они из меди и чугуна. Стоимость одного контейнера составляет — 200 тыс. евро, вес контейнера для ОЯТ из реактора типа BWR (кипящий ядерный реактор) достигает 21 тонны, для PWR (водно-водяной ядерный реактор) — 25 тонн.

После сооружения завода по инкапсуляции в Оскарсхамн, контейнеры будут производиться в Швеции, потребности в экспорте больше не будет.

 ЦЕНТРАЛЬНОЕ ПРОМЕЖУТОЧНОЕ ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА CLAB

После знакомства с Лабораторией инкапсуляции, украинская делегация посетила Центральное промежуточное хранилище для отработавшего ядерного топлива Clab. Хранилище также находится в городе Оскарсхамн, введено в эксплуатацию в 1985 году.

Каждые 5 лет на АЭС Швеции происходит замена ядерного топлива, свежее — загружается, отработавшее с пристанционных бассейнов выдержки (ОЯТ) — перемещается на временное место хранения.

В хранилище Clab ОЯТ перевозят в основном на должным образом оборудованных кораблях SIGRID. Корабль спроектирован специально для перевозки ОЯТ, если он затонет — контейнеры будут локализованы внутри и негативного воздействия на окружающую среды не будет.

Сборки в Clab поступают партиями примерно два раза в неделю. После закрытия первого и второго энергоблоков АЭС Оскарсхамн в 2017 году — работы у сотрудников Clab значительно прибавилось. Тем не менее, здесь важно отметить тот факт, что с АЭС Оскарсхамн ОЯТ в хранилище Clab транспортируется машиной, а не кораблем. Ведь станция находится недалеко от хранилища.

В Clab ОЯТ привозят в соответствующих транспортных контейнерах, в каждом из которых — по 18 топливных сборок. ОЯТ из транспортных контейнеров перегружают в специальные металлические корзины: по 25 топливных элементов из энергоблоков типа BWR и по 9 из энергоблоков типа ВВЭР. После этого корзины с контейнерами лифтом опускаются под воду на глубину 30 метров.

Под водой ОЯТ хранится в течение 30-40 лет в бассейнах выдержки, которые по своему размеру соответствуют территории футбольного поля.

На Clab ОЯТ прибывает с температурой 20 000 Вт. За 30-40 лет хранения — температура падает до 1700 Вт, что составляет примерно 90 ˚С. На поверхности медного контейнера активность остается достаточно высокой — около 1 Грея в час.

Сегодня в хранилище Clab находится — 6500 тонн ОЯТ. Общая вместимость хранилища — 11 000 тонн, лицензия выдана — на 8 000 тонн. Ежедневно количество ОЯТ в хранилище увеличивается. Сотрудники Clab надеются, что геологическое хранилище будет введено в эксплуатацию вовремя. Если этого не случится — хранилище Clab придется расширять.

ЛАБОРАТОРИЯ В ГРАНИТНЫХ ПОРОДАХ

Фото компании SKB: Лаборатория в гранитных породах

Лаборатория в гранитных породах находится неподалеку от Центрального промежуточного хранилища для отработавшего ядерного топлива Clab. В целом Лаборатория — это так называемая пробная версия будущего геологического хранилища, построили ее для того, чтобы как можно лучше исследовать все процессы, которые будут происходить с ОЯТ в геологических формациях.

Глубина Лаборатории в гранитных породах составляет около 500 м. Порода называется асперский гранит, ее возраст — 1,8 млрд. лет. Тоннель Лаборатории прокладывался с помощью технологических взрывов и технологии бурения. Последняя использовалась шведами впервые.

Значительное внимание в Лаборатории уделяется процессу поступления в тоннель воды. Благодаря специальным насосам ежеминутно на поверхность откачивается 640 литров воды. После того, как она отстаивается и очищается — возвращается в Балтийское море.

Именно потому, что воды в тоннель Лаборатории попадает слишком много — эта местность никогда не рассматривалась шведами для сооружения геологического хранилища. Построено оно будет недалеко от города Форсмарк в горной породе, в которую воды будет стекать значительно меньше.

Среди интересного: вода насосной станции Лаборатории — целебная и имеет омолаживающий эффект, поскольку представляет собой коктейль из древних источников. Есть здесь вода, которой более 7 тыс. лет, а есть, которой около 1,5 млн. Эта вода очень давно исчезла с лица земли и перешла в горные породы. Поэтому попробовать ее в любом другом месте, кроме Лаборатории — очень сложно.

На сегодняшний день в Лаборатории проводится ряд различных исследований. Среди них: возможность горизонтального размещения контейнеров, а не вертикального, совершенствование технологии бурения и извлечения контейнеров.

Чтобы понять, как будет нагреваться порода и осуществляться коррозия медных контейнеров — в 2000 году в туннеле Лаборатории было размещено 6 контейнеров, после чего их залили бентонитовой глиной и герметизировали. То есть, провели ту же процедуру, которая будет осуществляться в настоящем геологическом хранилище при захоронении. В 2011 году — 2 контейнера вынули, чтобы убедиться в их безопасном хранении, еще 4 в целях эксперимента — оставили до 2023 года. С теми двумя, которые были извлечены, за 10 лет — ничего не случилось, контейнеры находились в том же состоянии, в котором и были захоронены, без каких-либо коррозий или повреждений.

Сейчас в Лаборатории исследуется также процесс консервации отсеков тоннеля бентонитовой глиной. В будущем хранилище глиной будет заливать робот, объем работ — по 8 метров глины в день.

Работе с общественностью персонал Лаборатории в гранитных породах уделяет особое внимание. Ежегодно сюда приходит более 6000 посетителей. В ноябре 2017 года — в одном из самых длинных тоннелей Лаборатории был организован забег дистанцией в 3,6 км. Целью забега было знакомство общественности с будущим геологическим хранилищем. По словам эксперта SKB Ингер Нордхолм (Inger Nordholm), чем больше люди будут знать об объекте — тем меньше бояться.

ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ КОРОТКОЖИВУЩИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ SFR

Из-за временных проблем с вентиляцией — визит в хранилище для окончательного захоронения короткоживущих радиоактивных отходов SFR был отменен. Поэтому, специалисты объекта провели ознакомительную презентацию для делегации из Украины в Инфоцентре SFR.

Хранилище для окончательного захоронения короткоживущих радиоактивных отходов SFR расположено между городком Остхаммер и селом Форсмарк. В Осхаммере проживает около 22 000 человек, в Форсмарке — около ста.

Неподалеку SFR находится АЭС Форсмарк, с тремя энергоблоками типа BWR. Здесь же, недалеко от Форсмарка запланировано строительство хранилища для окончательного захоронения ОЯТ.

Хранилище SFR находится в коренных породах на уровне 50 метров ниже Балтийского моря. Вместимость хранилища — около 60 000 м3. Отходы хранятся исключительно в твердой форме; поступают с АЭС, объектов промышленности, исследовательских установок и медицинских учреждений.

В зависимости от уровня загрязнения отходы размещают в разных туннелях SFR: с активностью 2 мЗв в час — в первом, 10 мЗв в час — во втором и 100 мЗв в час — в третьем. Также в хранилище есть соответствующая шахта, где хранятся отходы с активностью — более 500 мЗв в час. Все операции в третьем туннеле и шахте осуществляются дистанционно, благодаря специально оборудованным роботам.

Атомные станции заранее отправляют в SFR файл с перечнем отходов, которые будут поставлять. Когда контейнеры приходят — сотрудники хранилища проверяют, соответствуют ли они ранее заявленным. Если все в порядке — упаковки вынимают из контейнеров и размещают в хранилище в соответствии с уровнем загрязнения, а контейнеры отправляют обратно на АЭС.

Из медицинских учреждений, объектов промышленности и исследовательских установок отходов поступает очень мало. За хранение в SFR все они платят деньги.

Сейчас в SFR размещаются исключительно эксплуатационные отходы. Места для тех отходов, которые будут сниматься с эксплуатации в хранилище нет. Поэтому, руководством SFR было принято решение о достройке хранилища, все необходимые документы для выдачи лицензии — уже поданы. Если ответ регулятора будет положительным — расширение на 120 000 м3 осуществится в период с 2022 по 2028 годы. Эксплуатироваться достроенная часть будет до 2070-х годов, после чего хранилище будет законсервировано и засыпано бентонитовой глиной.

На сегодняшний день эксплуатацию SFR обеспечивают 35 сотрудников технического персонала.

Соблюдению условий безопасной эксплуатации объекта уделяется большое внимание. Постоянно выполняется жесткий контроль всех систем, движения подземных вод, циркуляции воздуха, наличия в помещениях радона. С особой бдительностью контролируется система противопожарной безопасности: как к оборудованию, так и к сотрудникам выдвинуты очень жесткие требования, на постоянной основе проводятся различные тренинги и мастер-классы.

На строительство SFR в период с 1983 по 1988 годы было потрачено 740 млн. шведских крон. В течение 25 лет с начала эксплуатации — обеспечение деятельности хранилища стоило ежегодно от 10 до 30 млн. шведских крон. В 2010 году — стоимость эксплуатации объекта увеличилась и составляет от 40 до 60 млн. шведских крон.

Конечный вариант проекта достройки SFR — еще не утвержден. По предварительным расчетам — стоимость расширения хранилища составит около 1,5 млрд. шведских крон (более 147 млн. евро).

После закрытия SFR в 2070-х годах — все отходы хранилища перейдут в собственность государства Швеция.

ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОГО ЗАХОРОНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА (ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ХРАНИЛИЩЕ)

После ознакомительной презентации о SFR эксперт SKB Ингер Нордхолм провела для украинской делегации экскурсию по территории, где запланировано строительство геологического хранилища.

Эксперт SKB Ингер Нордхолм

Ингер Нордхолм выразила надежду, что разрешение на строительство объекта будет получено не позднее 2020 года.

В соответствии с законодательством Швеции для сооружения объекта необходимы: предварительное одобрение Шведского органа по радиационной безопасности и Шведского суда по окружающей среде. Согласие на строительство объекта ядерный регулятор предоставил около трех лет назад, решение суда по окружающей среде было обнародовано и передано Правительству Швеции в январе 2018 года.

После этого судьбу геологического хранилища будет решать Правительство Швеции, в его компетенции — предоставить отдельное разрешение на строительство.

Выбор места для строительства объекта продолжался очень долго и начался более 40 лет назад. В то время было выбрано 8 потенциальных площадок. На каждом проводились исследования горных пород и продолжались переговоры с местным населением. В результате — осталось две площадки, наиболее подходящие для строительства хранилища: Форсмарк и Оскарсхамн. В июне 2009 года был окончательно выбран Форсмарк.

По проекту хранилище для окончательного захоронения отработавшего ядерного топлива будет построено на глубине 500 метров в твердой гранитной породе. После временного хранения ОЯТ в центральном промежуточном хранилище для отработавшего ядерного топлива Clab, оно будет упаковано в медные контейнеры на заводе по инкапсуляции и отправлено на хранение в хранилище для окончательного захоронения отработавшего ядерного топлива.

Для захоронения будет использоваться технология KBS-3, которая базируется на трех защитных барьерах: медные контейнеры, бентонитовая глина и коренные породы Швеции.

После размещения медных контейнеров в соответствующем отсеке хранилища, тоннель будет заливаться бентонитовой глиной. Такая глина выступает в роли барьера для защиты контейнера от коррозии и незначительных движений в коренных породах.

Последний барьер состоит из самых гранитных пород. Задачей пород является изоляция отходов. Они обеспечивают стабильную химическую среду и защиту от инцидентов на уровне почвы. Однако в коренных породах содержатся подземные воды, которые попадают через трещины в породе. Даже в случае выхода радиоактивных веществ за пределы контейнера и их проникновения через слой глины, они будут задержаны минералами, а также в микропорах горной породы.

Коренные породы и значительная глубина позволят изолировать отработавшее ядерное топливо от населения и окружающей среды как минимум на 100 000 лет.

Если все пойдет по плану и в 2020 году Правительство Швеции таки даст разрешение на строительство объекта — первые контейнеры будут захоронены уже в 2029 году. После чего хранилище еще 60 лет будет эксплуатироваться и уже потом — будет окончательно закрыто.

На сегодняшний день в специальном фонде для сооружения хранилища — 62 миллиарда шведских крон (более 6 млрд. евро). Фонд был создан в 1980-х годах прошлого столетия, деньги в фонд поступают от каждого произведенного кВт/ч. Каждые три года размер отчислений пересматривается.

В будущем, через 100 000 лет допускается возможность изъятия контейнеров ОЯТ из геологического хранилища для дальнейшей переработки. Будет ли в том необходимость — решать потомкам. Технически — такая возможность шведами создана.

Редакция сайта Uatom.org