Онкало: финский ядерный склад, которому суждено простоять 100 000 лет
«Онкало» в переводе с финского означает пещера или впадина. Оно подразумевает нечто большое и глубокое, конец которого неизвестен. Бездонная яма.
Это подходящее название для огромной гробницы, сделанной в Финляндии за последние 20 лет. Онкало, расположенный на глубине 450 метров под землей на острове Олкилуото на юго-западе страны, является первым в мире постоянным хранилищем отработавшего ядерного топлива. Так сообщает BBC в интересной статье о будущем обращения с ядерными отходами.
Олкилуото является домом для трех ядерных реакторов, которые расположены рядом друг с другом на берегу моря. Третий был открыт только в этом году, став первым новым реактором, поставляющим электроэнергию в Западную Европу за 15 лет. Эти реакторы вместе с двумя другими в Ловиисе на южном побережье производят 33% электроэнергии Финляндии и обеспечивают Финляндию обильным и доступным источником энергии.
В нескольких минутах езды от реакторов Олкилуото близится к завершению строительство первого в мире хранилища для геологического захоронения (GDF) отработавшего ядерного топлива. Итак, Онкало.
Наше поколение ученых и инженеров должно взять на себя задачу избавления от отходов, а не оставлять это будущим поколениям — Льюис Блэкберн.
Строительство Онкало обошлось в 1 млрд евро (860 млн фунтов стерлингов / 1,07 млрд долларов США), и ожидается, что он будет введен в эксплуатацию примерно через два года. Многие, в том числе Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), восприняли его прибытие как переломный момент. «Все знали идею геологического хранилища для высокорадиоактивных ядерных отходов, но Финляндия сделала это», — прокомментировал Рафаэль Мариано Гросси, генеральный директор МАГАТЭ, во время визита на объект в 2020 году.
Другие страны, включая Великобританию, США, Швецию, Францию и Канаду, уже изучают подобное решение, говорит Гарет Лоу, профессор радиохимии Хельсинкского университета, не участвующий в финском проекте. « Финляндия как минимум на десятилетие впереди всех остальных».
Онкало был разработан для хранения высокоактивных ядерных отходов, которые могут оставаться радиоактивными в течение времени, превышающего человеческое воображение. Но это уже вызвало споры о том, может ли что-то пойти не так. Действительно ли Финляндия нашла решение проблемы ядерных отходов и можно ли гарантировать, что они останутся безопасными в далеком будущем?
ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ОНКАЛО ПЕРВЫЙ?
Финляндия – первая страна, построившая GDF для хранения отработавшего топлива гражданских объектов.
В Соединенных Штатах уже есть объект активной защиты: Экспериментальный завод по изоляции отходов (Wipp), расположенный в подземных соляных формациях в Нью-Мексико. Но Wipp хранит материалы, сильно отличающиеся от Onkalo: это особая категория отходов американских программ исследований и производства ядерного оружия, а не отработавшие ядерные топливные стержни.
Несколько стран, в том числе США и Великобритания, строят новые реакторы или модернизируют существующие для увеличения мощности, в то время как другие, такие как Индия, Китай и Россия, планируют масштабное расширение.
Споры о безопасности этих заводов остаются открытыми, но необходимо найти решение и в отношении огромного количества отработавшего топлива и накопленных радиоактивных отходов, которые на протяжении сотен тысяч лет остаются опасными для окружающей среды и здоровья человека.
Эти отходы необходимо держать подальше от людей и изолировать от окружающей среды на период времени, который почти непостижим для человеческого разума. Эта проблема сделала безопасное обращение с радиоактивными отходами одной из основных проблем атомной энергетики.
По оценкам МАГАТЭ, по состоянию на 2016 год во всем мире во временном хранилище находится около 260 000 тонн отработавшего ядерного топлива, большая часть которого находится на площадках реакторов. Около 70% отработавшего топлива в мире находится в резервуарах для хранения, а остальное — в бетонных и стальных контейнерах, называемых сухими контейнерами.
Мало кто верит, что такая ситуация может сохраняться бесконечно.
«Мы все уже более 60 лет пользуемся ядерной энергетикой, — говорит Льюис Блэкберн, профессор ядерных материалов Шеффилдского университета в Великобритании. «Наше поколение ученых и инженеров обязано взять на себя задачу утилизации отходов, а не оставлять ее будущим поколениям».
Он утверждает, что Онкало пользуется общественной поддержкой и был создан в результате демократического процесса. «Это выдающееся достижение и огромная веха. Финляндия показала миру пример того, чего можно достичь при успешном сотрудничестве и прозрачном общении с общественностью».
На протяжении десятилетий ученые бьются над проблемой утилизации высокоактивных ядерных отходов. Отработавшее топливо является одним из наиболее трудноуправляемых видов отходов, поскольку оно очень опасно. По словам Блэкберна, он производит уровень радиации, который может доставить смертельную дозу находящемуся рядом человеку.
По словам Ло, научный консенсус заключается в том, что геологическое захоронение в течение сотен тысяч лет в специально спроектированных хранилищах, таких как Онкало, с устойчивым скальным образованием, является «наиболее осуществимым подходом» для отработавшего ядерного топлива. «У нас есть инженерные решения для копания и прокладки туннелей, для складирования отходов и для строительства барьеров, которыми мы их окружаем».
Управление радиационной и ядерной безопасности Финляндии пришло к выводу, что характеристики недр Онкало способствуют обеспечению безопасного окончательного захоронения отработавшего ядерного топлива.
Онкало, как и остальная часть Финляндии, геологически очень устойчив, а риск землетрясений низок. «Горная порода Онкало — это мигматит-гнейс: смесь двух разных типов горных пород в одной породе», — объясняет Антти Йоутсен, главный геолог Posiva. — Ему почти два миллиарда лет, и он очень прочный».
Это важно, потому что горная порода является одним из трех барьеров безопасности концепции захоронения. Кроме того, он должен быть достаточно устойчивым, чтобы можно было строить нерестовые туннели и глубокие ямы.
По словам Ло, близость Онкало к существующей атомной электростанции также повлияла на выбор площадки. «С инвестициями в атомную энергетику одной из проблем во всем мире является проворство [изм] или «не у меня на заднем дворе», — добавляет он. «Люди в этой части Финляндии уже имели под рукой атомную энергию, и они приняли ее. Так что размещение отходов здесь не было для них прыжком в неизвестность». (Узнайте больше о том, как финский проект по обращению с ядерными отходами использовал дальновидность.)
Онкало получит отработавшие топливные стержни без предварительной их переработки. Некоторые ученые утверждают, что переработка — процесс выделения плутония и урана из отработавшего ядерного топлива, в результате которого образуются повторно используемые ядерные материалы и высокоактивные ядерные отходы — сделает их более безопасными за счет уменьшения общего объема оставшихся отходов. «Возможно восстановить уран и плутоний, которые можно использовать для производства нового топлива», — объясняет Марья-Сиитару Кауппи, профессор химического факультета Хельсинкского университета, проводившая исследования для Posiva. Около трети ядерных отходов в мире были переработаны и могут быть остеклованы (превращены в стекло).
Но другие утверждают, что переработка увеличивает риск ядерного терроризма. Кроме того, в долгосрочной перспективе остеклованный шлак может раствориться при контакте с грунтовыми водами. Сама Posiva, компания, созданная для строительства и эксплуатации Онкало, говорит, что переработка технически сложна и дорога. Он также по-прежнему производит определенное количество высокоактивных отходов, отмечает Йоханна Хансен, координатор исследований и разработок в Posiva. «Таким образом, объект для утилизации все равно будет необходим».
Финляндия приняла решение построить завод в Онкало более двух десятилетий назад, когда два производителя атомной энергии в стране договорились утилизировать свое отработавшее ядерное топливо в одном месте. Правительство Финляндии утвердило планы строительства завода в декабре 2000 года, заявив, что «из изученных вариантов захоронения глубокое подземное захоронение предлагает наилучшие и наиболее реальные возможности изоляции высокоактивных ядерных отходов от биосферы и среды обитания человека».
Хранилище Онкало основано на концепции KBS-3, разработанной Шведским обществом по обращению с ядерным топливом и отходами в сотрудничестве с Posiva. Идея состоит в том, чтобы создать три барьера вокруг ядерных отходов: сначала поместить их в медные контейнеры, затем завернуть в бентонит — глину, поглощающую воду, и, наконец, закопать в глубоких подземных туннелях.
«Процесс начинается на заводе по инкапсуляции, который находится над землей», — сказал директор завода по инкапсуляции. объясняет Хансен, который работает над проектом более 20 лет. «Здесь мы поместим отработавшие топливные стержни в контейнер для захоронения, состоящий из двух частей: внутренней чугунной оболочки и внешней медной оболочки толщиной 5 см».
Затем на контейнер приваривают крышку, которая транспортируется в зону хранения на объекте захоронения. После того, как площадка будет готова, контейнеры будут перемещены в горизонтальный туннель для хранения на глубине 450 метров, где произойдет окончательное захоронение.
Onkalo будет принимать все высокоактивные ядерные отходы, произведенные пятью финскими атомными электростанциями на протяжении всего их жизненного цикла – Антти Йоутсен
Первоначально лифт опускает контейнеры на посадочную площадку глубиной примерно 437 метров. Отсюда роботизированная транспортная машина доставит контейнеры в яму для хранения, говорит Хансен.
К настоящему времени построено пять тупиковых тоннелей для осаждения, все длиной 350 метров. Еще 85 будут построены за эти годы по мере заполнения завода. Каждый туннель для осаждения имеет около 40 вертикальных круглых отверстий в полу, каждое 8 метров в глубину и 2 метра в ширину. В общей сложности есть место для около 3000 контейнеров, по одному на каждое вертикальное отверстие.
«Всего они вмещают 5500 тонн отходов», — говорит Йоутсен. «Поэтому Онкало будет размещать все высокоактивные ядерные отходы, произведенные пятью финскими атомными электростанциями на протяжении всего их жизненного цикла».
По словам Хансена, после того, как каждый контейнер будет закопан, его отверстие будет заполнено бентонитом. «Когда мы поместим контейнер в каждую яму, мы заполним туннель большим количеством бентонита и заполним его бетоном».
Окончательное захоронение отработавшего ядерного топлива начнется в ближайшие годы. По оценкам Posiva, для заполнения хранилища потребуется 100-120 лет. В этот момент весь объект будет запечатан, что позволит контейнерам лежать, надеюсь, нетронутыми, по крайней мере, 100 000 лет, а их смертоносное радиоактивное содержимое будет изолировано от внешнего мира.
Хотя риск землетрясений здесь низок, сейсмическая активность была принята во внимание, говорит Йоутсен. «В течение следующего миллиона лет будет несколько ледниковых периодов, которые будут представлять опасность землетрясений. Над Онкало будет слой льда толщиной 2-3 км, который протолкнет земную кору вниз на сотни метров. Онкало был построен на века ».
Когда ледниковый период закончится, земная кора снова начнет вздыматься — и именно тогда землетрясения могут разрушить контейнеры, добавляет он. «Чтобы этого не произошло, мы размещаем их в наилучших возможных местах — отверстия для захоронения находятся в неразрушенных участках недр».
Это случай настоящего долгосрочного планирования, настолько долгого, что оно превосходит даже концепцию изменения климата. Мы не знаем, действительно ли финны предвидели все, но они определенно сделали все возможное. Через 100 000 лет кто-нибудь узнает, хорошо ли они поработали.
Благодаря нашему Telegram-каналу вы можете быть в курсе публикации новых статей из журнала «Экономические сценарии».
Статья Онкало: финский ядерный склад, которому суждено просуществовать 100 000 лет, взята из журнала Scenari Economics .
Это автоматический перевод публикации, опубликованной в журнале Scenari Economici по адресу https://scenarieconomici.it/onkalo-il-deposito-nucleare-finlandese-destinato-a-durare-100-mila-anni/ в Wed, 14 Jun 2023 09:42:12 +0000.