Глубокое геологическое хранилище — это способ хранения опасных или радиоактивных отходов в стабильной геологической среде, обычно на глубине 200–1000 м под поверхностью земли. [1] Оно подразумевает сочетание формы отходов, упаковки отходов, инженерных уплотнений и геологии, которая подходит для обеспечения высокого уровня долгосрочной изоляции и сдерживания без будущего обслуживания. Это предназначено для предотвращения радиоактивных опасностей. [ требуется ссылка ] Ряд хранилищ отходов ртути , цианида и мышьяка действуют по всему миру, включая Канаду ( Гигантский рудник ) и Германию ( калийные рудники в Херфа-Нойроде и Цилитце ). [2] Строятся хранилища радиоактивных отходов, наиболее продвинутым из которых является Онкало в Финляндии . [3]
Высокотоксичные отходы, которые не подлежат дальнейшей переработке, должны храниться изолированно, чтобы избежать загрязнения воздуха, почвы и подземных вод. Глубокое геологическое хранилище — это тип долгосрочного хранения, которое изолирует отходы в геологических структурах, которые, как ожидается, будут стабильны в течение миллионов лет, с рядом естественных и искусственных барьеров. Естественные барьеры включают водонепроницаемые (например, глина) и газонепроницаемые (например, соль) слои горных пород над и вокруг подземного хранилища. [2] Искусственные барьеры включают бентонитовую глину и цемент. [1] [4]
В 2011 году Международная группа экспертов по расщепляющимся материалам заявила:
Широко признано, что отработанное ядерное топливо и отходы высокоуровневой переработки и плутония требуют хорошо спроектированного хранения на периоды от десятков тысяч до миллиона лет, чтобы минимизировать выбросы содержащейся радиоактивности в окружающую среду. Гарантии также необходимы для того, чтобы ни плутоний, ни высокообогащенный уран не были перенаправлены на оружейное использование. Существует общее согласие, что размещение отработанного ядерного топлива в хранилищах на глубине сотен метров под поверхностью будет безопаснее, чем бессрочное хранение отработанного топлива на поверхности [земли]. [5]
Обычными элементами хранилищ являются радиоактивные отходы, контейнеры, в которых находятся отходы, другие инженерные барьеры или уплотнения вокруг контейнеров, туннели, в которых находятся контейнеры, и геологический состав окружающей территории. [6]
Место хранения в сотнях метров под землей должно выдерживать воздействие одного или нескольких будущих оледенений , с толстыми ледяными покровами, лежащими поверх скалы. [7] [8] Наличие ледяных покровов влияет на гидростатическое давление на глубине хранилища, поток грунтовых вод и химию, а также на вероятность землетрясений. Это принимается во внимание организациями, готовящимися к долгосрочным хранилищам отходов в Швеции, Финляндии, Канаде и некоторых других странах, которым предстоит оценить воздействие будущих оледенений. [8]
Несмотря на давнее согласие многих экспертов в том, что геологическое захоронение может быть безопасным, технологически осуществимым и экологически безопасным, значительная часть общественности во многих странах по-прежнему настроена скептически из-за антиядерных кампаний . [9] Одна из проблем, с которой сталкиваются сторонники этих усилий, заключается в том, чтобы уверенно продемонстрировать, что хранилище будет содержать отходы так долго, что любые выбросы, которые могут произойти в будущем, не будут представлять существенного риска для здоровья или окружающей среды .
Ядерная переработка не устраняет необходимость в хранилище, но уменьшает объем, долгосрочную опасность радиации и долгосрочную мощность рассеивания тепла, необходимую. Переработка не устраняет политические и общественные проблемы размещения хранилища. [5]
Месторождения природных урановых руд служат доказательством концепции стабильности радиоактивных элементов в геологических формациях. Например, шахта Сигар-Лейк представляет собой природное месторождение высококонцентрированной урановой руды , расположенное под слоем песчаника и кварца на глубине 450 м, возраст которого составляет 1 миллиард лет, и при этом не наблюдалось никаких утечек радиоактивности на поверхность. [10]
Способность естественных геологических барьеров изолировать радиоактивные отходы продемонстрирована на примере естественных ядерных реакторов деления в Окло , Габон. За время их длительного периода реакции в урановой руде было образовано около 5,4 тонн продуктов деления, а также 1,5 тонны плутония вместе с другими трансурановыми элементами . Этот плутоний и другие трансурановые элементы оставались неподвижными до настоящего времени, в течение почти 2 миллиардов лет. [11] Это примечательно, поскольку грунтовые воды имели свободный доступ к отложениям, и они не находились в химически инертной форме, такой как стекло. [ требуется цитата ]
Глубокое геологическое захоронение изучалось в течение нескольких десятилетий, включая лабораторные испытания, разведочные скважины , а также строительство и эксплуатацию подземных исследовательских лабораторий, где проводятся крупномасштабные испытания на месте. [12] Основные подземные испытательные объекты перечислены ниже.
В настоящее время в нескольких странах идет процесс выбора подходящих глубоких хранилищ для окончательного захоронения, и ожидается, что первое из них будет введено в эксплуатацию после 2010 года. [31]
В начале 2000-х годов было выдвинуто предложение о создании международного хранилища высокоактивных отходов в Австралии [32] и России . [33] С тех пор, как было выдвинуто предложение о создании глобального хранилища в Австралии, которая никогда не производила ядерную энергию и имеет один исследовательский реактор, внутренние политические возражения были громкими и устойчивыми, что делало создание такого хранилища в Австралии маловероятным.
Гигантская шахта использовалась как глубокое хранилище для хранения высокотоксичных отходов мышьяка в виде порошка. По состоянию на 2020 год ведутся исследования по переработке отходов в замороженную блочную форму, которая более химически стабильна и предотвращает загрязнение воды. [34]
Площадка Онкало в Финляндии, работающая на основе технологии KBS-3 , находится дальше всех на пути к вводу в эксплуатацию среди хранилищ в мире. Posiva начала строительство площадки в 2004 году. Финское правительство выдало компании лицензию на строительство объекта окончательного захоронения в ноябре 2015 года. По состоянию на июнь 2019 года [обновлять]постоянные задержки означают, что Posiva ожидает начала эксплуатации в 2023 году.
Ряд хранилищ, включая калийные рудники в Херфа-Нойроде и Цилице, в течение многих лет использовались для хранения высокотоксичных отходов ртути , цианида и мышьяка . [2] В Германии мало обсуждается вопрос токсичных отходов, несмотря на то, что в отличие от ядерных отходов они не теряют токсичности со временем.
Идут дебаты о поиске окончательного хранилища радиоактивных отходов, сопровождающиеся протестами, особенно в деревне Горлебен в районе Вендланд , которая до 1990 года считалась идеальным местом для окончательного хранилища из-за своего расположения в отдаленном, экономически депрессивном уголке Западной Германии, рядом с закрытой границей с бывшей Восточной Германией . После воссоединения деревня оказалась близко к центру Германии и теперь используется для временного хранения ядерных отходов.
Карьер Ассе II — это бывшая соляная шахта в горном хребте Ассе в Нижней Саксонии / Германия , которая предположительно использовалась в качестве исследовательской шахты с 1965 года. В период с 1967 по 1978 год радиоактивные отходы были помещены в хранилище. Исследования показали, что с 1988 года из шахты вытекала рассол, загрязненный радиоактивным цезием-137 , плутонием и стронцием, но об этом не сообщалось до июня 2008 года. [35] Хранилище радиоактивных отходов Морслебен — это глубокое геологическое хранилище радиоактивных отходов в соляной шахте Бартенслебен в Морслебене , в Саксонии-Анхальт / Германия , которое использовалось с 1972 по 1998 год. С 2003 года в шахту было закачано 480 000 м 3 (630 000 куб. ярдов) соляного бетона для временной стабилизации верхних уровней.
В январе 2022 года было получено разрешение на строительство объекта прямой утилизации с использованием технологии KBS-3 на территории атомной электростанции Форсмарк . [36]
Правительство Великобритании совместно со многими другими странами и при поддержке научных кругов определило постоянное глубокое подземное захоронение как наиболее подходящий способ утилизации высокоактивных радиоактивных отходов.
Radioactive Waste Management (RWM) [1] была создана в 2014 году для предоставления Геологического хранилища отходов (GDF) и является дочерней компанией Nuclear Decommissioning Authority (NDA) [2], которая отвечает за очистку исторических ядерных объектов Великобритании. В 2022 году Nuclear Waste Services (NWS) была образована в результате слияния RWM с хранилищем низкоактивных отходов в Камбрии.
GDF будет осуществляться посредством процесса, основанного на согласии сообщества [3], в тесном партнерстве с сообществами, построении доверия в долгосрочной перспективе и обеспечении поддержки GDF местных интересов и приоритетов.
Политика настоятельно требует согласия людей, которые будут жить рядом с GDF, и дает им возможность влиять на темпы обсуждения.
Первые рабочие группы были созданы в Коупленде [4] и Аллердейле [5] в Камбрии в конце 2020 и начале 2021 года. Эти рабочие группы начали процесс получения согласия на размещение GDF в своих районах. Считается, что эти рабочие группы являются критически важным шагом в процессе поиска желающего сообщества и подходящего, осуществимого и приемлемого места для GDF. Аллердейл вышел из процесса выбора места для глубокого захоронения отходов в 2023 году. NWS объяснила это решение недостаточной протяженностью потенциально подходящей геологии для проведения процесса выбора места.
RWM продолжает вести обсуждения в разных местах Англии с людьми и организациями, которые заинтересованы в изучении преимуществ проведения GDF. Ожидается, что в течение следующего года или двух по всей стране будет сформировано больше рабочих групп.
Любое предложение по GDF будет оцениваться по очень строгим критериям [6], чтобы гарантировать выполнение всех тестов безопасности.
Опытно -промышленная установка по изоляции отходов (WIPP) в США была введена в эксплуатацию в 1999 году, когда первые кубометры трансурановых радиоактивных отходов [37] были помещены в глубокий слой соли недалеко от Карлсбада, штат Нью-Мексико .
В 1978 году Министерство энергетики США (DOE) начало изучать Юкка-Маунтин , в пределах безопасных границ Невадского испытательного полигона в округе Най, штат Невада , чтобы определить, подойдет ли он для долгосрочного геологического хранилища отработанного ядерного топлива и высокоактивных радиоактивных отходов. Этот проект столкнулся со значительным сопротивлением и претерпел задержки из-за судебных разбирательств со стороны Агентства по ядерным проектам штата Невада (Управление по ядерным проектам) и других. [38] Администрация Обамы отклонила использование этого объекта в предложении по федеральному бюджету США на 2009 год , которое исключило все финансирование, за исключением необходимого для ответа на запросы Комиссии по ядерному регулированию США (NRC), «пока администрация разрабатывает новую стратегию утилизации ядерных отходов». [39]
В марте 2009 года министр энергетики Стивен Чу заявил на слушаниях в Сенате, что площадка Юкка-Маунтин больше не рассматривается как вариант для хранения отходов реактора. [40]
В июне 2018 года администрация Трампа и некоторые члены Конгресса снова начали предлагать использовать Юкка-Маунтин, но сенаторы от Невады выступили против. [41]
В феврале 2020 года президент США Дональд Трамп написал в Twitter о возможном изменении политики в отношении планов использования Юкка-Маунтин в Неваде в качестве хранилища ядерных отходов. [42] Предыдущие бюджеты Трампа включали финансирование Юкка-Маунтин, но, по данным Nuclear Engineering International, два высокопоставленных чиновника администрации заявили, что последний план расходов не будет включать никаких денег на лицензирование проекта. [43] 7 февраля министр энергетики Дэн Бруйетт поддержал мнение Трампа и заявил, что администрация США может исследовать другие типы [ядерных] хранилищ, такие как временные или промежуточные площадки в других частях страны. [44]
Хотя никакого официального плана от федерального правительства не было, частный сектор двинулся вперед со своими собственными планами. Holtec International подала заявку на получение лицензии в NRC на автономное консолидированное временное хранилище (CISF) на юго-востоке Нью-Мексико в марте 2017 года. Аналогичным образом, Interim Storage Partners также планирует построить и эксплуатировать CISF в округе Эндрюс , штат Техас . [43] Тем временем другие компании указали, что они готовы принять участие в торгах по ожидаемой закупке от DOE на проектирование объекта для временного хранения ядерных отходов. [45] NRC выдала лицензию на CISF округа Эндрюс в сентябре 2021 года. Группа, включая штат Техас, подала ходатайство о судебном пересмотре лицензии. В августе 2023 года Апелляционный суд США по пятому округу постановил, что NRC не имеет полномочий от Конгресса лицензировать такое временное хранилище, которое не находится на атомной электростанции или федеральном объекте, что аннулировало предполагаемую лицензию. Другой CISF из Нью-Мексико также оспаривается в Апелляционном суде Соединенных Штатов Десятого округа . [46]
Корпорация Deep Isolation, базирующаяся в Беркли, Калифорния, [47] предложила решение, включающее горизонтальное хранение контейнеров с радиоактивными отходами в направленных скважинах с использованием технологии, разработанной для добычи нефти и газа. 18-дюймовая скважина может быть направлена вертикально на глубину нескольких тысяч футов в геологически стабильных формациях, а затем может быть создана горизонтальная секция утилизации отходов аналогичной длины, где контейнеры с отходами хранятся до того, как скважина будет запечатана. [48]
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )