البحيرات مع النفايات المشعة في روسيا وتجربة القضاء عليها

سأواصل موضوع المواد المشعة المتراكمة في بلدنا في مقال كتبه قبل شهر. على عكس DUHF ، نحن نتحدث الآن عن النفايات المشعة الحقيقية ، والتي لا يتنازع على حالتها أي شخص. في بداية العام ، كتبت بالفعل عن التخلص من الغواصات النووية السوفيتية في Primorye . لقد تخلص العالم بأسره من هذا التراث النووي في العقود الأخيرة. ولكن بالإضافة إلى مشاكل الأسطول النووي ، خلال الحرب الباردة ، تراكمت العديد من المشاكل في العمق - في المصانع لإنتاج مواد نووية من صنع الأسلحة في جبال الأورال وسيبيريا. سأحاول في هذا المقال التحدث عن واحدة من أهم وأكبر المعنى الحرفي لأكبر مشاكل التراث النووي للاتحاد السوفيتي - خزانات النفايات المشعة.


بحيرة كاراتشاي وجمعية ماياك للإنتاج

لفترة طويلة ، في المشاريع النووية لكل من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والولايات المتحدة الأمريكية ، كانت ممارسة إدارة النفايات المشعة تتمثل في إنشاء مرافق تخزين مؤقتة للنفايات المشعة في مكان تكوينها - بالقرب من مؤسسات الدفاع وفي مرافق دورة الوقود النووي. على مدار 70 عامًا ، تم تجميع أكثر من 500 مليون متر ^{مكعب من} النفايات المشعة في روسيا على أراضي روسيا (يمكن رؤية مناطق موقعها على موقع المشغل الوطني لإدارة النفايات المشعة ).

معظمها عبارة عن نفايات سائلة تتركز في خزانات مفتوحة بالقرب من المصانع المشاركة في إنتاج البلوتونيوم المستخدم في إنتاج الأسلحة. هناك ثلاثة مصانع من هذا القبيل في روسيا - جمعية الإنتاج ماياك (أوزرسك ، إقليم تشيليابينسك) ، SCC (Seversk ، منطقة تومسك) والمجمع الكيميائي الحكومي (Zheleznogorsk ، إقليم كراسنويارسك). في عملية ضمان الدرع النووي للبلاد ، لم تكن مسألة العزلة النهائية ل RW المولدة أولوية عالية. ولكن بحلول التسعينيات ، كانت العديد من المنشآت في حالة خطيرة للغاية وتأجيل إضافي للمشاكل المهددة بعواقب وخيمة وحتى الكوارث.


توزيع كميات LRW المتراكمة في مستودعات التخزين في PA Mayak و SCK و MCC. ( المصدر )

تتركز حوالي 99 ٪ من أحجام LRW في منطقة ماياك PA في منطقة تشيليابينسك. وأهمها هو سلسلة Techen من المسطحات المائية. وصفه والمشكلات المرتبطة به تستحق مقالة منفصلة ، والآن سأركز على أشياء أخرى أصغر ، ولكنها أكثر خطورة تؤدي من حيث النشاط المتراكم - أولاً وقبل كل شيء ، هذه هي بحيرة Karachay و Old Swamp في مركز الإنتاج Mayak وخزانات B -1 و B-2 و B-25 في مصنع سيبيريا للكيماويات في Seversk.

السلطة الفلسطينية ماياك

أكبر موقع صناعي للمجمع النووي للاتحاد السوفياتي هو جمعية إنتاج ماياك (رابطة إنتاج ماياك ، المصنع السابق رقم 817 ، "أربعون") ، في مدينة أوزرسك (المعروفة سابقًا باسم تشيليابينسك -40) في منطقة تشيليابينسك. أصبحت رابطة ماياك للإنتاج ، التي ولدت أول صناعة صناعية (تعمل منذ عام 1949) ، الجزء الأكثر تعقيدًا من الإرث النووي المرتبط بالمرحلة الأولى لإنتاج أسلحة نووية مليئة بالتسرع ونقص المعرفة ونقص الموارد.

تضمن المصنع الكيميائي العديد من المفاعلات لإنتاج البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة من اليورانيوم الطبيعي ، والإنتاج الكيميائي الإشعاعي لفصل البلوتونيوم - 239 عن الوقود المشعع ، وقسم الكيماويات والمعادن لإنتاج البلوتونيوم المعدني.

منذ اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية كان اللحاق الولايات المتحدة الأمريكية في السباق الذري ، تم نسخ العديد من الحلول. عن طريق القياس مع مصنع إنتاج البلوتونيوم الأمريكي ، في البداية في مشروع ماياك ، افترض أن النفايات المشعة السائلة (LRW) ذات النشاط المحدد المتوسط ​​والمنخفض ستندمج ببساطة في نهر تيكا. صحيح أن النهر في جبال الأورال لم يكن يتدفق تمامًا مثل نهر كولومبيا في مصنع هانفورد بالولايات المتحدة ، ومن 1948 إلى 1951 ، كان تيكا ملوثًا لدرجة أنه تقرر إيقاف التصريفات فيه. بعد ذلك ، الخزانات الطبيعية والاصطناعية - بحيرة. كيزيلتاش (V-2) ، بحيرة تاتيش (V-6) ، الخزانات V-9 (Karachay) ، V-17 (Old Swamp).


ترتيب الخزانات حول الموقع الصناعي لـ PA Mayak. ب 9 - بحيرة كراشاي. ( المصدر )

أخذت صورة مماثلة ، لكن أقل حجمًا ، تتشكل في مصانع أخرى لإنتاج البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة. وبالتالي ، أصبحت المسطحات المائية المفتوحة هي المخازن الرئيسية للنفايات المشعة - سواء في النشاط أو الحجم. ومع ذلك ، فإنها تحمل تهديدا كبيرا ، ل إنهم في الهواء الطلق ، وهم معرضون لخطر الفيضان والجفاف والتسرب وإزالة النشاط من المياه والسواحل أثناء الأعاصير أو الأعاصير (حدث شيء مشابه في كاراشاي في عام 1967 ، وهو أقل قليلاً). لقد كان بالضبط وضع هذه الخزانات في مكان آمن أو على الأقل مستقر ، في المقام الأول عندما تقرر القضاء بشكل كامل على الإرث النووي للاتحاد السوفيتي.

Karachay (النشاط المتراكم - 120 مليون Ci ، حجم 0.3 مليون م ³ )

إن خزان V-9 ، الذي تم إنشاؤه في عام 1951 على موقع مستنقع Karachay السابق غير المجفف في موقع Mayaka الصناعي ، هو مرفق تخزين سائل سطحي فريد من نوعه في النشاط المتراكم. إجمالاً ، خلال العملية ، تم تفريغ أكثر من 500 مليون كي من النشاط فيها ، وهو أعلى عدة مرات من الانبعاثات الناتجة عن حادث تشيرنوبيل. بحلول عام 1985 ، مع الأخذ في الاعتبار التحلل ، تم تجميع حوالي 120 مليون Ci من النشاط في بحيرة Karachay. مع بدء التشغيل نتيجة لعمليات التصريف ، ارتفع مستوى المياه في الخزان V-9 والمساحة السطحية للمياه باستمرار. لذلك ، في مايو 1962 ، كانت مساحة المياه 51 هكتار. وكان معدل الجرعة على الخط الساحلي للخزان 50 mR / ساعة.


مقارنة أحجام النفايات والنشاط المتراكم في خزانات رابطة إنتاج ماياك. ركز Karachay (B-9) مع الحد الأدنى لحجم النشاط الرئيسي للنفايات. ( المصدر )

في ربيع عام 1967 ، تعرضت شواطئ الخزان ، وأحضرت الرياح الغبار المشع منها خارج المنطقة الصناعية. كانت مساحة التلوث حوالي ألفي كيلومتر مربع. تمت إضافة هذا التلوث (Karachaevsky trace) إلى أثر التلوث من شرق الأورال الذي نشأ عن الحادث قبل 10 سنوات تقريبًا - كنتيجة لحادث 1957 (درست أيضًا عواقب السكان أثناء العمل على دبلوم وأعمل في فرع الأورال التابع لأكاديمية العلوم الروسية) . لم يؤد حادث التكنوجيني الطبيعي عام 1967 إلى عواقب إشعاعية خطيرة على السكان والبيئة ، لكنه أظهر الخطر المحتمل لمثل هذه الحالات التي تتكرر في ظل ظروف الأرصاد الجوية غير الطبيعية.


نمط يدل على انتشار التلوث الإشعاعي للتربة نتيجة لأنشطة ماياك. مصدر

تصفية بحيرة كاراتشاي

بعد حادثة عام 1967 ، قررت حكومة اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية تصفية خزان كاراتشاي ، وكذلك بشأن اتخاذ إجراءات لمنع تكرار مثل هذه الحالات. خلال 1967-1971 ، تم تنفيذ العمل لردم المناطق العارية التي سبق غمرها بالمياه ، وردم المياه الضحلة ، واستصلاح المناطق المحيطة بالخزان. حتى منتصف سبعينيات القرن العشرين ، استمر العمل في القضاء على عواقب حالة الطوارئ لعام 1967 ، وترتيب الشواطئ والعمل التجريبي لملء منطقة المياه.


التصفية التدريجية لمنطقة المياه المفتوحة في بحيرة كاراتشاي.

بحلول منتصف الثمانينيات من القرن الماضي ، تم أخيرًا استخدام تقنية ملء الخزان بالتربة الصخرية باستخدام هياكل خاصة - كتل خرسانية جوفاء ، تسمح بترسبات القاع المحلية والأكثر نشاطًا من الرواسب الطينية دون انتفاخها إلى السطح.


تضمنت تقنية الردم في البحيرة عمليات متطورة لتثبيت الكتل الخرسانية المجوفة والردم بالتربة الصخرية.


"فطيرة النفخة" ، التي غطت Karachay.

يوجد أكثر من 200 ألف متر ^{مكعب من} الحمأة الطينية والطينية النشطة للغاية ومعزولة في خزان كاراتشاي ، حيث بلغ إجمالي النشاط المتراكم في منتصف الثمانينيات 120 مليون شي ، وهو ما يزيد مرتين على الأقل عن الانبعاثات الناتجة عن حادث تشيرنوبيل.


منظر لجمعية ماياك للإنتاج ، مبدئيا 1990. أسفل اليسار - بحيرة Karachay مع مساحة المياه المغطاة جزئيا. فوق اليسار - بحيرة Kyzyltash.

في الفترة 1988-1990 ، تم تنفيذ المرحلة الأولى من إغلاق كاراتشاي - حيث امتلأ الجزء الشمالي الغربي من البحيرة وشُيدت السدود المنقسمة ، مما يقلل من احتمال تكوين الأمواج ورذاذ الرياح بالهباء الجوي. في الفترة 1990-2000 ، تم تنفيذ ردم 80٪ من مساحة المياه ، مما قلل بشكل كبير من كميات الجرعة بالقرب من البحيرة. في إطار البرنامج الفيدرالي المستهدف "ضمان السلامة النووية والإشعاعية للفترة 2008-2010 وللفترة الممتدة حتى عام 2015" (FTP YARB-1) في الفترة 2008-2015 ، تم تنفيذ المرحلة الأخيرة من تصفية مرآة البحيرة. وفي 26 نوفمبر 2015 ، تم قصف خزان كاراتشاي أخيرًا.

بالإضافة إلى إغلاق منطقة المياه وتسرب المياه من البحيرة لتصريف المياه السطحية ، تم حفر قنوات الصرف من حولها لمنع الفيضانات. في المستقبل ، في غضون 10-20 سنة القادمة ، سيتم نقل الخزان إلى منشأة خاصة لتخزين النفايات المشعة ، ثم إلى موقع خاص للتخلص من النفايات المشعة. والخطوة التالية هي إنشاء نظام لمراقبة المياه الجوفية باستخدام حوالي 450 بئر مراقبة حول البحيرة السابقة. تُظهر محاكاة حركة النويدات المشعة الأكثر استخدامًا - Sr-90 ، أنه أثناء التراجع الكامل للنشاط (من 200 إلى 300 سنة) ، يجب ألا يؤدي ذلك إلى تلوث المياه الجوفية.

وبالتالي ، فإن خطر التهديدات الرئيسية المرتبطة بأخطر كائن من التراث النووي للاتحاد السوفياتي قد انخفض الآن بشكل كبير.

مستنقع قديم (نشاط متراكم - 1.2 مليون Ci ، حجم - 0.4 مليون م ³ )

ثاني أكبر نشاط متراكم بعد Karachai في التخزين المفتوح للنفايات المتوسطة المستوى السائلة في موقع Mayak الصناعي هو بركة B-17 تسمى Old Swamp. الخزان عبارة عن خزان اصطناعي يتكون من سد السجل الطبيعي بسدود الأرض في عامي 1952 و 1954. يتم تعزيز شواطئها بالركام والطمي ، ويبلغ ارتفاع الجسر من 1.5 إلى 2. متر ، ويستخدم الخزان لاستلام وتخزين النفايات السائلة من إنتاج الكيمياء الإشعاعية. خلال كامل فترة تشغيل B-17 ، تم إلقاء حوالي 10 ملايين متر ^{مكعب من} النفايات المشعة السائلة التي يبلغ إجمالي نشاطها حوالي 15 مليون Ci. منذ أوائل السبعينات تم تخفيض نشاط التفريغ من خلال عدة أوامر من الحجم. على مدار الثلاثين عامًا الماضية ، تم تشغيل الخزان بشكل أساسي في وضع التنظيف الذاتي. النشاط الكلي للنويدات المشعة المخزنة فيه حوالي 1.2 مليون Ci. يتركز معظم النشاط في الرواسب السفلية والتربة السفلية ويرجع ذلك أساسًا إلى Sr-90.


مخطط الخزان المستنقع القديم

حتى الآن ، يجري العمل التحضيري لنفس الردم كما تم على بحيرة كاراتشاي. تم التخطيط لاستكمال العمل بحلول عام 2025 كجزء من برنامج الهدف الفيدرالي YaRB-2 .

خزانات مصنع كيبيريا الكيميائي

بعد إطلاق برنامج ماياك ، تقرر بناء مصانع إضافية لإنتاج مواد الأسلحة النووية في سيبيريا. الآن هم يحملون أسماء JSC "SCC" في Seversk و "MCC" في Zheleznogorsk. لديهم خصائص خاصة بهم ، ولكن مثل ماياك ، تضمنت مفاعلات صناعية ومصانع كيميائية إشعاعية لإنتاج البلوتونيوم. لذلك ، ترافق أنشطتهم أيضًا بتكوين كميات كبيرة من النفايات. لكن تجربة ماياك أخذت في الاعتبار ولم يكن استخدام خزانات التخزين المفتوحة واسع النطاق. استخدم كلا النباتين فيما بعد ممارسة التخلص من النفايات المشعة السائلة تحت الأرض (هذه قصة منفصلة ، مثيرة للجدل في رأيي).

في المجموع ، تم ضخ حوالي 46.8 مليون متر مكعب (150 كاراتشاي) في مخزن النفايات السائلة تحت الأرض في SCC ، وكان إجمالي نشاطها 1515 مليون سي سي (أكثر من 10 كاراتشايز). بسبب الانهيار إلى اللحظة الحالية ، انخفض هذا النشاط 3-4 مرات. ( المصدر )

تضم مجمعات التخزين المفتوحة التابعة لمركز عملائي أحجامًا تبلغ مئات الآلاف من م ³ ، ومع ذلك ، فإن النشاط الكلي فيها لم يتجاوز عدة آلاف من Ci ، وهو أقل بآلاف المرات من النشاط في التجمعات المفتوحة لـ Mayak و SCK. في الوقت نفسه ، اعتبارًا من عام 2007 ، تم ضخ أكثر من 6.4 مليون متر ^{مكعب من} الغاز الطبيعي المسال بنشاط إجمالي بلغ 982 مليون سي سي في مرافق التخزين تحت الأرض في مجمع التعدين والكيماويات ("مضلع سيفيرني") ، الذي انخفض حتى الآن بمقدار 3-4 مرات.

في الفترة الأولى من العمل ، اعتمدت SCC خطة لإدارة LRW باستخدام مرافق تخزين النفايات المفتوحة وكذلك في Mayak. هذه هي أحواض B-1 و B-2 وحوض B-25 ، والتي كانت تعمل حتى نهاية الثمانينيات ، وكانت في المرتبة الثانية بعد Karachai من حيث النشاط المتراكم. كان النشاط الكلي فيها (وفقًا لبيانات 1997) حوالي 54 مليون Ci (نصف نشاط Karachai).


سيبيريا الكيميائية النباتية

حجم حوض B-1 هو 65000 م ³ ، والنشاط المتراكم حوالي 30 مليون Ci (1/4 من Karachai) ، وحجم B-2 135000 متر ^مكعب ، والنشاط حوالي 20 مليون Ci. أخذ تصميم المجمعات في الاعتبار الكامل التجربة الصعبة لجمعية إنتاج ماياك: تم إجراء أعمال المسح اللازمة وتم توفير طبقات عازلة ، مما جعل من الممكن تشغيلها بشكل طبيعي ، دون حوادث أو حوادث. ومع ذلك ، في عام 1982 ، اتخذ قرار للحفاظ على مرافق تخزين النفايات المشعة المفتوحة من أجل القضاء على المخاطر المحتملة لإزالة النويدات المشعة من مرافق التخزين المفتوحة في البيئة. في نفس العام ، توقف قبول LRW في المجمعات.


منظر لحوض سباحة B-2 الذي تم قصفه حاليًا ( المصدر )

في عام 2012 ، تم الانتهاء من الحفاظ على حوض B-2 بالكامل في SCC. في الوقت الحاضر ، فإن حوض B-2 هو حقل أخضر له خلفية إشعاعية متوسطة لتومسك.

لا يزال العمل جارياً للحفاظ على حوض B-1 ، ومن المتوقع الانتهاء منه في عام 2020. في الوقت نفسه ، يتم استخدام الخبرة والتقنيات ، واختبارها في الحفاظ على Karachai ، على سبيل المثال ، تم تشريح الخزان عن طريق تقسيم السدود ، ولكن يجري وضع حلول جديدة. على سبيل المثال ، أثناء حفظ المسطحات المائية ، يتم إنشاء حاجز وقائي إضافي. يتم حفر آبار خاصة حول المحيط وتحت قاع البرك ، حيث يتم حقن الهلام القائم على الزجاج السائل تحت الضغط. بعد أن تصلب ، يتم إنشاء طبقة لا يمكن اختراقها تحت مساحة التخزين بالكامل ، والتي "تقطعها" عن البيئة. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام تقنية خاصة لإصلاح اللب لمنعه من الوصول إلى سطح التربة المصبوبة.


للحفاظ على برك التخزين LRW في SCC ، تم استخدام المعدات التي كانت محمية مع مراعاة الخبرة المكتسبة في بحيرة Karachay. ( المصدر )

التالي في خط الحفظ هو المجمع الأكثر خطورة في SCC - B-25. تم تزويد LRW به حتى عام 2015. في عام 2016 ، بدأ العمل التحضيري لدفنه ، في خريف عام 2018 ، تم ضخ القالب. سيتم الانتهاء من العمل على عزل B-25 الكامل عن البيئة في عام 2020. علاوة على ذلك ، ستتم مراقبة حالة المنشآت لمدة 100 عام على الأقل.

بدلا من الاستنتاجات

تعد المكامن المفتوحة للنفايات المشعة أكثر الأشياء جسامة للتراث النووي. سبب ظهورها هو أهمية المهمة الرئيسية - إنشاء أسلحة نووية في الاتحاد السوفياتي وعدم وجود تقنيات للتعامل مع النفايات المشعة السائلة في أوائل 1950s. أدى القرار المؤجل مرة واحدة بشأن الحفاظ على هذه الخزانات إلى الكثير من المشكلات البيئية في مناطق موقعها. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، استقر الوضع في المسطحات المائية عملياً ، ولم تعد أخطرها موجودة في شكل مفتوح ، مما يستبعد الكوارث المحتملة مثل تلك التي كانت في عام 1967 أو أكثر خطورة. من المأمول أن القرارات التي تم تبريرها سوف تبرر نفسها ولن تصبح مشكلة للأجيال القادمة.

مصادر:
1. وقف التشغيل واستعادة البيئة في الاتحاد الروسي: النتائج والخطط الرئيسية للمستقبل. أبراموف. نوفمبر 2016
2. مفهوم إيقاف تشغيل خزانات التخزين السطحي لـ LRW لـ FSUE PA "Mayak". 2013.
3. مشاكل الإرث النووي وطرق حلها. المجلد 1
4. أساس التنمية المستقبلية. بلد روساتوم.
5. الحفاظ على خزان كاراتشاي ، مكروف ، 2015.
6. كيفية دفن النويدات المشعة: تم الكشف عن تقنيات التخلص من النفايات المشعة في SCC
7. الحفاظ على بركتي ​​B-1 و B-25 لشركة JSC "SKhK"
8. أطلس تلوث الأراضي من أنشطة السلطة الفلسطينية ماياك