التخلص من النفايات عالية المستوى في روسيا

لقد تحدثت بالفعل عن كيفية تعاملها مع الإرث النووي ، أي المشاكل النووية المتراكمة في القرن الماضي في شكل ، على سبيل المثال ، الغواصات النووية ، والبحيرات مع النفايات المشعة (RAW) ، والمفاعلات الصناعية . لكن أخطر شيء من وجهة نظر الإشعاع في كل من البرامج النووية السلمية والعسكرية يتمثل في الوقود النووي (SNF) المشع (أو المستنفد) - وهو ما يتم تفريغه من المفاعلات. وخلال معالجتها يتم تشكيل RW الأكثر نشاطا. عن دفنهم هذا المنصب.


مخطط لموقع رفيع المستوى للتخلص من النفايات المشعة في إقليم كراسنويارسك. مصدر.

مصادر وأنواع النفايات المشعة

بالإضافة إلى الجزء الأكبر من اليورانيوم غير المتفاعل ، فإن كل طن من الوقود النووي المستهلك يمثل ما يصل إلى 10 كجم من البلوتونيوم وما يصل إلى 20-30 كجم من شظايا الانشطار - عناصر إشعاعية جديدة تشكلت نتيجة لانشطار الوقود النووي. هذا الكبوت النووي ليس سامًا للغاية من الناحية الكيميائية فحسب ، بل إنه أيضًا مصدر قوي للإشعاع حيث يمكنه قتل شخص في دقائق معدودة. في الوقت نفسه ، لا تعتبر SNF نفسها في بلدنا ، كما هو الحال في البعض الآخر ، مضيعة (على الرغم من أن هذا ليس هو الحال دائمًا) ، حيث أن روسيا قد اعتمدت استراتيجية الانتقال التدريجي إلى دورة الوقود النووي المغلقة مع إعادة معالجة SNF وفصل اليورانيوم والبلوتونيوم عن ذلك الثانوية استخدام.

ومع ذلك ، فإن إعادة معالجة الوقود النووي المستنفد تنتج أكثر النفايات نشاطًا ، والتي تحتوي على كل من منتجات الانشطار وعناصر طويلة المدى عبر اليورانيوم. وفقًا للتصنيف الروسي ، يتم تقسيم RW إلى عدة فئات:


تصنيف RW. مصدر

لذا ، فإن إعادة معالجة الوقود النووي المستنفد تولد أخطرها - الأول (نفايات عالية المستوى مع إطلاق حرارة عالية) والثاني (نفايات عالية ومتوسطة المستوى مع حرارة منخفضة). ينتج عن إعادة معالجة كل طن من SNF عشرات الأمتار المكعبة من النفايات السائلة النشطة للغاية. يتم معالجتها حاليًا فقط في Mayak PA عن طريق التزجيج. الآن ، تراكمت حوالي 7000 متر مكعب من هذه النفايات المزججة هناك في التخزين المؤقت ، حيث تم احتواء أكثر من 700 مليون Ci من النشاط . حول تزجيج HLW على المنارة ، يمكنك مشاهدة هذا التقرير:


بموجب القانون الحالي ، يجب إرسال جميع النفايات المشعة للتخلص النهائي. منذ عام 2011 ، أصبح إنشاء مرافق التخلص من النفايات الصلبة (RWDF) منظمة خاصة - المشغل الوطني لإدارة RW. تم بالفعل تشغيل أول موقع RWDF في نوفورالسك ، ويجري بناء العديد من المواقع الأخرى بالقرب من أماكن تشكيل RW والتخزين المؤقت (في Ozersk ، Seversk ، إلخ.) ولكن تم تصميم كل هذه PWWS ل RW من الفئتين 3 و 4 - النفايات المتوسطة والمنخفضة المستوى. يكفيهم إنشاء مخازن قريبة من السطح تتحلل فيها النويدات المشعة بشكل طبيعي خلال 400 إلى 500 عام.

العثور على مكان آمن

وماذا عن هدر الفصول 1 و 2 ، والتي سوف تتفكك لآلاف وملايين السنين؟ بالنسبة لهم ، من الضروري بناء مرفق تخزين يسمح بتوطين النفايات في مكان واحد لفترة طويلة. لكن الناس ببساطة ليس لديهم خبرة في بناء أي شيء مصمم لمثل هذا العمر. حتى الأهرامات المصرية عمرها بضعة آلاف من السنين.

لذلك ، تبنى العالم مقاربة لإيجاد شيء يمكن الاعتماد عليه ، تم إنشاؤه بواسطة منشئ ومخترع أفضل بكثير - الطبيعة نفسها. نحن نتحدث عن التكوينات الجيولوجية تحت الأرض التي تستمر ملايين السنين. من المثير للاهتمام أن الطبيعة قد أعطت بالفعل أدلة على أن طريقة التخلص من النفايات المشعة هذه ، من حيث المبدأ ، ممكنة. منذ حوالي ملياري سنة ، "عمل" مفاعل نووي معروف في مستودع أوكلو لليورانيوم في الجابون ، في إفريقيا. أدى تفاعل السلسلة الطبيعية إلى تكوين نفس النوع من النفايات المشعة كما في المفاعلات النووية الصناعية. أظهرت الدراسات أن معظم منتجات الانشطار ، وكذلك البلوتونيوم ، لم تنتقل أكثر من 1.8 متر من حيث تشكلت قبل ملياري سنة.

ولكن قبل تنظيم هذا النوع من التخزين الاصطناعي ، من الضروري دراسة الأماكن المزعومة لوضعها والتأكد من أنها مناسبة لذلك. للقيام بذلك ، أولاً ، في موقع المستقبل العميق PZRO (PZZRO) ، أو بشكل مستقل عن ذلك ، بناء مختبر أبحاث تحت الأرض (PIL). هناك حوالي ثلاثة عشر مختبراً من هذا النوع في العالم ، وبعضها يعمل بالفعل كمواقع دفن جيولوجية عميقة ، على سبيل المثال ، تركيب تجريبي لعزل النفايات المشعة عبر اليورانيوم WIPP في الولايات المتحدة الأمريكية (تكوينات ملح على عمق 650 مترًا) وموقع التخلص قصير الأجل للغرب الشمالي الغربي و NAO القصير في هنغاريا عمق 250 م في صخور الجرانيت. ومع ذلك ، لم يكن هناك سوى 4 هياكل من هذا القبيل لمزيد من التخلص من النفايات النشطة للغاية في عام 2015:


حالة بناء مختبرات معمقة ومواقع التخلص من النفايات عالية المستوى لعام 2015. المصدر .


مخطط لمنشأة التخزين تحت الأرض Onkalo SNF في فنلندا - أحد مرافق التخزين الأولى والأكثر تقدمًا. يمكنك قراءة المزيد عنها في منشور على موقع tnenergy

في روسيا ، لا يوجد حاليًا PPWD للنفايات الخطرة ، لكن العمل على إنشائها مستمر منذ فترة طويلة. والآن بدأ بناء مختبر تحت الأرض بالفعل. بدأوا باختيار مكان لها منذ بداية التسعينات. كما هو الحال مع الأنواع الأخرى من النفايات المشعة ، تم البحث عن مواقع مناسبة لنقاط العزل النهائية بالقرب من مرافق النفايات لتقليل عمليات النقل. منذ توليد النفايات من الدرجة الأولى والثانية بشكل رئيسي أثناء إعادة معالجة الوقود النووي المستهلك ، أي في ما بين Mayak PA و FSUE GKhK و SChK JSC (حيث تعمل المفاعلات الصناعية ) ، ثم تم النظر في المواقع المجاورة لها. تم العثور على مكان مناسب بالقرب من مجموعة التعدين والكيماويات في صخر نيجينكانسكي (NKM) من الصخور ، على بعد 6 كم من مدينة Zheleznogorsk وعلى بعد 4.5 كم من نهر Yenisei. لم تكن هناك أهمية كبيرة لحقيقة التشغيل الطويل الأجل لمصنع التعدين والكيماويات تحت الأرض. لكن الأهم من ذلك أن منشأة التخزين VVER-1000 SNF قد تم إنشاؤها بالفعل في مركز عملائي ، وفي المستقبل يخططون لبناء مصنع RT-2 واسع النطاق لإعادة معالجة SNF ، بحيث تكون PHZRO في المستقبل بجوار موقع تشكيل RW النشط للغاية.


موقع لمختبر أبحاث تحت الأرض في منطقة نيجينكانسكي.

في الفترة 2008-2011 ، من أجل تبرير بناء SIPs ، تم حفر آبار الاستكشاف على عمق 700 متر. تعتمد إمكانية وضع نقطة ، أولاً وقبل كل شيء ، على الظروف الجيولوجية. يجب أن تكون البيئة منخفضة النفاذية - يمكن أن تكون تكوينات طينية وملحية وغير مسامية. في فنلندا والسويد ، على سبيل المثال ، وضعت PZROs مماثلة في الصخور ، في فرنسا - في الطين. في NMC ، البيئة الجيولوجية هي صخرة النيس ، التي يزيد عمرها على 2.5 مليار سنة في شكل كتلة صلبة تبلغ مساحتها كيلومتر ونصف ونصف كم.

مختبر البحوث تحت الأرض
سيكون مختبر الأبحاث تحت الأرض عبارة عن شبكة من الهياكل تحت الأرض على عمق يتراوح بين 450 و 550 مترًا وسيشمل:

• ثلاثة أعمدة رأسية (تقنية لإطلاق النفايات المشعة ، وفي مرحلة البناء - لرفع الصخور ، المساعدة - لخفض العمال ، والثالث - التهوية.) ، اثنان منها سيكون قطرها 6 و 6.5 متر ؛
• الأعمال الأفقية ، التي تحدد مجال الموقع المستقبلي للهياكل تحت الأرض من PHZRO للتخلص من النفايات المشعة في أفق 450 متر ؛
• أعمال البحث في مختبرات NKM على أعماق 450 و 525 متر ؛
• بالإضافة إلى ذلك ، في أفق يبلغ 450 مترًا ، يتم إنشاء حفريات عرضية لدراسة الكتلة الصخرية داخل منطقة وضع الهياكل تحت الأرض في PHZRO في المستقبل.

مخطط SIP

من المخطط التخلص من RW من الفئة الأولى في آبار عمودية بعمق 75 مترًا ، في صناديق سميكة الجدران ، مع حاجز قوي من البنتونيت. RW من الدرجة الثانية - في أكوام من الحاويات في أعمال تحت الأرض أفقي. ومع ذلك ، سيبدأ تحميل RW في موعد لا يتجاوز 10 سنوات.

قبل ذلك ، من الضروري بناء SIL وإجراء دراسات خطوة بخطوة في 150 اتجاهًا فيه - هذه أيضًا دراسات إضافية عن مدى ملاءمة الصخور للدفن العميق الآمن للنفايات المشعة الطويلة العمر ، ودراسة خصائص نظام الحواجز الهندسية التي أنشأها الإنسان ، وتطوير مخططات النقل والتكنولوجية لبناء وتشغيل جسم ما. جزء من العمل سوف يذهب بالتوازي مع بناء برامج الاستثمار الخاصة. سيشرف على البحث معهد التطوير الآمن للطاقة النووية.


منظر لموقع البناء PIL في 2019. مصدر.

بدأت أعمال البناء في المنشأة في عام 2018. الآن يتم إجراؤها على السطح ، ويجري تسوية الموقع ، ويجري بناء المنشآت الأرضية ، وتجري الاستعدادات لعمليات التعدين. ستبدأ عمليات الحفر العام المقبل ، وبعد ذلك سيتم الانتهاء من بناء مجمع للطاقة بسعة 40 ميجاوات. ستكون هناك حاجة إلى حوالي 4 ميجاوات لكل جذع أثناء الغرق ، لذلك سيكون هناك هامش قوة. مع بدء الحفر ، ستبدأ الأبحاث.

بالإضافة إلى PIL ، يتم إنشاء مركز مظاهرات وبحوث أرضي (DIC). سوف يتدرب للعمل مع المعدات اللازمة لإدارة النفايات المشعة ، مع حاويات التغليف والنقل ، مع أنظمة التحكم ، وكذلك العمل مع الجمهور والخبراء. أي سيكون نوعا من مكتب PIL الأرضي.

انهم يخططون لاستكمال إنشاء SIPs في عام 2026. ثم سأستمر في البحث لمدة 5 سنوات على الأقل ، لكن الخطط يمكن أن تمضي قدمًا كما هي الكائن فريد ولا يمكن التخطيط لكل شيء مسبقًا ، والمسؤولية كبيرة. الممارسة الأجنبية هي أن البحوث في مثل هذه المنشآت تستغرق ما بين 10-20 سنة على الأقل. الإيجابيات هي أنه يمكننا استخدام تجربة شخص آخر جزئيًا.

بعد إجراء جميع البحوث ، في مكان ما في الثلاثينيات من القرن العشرين ، سيبدأ البناء التدريجي لموقع الدفن الفعلي ، ثم يبدأ تشغيله. بالطبع ، فقط إذا أكدت الدراسات أن المكان مناسب للتخلص من النفايات المشعة من الفئتين الأولى والثانية. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فيمكن إعادة تصميمه لتخزين النفايات الأقل عمراً.

سعر الإصدار

مثل معظم برامج التراث الذري ، يتم العمل على إنشاء SIPs و PPLWs في إطار البرنامج الفيدرالي المستهدف " ضمان السلامة النووية والإشعاعية للفترة 2016-2020 وللفترة الممتدة حتى عام 2030" (FTP YARB-2) . ميزانية المشروع لإنشاء SIL 24 مليار روبل . وفقًا للقانون الفيدرالي "بشأن إدارة النفايات الصلبة ..." لعام 2011 ، يتم تقسيم النفايات إلى ملكية فدرالية (ما تراكمت قبل عام 2011) وملكية منتجي الأسلحة الكيميائية. في المستقبل ، سيقوم مالكو النفايات بتسليمهم للتخلص على أساس مدفوع ، في حين أن التعريفات الحالية تبلغ حوالي 1.4 مليون روبل لكل متر مكعب من النفايات المشعة من الفئة 1 وحوالي 600 ألف روبل. لكل 1 م 3 من النفايات المشعة من الفئة الثانية.

المصادر المستخدمة والروابط المفيدة في الموضوع:

1. مقابلة مع المدير العلمي لـ FSUE "NO RAO" فيكتور كراسيلنيكوف
2. مقالة "اذهب أعمق" ، مجلة الخبير الذري.
3. RW تقنيات العزلة النهائية: الخبرة الأوروبية والاتجاهات
4. مراجعة الممارسات الأجنبية للتخلص من النفايات الصلبة والجبنة
5. مختبر البحوث الجوفية. تقرير بيلونا ، 2018.
6. "مفهوم إنشاء مختبر أبحاث تحت الأرض لنقطة العزل النهائي للنفايات المشعة للغاية في إقليم كراسنويارسك." تقرير من قبل Yu.D. بولياكوفا ، مدير FSUE "NO RAO"
7. وأوصى أيضًا بالوثائقي "مأوى للذرة. مختبرات الأبحاث تحت الأرض في العالم ":