Hochrangige Abfallentsorgung in Russland

Ich habe bereits darüber gesprochen, wie sie mit nuklearem Erbe umgehen, d.h. akkumulierte nukleare Probleme des letzten Jahrhunderts in Form von beispielsweise nuklearen U-Booten , Seen mit radioaktivem Abfall (RAW) , industriellen Reaktoren . Das Gefährlichste unter dem Gesichtspunkt der Strahlung in friedlichen und militärischen Atomprogrammen ist jedoch die Bestrahlung (oder Abgabe) von Kernbrennstoffen (SNF), die aus Reaktoren entladen werden. Und während seiner Verarbeitung werden die aktivsten RW gebildet. Über ihre Beerdigung diesen Beitrag.


Schema einer hochradioaktiven Mülldeponie in der Region Krasnojarsk. Quelle

Quellen und Arten radioaktiver Abfälle

Neben dem größten Teil des nicht umgesetzten Urans entfallen auf jede Tonne abgebrannten Kernbrennstoffs bis zu 10 kg Plutonium und bis zu 20-30 kg Spaltfragmente - neue radioaktive Elemente, die durch die Spaltung von Kernbrennstoff entstehen. Dieses Kernkompott ist nicht nur extrem chemisch toxisch, sondern auch eine so starke Strahlungsquelle, dass es eine Person in buchstäblichen Minuten töten kann. Gleichzeitig wird der SNF selbst in unserem Land wie in einigen anderen Ländern nicht als Abfall betrachtet (obwohl dies nicht immer der Fall ist), da Russland die Strategie eines schrittweisen Übergangs zu einem geschlossenen Kernbrennstoffkreislauf mit Wiederaufbereitung des SNF und Abtrennung von Uran und Plutonium für die nachfolgende Sekundärproduktion übernommen hat verwenden.

Bei der Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente fallen jedoch die hochaktiven Abfälle an, die sowohl Spaltprodukte als auch langlebige transurane Elemente enthalten. Nach der russischen Klassifikation werden RW in mehrere Klassen unterteilt:


RW-Klassifizierung. Quelle

Die Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente erzeugt also die gefährlichste von ihnen - die 1. Klasse (hochaktive Abfälle mit hoher Wärmeabgabe) und die 2. Klasse (hochaktive und mittelaktive Abfälle mit geringer Wärmeentwicklung). Bei der Wiederaufbereitung jeder Tonne SNF fallen Dutzende Kubikmeter hochaktiver flüssiger Abfälle an. Sie werden derzeit nur bei Mayak PA durch Vitrifikation verarbeitet. Inzwischen sind dort rund 7.000 m3 solcher verglasten Abfälle zwischengelagert, in denen mehr als 700 Millionen Ci Aktivität enthalten sind . Über die Verglasung von HLW am Leuchtturm können Sie diesen Bericht einsehen:


Nach geltendem Recht müssen alle radioaktiven Abfälle der Endlagerung zugeführt werden. Seit 2011 ist die Einrichtung solcher RW-Entsorgungseinrichtungen (RWDF) eine spezielle Organisation - der National RW Management Operator. Der erste RWDF-Standort in Novouralsk wurde bereits in Betrieb genommen. In der Nähe der Orte für RW-Bildung und temporäre Speicherung (in Ozersk, Seversk usw.) werden mehrere weitere Standorte errichtet. Alle diese PWWS sind jedoch für RW der Klassen 3 und 4 - mittlere und niedrige Abfallmengen - ausgelegt. Es genügt ihnen, oberflächennahe Speicher zu schaffen, in denen Radionuklide in 400-500 Jahren auf natürliche Weise zerfallen.

Suche nach einem sicheren Ort

Und was ist mit der Verschwendung der Klassen 1 und 2, die für Tausende und Abermillionen von Jahren zerfallen wird? Für sie ist es notwendig, ein solches Lager zu errichten, mit dem Abfälle so lange an einem Ort lokalisiert werden können. Aber die Leute haben einfach keine Erfahrung damit, etwas zu bauen, das für ein solches Leben ausgelegt ist. Sogar die ägyptischen Pyramiden sind nur wenige tausend Jahre alt.

Aus diesem Grund verfolgte die Welt einen Ansatz, um etwas Zuverlässiges zu finden, der von einem viel besseren Erbauer und Erfinder geschaffen wurde - der Natur selbst. Wir sprechen von unterirdischen geologischen Formationen, die Millionen von Jahren andauern. Es ist interessant, dass die Natur den Menschen bereits Hinweise gegeben hat, dass eine solche Entsorgung radioaktiver Abfälle grundsätzlich möglich ist. Vor etwa 2 Milliarden Jahren "arbeitete" ein bekannter Kernreaktor in der Uranlagerstätte Oklo im afrikanischen Gabun. Die natürliche Kettenreaktion führte zur Bildung der gleichen Art radioaktiver Abfälle wie in künstlichen Kernreaktoren. Studien haben gezeigt, dass sich die meisten Spaltprodukte sowie Plutonium nicht mehr als 1,8 m von der Stelle entfernt haben, an der sie vor 2 Milliarden Jahren entstanden sind.

Bevor diese Art der künstlichen Lagerung organisiert werden kann, ist es jedoch erforderlich, die mutmaßlichen Orte ihrer Unterbringung zu untersuchen und sicherzustellen, dass sie dafür geeignet sind. Dazu bauen Sie zunächst am Ort des zukünftigen tiefen PZRO (PZZRO) oder unabhängig davon ein unterirdisches Forschungslabor (PIL). Weltweit gibt es etwa drei Dutzend solcher Laboratorien, von denen einige bereits als geologische Tiefengrabstätten fungieren , beispielsweise eine Pilotanlage zur Isolierung von radioaktivem Transuranabfall WIPP in den USA (Salzformationen in 650 m Tiefe) und eine kurzlebige Lagerstätte für NW und NAO in Ungarn eine Tiefe von 250 m in Granitfelsen. Für die Weiterverwertung hochaktiver Abfälle gab es im Jahr 2015 jedoch nur 4 solcher Strukturen:


Stand des Baus von Tiefenlaboratorien und Deponien für hochaktive Abfälle für 2015. Quelle .


Schema des Untertagespeichers Onkalo SNF in Finnland - einer der ersten und modernsten derartigen Speicher. Mehr dazu lesen Sie in einem Beitrag bei tnenergy

In Russland gibt es derzeit kein PPWD für gefährliche Abfälle, aber die Arbeiten an seiner Schaffung dauern lange. Und jetzt hat der Bau eines unterirdischen Labors bereits begonnen. Seit Anfang der neunziger Jahre suchten sie sich einen Platz für sie aus. Wie bei anderen Arten radioaktiver Abfälle wurden geeignete Standorte für Endisolierungspunkte in der Nähe von Abfallentsorgungseinrichtungen gesucht, um den Transport zu reduzieren. Da die Abfälle der 1. und 2. Klasse hauptsächlich bei der Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente anfallen, d.h. Bei den Mähdreschern Mayak PA, FSUE GKhK und SChK JSC (wo Industriereaktoren arbeiteten) wurden die Standorte neben ihnen in Betracht gezogen. Ein geeigneter Ort wurde in der Nähe des Bergbau- und Chemiekombinats im Nischnekansky-Massiv (NKM) gefunden, 6 km von der Stadt Schelesnogorsk und 4,5 km vom Jenissei entfernt. Von nicht geringer Bedeutung war die Tatsache, dass das unterirdische Bergbau- und Chemiewerk langfristig betrieben wurde. Umso wichtiger ist es, dass der SNF-Speicher VVER-1000 bereits im MCC eingerichtet wurde und zukünftig eine großtechnische RT-2-Anlage für die Wiederaufbereitung dieses SNF errichtet werden soll , damit das PHZRO in Zukunft direkt neben dem Ort der Bildung hochaktiver RW steht.


Standort für ein unterirdisches Forschungslabor im Nizhnekansky-Massiv.

Um den Bau von SIPs zu rechtfertigen, wurden in den Jahren 2008-2011 Explorationsbohrungen in einer Tiefe von 700 Metern durchgeführt. Die Möglichkeit, einen Punkt zu platzieren, hängt vor allem von den geologischen Bedingungen ab. Die Umgebung sollte eine geringe Durchlässigkeit aufweisen - es kann sich um Ton-, Salz- oder nicht poröse Gesteinsformationen handeln. In Finnland und Schweden wurden zum Beispiel ähnliche PZROs in Felsen, in Frankreich - in Ton - platziert. In der NMC ist die geologische Umgebung das über 2,5 Milliarden Jahre alte Gneisgestein in Form einer anderthalb Kilometer großen festen Masse.

Unterirdisches Forschungslabor
Das unterirdische Forschungslabor wird ein Netzwerk von unterirdischen Strukturen in einer Tiefe von 450 bis 550 Metern sein und Folgendes umfassen:

• drei senkrechte Schächte (technologisch für das Einbringen radioaktiver Abfälle und in der Bauphase für das Heben von Gestein, Hilfsmittel für das Absenken der Arbeiter, dritte für die Belüftung), von denen zwei einen Durchmesser von 6 und 6,5 Metern haben werden;
• horizontale Arbeiten, die den Bereich des zukünftigen Standorts der unterirdischen Strukturen des PHZRO für die Beseitigung radioaktiver Abfälle in einem Horizont von 450 m umreißen;
• Forschungsarbeiten von NKM-Laboratorien in den Tiefen von 450 und 525 Metern;
• Zusätzlich wird in einem Horizont von 450 Metern ein Queraushub angelegt, um die Gesteinsmasse im Bereich der zukünftigen Untergrundverlegung des PHZRO zu untersuchen.

SIP-Schema

RW der 1. Klasse soll in 75 Meter tiefen vertikalen Bohrlöchern in dickwandigen Behältern mit einer starken Bentonitbarriere entsorgt werden. RW der 2. Klasse - in Containerstapeln im horizontalen Untertagebetrieb. Das Laden der RW beginnt jedoch frühestens in 10 Jahren.

Zuvor ist es erforderlich, ein SIL zu erstellen und schrittweise Studien in 150 Richtungen durchzuführen - dies sind auch zusätzliche Studien zur Eignung von Gesteinen für das sichere tiefe Begraben langlebiger radioaktiver Abfälle, die Untersuchung der Eigenschaften eines vom Menschen geschaffenen Systems technischer Barrieren, die Entwicklung von Transport- und technologischen Schemata für den Bau und Betrieb eines Objekts. Ein Teil der Arbeiten wird parallel zum Bau von SIPs durchgeführt. Die Forschung wird vom Institut für die sichere Entwicklung der Kernenergie RAS überwacht.


Blick auf die PIL-Baustelle 2019. Quelle

Baubeginn war 2018. Jetzt werden sie an der Oberfläche durchgeführt, das Gelände wird geebnet, Bodenanlagen werden gebaut und die Vorbereitungen für den Bergbau laufen. Die Bohrarbeiten beginnen im nächsten Jahr. Danach wird der Bau eines Energiekomplexes mit einer Kapazität von 40 MW abgeschlossen. Für jeden Rumpf werden beim Absenken etwa 4 MW benötigt, sodass eine Leistungsreserve entsteht. Mit dem Beginn der Bohrarbeiten wird die Forschung beginnen.

Neben dem PIL wird ein bodengestütztes Demonstrations- und Forschungszentrum (DIC) geschaffen. Es wird trainiert, um mit Geräten für die Entsorgung radioaktiver Abfälle, mit Verpackungs- und Transportbehältern, mit Kontrollsystemen sowie mit der Öffentlichkeit und Experten zu arbeiten. Das heißt Es wird eine Art bodengestütztes PIL-Büro sein.

Sie planen, die Einrichtung von SIPs im Jahr 2026 abzuschließen. Dann werde ich mindestens 5 Jahre lang weiter forschen, aber die Pläne können sich weiterentwickeln Das Objekt ist einzigartig und alles kann nicht im Voraus geplant werden, und die Verantwortung ist riesig. Ausländische Praxis ist so, dass die Forschung an solchen Einrichtungen mindestens 10-20 Jahre dauert. Das Plus ist, dass wir teilweise die Erfahrungen anderer nutzen können.

Nach Durchführung aller Untersuchungen wird irgendwann in den 2030er Jahren mit dem schrittweisen Bau der eigentlichen Bestattungsstätte begonnen und dann der Betrieb aufgenommen. Natürlich nur, wenn die Studien bestätigen, dass der Ort für die Entsorgung von radioaktiven Abfällen der 1. und 2. Klasse geeignet ist. Wenn nicht, kann es für die Lagerung weniger langlebiger Abfälle umgestaltet werden.

Ausgabepreis

Wie bei den meisten Atomic Heritage-Programmen erfolgt die Erstellung von SIPs und PPLWs im Rahmen des föderalen Zielprogramms „ Gewährleistung der nuklearen Sicherheit und der Strahlenschutzsicherheit für den Zeitraum 2016-2020 und bis 2030“ (FTP YARB-2) . Das Projektbudget für die Schaffung von SIL beträgt 24 Milliarden Rubel . Nach dem Bundesgesetz „On RW Management ...“ von 2011 werden Abfälle in Bundesvermögen (das vor 2011 angehäuft wurde) und in das Eigentum der RW-Produzenten aufgeteilt. In Zukunft werden die Abfallbesitzer sie gegen Entgelt zur Entsorgung abgeben, während die derzeitigen Tarife bei etwa 1,4 Millionen Rubel pro m3 radioaktiven Abfalls der Klasse 1 und etwa 600.000 Rubel liegen. pro 1 m3 radioaktiver Abfälle der 2. Klasse.

Verwendete Quellen und nützliche Links zum Thema:

1. Interview mit dem wissenschaftlichen Direktor der FSUE „NO RAO“ Viktor Krasilnikov
2. Der Artikel "Go deeper", die Fachzeitschrift Atomic Expert.
3. RW Final Isolation Technologies: Europäische Erfahrungen und Trends
4. Überprüfung der ausländischen Praktiken für die Entsorgung von SNF und RW
5. Underground Research Laboratory. Bellona-Bericht, 2018.
6. "Das Konzept der Schaffung eines unterirdischen Forschungslabors für den letzten Isolationspunkt für hochaktive radioaktive Abfälle in der Region Krasnojarsk." Bericht von Yu.D. Polyakova, Direktor der FSUE "NO RAO"
7. Und ich empfehle den Dokumentarfilm „Shelter for the atom. Unterirdische Forschungslabors der Welt ":