Danau dengan limbah radioaktif di Rusia dan pengalaman eliminasi mereka

Saya akan melanjutkan topik bahan radioaktif yang terakumulasi di negara kita dalam sebuah artikel yang ditulis sebulan yang lalu. Tidak seperti DUHF, sekarang kita berbicara tentang limbah radioaktif nyata, yang statusnya tidak diperdebatkan oleh siapa pun. Pada awal tahun, saya sudah menulis tentang pembuangan kapal selam nuklir Soviet di Primorye . Warisan nuklir ini telah dihilangkan oleh seluruh dunia dalam beberapa dekade terakhir. Tetapi di samping masalah armada nuklir, selama Perang Dingin, banyak masalah telah menumpuk di bagian dalam belakang - di pabrik-pabrik untuk produksi bahan nuklir tingkat senjata di Ural dan Siberia. Dalam artikel ini saya akan mencoba untuk berbicara tentang salah satu yang paling penting dan dalam arti literal dari masalah terbesar warisan nuklir Uni Soviet - reservoir limbah radioaktif.


Danau Karachay dan Asosiasi Produksi Mayak

Untuk waktu yang lama, dalam proyek nuklir baik Uni Soviet dan AS, praktik pengelolaan limbah radioaktif terdiri dari penciptaan fasilitas penyimpanan sementara untuk limbah radioaktif di tempat pembentukannya - di dekat perusahaan pertahanan dan di fasilitas siklus bahan bakar nuklir. Lebih dari 70 tahun, lebih dari 500 juta m ³ limbah radioaktif telah terakumulasi di Rusia di atas wilayah Rusia (wilayah lokasi mereka dapat dilihat di situs web Operator Nasional untuk Pengelolaan Limbah Radioaktif ).

Sebagian besar dari mereka adalah limbah cair yang terkonsentrasi di reservoir terbuka dekat pabrik yang terlibat dalam produksi dan produksi plutonium tingkat senjata. Ada tiga pabrik seperti itu di Rusia - Asosiasi Produksi Mayak (Ozersk, Wilayah Chelyabinsk), SCC (Seversk, Wilayah Tomsk) dan Kompleks Kimia Negara (Zheleznogorsk, Wilayah Krasnoyarsk). Dalam proses memastikan perisai nuklir negara itu, masalah isolasi akhir dari RW yang dihasilkan bukanlah prioritas tinggi. Tetapi pada 1990-an, banyak fasilitas berada dalam kondisi yang sangat berbahaya dan penundaan lebih lanjut dari masalah yang mengancam dengan konsekuensi serius dan bahkan bencana.


Distribusi volume akumulasi LRW di reservoir penyimpanan di PA Mayak, SCK dan MCC. ( Sumber )

Hampir 99% volume LRW terkonsentrasi di Mayak PA di Wilayah Chelyabinsk. Yang utama adalah kaskade Techen dari badan air. Deskripsi dan masalah yang terkait dengannya layak untuk artikel terpisah, dan sekarang saya akan fokus pada objek lain yang lebih kecil, tetapi jauh lebih berbahaya, yang memimpin dalam hal akumulasi aktivitas - pertama-tama, ini adalah Danau Karachay dan Rawa Tua di Pusat Produksi Mayak dan reservoir B -1, B-2 dan B-25 di Pabrik Kimia Siberia di Seversk.

PA Mayak

Situs industri terbesar kompleks nuklir Uni Soviet adalah Asosiasi Produksi Mayak (Asosiasi Produksi Mayak, sebelumnya Pabrik No. 817, "Empat Puluh"), di kota Ozersk (sebelumnya Chelyabinsk-40) di Wilayah Chelyabinsk. Anak pertama dari industri nuklir (beroperasi sejak 1949), Asosiasi Produksi Mayak secara bersamaan menjadi fragmen paling kompleks dari warisan nuklir yang terkait dengan tahap awal pembuatan senjata nuklir yang penuh dengan tergesa-gesa, kurangnya pengetahuan dan kurangnya sumber daya.

Pabrik kimia tersebut mencakup beberapa reaktor untuk memproduksi plutonium tingkat senjata dari uranium alami, produksi radiokimia untuk pemisahan plutonium-239 dari bahan bakar iradiasi, dan departemen kimia dan metalurgi untuk produksi plutonium logam.

Karena Uni Soviet mengejar Amerika Serikat dalam perlombaan atom, banyak solusi yang disalin. Dengan analogi dengan pabrik plutonium Amerika, proyek Mayak awalnya mengasumsikan bahwa limbah radioaktif cair (LRW) aktivitas sedang dan rendah hanya akan bergabung ke Sungai Techa. Benar, sungai di Ural tidak sepenuhnya mengalir seperti Sungai Columbia di pabrik Hanford di Amerika Serikat, dan dari tahun 1948 hingga 1951 Techa sangat tercemar sehingga diputuskan untuk menghentikan pembuangan ke dalamnya. Setelah itu, waduk alami dan buatan - Danau. Kyzyltash (V-2), danau Tatysh (V-6), waduk V-9 (Karachay), V-17 (Rawa Tua).


Penataan reservoir di sekitar lokasi industri PA Mayak. B-9 - Danau Karachay. ( Sumber )

Gambaran serupa, tetapi berskala lebih kecil mulai terbentuk di pabrik lain untuk memproduksi plutonium tingkat senjata. Karenanya, badan air terbuka inilah yang menjadi simpanan utama limbah radioaktif - baik dalam aktivitas maupun volume. Namun, mereka membawa ancaman besar, karena mereka berada di udara terbuka, mereka berisiko banjir, pengeringan, kebocoran, dan penghapusan aktivitas dari air dan pantai selama badai atau tornado (sesuatu yang serupa terjadi pada Karachay pada tahun 1967, yang sedikit lebih rendah). Justru membawa reservoir seperti itu ke posisi yang aman atau setidaknya stabil, terutama ketika diputuskan untuk secara komprehensif menghilangkan warisan nuklir Uni Soviet.

Karachay (aktivitas terakumulasi - 120 juta Ci, volume 0,3 juta m ³ )

Reservoir V-9, yang dibuat pada tahun 1951 di lokasi bekas rawa Karachay yang tidak berair di lokasi industri Mayaka, adalah fasilitas penyimpanan cairan permukaan yang unik dalam aktivitas akumulasi. Secara total, selama operasi lebih dari 500 juta Ki aktivitas dikeluarkan ke dalamnya, yang beberapa kali lebih tinggi daripada emisi dari kecelakaan Chernobyl. Pada 1985, dengan mempertimbangkan pembusukan, sekitar 120 juta Ci aktivitas terakumulasi di Danau Karachay. Dengan dimulainya operasi sebagai akibat dari pelepasan, level air reservoir V-9 dan luas permukaan air terus meningkat. Jadi, pada Mei 1962, luas perairannya adalah 51 ha. Tingkat dosis di garis pantai reservoir adalah 50 mR / jam.


Perbandingan volume limbah dan aktivitas akumulasi di reservoir Asosiasi Produksi Mayak. Karachay (B-9) dengan volume minimum memusatkan aktivitas utama limbah. ( Sumber )

Pada musim semi gersang tahun 1967, pantai-pantai waduk terekspos, dan angin membawa debu radioaktif dari mereka di luar lokasi industri. Daerah polusi sekitar dua ribu kilometer persegi. Polusi ini (jejak Karachaevsky) telah ditambahkan ke jejak polusi Ural Timur yang terbentuk dari kecelakaan hampir 10 tahun sebelumnya - sebagai akibat dari kecelakaan tahun 1957 (saya telah mempelajari konsekuensi bagi penduduk saat bekerja pada ijazah dan bekerja di Cabang Ural dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia) . Kecelakaan alami-teknogenik tahun 1967 tidak menyebabkan konsekuensi radiasi yang serius bagi populasi dan lingkungan, tetapi menunjukkan potensi bahaya dari situasi seperti itu yang berulang dalam kondisi meteorologi yang abnormal.


Pola indikatif penyebaran kontaminasi radioaktif tanah sebagai akibat dari kegiatan Mayak. Sumber

Likuidasi Danau Karachay

Setelah kejadian tahun 1967, Pemerintah Uni Soviet memutuskan untuk melikuidasi reservoir Karachay, serta melakukan tindakan untuk mencegah terulangnya kasus-kasus tersebut. Selama 1967-1971, pekerjaan dilakukan untuk mengisi ulang daerah-daerah yang sebelumnya banjir, mengisi kembali air dangkal, dan untuk merebut kembali daerah-daerah di sekitar reservoir. Sampai pertengahan 70-an, pekerjaan terus menghilangkan konsekuensi dari keadaan darurat tahun 1967, mengatur pantai dan pekerjaan eksperimental untuk mengisi area air.


Likuidasi bertahap atas wilayah perairan terbuka Danau Karachay.

Pada pertengahan 1980-an, teknologi pengisian reservoir dengan tanah berbatu akhirnya dikerjakan dengan menggunakan struktur khusus - blok beton berlubang, yang memungkinkan melokalisasi sedimen dasar dan lumpur paling aktif tanpa menggembungkannya ke permukaan.


Teknologi pengisian ulang untuk danau mencakup operasi yang dikembangkan untuk memasang balok beton berlubang dan pengisian ulang dengan tanah berbatu.


"Puff pie", yang meliput Karachay.

Lebih dari 200 ribu m ³ lumpur dan lempung teknogenik yang sangat aktif dilokalisasi dan diisolasi di reservoir Karachay, total aktivitas yang terakumulasi yang pada pertengahan 1980-an mencapai 120 juta Ci, yang setidaknya dua kali lebih banyak daripada emisi dari kecelakaan Chernobyl.


Pandangan Asosiasi Produksi Mayak, tentatif tahun 1990. Kiri bawah - Danau Karachay dengan wilayah perairan yang sebagian tertutup. Di atas kiri - Danau Kyzyltash.

Pada periode 1988-1990, tahap pertama penutupan Karachai terjadi - bagian barat laut danau dipenuhi dan bendungan pemisah dibangun, yang mengurangi kemungkinan pembentukan gelombang dan semprotan angin aerosol. Pada 1990-2000, penimbunan kembali 80% area air dilakukan, yang secara signifikan mengurangi beban dosis di dekat danau. Dalam kerangka program target federal "Memastikan Keselamatan Nuklir dan Radiasi untuk 2008-2010 dan untuk Periode Hingga 2015" (FTP YARB-1) pada 2008-2015, tahap akhir likuidasi cermin danau telah dilakukan. Dan pada 26 November 2015 , waduk Karachay akhirnya dibombardir.

Selain menutup area air dan membasahi danau untuk mengalirkan air permukaan, saluran drainase digali di sekitarnya untuk mencegah banjir. Di masa depan, dalam 10-20 tahun ke depan, reservoir akan dipindahkan ke fasilitas penyimpanan limbah radioaktif khusus, dan kemudian ke lokasi pembuangan limbah radioaktif khusus. Langkah selanjutnya adalah pembuatan sistem pemantauan air tanah menggunakan sekitar 450 sumur pengamatan di sekitar danau sebelumnya. Simulasi pergerakan radionuklida yang paling mobile - Sr-90, menunjukkan bahwa selama peluruhan total aktivitas (200-300 tahun ke depan) tidak boleh menyebabkan polusi air tanah.

Dengan demikian, risiko ancaman utama yang terkait dengan objek paling berbahaya dari warisan nuklir Uni Soviet sekarang berkurang secara signifikan.

Rawa tua (aktivitas terakumulasi - 1,2 juta Ci, volume - 0,4 juta m ³ )

Aktivitas terakumulasi kedua setelah Karachai dalam penyimpanan terbuka limbah cair tingkat menengah di lokasi industri Mayak adalah kolam B-17 yang disebut Rawa Tua. Reservoir adalah reservoir buatan yang dibentuk dengan memblokir kayu alami dengan bendungan bumi pada tahun 1952 dan 1954. Pantainya diperkuat dengan puing-puing dan lempeng, ketinggian tanggul 1,5-2 m. Waduk ini digunakan untuk menerima dan menyimpan limbah cair dari produksi radiokimia. Selama seluruh periode operasi B-17, sekitar 10 juta m ³ limbah radioaktif cair dengan total aktivitas sekitar 15 juta Ci dibuang ke dalamnya. Sejak awal 1970-an aktivitas debit berkurang oleh beberapa urutan besarnya. Selama 30 tahun terakhir, reservoir telah dioperasikan terutama dalam mode pembersihan sendiri. Total aktivitas radionuklida yang tersimpan di dalamnya adalah sekitar 1,2 juta Ci. Sebagian besar kegiatan terkonsentrasi di sedimen dasar dan tanah dasar dan terutama disebabkan oleh Sr-90.


Skema waduk Old reservoir

Sampai saat ini, pekerjaan persiapan sedang dilakukan untuk mengisi ulang yang sama seperti yang dilakukan di Danau Karachay. Direncanakan untuk menyelesaikan pekerjaan pada tahun 2025 sebagai bagian dari program target federal YaRB-2 .

Reservoir dari Pabrik Kimia Siberia

Setelah peluncuran perangkat lunak Mayak, diputuskan untuk membangun pabrik tambahan untuk produksi bahan senjata nuklir di Siberia. Sekarang mereka menyandang nama JSC "SCC" di Seversk dan "MCC" di Zheleznogorsk. Mereka memiliki karakteristik mereka sendiri, tetapi seperti Mayak, mereka memasukkan reaktor industri dan pabrik radiokimia untuk memproduksi plutonium. Oleh karena itu, kegiatan mereka juga disertai dengan pembentukan limbah dalam jumlah besar. Tetapi pengalaman orang Mayak diperhitungkan dan penggunaan reservoir penyimpanan terbuka tidak begitu besar. Kedua pabrik kemudian menggunakan praktik pembuangan limbah radioaktif cair bawah tanah (ini adalah cerita terpisah, menurut saya kontroversial).

Secara total, sekitar 46,8 juta m3 (150 Karachays) dipompa ke dalam penyimpanan limbah cair bawah tanah di SCC, dan total aktivitas mereka adalah 1515 juta Ci (lebih dari 10 Karachays). Karena runtuhnya ke momen saat ini, kegiatan ini turun 3-4 kali. ( sumber )

Kolam penyimpanan terbuka dari MCC mencakup volume ratusan ribu m ³ , namun, total aktivitas di dalamnya tidak melebihi beberapa ribu Ci, yang ribuan kali lebih rendah daripada aktivitas di kolam terbuka di Mayak dan SCK. Pada saat yang sama, pada 2007, lebih dari 6,4 juta m ³ LRW dengan total aktivitas 982 juta Ci dipompa ke fasilitas penyimpanan bawah tanah dari Pertambangan dan Penggabungan Bahan Kimia ("Severny Polygon"), yang hingga saat ini telah berkurang 3-4 kali.

Pada periode awal kerja, SCC mengadopsi skema untuk pengelolaan LRW menggunakan fasilitas penyimpanan limbah terbuka serta di Mayak. Ini adalah cekungan B-1, B-2 dan cekungan B-25, yang berfungsi sampai akhir 1980-an, dan merupakan yang kedua setelah Karachai dalam hal aktivitas yang terakumulasi. Total aktivitas di dalamnya (menurut data 1997) adalah sekitar 54 juta Ci (setengah aktivitas Karachai).


Pabrik Kimia Siberia

Volume cekungan B-1 adalah 65.000 m ³ , aktivitas yang terakumulasi sekitar 30 juta Ci (1/4 Karachai), volume cekungan B-2 adalah 135.000 m ³ , aktivitasnya sekitar 20 juta Ci. Desain kolam sepenuhnya mempertimbangkan pengalaman sulit dari Asosiasi Produksi Mayak: pekerjaan survei yang diperlukan dilakukan dan lapisan isolasi disediakan, yang memungkinkan untuk mengoperasikannya secara normal, tanpa insiden dan kecelakaan. Namun demikian, pada tahun 1982, keputusan dibuat untuk mengkonservasi fasilitas penyimpanan radwaste terbuka untuk menghilangkan potensi risiko penghapusan radionuklida dari fasilitas penyimpanan terbuka ke lingkungan. Pada tahun yang sama, penerimaan LRW ke dalam kolam dihentikan.


Lihat Kolam B-2 yang saat ini dibombardir ( sumber )

Pada 2012, konservasi cekungan B-2 selesai sepenuhnya di SCC. Saat ini, cekungan B-2 adalah bidang hijau dengan latar belakang radiasi rata-rata untuk Tomsk.

Pekerjaan konservasi B-1 basin masih berlangsung, penyelesaiannya diharapkan pada tahun 2020. Pada saat yang sama, pengalaman dan teknologi digunakan, diuji pada konservasi Karachai, misalnya, reservoir dibedah dengan membagi bendungan, tetapi solusi baru sedang dikerjakan. Sebagai contoh, selama konservasi badan air dibuat pelindung tambahan. Sumur-sumur khusus dibor di sekeliling perimeter dan di bawah dasar kolam, ke mana gel yang didasarkan pada gelas cair disuntikkan di bawah tekanan. Setelah mengeras, lapisan yang tidak bisa ditembus dibuat di bawah seluruh penyimpanan, yang "memotong" dari lingkungan. Selain itu, teknologi khusus digunakan untuk memperbaiki pulp untuk mencegahnya mencapai permukaan tanah yang dituangkan.


Untuk konservasi kolam penyimpanan LRW di SCC, peralatan digunakan yang dilindungi dengan mempertimbangkan pengalaman yang diperoleh di Danau Karachay. ( sumber )

Jalur konservasi berikutnya adalah kolam paling berbahaya di SCC - B-25. LRW dipasok hingga 2015. Pada tahun 2016, pekerjaan persiapan untuk pemakamannya dimulai, pada musim gugur 2018, dekantasinya dipompa keluar. Bekerja pada isolasi lengkap B-25 dari lingkungan akan selesai pada tahun 2020. Selain itu, pemantauan kondisi fasilitas akan dilakukan setidaknya 100 tahun lagi.

Alih-alih kesimpulan

Reservoir limbah radioaktif terbuka adalah objek warisan nuklir yang paling luas. Kemunculan mereka disebabkan oleh pentingnya tugas utama - penciptaan senjata nuklir di Uni Soviet dan kurangnya teknologi untuk menangani limbah radioaktif cair pada awal 1950-an. Keputusan yang pernah ditangguhkan tentang konservasi waduk tersebut menyebabkan banyak masalah lingkungan di wilayah lokasi mereka. Namun, pada saat ini, situasi dengan badan air praktis telah stabil, dan yang paling berbahaya dari mereka tidak lagi ada dalam bentuk terbuka, yang mengecualikan kemungkinan bencana seperti yang terjadi pada tahun 1967 atau lebih berbahaya. Diharapkan bahwa keputusan yang diambil akan membenarkan diri mereka sendiri dan tidak menjadi masalah bagi generasi mendatang.

Sumber:
1. Penonaktifan dan pemulihan lingkungan di Federasi Rusia: hasil utama dan rencana untuk masa depan. Abramov. November 2016
2. Konsep dekomisioning reservoir penyimpanan permukaan LRW dari FSUE PA "Mayak". 2013
3. Masalah warisan nuklir dan cara untuk menyelesaikannya. Volume 1
4. Dasar pengembangan masa depan. Negara Rosatom.
5. Konservasi waduk Karachay, Mokrov, 2015.
6. Cara mengubur radionuklida: teknologi pembuangan limbah radioaktif telah diungkapkan di SCC
7. Konservasi kolam B-1 dan B-25 JSC "SKhK"
8. Atlas pencemaran wilayah dari kegiatan PA Mayak