Lagos com resíduos radioativos na Rússia e a experiência de sua eliminação

Vou continuar o tópico dos materiais radioativos acumulados em nosso país em um artigo escrito há um mês. Ao contrário do DUHF, agora estamos falando de resíduos radioativos reais, cujo status não é contestado por ninguém. No começo do ano, eu já escrevi sobre o descarte de submarinos nucleares soviéticos em Primorye . Esse legado nuclear foi eliminado pelo mundo inteiro nas últimas décadas. Mas, além dos problemas da frota nuclear, durante a Guerra Fria, muitos problemas se acumularam na retaguarda profunda - em fábricas para a produção de materiais nucleares para armas nos Urais e na Sibéria. Neste artigo, tentarei falar sobre um dos mais importantes e no sentido literal dos maiores problemas do patrimônio nuclear da URSS - os reservatórios de resíduos radioativos.


Lago Karachay e a Associação de Produção Mayak

Durante muito tempo, nos projetos nucleares da URSS e dos EUA, a prática do gerenciamento de resíduos radioativos consistiu na criação de instalações de armazenamento temporário para resíduos radioativos no local de sua formação - perto de empresas de defesa e em instalações de ciclo de combustível nuclear. Ao longo de 70 anos, mais de 500 milhões de m3 ^de lixo radioativo foram acumulados na Rússia no território da Rússia (as regiões de sua localização podem ser visualizadas no site do Operador Nacional para a Gestão de Resíduos Radioativos ).

A maioria deles é de resíduos líquidos concentrados em reservatórios abertos próximos às fábricas envolvidas na produção e produção de plutônio para uso em armas. Existem três fábricas na Rússia - Associação de Produção Mayak (Ozersk, Região de Chelyabinsk), SCC (Seversk, Região de Tomsk) e Complexo Químico Estadual (Zheleznogorsk, Território de Krasnoyarsk). No processo de garantir o escudo nuclear do país, a questão do isolamento final da RW gerada não era uma alta prioridade. Mas na década de 1990, muitas instalações estavam em condições extremamente perigosas e postergando mais problemas ameaçados com sérias conseqüências e até desastres.


Distribuição dos volumes de LRW acumulado nos reservatórios da PA Mayak, SCK e MCC. ( Fonte )

Quase 99% dos volumes de LRW estão concentrados em Mayak PA, na região de Chelyabinsk. A principal é a cascata Techen de corpos d'água. A descrição e os problemas associados a ele são dignos de um artigo separado, e agora vou me concentrar em outros objetos menores, porém muito mais perigosos, que levam em termos de atividade acumulada - primeiro, este é o Lago Karachay e o Old Swamp no Centro de Produção Mayak e nos reservatórios B -1, B-2 e B-25 na fábrica química da Sibéria em Seversk.

PA Mayak

O maior local industrial do complexo nuclear da URSS é a associação de produção de Mayak (Associação de Produção Mayak, anteriormente Planta No. 817, "quarenta"), na cidade de Ozersk (anteriormente Chelyabinsk-40) na região de Chelyabinsk. Primogênita da indústria nuclear (em operação desde 1949), a Associação de Produção Mayak se tornou simultaneamente o fragmento mais complexo do legado nuclear associado ao estágio inicial de criação de armas nucleares cheias de pressa, falta de conhecimento e falta de recursos.

A fábrica de produtos químicos incluía vários reatores para a produção de plutônio tipo arma de urânio natural, uma produção radioquímica para a separação do plutônio 239 do combustível irradiado e um departamento químico e metalúrgico para a produção de plutônio metálico.

Como a URSS estava alcançando os EUA na corrida atômica, muitas soluções foram copiadas. Por analogia com a planta de produção americana de plutônio, inicialmente no projeto Mayak, foi assumido que os resíduos radioativos líquidos (LRW) de média e baixa atividade específica simplesmente se fundiriam no rio Techa. É verdade que o rio nos Urais não era tão cheio quanto o rio Columbia na fábrica de Hanford, nos Estados Unidos, e de 1948 a 1951 o Techa ficou tão poluído que foi decidido interromper as descargas. Depois disso, reservatórios naturais e artificiais - Lago. Kyzyltash (V-2), lago Tatysh (V-6), reservatórios V-9 (Karachay), V-17 (Old Swamp).


A organização de reservatórios em torno do local industrial de PA Mayak. B-9 - Lago Karachay. ( Fonte )

Uma imagem semelhante, mas muito menos em grande escala, tomou forma em outras fábricas para a produção de plutônio para armas. Assim, são os corpos d'água abertos que se tornaram os principais estoques de resíduos radioativos - tanto em atividade quanto em volume. No entanto, eles carregavam uma enorme ameaça, porque eles estão ao ar livre, correm o risco de inundar, secar, vazar e remover atividades da água e costas durante furacões ou tornados (algo semelhante aconteceu em Karachay em 1967, sobre o qual é um pouco menor). Foi precisamente trazer esses reservatórios para uma posição segura ou pelo menos estável, principalmente quando foi decidido eliminar de maneira abrangente o legado nuclear da URSS.

Karachay (atividade acumulada - 120 milhões de Ci, volume de 0,3 milhões de m ³ )

O reservatório V-9, criado em 1951 no local do antigo pântano sem drenagem de Karachay, no local industrial de Mayaka, é uma instalação de armazenamento de superfície líquida que é única na atividade acumulada. No total, durante a operação, foram descarregados mais de 500 milhões de Ki de atividade, o que é várias vezes maior do que as emissões do acidente de Chernobyl. Em 1985, levando em conta a deterioração, cerca de 120 milhões de Ci de atividade foram acumuladas no lago Karachay. Com o início da operação como resultado de descargas, o nível da água do reservatório V-9 e a área da superfície da água aumentaram constantemente. Assim, em maio de 1962, a área da água era de 51 ha. A taxa de dose na costa do reservatório foi de 50 mR / h.


Comparação de volumes de resíduos e atividade acumulada em reservatórios da Associação de Produção Mayak. Karachay (B-9), com volume mínimo, concentrou a principal atividade do resíduo. ( Fonte )

Na primavera árida de 1967, as margens do reservatório foram expostas e o vento trouxe poeira radioativa para fora do local industrial. A área de poluição era de cerca de dois mil quilômetros quadrados. Essa poluição (traço de Karachaevsky) foi adicionada ao traço de poluição leste-ural formado pelo acidente quase 10 anos antes - como resultado do acidente de 1957 (também estudei as conseqüências para a população enquanto trabalhava em um diploma e trabalhava no ramo de Ural da Academia Russa de Ciências) . O acidente tecnogênico natural de 1967 não levou a sérias conseqüências de radiação para a população e o meio ambiente, mas mostrou o perigo potencial de tais situações recorrentes sob condições meteorológicas anormais.


Um padrão indicativo da propagação da contaminação radioativa do solo como resultado das atividades da Mayak. Fonte

Liquidação do Lago Karachay

Após o incidente de 1967, o governo da URSS decidiu liquidar o reservatório de Karachay, bem como sobre a condução de medidas para evitar a recorrência de tais casos. Durante 1967-1971, foram realizados trabalhos para aterrar áreas nuas previamente inundadas, aterrar águas rasas e recuperar as áreas ao redor do reservatório. Até meados da década de 70, o trabalho continuava a eliminar as consequências da emergência de 1967, organizando as margens e o trabalho experimental para preencher a área da água.


Liquidação gradual da área de águas abertas do lago Karachay.

Em meados da década de 1980, a tecnologia de preenchimento do reservatório com solo rochoso foi finalmente trabalhada usando estruturas especiais - blocos de concreto ocos, que permitem localizar sedimentos de fundo e os lodos mais ativos sem os inflar na superfície.


A tecnologia de aterro para o lago incluía operações desenvolvidas para a instalação de blocos de concreto ocos e aterro com solo rochoso.


Torta folhada, que cobria Karachay.

Mais de 200 mil m ^{3 de} lodo e barro tecnogênico altamente ativo estão localizados e isolados no reservatório de Karachay, cuja atividade acumulada total em meados dos anos 80 atingiu 120 milhões de Ci, o que é pelo menos duas vezes mais que a emissão do acidente de Chernobyl.


Vista da Associação de Produção Mayak, provisoriamente em 1990. Inferior esquerdo - Lago Karachay com uma área de água parcialmente coberta. Acima à esquerda - Lago Kyzyltash.

No período 1988-1990, ocorreu a primeira etapa do fechamento de Karachai - a parte noroeste do lago foi preenchida e barragens divisórias foram construídas, o que reduz a probabilidade de formação de ondas e aerossóis. Em 1990-2000, foi realizado o aterro de 80% da área da água, o que reduziu significativamente as doses das doses próximas ao lago. No âmbito do programa federal de metas "Garantir a segurança nuclear e das radiações para 2008-2010 e para o período até 2015" (FTP YARB-1) em 2008-2015, foi realizada a fase final da liquidação do espelho do lago. E em 26 de novembro de 2015 , o reservatório de Karachay foi finalmente bombardeado.

Além de fechar a área da água e impermeabilizar o lago para drenar a água da superfície, foram cavados canais de drenagem ao redor para impedir inundações. No futuro, nos próximos 10 a 20 anos, o reservatório será transferido para a instalação especial de armazenamento de resíduos radioativos e depois para o local especial de disposição de resíduos radioativos. O próximo passo é a criação de um sistema de monitoramento de águas subterrâneas usando cerca de 450 poços de observação ao redor do antigo lago. A simulação do movimento do radionuclídeo mais móvel - Sr-90, mostra que durante a decadência completa da atividade (nos próximos 200-300 anos), não deve levar à poluição das águas subterrâneas.

Assim, o risco das principais ameaças associadas ao objeto mais perigoso do patrimônio nuclear da URSS é agora significativamente reduzido.

Pântano antigo (atividade acumulada - 1,2 milhão de Ci, volume - 0,4 milhão m ³ )

A segunda atividade mais acumulada após Karachai no armazenamento aberto de resíduos líquidos de nível médio no local industrial de Mayak é o tanque B-17 chamado Old Swamp. O reservatório é um reservatório artificial formado pelo bloqueio do tronco natural com barragens de terra em 1952 e 1954. Suas margens são reforçadas com escombros e barro, a altura do aterro é de 1,5 a 2 m O reservatório é usado para receber e armazenar resíduos líquidos da produção radioquímica. Durante todo o período de operação do B-17, foram despejados cerca de 10 milhões de m3 ^de resíduos radioativos líquidos com uma atividade total de cerca de 15 milhões de Ci. Desde o início dos anos 70 a atividade de descarga foi reduzida em várias ordens de magnitude. Nos últimos 30 anos, o reservatório foi operado principalmente no modo de auto-limpeza. A atividade total dos radionuclídeos armazenados nele é de cerca de 1,2 milhão de Ci. A maior parte da atividade está concentrada em sedimentos e solos de fundo e é devida principalmente ao Sr-90.


O esquema do reservatório Pântano antigo

Até o momento, está sendo realizado um trabalho preparatório para o mesmo aterro realizado no lago Karachay. Está planejado concluir o trabalho até 2025 como parte do programa federal de metas YaRB-2 .

Reservatórios da planta química da Sibéria

Após o lançamento do software Mayak, decidiu-se construir plantas adicionais para a produção de materiais de armas nucleares na Sibéria. Agora eles têm os nomes de JSC "SCC" em Seversk e "MCC" em Zheleznogorsk. Eles têm características próprias, mas, como Mayak, incluíam reatores industriais e plantas radioquímicas para a produção de plutônio. Portanto, suas atividades também foram acompanhadas pela formação de grandes volumes de resíduos. Mas a experiência de Mayak foi levada em consideração e o uso de reservatórios abertos não foi tão grande. Mais tarde, as duas usinas usaram a prática de disposição subterrânea de resíduos radioativos líquidos (esta é uma história separada, controversa na minha opinião).

No total, cerca de 46,8 milhões de m3 (150 Karachays) foram bombeados para o armazenamento subterrâneo de resíduos líquidos na SCC, e sua atividade total foi de 1515 milhões de Ci (mais de 10 Karachays). Devido ao colapso do momento atual, essa atividade caiu 3-4 vezes. ( fonte )

Os pools de armazenamento aberto da MCC incluíam volumes de centenas de milhares de m ³ , no entanto, a atividade total neles não excedia vários milhares de Ci, milhares de vezes mais baixa que a atividade nos pools abertos de Mayak e SCK. Ao mesmo tempo, a partir de 2007, mais de 6,4 milhões de m3 ^de LRW, com uma atividade total de 982 milhões de Ci, foram bombeados para as instalações de armazenamento subterrâneo da Mining and Chemical Combine ("Severny Polygon"), que até o momento diminuiu 3-4 vezes.

No período inicial de trabalho, o SCC adotou um esquema para o gerenciamento de LRW usando instalações de armazenamento de resíduos abertas, bem como em Mayak. Estas são as bacias B-1, B-2 e B-25, que funcionavam até o final da década de 1980, ficando atrás apenas de Karachai em termos de atividade acumulada. A atividade total neles (de acordo com dados de 1997) foi de aproximadamente 54 milhões de Ci (metade da atividade de Karachai).


Fábrica Química Siberiana

O volume da bacia B-1 é de 65.000 m ³ , a atividade acumulada é de cerca de 30 milhões de Ci (1/4 de Karachai), o volume da bacia B-2 é de 135.000 m ³ , a atividade é de cerca de 20 milhões de Ci. O projeto das piscinas levou em consideração totalmente a dura experiência da Associação de Produção Mayak: o trabalho de levantamento necessário foi realizado e camadas isolantes foram fornecidas, o que tornou possível operá-las normalmente, sem incidentes e acidentes. No entanto, em 1982, foi tomada uma decisão para conservar as instalações de armazenamento abertas de resíduos de radiação, a fim de eliminar o risco potencial de remoção de radionuclídeos das instalações de armazenamento abertas no meio ambiente. No mesmo ano, a aceitação do LRW em piscinas foi interrompida.


Vista da piscina B-2 atualmente bombardeada ( fonte )

Em 2012, a conservação da bacia B-2 foi completamente concluída no SCC. Atualmente, a bacia B-2 é um campo verde com um fundo médio de radiação para Tomsk.

O trabalho de conservação da bacia B-1 ainda está em andamento e sua conclusão está prevista para 2020. Ao mesmo tempo, são usadas experiências e tecnologias testadas na conservação de Karachai, por exemplo, um reservatório foi dissecado dividindo barragens, mas novas soluções estão sendo elaboradas. Por exemplo, durante a conservação dos corpos d'água, é criada uma barreira protetora adicional. Os poços especiais são perfurados ao redor do perímetro e sob o fundo das piscinas, nos quais o gel à base de vidro líquido é injetado sob pressão. Depois que endurece, uma camada impenetrável é criada em todo o armazenamento, o que "corta" o ambiente. Além disso, uma tecnologia especial foi usada para fixar a polpa para impedir que ela atingisse a superfície do solo derramado.


Para a conservação de piscinas de armazenamento LRW no SCC, foram utilizados equipamentos protegidos, levando em consideração a experiência adquirida no lago Karachay. ( fonte )

O próximo na fila para a conservação é a piscina mais perigosa do SCC - B-25. O LRW foi fornecido a ele até 2015. Em 2016, começaram os trabalhos preparatórios para o seu enterro, no outono de 2018, a decantação foi bombeada. O trabalho de isolamento completo do B-25 do meio ambiente será concluído em 2020. Além disso, o monitoramento das condições das instalações será realizado por pelo menos mais 100 anos.

Em vez de conclusões

Reservatórios abertos de resíduos radioativos são os objetos mais amplos do patrimônio nuclear. Sua aparência é causada pela importância da tarefa principal - a criação de armas nucleares na URSS e a falta de tecnologias para lidar com resíduos radioativos líquidos no início dos anos 50. A decisão anteriormente adiada sobre a conservação de tais reservatórios levou a muitos problemas ambientais nas regiões de sua localização. No entanto, no momento, a situação com os corpos d'água praticamente se estabilizou, e os mais perigosos não existem mais de forma aberta, o que exclui possíveis desastres como o que era em 1967 ou mais perigoso. Espera-se que as decisões tomadas se justifiquem e não se tornem um problema para as gerações futuras.

Fontes:
1. Desmantelamento e restauração ambiental na Federação Russa: principais resultados e planos para o futuro. Abramov. Novembro 2016
2. O conceito de descomissionamento de reservatórios de armazenamento de superfície de LRW do FSUE PA “Mayak”. 2013.
3. Problemas do legado nuclear e maneiras de resolvê-los. Volume 1
4. A base do desenvolvimento futuro. O país de Rosatom.
5. Conservação do reservatório de Karachay, Mokrov, 2015.
6. Como enterrar radionuclídeos: as tecnologias de eliminação de resíduos radioativos foram reveladas na SCC
7. Conservação das piscinas B-1 e B-25 da JSC "SKhK"
8. Atlas de poluição do território proveniente das atividades da PA Mayak