Eliminação de resíduos de alto nível na Rússia

Eu já falei sobre como eles lidam com o legado nuclear, ou seja, problemas nucleares acumulados do século passado na forma de, por exemplo, submarinos nucleares , lagos com resíduos radioativos (RAW) , reatores industriais . Mas a coisa mais perigosa do ponto de vista da radiação nos programas atômicos pacíficos e militares é irradiada (ou gasta) combustível nuclear (SNF) - que é descarregada dos reatores. E durante o seu processamento, os RW mais altamente ativos são formados. Sobre o enterro deste post.


Esquema de um local de alto nível para eliminação de resíduos radioativos no território de Krasnoyarsk. Fonte

Fontes e tipos de resíduos radioativos

Além da maior parte do urânio que não reagiu, cada tonelada de combustível nuclear usado é responsável por até 10 kg de plutônio e até 20 a 30 kg de fragmentos de fissão - novos elementos radioativos formados como resultado da fissão do combustível nuclear. Essa compota nuclear não é apenas extremamente tóxica quimicamente, mas também é uma fonte tão poderosa de radiação que pode matar uma pessoa em literalmente minutos. Ao mesmo tempo, o próprio SNF em nosso país, como em alguns outros, não é considerado um desperdício (embora nem sempre seja esse o caso), uma vez que a Rússia adotou uma estratégia de transição gradual para um ciclo fechado de combustível nuclear com reprocessamento do SNF e a separação de urânio e plutônio para posterior secundário use.

No entanto, o reprocessamento do combustível nuclear usado produz os resíduos mais altamente ativos, que contêm produtos de fissão e elementos transurânicos de longa duração. De acordo com a classificação russa, os RW são divididos em várias classes:


Classificação RW. Fonte

Assim, o reprocessamento do combustível nuclear usado gera os mais perigosos deles - o 1º (resíduos de alto nível com alta liberação de calor) e a 2ª classe (resíduos de alto e médio nível com baixo calor). O reprocessamento de cada tonelada de SNF produz dezenas de metros cúbicos de resíduos líquidos altamente ativos. No momento, eles estão sendo processados ​​apenas na Mayak PA por vitrificação. Agora, cerca de 7.000 m3 desses resíduos vitrificados foram acumulados lá em armazenamento temporário , no qual estão contidos mais de 700 milhões de Ci de atividade . Sobre a vitrificação do HLW no farol, você pode ver este relatório:


De acordo com a lei atual, todos os resíduos radioativos devem ser enviados para o descarte final. Desde 2011, a criação de tais instalações de eliminação de RW (RWDF) é uma organização especial - o Operador Nacional de Gerenciamento de RW. O primeiro local de RWDF em Novouralsk já foi colocado em operação; vários outros locais estão sendo construídos perto dos locais de formação e armazenamento temporário de RW (em Ozersk, Seversk, etc.). Mas todos esses PWWS foram projetados para RW das classes 3 e 4 - resíduos de nível médio e baixo. Basta que eles criem armazenamentos próximos à superfície, nos quais os radionuclídeos decaem naturalmente em 400 a 500 anos.

Encontrar um lugar seguro

E o desperdício das classes 1 e 2, que se desintegrarão por milhares e milhões de anos? Para eles, é necessário construir uma instalação de armazenamento que permita localizar resíduos em um local por tanto tempo. Mas as pessoas simplesmente não têm experiência em construir algo projetado para uma vida inteira. Até as pirâmides egípcias têm apenas alguns milhares de anos.

Portanto, o mundo adotou uma abordagem para encontrar algo confiável, criado por um construtor e inventor muito melhor - a própria natureza. Estamos falando de formações geológicas subterrâneas que duram milhões de anos. É interessante que a natureza já tenha dado pistas de que esse método de disposição de resíduos radioativos é, em princípio, viável. Cerca de 2 bilhões de anos atrás, um conhecido reator nuclear "funcionava" no depósito de urânio de Oklo no Gabão, na África. A reação em cadeia natural levou à formação do mesmo tipo de resíduo radioativo que nos reatores nucleares artificiais. Estudos mostraram que a maioria dos produtos de fissão, assim como o plutônio, não se deslocaram mais de 1,8 m de onde se formaram 2 bilhões de anos atrás.

Porém, antes de organizar esse tipo de armazenamento artificial, é necessário estudar os supostos locais de colocação e garantir que eles sejam adequados para isso. Para fazer isso, primeiro, no local do futuro PZRO profundo (PZZRO), ou independentemente dele, construa um laboratório de pesquisa subterrânea (PIL). Existem cerca de três dúzias desses laboratórios no mundo, e alguns já funcionam como cemitérios geológicos profundos , por exemplo, uma instalação piloto para o isolamento de resíduos radioativos trans-urânio WIPP nos EUA (formações de sal a 650 m de profundidade) e um local de eliminação de vida curta para NW e NAO de vida curta na Hungria, construído na Hungria uma profundidade de 250 m em rochas de granito. No entanto, havia apenas 4 estruturas desse tipo para a destinação final de resíduos altamente ativos em 2015:


Situação da construção de laboratórios em profundidade e locais de disposição de resíduos de alto nível para 2015. Fonte .


Esquema da instalação de armazenamento subterrâneo Onkalo SNF na Finlândia - uma das primeiras e mais avançadas instalações de armazenamento desse tipo. Você pode ler mais sobre isso em um post no tnenergy

Na Rússia, atualmente não há PPWD para resíduos perigosos, mas o trabalho para sua criação está em andamento há muito tempo. E agora a construção de um laboratório subterrâneo já começou. Eles começaram a escolher um lugar para ela desde o início dos anos 90. Como em outros tipos de resíduos radioativos, foram procurados locais adequados para os pontos finais de isolamento perto das instalações de resíduos para reduzir as operações de transporte. Como o desperdício da 1ª e 2ª classe foi gerado principalmente durante o reprocessamento do combustível nuclear usado, ou seja, nas colheitadeiras PA Mayak, FSUE GKhK e SChK JSC (onde os reatores industriais trabalhavam), os locais próximos a eles foram considerados. Um local adequado foi encontrado próximo à Mineração e Combinação Química no maciço de Nizhnekansky (NKM), a 6 km da cidade de Zheleznogorsk e a 4,5 km do rio Yenisei. De pouca importância foi o fato da operação de longo prazo da mineração subterrânea e da fábrica de produtos químicos. Mas é ainda mais importante que a instalação de armazenamento VVER-1000 SNF já tenha sido criada na MCC e , no futuro, eles planejam construir uma planta RT-2 em larga escala para o reprocessamento desse SNF , para que no futuro o PHZRO esteja próximo ao local da formação de RW altamente ativo.


Local de um laboratório de pesquisa subterrâneo no maciço de Nizhnekansky.

Em 2008-2011, para justificar a construção dos SIPs, os poços de exploração foram perfurados a uma profundidade de 700 metros. A possibilidade de colocar um ponto, antes de tudo, depende das condições geológicas. O ambiente deve ter baixa permeabilidade - pode ser argila, sal, formações rochosas não porosas. Na Finlândia e na Suécia, por exemplo, PZROs similares foram colocados em rochas, na França - em argilas. No NMC, o ambiente geológico é a rocha gnaisse, com mais de 2,5 bilhões de anos na forma de uma massa sólida de um quilômetro e meio de tamanho.

Laboratório de pesquisa subterrânea
O laboratório de pesquisa subterrânea será uma rede de estruturas subterrâneas a uma profundidade de 450-550 metros e incluirá:

• três hastes verticais (tecnológicas para o lançamento de resíduos radioativos e, na fase de construção - para elevar rochas auxiliares - para abaixar trabalhadores, a terceira - ventilação.), duas das quais terão diâmetro de 6 e 6,5 metros;
• trabalhos horizontais, delineando a área da futura localização de estruturas subterrâneas do PHZRO para a disposição de resíduos radioativos em um horizonte de 450 m;
• trabalhos de pesquisa de laboratórios NKM nas profundidades de 450 e 525 metros;
• Além disso, em um horizonte de 450 metros, é criada uma escavação transversal para estudar a massa rochosa na área da futura colocação de estruturas subterrâneas do PHZRO.

Esquema SIP

A RW da 1ª classe está planejada para ser descartada em poços verticais de 75 metros de profundidade, em caixas de paredes espessas, com uma poderosa barreira de bentonita. RW da 2ª classe - em pilhas de contêineres em trabalhos subterrâneos horizontais. No entanto, o carregamento de RW começará antes de 10 anos.

Antes disso, é necessário construir um SIL e realizar estudos passo a passo em 150 direções - também são estudos adicionais sobre a adequação de rochas para o enterro profundo seguro de resíduos radioativos de longa duração, o estudo das propriedades de um sistema de barreiras de engenharia criadas pelo homem, o desenvolvimento de esquemas de transporte e tecnologia para a construção e operação de um objeto. Parte do trabalho será paralela à construção dos SIPs. A pesquisa será supervisionada pelo Instituto para o Desenvolvimento Seguro de Energia Nuclear RAS.


Vista do canteiro de obras da PIL em 2019. Fonte

As obras começaram na instalação em 2018. Agora eles são conduzidos na superfície, o local está sendo nivelado, as instalações terrestres estão sendo construídas, os preparativos estão em andamento para as operações de mineração. As operações de perfuração serão iniciadas no próximo ano, após o que será concluída a construção de um complexo energético com capacidade de 40 MW. Serão necessários cerca de 4 MW para cada tronco durante o afundamento, para que haja uma margem de energia. Com o início da perfuração, a pesquisa começará.

Além do PIL, está sendo criado um Centro de Demonstração e Pesquisa (DIC) em terra. Ele treinará para trabalhar com equipamentos de gerenciamento de resíduos radioativos, com suas embalagens e contêineres de transporte, com sistemas de controle, além de trabalhar com o público e especialistas. I.e. será um tipo de escritório PIL em terra.

Eles planejam concluir a criação de SIPs em 2026. Depois, continuarei a pesquisa por pelo menos 5 anos, mas os planos podem avançar, conforme o objeto é único e tudo não pode ser planejado com antecedência, e a responsabilidade é enorme. A prática estrangeira é tal que a pesquisa nessas instalações leva pelo menos 10 a 20 anos. A vantagem é que podemos usar parcialmente a experiência de outra pessoa.

Depois de realizar toda a pesquisa, em algum momento da década de 2030, será iniciada a construção em fases do local do enterro e, em seguida, sua operação. Obviamente, somente se os estudos confirmarem que o local é adequado para o descarte de resíduos radioativos da 1ª e 2ª classes. Caso contrário, pode ser redesenhado para o armazenamento de resíduos com menos vida útil.

Preço de emissão

Como a maioria dos programas de patrimônio atômico, o trabalho de criação de SIPs e PPLWs é realizado no âmbito do programa-alvo federal “ Garantir a segurança nuclear e de radiação para 2016-2020 e para o período até 2030” (FTP YARB-2) . O orçamento do projeto para a criação do SIL é de 24 bilhões de rublos . De acordo com a lei federal “On RW Management ...” de 2011, os resíduos são divididos em propriedade federal (o que foi acumulado antes de 2011) e propriedade de produtores de RW. No futuro, os proprietários de resíduos os entregarão para o enterro mediante uma taxa, enquanto as tarifas atuais são de cerca de 1,4 milhão de rublos por 1 m3 de resíduos radioativos classe 1 e cerca de 600 mil rublos. por 1 m3 de resíduos radioativos da 2ª classe.

Fontes usadas e links úteis sobre o tópico:

1. Entrevista com o diretor científico da FSUE “NO RAO” Viktor Krasilnikov
2. O artigo "Vá mais fundo", o especialista em periódicos da Atomic.
3. Tecnologias de isolamento final da RW: experiência e tendências europeias
4. Revisão de práticas estrangeiras para descarte de SNF e RW
5. Laboratório de Pesquisa Subterrânea. Relatório Bellona, ​​2018.
6. "O conceito de criação de um laboratório de pesquisa subterrânea para o ponto de isolamento final para resíduos radioativos altamente ativos no território de Krasnoyarsk". Relatório Yu.D. Polyakova, diretor da FSUE “NO RAO”
7. E também recomendo o documentário “Abrigo para o átomo. Laboratórios de pesquisa subterrânea do mundo ":