俄罗斯含放射性废物的湖泊及其消除的经验

我将一个月前撰写的一篇文章中继续讨论我国积累放射性物质的话题。 与DUHF不同,现在我们谈论的是真正的放射性废物,其状态无人质疑。 年初,我已经写过关于在Primorye处置苏联核潜艇的文章 。 近几十年来,这种核遗产已被全世界淘汰。 但是,除了核舰队的问题外,在冷战期间,许多问题还积存在深处-在乌拉尔和西伯利亚生产武器级核材料的工厂。 在本文中,我将尝试从苏联核遗产最大的问题(从字面意义上)的角度出发,谈论放射性废物库。


卡拉恰伊湖和Mayak生产协会

长期以来,在苏联和美国的核项目中,放射性废物管理的做法都包括在其形成地点(靠近国防企业和核燃料循环设施)建立放射性废物临时存储设施。 70多年来,俄罗斯在俄罗斯境内累积了超过5亿立方米放射性废物(可以在国家放射性废物管理运营商网站上查看其所在地区)。

其中大多数是液体废物,集中在生产武器级p的工厂附近的露天水库中。 俄罗斯共有三座这样的工厂:玛雅克生产协会(车里雅宾斯克州奥泽尔斯克),托木斯克州谢维尔斯克SCC和克拉斯诺亚尔斯克地区的兹列兹诺戈尔斯克州国家化工联合体。 在确保该国的核盾的过程中,最终隔离所产生的RW并不是一个高度优先的问题。 但是到了1990年代,许多设施处于极其危险的状态,进一步推迟了可能造成严重后果甚至灾难的问题。


PA Mayak,SCK和MCC储油库中累积的LRW体积分布。 来源

几乎99%的LRW量都集中在车里雅宾斯克州的Mayak PA。 主要的是水体的Techen级联。 有关它的描述和与之相关的问题值得在另一篇文章中介绍,现在我将重点介绍其他一些较小的但更危险的物体,这些物体在累积活动方面处于领先地位-首先,这是Mayak生产中心和B水库的Karachay湖和旧沼泽Seversk的Siberian化工厂的-1,B-2和B-25。

PA Mayak


苏联核工厂的最大工业用地是位于车里雅宾斯克州奥泽尔斯克市(前车里雅宾斯克40)的玛雅克生产协会(Mayak Production Association,前身为817号工厂,“四十”)。 玛雅克生产协会是核工业的第一个诞生(自1949年开始运营),同时也成为了核遗产遗留中最复杂的部分,这与制造充满匆忙,缺乏知识和资源的核武器的初始阶段有关。

该化工厂包括几个用于从天然铀生产武器级p的反应堆,一个用于从辐照燃料中分离-239的放射化学生产以及一个用于生产金属p的化学冶金部门。

由于苏联在原子竞赛中追赶美国,因此复制了许多解决方案。 与美国p工厂类似,Mayak项目最初假设中低比活度液态放射性废物(LRW)会简单地合并到Techa河中。 诚然,乌拉尔河的水流量不如美国汉福德工厂的哥伦比亚河水流量大,并且从1948年到1951年,泰卡河受到严重污染,因此决定停止向其排放污水。 在那之后,天然和人工水库-湖。 Kyzyltash(V-2),湖 塔蒂什(V-6),水库V-9(卡拉奇),V-17(老沼泽)。


PA Mayak工业基地周围的水库布置。 B-9-湖 卡拉恰伊。 来源

在生产武器级p的其他工厂也形成了类似但规模较小的照片。 因此,开放性水体已成为放射性废物的主要储存地,无论是在活度还是在体积上。 但是,它们带来了巨大的威胁,因为 它们在露天,在飓风或龙卷风中有洪水,干drying,渗漏以及从水和海岸中去除活动的风险(1967年在卡拉恰伊发生了类似的情况,但略有降低)。 恰恰是在决定全面消除苏联的核遗产时,才将这类水库带入安全或至少稳定的位置。

卡拉恰(累积活动-1.2亿Ci,体积30万m 3


V-9水库于1951年在Mayaka工业基地的前无排水Karachay沼泽地上创建,是一种独特的地面存储设施,用于处理液态放射性废物。 整个行动期间,总共排放了5亿多千活性物质,这是切尔诺贝利事故排放量的几倍。 到1985年,考虑到衰减,卡拉恰伊湖已积累了约1.2亿Ci的活度。 随着排放的开始运行,V-9水箱的水位和水的表面积不断增加。 因此,1962年5月,水域面积为51公顷。 水库海岸线上的剂量率为50 mR / h。


Mayak生产协会水库中废物量和累积活动的比较。 最小体积的卡拉恰伊(B-9)集中了废物的主要活动。 来源

1967年干旱的春天,水库的海岸裸露在外,风将放射性尘土从工业现场带到外面。 污染面积约两千平方公里。 这种污染(Karachaevsky痕迹)被添加到将近十年前的事故形成的东-乌拉尔污染痕迹中这是1957年事故的结果(我在研究文凭并在俄罗斯科学院乌拉尔分校工作时也研究了对人口的后果) 。 1967年的自然技术事故并未对人口和环境造成严重的辐射后果,但显示出在异常的气象条件下这种情况再次发生的潜在危险。


Mayak的活动导致土壤放射性污染扩散的指示性模式。 来源

清算卡拉恰伊湖


1967年事件之后,苏联政府决定清算卡拉恰伊水库,并决定采取措施防止此类案件再次发生。 在1967-1971年期间,开展了工作以回填裸露的先前被洪水淹没的区域,回填浅水并开垦水库周围的区域。 直到70年代中期,有关1967年紧急情况后果的清算工作,海岸布置和水域填埋实验工作的工作仍在继续。


卡拉恰伊湖开放水域的逐渐清算。

到1980年代中期,终于用特殊的结构(空心混凝土块)开发出了用岩石土壤填充储层的技术,该结构允许局部沉积底部沉积物和最活跃的淤泥而不会使其膨出到地面。


该湖的回填技术包括已开发的操作,用于安装空心混凝土块和用岩石土壤回填。


覆盖卡拉恰伊的“泡芙派”。

超过20万立方米高活性技术污泥和壤土被定位和隔离在卡拉恰伊水库中,其总活度在1980年代中期达到1.2亿Ci,这至少是切尔诺贝利事故排放量的两倍。


暂定1990年Mayak生产协会的观点。 左下-湖 卡拉恰伊(Kachachay),部分水域覆盖。 左上方-湖 Kyzyltash。

在1988-1990年期间,发生了卡拉恰伊封闭的第一阶段-填满了湖的西北部,并修建了分水坝,从而降低了形成波和气雾的可能性。 在1990-2000年,进行了80%的水域回填,这大大减少了湖附近的剂量负荷。 在2008-2015年联邦目标计划“确保2008-2010年和2015年之前的核与辐射安全”(FTP YARB-1)的框架内,进行了镜面清理的最后阶段。 2015年11月26日 ,卡拉恰伊水库终于遭到轰炸。

除了关闭水域并使湖泊防水以排出地表水外,还在其周围挖了排水道以防止洪水泛滥。 将来,在未来的10-20年内,将把水库转移到特殊的放射性废物存储设施中,然后再转移到特殊的放射性废物处置场所。 下一步是建立一个地下水监测系统,该系统使用围绕前湖的约450口观察井。 对最移动的放射性核素Sr-90的运动进行的模拟表明,在放射性的完全衰减期间(接下来的200-300年),它不应导致地下水污染。

因此,现在已大大降低了与苏联核遗产最危险的物体有关的主要威胁的风险。

旧沼泽(累积活动-120万Ci,体积-40万m 3


在Mayak工业现场露天储存液态中等水平废物之后,仅次于Karachai的第二大活动是B-17池塘,称为旧沼泽。 该水库是在1952年和1954年用土坝阻塞天然原木形成的人工水库。 它的海岸用碎石和壤土加固,路堤的高度为1.5–2 m,该水库用于接收和存储放射化学生产产生的液体废物。 在B-17的整个运行过程中,向其中倾倒了约1000万立方米液态放射性废物,总放射性约为1500万Ci。 自1970年代初 放电活性降低了几个数量级。 在过去的30年中,水库主要以自清洁模式运行。 存储在其中的放射性核素的总活性约为120万Ci。 大部分活动集中在底部沉积物和底部土壤中,这主要归因于Sr-90。


水库旧沼泽方案

迄今为止,正在对其进行与卡拉恰伊湖相同的回填工作。 作为联邦目标计划YaRB-2的一部分,计划在2025年之前完成工作。

西伯利亚化工厂的水库


在启动Mayak软件之后,决定在西伯利亚建立更多工厂生产核武器材料。 现在,他们在Seversk拥有JSC“ SCC”的名称,在Zheleznogorsk拥有“ MCC”的名称。 它们具有自己的特征,但与Mayak一样,它们包括用于生产p的工业反应器和放射化学工厂。 因此,他们的活动还伴随着大量废物的形成。 但是考虑到了Mayak的经验,露天存储水库的使用还不是那么大规模。 两家工厂后来都采用了地下处置液态放射性废物做法 (这是另外一个故事,在我看来是有争议的)。

总共约有4680万立方米(150个Karachays)被抽入SCC的地下液体废物存储中,它们的总活动量为15.15亿Ci(超过10个Karachays)。 由于目前的崩溃,该活动下降了3-4倍。 ( 来源

MCC的开放式存储池包含数十万m 3的体积,但是,其中的总活动量不超过数千Ci,这比Mayak和SCK的开放式池活动低数千倍。 同时,截至2007年,超过640万立方米 LRW,总活度 9.82亿Ci被抽入了采矿和化学联合工厂(“ Severny Polygon”)的地下存储设施,迄今为止已减少了3-4倍。

在工作的最初阶段,SCC通过了一个利用露天废物存储设施以及在Mayak的LRW管理计划。 这些是B-1,B-2盆地和B-25盆地,它们的作用一直持续到1980年代末,就累积活动而言,它们仅次于Karachay。 它们的总活动量(根据1997年的数据)约为5400万Ci(卡拉恰伊活动量的一半)。


西伯利亚化工厂

B-1盆地的体积为65,000 m 3 ,累计活度约为3000万Ci(卡拉恰伊的1/4),B-2盆地的体积为135,000 m 3 ,活动约为2000万Ci。 水池的设计充分考虑了Mayak生产协会的辛勤经验:进行了必要的勘测工作,并提供了隔热层,这使得它们可以正常运行而不会发生事故和意外。 但是,在1982年,为了保护放射性废料的露天储存设施,以消除将放射性核素从露天储存设施中转移到环境中的潜在风险,做出了一项决定。 同年,不再接受LRW入池。


当前被轰炸的B-2泳池的照片( 来源

2012年,SCC的B-2盆地保护工作完全完成。 目前,B-2盆地是一个绿色领域,对托木斯克而言具有平均辐射背景。

B-1盆地的保护工作仍在进行中,预计将于2020年完成。 同时,使用经验和技术,对卡拉恰伊的保护进行了测试,例如,通过划分水坝来切割水库,但是正在研究新的解决方案。 例如,在水体保护期间,会创建一个额外的保护屏障。 在池的周边和底部钻出特殊的井,在压力下将基于液态玻璃的凝胶注入其中。 硬化后,将在整个存储下创建一个不可穿透的层,将其从环境中“割除”掉。 此外,还采用了一种特殊技术来固定纸浆,以防止纸浆到达倒入的土壤表面。


为了保护SCC的LRW储水池,考虑到在Karachay湖上获得的经验,使用了受保护的设备。 来源

接下来要进行保护的是SCC中最危险的水池-B-25。 LRW一直供应到2015年。 2016年,开始为他的葬礼做准备工作,2018年秋天,这笔葬被抽出。 B-25与环境完全隔离的工作将于2020年完成。 此外,对设施状况的监视还将至少持续100年。

而不是结论


露天的放射性废物储存库是核遗产最宽敞的对象。 它们的出现是由于主要任务的重要性-在苏联制造核武器以及1950年代初期缺乏处理液态放射性废物的技术所致。 曾经一度推迟对此类水库的保护的决定,导致其所在地区域出现许多环境问题。 然而,目前,水体的状况已基本稳定,其中最危险的不再以公开形式存在,这排除了可能的灾难,如1967年或更危险的灾难。 希望所作的决定能够证明自己是正当的,不会成为后代的问题。

资料来源:
1. 俄罗斯联邦的退役和环境恢复:主要成果和未来计划。 阿布拉莫夫。 2016年十一月
2. FSUE PA“ Mayak”轻型RWW地面储层的退役概念。 2013。
3. 核遗产的问题及其解决方法。 卷1
4. 未来发展的基础。 Rosatom的国家。
5. 卡拉恰伊水库的养护,莫克罗夫,2015年。
6. 如何掩埋放射性核素:放射性废物处理技术已在SCC上公开
7. 保护“ SKhK”股份公司B-1和B-25水池
8. PA Mayak的活动对领土造成污染的地图集

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN474336/


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