Глубокое геологическое хранилище - Deep geological repository

Техники размещают трансурановые отходы на экспериментальном заводе по изоляции отходов , недалеко от Карлсбада, Нью-Мексико.

Глубокое геологическое хранилище представляет собой способ хранения опасных или радиоактивных отходов в пределах стабильной геологической среды (обычно 200-1000 м в глубину). Это влечет за собой сочетание формы отходов, упаковки отходов, инженерных уплотнений и геологии, которые подходят для обеспечения высокого уровня долгосрочной изоляции и локализации без технического обслуживания в будущем. Это предотвратит любую радиоактивную опасность. Ряд хранилищ отходов ртути , цианида и мышьяка работают по всему миру, включая Канаду ( Гигантский рудник ) и Германию ( калийные рудники в Херфа-Нейроде и Цилице ), и ряд хранилищ радиоактивных отходов строятся, причем онкало в Финляндии является самым современным. .

Принципы и предпосылки

Высокотоксичные отходы, которые не могут быть переработаны, должны храниться изолированно, чтобы избежать загрязнения воздуха, грунтовых и подземных вод. Глубокое геологическое хранилище - это тип долгосрочного хранилища, которое изолирует отходы в геологических структурах, которые, как ожидается, будут стабильными в течение миллионов лет, с рядом естественных и искусственных барьеров. Природные барьеры включают водонепроницаемые (например, глина) и газонепроницаемые (например, соляные) слои породы над подземным хранилищем и окружающие его. Инженерные барьеры включают бентонитовую глину и цемент.

Международная группа по делящимся материалам сказал:

Широко признано, что отработавшее ядерное топливо и отходы переработки высокого уровня активности и плутониевые отходы требуют хорошо спроектированного хранилища на периоды от десятков тысяч до миллиона лет, чтобы свести к минимуму выбросы содержащейся радиоактивности в окружающую среду. Также необходимы гарантии, чтобы ни плутоний, ни высокообогащенный уран не перенаправлялись на оружейные цели. Все согласны с тем, что размещение отработавшего ядерного топлива в хранилищах на глубине сотен метров ниже поверхности было бы безопаснее, чем бессрочное хранение отработавшего топлива на поверхности.

Общие элементы хранилищ включают радиоактивные отходы, контейнеры, в которых находятся отходы, другие инженерные барьеры или уплотнения вокруг контейнеров, туннели, в которых находятся контейнеры, и геологический состав окружающей территории.

Хранилище в сотнях метров под землей должно выдерживать воздействие одного или нескольких будущих оледенений с толстыми ледяными щитами, покоящимися на вершине скалы. Присутствие ледяных щитов влияет на гидростатическое давление на глубине хранилища, поток и химический состав грунтовых вод, а также на вероятность землетрясений. Это принимается во внимание организациями, готовящимися к долгосрочным захоронениям отходов в Швеции, Финляндии, Канаде и некоторых других странах, которые также должны оценить последствия будущих оледенений.

Несмотря на давнее согласие между многими экспертами, что геологическое захоронение может быть безопасным, технологически осуществимым и экологически безопасным, большая часть населения во многих странах по-прежнему скептически относится к антиядерным кампаниям и отсутствию знаний. Одна из задач, стоящих перед сторонниками этих усилий, - убедительно продемонстрировать, что хранилище будет содержать отходы так долго, что любые выбросы, которые могут произойти в будущем, не будут представлять значительного риска для здоровья или окружающей среды .

Ядерная переработка не устраняет необходимость в хранилище, но снижает объем, долгосрочную радиационную опасность и необходимую способность рассеивания тепла в долгосрочной перспективе. Повторная обработка не устраняет политических и общественных проблем, связанных с размещением хранилища.

Природные радиоактивные хранилища

Месторождения природных урановых руд служат доказательством концепции стабильности радиоактивных элементов в геологических формациях - например, шахта Сигар-Лейк - это естественное месторождение высококонцентрированной урановой руды, расположенное под слоем песчаника и кварца на глубине 450 м, возраст которого составляет 1 миллиард лет. отсутствие утечки радиоактивных веществ на поверхность.

Шведская капсула КБС-3 для ядерных отходов.

Способность естественных геологических барьеров изолировать радиоактивные отходы продемонстрирована реакторами естественного ядерного деления в Окло , Габон. В течение длительного периода реакции в урановом рудном теле образовалось около 5,4 тонны продуктов деления, а также 1,5 тонны плутония вместе с другими трансурановыми элементами . Этот плутоний и другие трансурановые соединения оставались неподвижными до настоящего времени, в течение почти 2 миллиардов лет. Это весьма примечательно, учитывая тот факт, что грунтовые воды имели свободный доступ к месторождениям, и они не были в химически инертной форме, такой как стекло.

Исследовать

Пилотная пещера Онкало на последней глубине.

Глубокое геологическое захоронение изучается в течение нескольких десятилетий, включая лабораторные испытания, разведочные скважины , а также строительство и эксплуатацию подземных исследовательских лабораторий, где проводятся крупномасштабные испытания на месте. Основные подземные испытательные центры перечислены ниже.

Сайты ядерных хранилищ

Текущая ситуация на определенных сайтах

Схема строящегося геологического хранилища на площадке АЭС Олкилуото , Финляндия

Демонстрационный тоннель в Олкилуото.

14 февраля 2014 г. на Опытной установке по изоляции отходов радиоактивные материалы просочились из поврежденного хранилища (см. Фото). Анализ нескольких аварий, проведенный Министерством энергетики, показал отсутствие «культуры безопасности».

В настоящее время в нескольких странах идет процесс выбора подходящих глубоких окончательных хранилищ, первые из которых, как ожидается, будут введены в эксплуатацию через некоторое время после 2010 года.

Австралия

Было предложение о создании международного хранилища высокоактивных отходов в Австралии и России . Однако с тех пор, как было выдвинуто предложение о глобальном хранилище в Австралии (которое никогда не производило ядерную энергию и имеет один исследовательский реактор), внутриполитические возражения были громкими и устойчивыми, что сделало создание такого объекта в Австралии маловероятным.

Канада

Гигантская шахта использовалась как глубокое хранилище для хранения высокотоксичных мышьяковых отходов в виде порошка. По состоянию на 2020 год продолжаются исследования по переработке отходов в замороженные блоки, которые являются более химически стабильными и предотвращают загрязнение воды.

Финляндия

Сайт Onkalo в Финляндии, основанный на технологии KBS-3 , является самым дальним из репозиториев по всему миру на пути к введению в эксплуатацию. Posiva начала строительство объекта в 2004 году. Правительство Финляндии выдало компании лицензию на строительство объекта окончательного захоронения 12 ноября 2015 года. По состоянию на июнь 2019 года постоянные задержки означают, что Posiva теперь ожидает, что операции начнутся в 2023 году.

Германия

Ряд хранилищ, включая калийные рудники в Херфа-Нейроде и Цилице , уже много лет используются для хранения высокотоксичных отходов ртути , цианида и мышьяка . В Германии мало споров о токсичных отходах, несмотря на то, что, в отличие от ядерных отходов, они не теряют токсичность со временем.

Ведутся дебаты о поисках последнего могильника для радиоактивных отходов, сопровождаемые протестами, особенно в деревне Горлебен в районе Вендланда , который до 1990 года считался идеальным для последнего могильника из-за его расположения в удаленном, экономически депрессивном уголке. Западной Германии, рядом с закрытой границей с бывшей Восточной Германией . После воссоединения деревня теперь находится недалеко от центра страны и в настоящее время используется для временного хранения ядерных отходов. Яма Ассе II - это бывшая соляная шахта в горном массиве Асс в Нижней Саксонии / Германия , которая предположительно использовалась в качестве исследовательской шахты с 1965 года. В период с 1967 по 1978 год радиоактивные отходы были помещены в хранилище. Исследования показали, что рассол, загрязненный радиоактивным цезием-137 , плутонием и стронцием, просачивался из шахты с 1988 г., но не сообщалось до июня 2008 г. Хранилище радиоактивных отходов Морслебен - это глубокое геологическое хранилище радиоактивных отходов в шахте каменной соли Bartensleben в Морслебене. , в Саксонии-Анхальт / Германия, который использовался с 1972–1998 гг. С 2003 года в карьер закачано 480 000 м ³ (630 000 кубических ярдов) соляного бетона для временной стабилизации верхних уровней.

Швеция

Швеция работает над планами прямого захоронения отработавшего топлива с использованием технологии KBS-3 . Однако самые ранние разрешения на строительство могут быть получены в 2021 году, а в настоящее время самая ранняя коммерческая эксплуатация может быть запланирована на 2030 год.

Объединенное Королевство

Правительство Великобритании, как и многие другие страны, при поддержке научных рекомендаций определило постоянное глубокое подземное захоронение в качестве наиболее подходящего средства захоронения высокоактивных радиоактивных отходов.

Управление радиоактивными отходами (RWM) [1] было создано в 2014 году для создания объекта геологического захоронения (GDF) и является дочерней структурой Управления по снятию с эксплуатации ядерных объектов (NDA) [2], которое отвечает за очистку исторических ядерных объектов Великобритании. .

GDF будет осуществляться через процесс на основе согласия сообщества [3] , работая в тесном партнерстве с сообществами, укрепляя доверие в долгосрочной перспективе и гарантируя, что GDF поддерживает местные интересы и приоритеты.

Политика категорически требует согласия людей, которые будут жить вместе с GDF, и дает им возможность влиять на скорость, с которой продвигается обсуждение.

Первая рабочая группа была создана в Коупленде [4] и Аллердейле [5] в Камбрии в конце 2020 - начале 2021 года. Эти рабочие группы начали процесс изучения потенциальных преимуществ размещения GDF в своих регионах. Эти рабочие группы являются важным шагом в процессе поиска желающего сообщества и подходящего, осуществимого и приемлемого участка для GDF.

RWM продолжает вести позитивные дискуссии в ряде мест по всей Англии с людьми и организациями, которые заинтересованы в изучении преимуществ размещения GDF. Ожидается, что в ближайшие год или два по всей стране сформируется больше рабочих групп.

Любое предложение по GDF будет оцениваться по очень строгим критериям [6], чтобы гарантировать выполнение всех тестов на безопасность.

Соединенные Штаты

Хранилище ядерных отходов Юкка-Маунтин и места хранения ядерных отходов в США

Изоляции отходов опытно - экспериментальный завод (WIPP) в Соединенных Штатах вступила в строй в 1999 году, поставив первые кубометры трансурановых радиоактивных отходов в глубоком слое соли вблизи Карлсбад, Нью - Мексико .

В 1978 году Министерство энергетики США начало изучение горы Юкка в пределах безопасных границ испытательного полигона Невада в округе Най, штат Невада , чтобы определить, подходит ли он для долгосрочного геологического хранилища отработавшего ядерного топлива и высокоразвитого ядерного топлива. радиоактивные отходы. Этот проект столкнулся с серьезным противодействием и задержками из-за судебного разбирательства со стороны Агентства ядерных проектов штата Невада (Управление проекта по ядерным отходам) и других сторон. Администрация Обамы отклонила использование этого объекта в предложении по федеральному бюджету США на 2009 год , в котором было исключено все финансирование, за исключением того, которое необходимо для ответа на запросы Комиссии по ядерному регулированию, «в то время как администрация разрабатывает новую стратегию утилизации ядерных отходов».

5 марта 2009 года министр энергетики Стивен Чу заявил на слушаниях в Сенате, что участок Юкка-Маунтин больше не рассматривается как вариант для хранения отходов реактора.

В июне 2018 года администрация Трампа и некоторые члены Конгресса снова начали предлагать использовать Юкка-Маунтин, а сенаторы от Невады подняли оппозицию.

6 февраля 2020 года президент США Дональд Трамп написал в Твиттере о потенциальном изменении политики в отношении планов использования горы Юкка в Неваде в качестве хранилища ядерных отходов. Предыдущие бюджеты Трампа включали финансирование Yucca Mountain, но, по данным Nuclear Engineering International, два высокопоставленных представителя администрации заявили, что последний план расходов не будет включать деньги на лицензирование проекта. 7 февраля министр энергетики Дэн Бруиллетт поддержал мнение Трампа и заявил, что администрация США может исследовать другие типы [ядерных] хранилищ, такие как временные или временные объекты в других частях страны.

Хотя от федерального правительства не было утверждено официального плана, частный сектор продвигается вперед со своими собственными планами. Holtec International подала заявку на лицензию в Комиссию по ядерному регулированию США (NRC) на автономное консолидированное временное хранилище на юго-востоке штата Нью-Мексико в марте 2017 года, по которому NRC планирует выпустить окончательное заявление о воздействии на окружающую среду к марту 2021 года. Партнеры также планируют построить и эксплуатировать консолидированное временное хранилище в округе Эндрюс, штат Техас, рассмотрение которого NRC планирует завершить в мае 2021 года. DOE спроектировать объект временного хранения ядерных отходов.

Компания Deep Isolation предложила решение по горизонтальному хранению контейнеров с радиоактивными отходами в наклонно-направленных скважинах с использованием технологии, разработанной для добычи нефти и газа. Скважина диаметром 18 дюймов направляется вертикально на глубину нескольких тысяч футов в геологически стабильных формациях, затем создается горизонтальная секция захоронения отходов такой же длины, где хранятся контейнеры для отходов, а затем ствол скважины герметизируется.

Смотрите также

• Путешествие в самое безопасное место на Земле
• Перечень технологий обращения с ядерными отходами
• Опытная установка по изоляции отходов
• Ядерная семиотика

использованная литература

внешние ссылки

• Исследование Всемирной ядерной организации
• Отчет Sandia о захоронении гранитных радиоактивных отходов в США
• Отчет Sandia по утилизации солевых отходов ядерных отходов, производящих тепло