Проект «горячая капля»

Проект «горячая капля»

Сегодня мир завален радиоактивными отходами и отработанным ядерным топливом. И с ними надо что-то делать, если мы не хотим, чтобы нас всех вскоре погубил радиоактивный потоп. А это может случиться даже в том случае, если больше не будет ядерных катастроф, подобных Чернобыльской или Фуросимской.

Что же делать? Вот какую историю по этому поводу рассказал академик РАЕН, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторий сравнительного изучения Земли и планет Института физики Земли РАН Олег Борисович Хаврошкин.

Где хранить отходы? Каков обычный цикл работы, скажем, атомной электростанции? Случаются всякие проливы, протечки, заражается спецодежда. В итоге получаем низко– и среднеактивные радиоактивные отходы. Свою активность при захоронении они потеряют лет через триста…

Но это – еще цветочки. Такие отходы худо-бедно научились перерабатывать. Суть переработки заключается в следующем. Жидкости выпаривают, а сухие остатки можно зацементировать в бетонные блоки, которые затем помещают в хранилища, где они должны пролежать несколько сот лет, пока не потеряют свою активность.

Такие хранилища уже построены. И постепенно заполняются подобными блоками.

Однако, кроме таких отходов, существует еще и отработанное ядерное топливо. А стержни или капсулы с ним имеют одну неприятную особенность. При работе атомного реактора происходят некоторые ядерные реакции, при которых накапливаются высокоактивные элементы, период полураспада которых может достигать миллионов лет!

Вот с ними-то как поступать?

Первыми задумались над этой проблемой американцы. И решили создать могильник с гарантией хотя бы на 100 тыс. лет – глядишь, за это время человечество придумает, как быть дальше. Вместить он должен был около 90 тыс. т отработанного топлива. Все, что накопили за полвека атомной энергетики в США.

Подобрали подходящую гору на месте бывшего атомного полигона в Неваде. Гора Яка – так она называется – только что не звенела: сложена из твердых силикатных пород, крепка, как сейф.

Однако власти штата все же заподозрили неладное. Посчитали, что соседство с федеральной ядерной свалкой отпугнет денежных гостей игорного Лас-Вегаса. И позволили себе подвергнуть сомнениям гарантии спецов, хотя те и заявили во всеуслышание: мол, даже за 100 тыс. лет даже капля не просочится из свалки на поверхность!

Проверить истинность таких заявлений пригласили независимых экспертов. Представьте себе – из России. А среди них, на беду штатовских ядерщиков, оказался дотошный геолог Юрий Дублянский. Он-то вскорости и доказал, что выбранная гора не подходит для размещения могильника. Поскольку даже при нынешних геологических и климатических условиях не гарантирует стопроцентной сохранности отходов. А за 100 тыс. лет и климат и тектоника недр могут еще о-го-го как измениться!

На всей планете радиоактивные отходы лежат до поры на поверхности или во временных хранилищах

Таким образом, крупнейший федеральный проект Штатов благополучно завис. А с ним и миллиарды долларов, что уже заложены в строительство. Деньги, конечно, жаль. Но здоровье все же дороже. Тем более, что руководитель одного из наших атомных институтов подсчитал, что в горе Яка, кроме всего прочего, скопилось бы около 1000 т оружейного плутония. И при некотором неблагоприятном стечении обстоятельств мог бы прогреметь взрыв…

А что ядерные отходы иногда имеют свойство взрываться, мы уже убедились на собственном опыте. Когда в районе Челябинска около сорока лет назад грохнуло хранилище жидких радиоактивных отходов, мало никому не показалось. Последствия того взрыва ощущаются и по сей день.

Может быть, поэтому не стали спешить с возведением огромного хранилища высокоактивных отходов в вечномерзлых породах на Новой Земле. Хотя Госатомнадзор, Комитет по экологии и Минздрав России уже высказали свое одобрение проекта. И лишь все тот же Дублянский позволил себе усомниться: «В свете глобального потепления вечная мерзлота на Новой Земле может оказаться отнюдь не вечной. И отходы начнут мигрировать»…

В общем, и поныне на всей планете радиоактивные отходы лежат до поры на поверхности или во временных хранилищах. Например, в Швеции их пакуют в контейнеры, которые опускают на дно в специальные камеры, расположенные под землей на глубине 50 м в прибрежной зоне Балтийского моря.

У нас в НПО «Маяк» на Урале действует опытно-производственная линия по упаковке радиоактивных отходов. Выглядит это примерно так. В печи расплавляют стекло. Добавляют внутрь высокоактивные отходы и остужают. Получаются полупрозрачные цилиндры, внутри которых зацементирована отрава. Для пущей сохранности стеклоблоки затем помещают в металлические контейнеры, которые затем заливают бетоном. А уж бетонные блоки прячут под землю. Считается, надежнее некуда. Но…

Во-первых, технология получается очень дорогостоящей. Во-вторых, к сожалению, не очень надежной. Так, в США ухлопали миллиард долларов на строительство пробного опытного хранилища. А когда поместили в него первую партию отходов, его вскоре тряхнуло незапланированным землетрясением. И тут же выяснилось, что в конструкции хранилища в первый же год эксплуатации появились непредусмотренные повреждения. Вот вам и 100 тысяч лет гарантии!..

«Тонущий реактор». Выход из положения нашли наши специалисты. Суть проекта под названием «Горячая капля» в общих чертах такова: взять скопом высокоактивные отходы, включая отработанное ядерное топливо, и отправить на десятки и сотни километров в глубь планеты. Фантастика? Однако наши исследователи так не считают.

«Как-то зашел ко мне Алексей Владимирович Бялко, ученый секретарь Института теоретической физики, и рассказал об идее, которую он разрабатывал вместе со своим директором академиком И. Халатниковым, – вспоминает О.Б. Хаврошкин – Хорошо бы, говорит, сделать металлическую оболочку, скажем, из вольфрама и молибдена или иных тугоплавких материалов диаметром несколько метров. В этот шар надо загрузить отработанное ядерное топливо, прицепить контейнер с научной аппаратурой и отправить вглубь»…

Причем, по идее, для такого путешествия вовсе не надо прокладывать глубинных шурфов. Контейнер сам может затонуть. И не в воде, а земной толще. Надо лишь создать соответствующие условия. Какими должны быть эти условия, можно ли их реально получить без особых хлопот, Бялко и просил посмотреть специалистов по физике Земли.

Хаврошкин вместе с коллегами стал прикидывать. И вскоре выяснил, что создать такой «тонущий реактор» вполне можно. Достаточно собрать вместе порядка 100 т радиоактивных отходов, и они начнут разогреваться. Причем если средняя температура плавления горных пород порядка 800?°С, то контейнер может дать и 1200?°С! В итоге он будет расплавлять под собой горную породу. А поскольку трансурановые элементы, из которых и состоят отходы, обладают большим удельным весом, то шар постепенно начнет тонуть в земных пластах.

А прикрепленная к нему аппаратура попутно бы сообщала на поверхность о строении земных недр. Ведь прямых измерений и наблюдений строения не было и нет до сих пор. Информация такого рода без преувеличения бесценна. Плюс главное – захоронение вреднейших отходов.

Такова была идея, так сказать, в чистом виде. Однако, узнав о ней, тут же забили тревогу экологи: «Хватит нам уже экспериментировать в экосфере. Хватит и того, что уже натворили!» Сами представьте, что задумывалось: контейнер диаметром несколько метров набивается смертельно опасными отходами. И происходит все прямо на поверхности. Потом все это начинает разогреваться до 1200–1600?°C. А где гарантия, что все это не рванет?.. Да и так радиоактивное излучение составит тысячи рентген…

В общем, очень скоро и сами авторы проекта поняли: старт с поверхности Земли такого снаряда практически не осуществим. Очень велик риск. Кроме того, потребуется специальная автоматика. А роботы в условиях высоких излучений работают очень плохо – Чернобыль это показал.

Пришлось модернизировать идею. Второй вариант выглядел уже так. Раз контейнеру нельзя стартовать с поверхности, следовало соорудить полость (сферу диаметром метров пять) там, где не опасно. А где? Скажем, на глубине в несколько километров, где уже нет никаких почвенных вод, где нет опасности, что всю эту радиоактивную дрянь вынесет на поверхность.

Технология подобных операций уже отработана при подготовке подземных ядерных взрывов. Сперва в подходящем по геологическим и прочим условиям месте бурится скважина диаметром 15–20 см. Затем на глубине в несколько километров создается полость. Для этого есть несколько способов – механический, химический… Но проще всего это сделать при помощи взрыва. В недрах образуется полость, в которую и загружают радиоактивные отходы.

Каким образом 100–150 т отходов просунуть в полость через дырку в земле диаметром всего 15–20 см? Отходы предварительно упаковывают в капсулы диаметром порядка 10 см. Материал оболочки особого значения не имеет – все равно он вскоре расплавится. А отработанное топливо так можно и опускать непосредственно в ТВЭЛах – тепловыделяющих элементах, в которых они были в самом реакторе.

Заодно капсулирование позволяет нам решить и проблему безопасности. Часть капсул можно напичкать поглотителем нейтронов и иных высокоэнергетичных частиц с таким расчетом, чтобы ни при каких условиях под землей не началась неуправляемая цепная реакция, могущая привести к атомному взрыву.

Нам нужно лишь, чтобы все это загруженное добро разгорелось до температуры плавления окружающих пород. И начало этакой «горячей каплей» (отсюда, кстати, и название проекта) просачиваться вглубь, уходя все дальше от поверхности Земли. Навсегда.

Затем вслед за первой «каплей» можно отправить в недра Земли следующую. И так до тех пор, пока на поверхности не останется ни одной тонны вредных отходов.

На основании этой идеи ее авторы проработали множество вариантов, которые были застолблены добрым десятком патентов, и стали ждать похвалы за ценную разработку.

Не упустить «жар-птицу». Их действительно похвалили. Но как-то очень уж сдержанно. Тому было несколько причин. Во-первых, как оказалось, подобную идею уже выдвигали ранее. Сначала – двое засекреченных французов сделали доклад на закрытой сессии НАТО в конце 50-х годов прошлого века. Затем американец С. Логан сделал серию публикаций на эту тему. Однако ни натовцы, ни американцы дальше разговоров не пошли.

Эстафету подхватили наши – целая когорта россиян: Б. Замышляев, В. Чернышев, Ю. Зецер, И. Монастырский, Н. Косяков, В. Кащеев, А. Никифоров, П. Полуэктов, А. Поляков… Но и они по разным причинам не довели начатое до практического результата.

В частности, палки в колеса стал ставить могущественный Минатом. Если помните, в печати немало говорилось о том, что наши генералы от атомной промышленности берутся по-своему решить проблему захоронения отходов. Но и деньги они хотят за это немалые – не менее 1,5 млн долларов за каждую тонну ядерных отходов. А тут появляется более дешевая и качественная технология…

И зарубежные поставщики радиоактивных отходов задумались. Зачем отправлять эти отходы в России, платя немалые деньги, если есть способ самим их захоронить более дешевым способом?

Да и надо ли избавляться от них навсегда? То, что ныне является вредными отходами, завтра может оказаться ценнейшим сырьем…

О.Б. Хаврошкин и его коллеги подумали и над этим вариантом. У них есть и методика, так сказать, промежуточного захоронения. Не навсегда, но надолго. Скажем, в слоях каменной соли…

Но подробно говорить о ней преждевременно. Надо бы сначала заключить соответствующие договоры, чтобы не упустить драгоценную «жар-птицу» из рук.