Преследуют ли нас последствия аварии на АЭС «Фукусима-1»? Рассказывает директор Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья Иван Тананаев

24 августа правительство Японии объявило о начале выброса накопленных тритий-содержащих жидких радиоактивных отходов, которые находятся в емкостях на площадке атомной электростанции «Фукусима-1». Планируется, что сбрасывать эти отходы будут в течение 30 лет. Общий их объем составит до 22 тераБк (тера = 1012) по тритию. Это событие вызвало большой резонанс в мире, в том числе, в Китайской народной республике. Для оценки возможных последствий радиационного загрязнения Мирового океана китайские коллеги обратились в том числе к российским экспертам-радиоэкологам.

Директор Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья, заместитель генерального директора Кольского научного центра, член-корреспондент РАН Иван Тананаев как известный специалист в области радиохимии и радиоэкологии поделился своим мнением на эту тему.

Иван Гундарович, хотелось бы уточнить: прошло уже более 10 лет после аварии на АЭС «Фукусима-1», и, казалось бы, о ней говорят в прошедшем времени… Почему опять? Чем она «прославилась»?

– Мы хорошо помним день 11 марта 2011 года, когда сильнейшее землетрясение и пришедшее следом со стороны Тихого океана цунами разрушило физическую защиту расположенной на побережье АЭС «Фукусима-1». Затопление подвальных помещений, где располагались распределительные устройства, резервные генераторы и батареи, привело к полному обесточиванию станции и отказу систем аварийного охлаждения. Произошло расплавление ядерного топлива в некоторых реакторах, накопление водорода в результате пароциркониевой реакции и взрывы гремучей смеси на трех энергоблоках. В окружающую среду попали в основном летучие радиоактивные элементы, такие как изотопы йода и цезия, объём выброса которых составил до 20 % от выбросов при Чернобыльской аварии. Аварии, как специфичной и не имеющей аналогов, был присвоен максимальный уровень по Международной шкале ядерных событий.

Основные выбросы радиоактивных веществ, включая слив воды в Тихий океан, произошли в первые две недели аварии. След выпадений распространился на расстояние до 40 км. Начавшийся 15 марта дождь привел к осаждению радиоактивных веществ на поверхность, что повлекло за собой существенное снижение загрязнения территории. Несмотря на это, было принято решение об эвакуации более 160 тысяч человек, проживающих поблизости. На территории станции начались работы по ликвидации последствий аварии, которые идут и сейчас. В декабре 2013 года АЭС была официально закрыта. МАГАТЭ и Всемирная организация здравоохранения случаев острой лучевой болезни и прироста числа онкологических заболеваний, обусловленных аварией, не зарегистрировали. Комиссия Научного комитета по действию атомной радиации при ООН выполнила оценку влияния аварии на растительный и животный мир близ АЭС «Фукусима-1» и высказалась, что нарушения в биоте в масштабах популяции маловероятны.

Многие полагают, что гроза миновала и произошедшие события можно забыть, как ужасный сон. Однако это совершенно не так.

Одна их главных проблем при выводе из эксплуатации атомной станции «Фукусима-1» с последующей реабилитацией территории, которую сегодня волнует мировую общественность, состоит в обращении с накопленной загрязненной водой, очищенной от всех радионуклидов, кроме трития. Объем воды превышает 1 миллион 250 тысяч кубометров.

Откуда появилось такое количество загрязненной воды и почему она содержит только тритий?

– В реакторных помещениях атомной станции и хранилищах после аварии по-прежнему оставались и остаются сборки отработавшего ядерного топлива, генерирующие тепло. Вода нужна для обеспечения их охлаждения. Кроме того, из-за негерметичности конструкций в разрушенные здания АЭС поступала грунтовая вода, которую приходилось откачивать в специальные емкости. Всего до 2014 года на площадке атомной станции накапливалось от 400 до 500 кубометров в сутки, а ныне – до 140 кубометров в сутки загрязненной радионуклидами воды. Сегодня на площадке АЭС установлено более тысячи емкостей. Воду удалось очистить от наиболее опасных радионуклидов, кроме трития.

Что такое тритий? Тритий – это «тяжелый» изотоп водорода, низкоэнергетический радиоактивный нуклид, имеющий период полураспада около 12 лет. Образуясь в атмосфере, литосфере и гидросфере, он участвует в круговороте воды в природе, включаясь во все биологические рецепторы: растения, животные, пищевые продукты. В виде тритированной воды или органического вещества при питании или вдыхании он поступает в организм человека. Опасность трития в качестве источника внутреннего облучения определяется возможностью его присутствия в любых тканях в биологическом объекте, включая генетический материал клетки. Тритий может связываться с органическими веществами в тканях и клетках – белками, липидами, нуклеиновыми кислотами. Если в такой форме он задерживается в организме надолго, это может вызвать негативный эффект и, возможно, хромосомные повреждения.

Неужели мировое научное сообщество ученых не смогло разработать безопасное методы очистки воды от трития?

– Это не совсем так. До сброса жидких радиоактивных отходов рассматривали и исследовали пять методов очистки загрязненной воды: от подземного захоронения вод до локализации трития в твердую матрицу. Но ученые сошлись во мнении, что минимизацией опасности является именно сброс тритийсодержащих отходов. Начнем с того, что величина 22 ТБк/год была взята не случайно. Она представляет собой стандартное эксплуатационное значение сброса трития при эксплуатации объектов, генерирующих атомную энергию. Это касается и Японии, и других крупных стран с развитой атомной энергетикой. АЭС «Фукусима-1» при её эксплуатации в доаварийном 2010 году выбрасывала в Мировой океан именно такую величину сброса трития. Все это знали, и все молчали. Почему? Потому что близкие величины сбросов трития в Мировой океан, и выше, шли и идут от других прибрежных АЭС, радиохимических заводов мира (Канада, Китая, Ю. Корея, Франция, Великобритания).

При этом процедура сброса аварийных тритийсодержащих сбросов соответствует нормам МАГАТЭ. Поэтому в 2021 году генеральный директор агентства Рафаэль Мариано Гросси заявлял: «Выбранный Японией метод утилизации воды является технически осуществимым и соответствует международной практике», – и отмечал, что контролируемый сброс воды в море регулярно используется на действующих атомных электростанциях в мире.

В ноябре 2021 года компания TEPCO опубликовала научно-технический отчет о последствиях радиологического воздействия сброса накопленных тритированных вод в Тихий океан. В нем говорится, что при соблюдении установленных ограничений на концентрацию техногенных радионуклидов в сбросных водах и их объемов ожидаемые уровни радиационного воздействия на людей и водную биоту будут на 3-4 порядка ниже нормативно допустимых значений и никоим образом не могут негативно повлиять на экологическую обстановку в регионе и здоровье населения в целом.

Японская сторона утверждает, что все риски радиационного воздействия последствий сброса очищенной воды на население через пищевые цепочки и на водные организмы были оценены и являются допустимыми, в том числе, в соответствии с международными стандартами МАГАТЭ. В Министерстве экономики, торговли и промышленности Японии пояснили агентству ТАСС: «Содержание трития в воде, которую предполагается сбросить в океан с АЭС «Фукусима-1», будет не более 1,5 тыс. Бк/л, что в 40 раз ниже международной нормы для технической воды». Надо заметить, что это в 5-7 раз ниже нормативов, принятых для питьевой воды.

Редакция китайского таблоида «Жеминь Жибао» обратилась к Ивану Тананаеву с просьбой подготовить статью о ситуации со сбросом накопленной на японской АЭС. В статье, которая была издана 24 июля, Иван Гундарович указал, что российские ученые к настоящему моменту не имеют научно-обоснованных аргументов, чтобы утверждать, что сброс очищенной воды может приведет к загрязнению территориальных вод сторонних государств или Тихого океана.

– Однако нужно понимать, что место аварии на АЭС «Фукусима-1» – центр огромного юго-восточного региона, охватывающего континентальные и островные территории, 11 государств, имеющих свои побережья и выход к Тихому океану, – отмечает ученый. – В этих странах проживают сотни миллионов жителей, которые имеют полное право на собственную экологическую безопасность.

Поэтому понятно, почему они желают получить гарантии от Японского правительства о том, что в подготовленных к сбросу загрязненных вод в реальности не окажется ряд других опасных радионуклидов. Сейчас контроль обращения с очищенной водой, включая программу мониторинга, находится под надзором Целевой группы МАГАТЭ. Однако, на мой взгляд, японскому правительству стоило обсудить всю процедуру сброса радиоактивных вод не только с МАГАТЭ, но и с представителями всех стран региона, возможно, в формате переговоров, международных конференций и семинаров до начала сброса. Люди должны понимать, что стоит за решением сброса радиоактивных отходов в океан, быть уверены в собственной безопасности.

Безусловно, должен быть установлен международный контроль над процессом сброса и широкий радиационный мониторинг акваторий Тихого океана в пределах акватории государств, имеющих касательство к аварии на АЭС «Фукусима-1», включая экономическую зону и зоны традиционного рыболовства.

Как вы сказали, одна их главных проблем при выводе из эксплуатации атомной станции «Фукусима-1» состоит в обращении с накопленной загрязненной тритием водой. Значит, есть и вторая?

– Да, есть. Наиболее радиоэкологически опасным фактором, воздействующим на радиационную обстановку близ АЭС «Фукусима-1», явилось нахождение в момент аварии в центральном хранилище радиоактивных отходов отработавших и «свежих» тепловыделяющих сборок. Оценочно, в реакторах АЭС «Фукусима-1» и в хранилище радиоактивных отходов может находиться до 500 тонн ядерного топлива. Поэтому сливай тритированную воду, не сливай – основная задача реабилитации промышленной площадки АЭС «Фукусима-1», то есть полный вывоз отработавшего ядерного топлива, не решена.

Проблема в том, что находящееся в хранилище на площадке АЭС «Фукусима-1» отработавшее топливо из-за аварии имеет дефектный, конфликтный, некондиционный характер. Оболочки топливных элементов в тепловыделяющих сборках в большинстве разрушены, в бассейн-хранилище поступают высокоактивные продукты деления, которые способны мигрировать в объекты окружающей среды.

Каждый энергетический реактор на уран-оксидном топливе в ходе кампании накапливает в отработанном топливе плутоний: примерно 1 г на ГВтч. Шесть реакторов BWR АЭС «Фукусима-1» могут нарабатывать под 300 г на 1 ГВтч, а их брутто-мощность – 4,456 ГВт. При альфа-распаде изотопов урана, плутония, трансурановых элементов выделяется гелий, который совместно с газообразными продуктами распада (благородные радиоактивные газы) создает высокое давление в тепловыделяющих элементах (твэлах), которое неизбежно разрушает оболочку. Твэл теряет газовую герметичность. Это событие может произойти через 100-300 лет после выгрузки отработанного ядерного топлива из реактора. Распавшийся плутоний, превратившийся в дочерние уран, нептуний и америций, дает аэрозоль, ведущий себя как газ. Для удержания этого аэрозоля контейнер должен иметь герметичные барьеры и поглощающие материалы, однако их там нет.

Как говорится в известном меме, кто виноват, мы никогда не узнаем. Но что же делать?

– Путь один: обращаться к профессионалам. В реальном времени оператором по вывозу и переработке дефектного отработавшего ядерного топлива в мире может стать только производственное объединение «Маяк» (оно находится в городе Озерск в Челябинской области). В США переработка отработавшего топлива не предусматривается, японский завод по переработке еще не запущен, а включение в оборот дефектного отработавшего топлива во Франции проблематична вследствие больших рисков в процессе переработки и отсутствия опыта.

На ПО «Маяк» функционирует уникальный завод РТ-1 текущей производительностью до 400 тонн тяжелых металлов в год. К завершению реконструкции РТ-1 объем переработки может вырасти до 600 тонн и выше. Он имеет уже 40-летнюю историю, реализует технологический процесс переработки отработавшего ядерного топлива широкой номенклатуры, в том числе и зарубежного дизайна. Разработана прорывная технология по переработке отработавшего уран-циркониевого топлива исследовательских реакторов и транспортных судовых установок ледокольного флота России. Это является дополнительным конкурентным преимуществом на мировых рынках для разработки технологии и решения такой сложной проблемы, как обращение с «кориумом» (разрушенным топливом) японской АЭС «Фукусима-1», оболочка твэлов которых изготовлена из циркония. ПО «Маяк» сотрудничает с более чем 30 странами в области обращения с ядерными и радиоактивными материалами. Еще одно важнейшее конкурентное преимущество перед другими производствами мира – это возможность транспортировки и переработки не только топлива АЭС «Фукусима-1», но и одновременно уже долгое время накапливающегося МОКС-топлива от японской АЭС на быстрых нейтронах «Monju» без существенных ограничений. В Японии перерабатывать это топливо пока негде. Можно также уверенно заключить, что мировые цены на переработку отработанного ядерного топлива выше, чем в России, в 1,5-2 раза. Поскольку вся работа по переработке зарубежного топлива может строиться только на основании российского законодательства, которое предусматривает возврат переработанных радиоактивных отходов в страну заказчика. ПО «Маяк» готов предложить вариант возврата радиоактивных отходов по завершению переработки по европейскому стандарту. Это означает, что радиоактивные отходы, содержащие наиболее опасные изотопы цезия и стронция, предприятие готово вернуть заказчику в виде боросиликатной матрицы, не требующей глубинного захоронения. Прототип оборудования для создания такой матрицы уже прошел испытания на РТ-1 и в скором времени будет внедрен в технологическую цепочку. Думаю, это убедительно доказывает, что все текущие технологические возможности по пеналированию, транспортировке и переработке отработанного ядерного топлива и по обращению с радиоактивными отходами на производственном объединении ПО «Маяк» уникальны и не имеют аналогов в мировой практике. Все логистические, транспортные и технологические процессы были отработаны в решении проблемы вывоза отработавшего ядерного топлива от выведенных из эксплуатации атомных подводных лодок первого и второго поколения с Дальнего Востока. Тогда был вывезен полностью 41 эшелон с отработавшим ядерным топливом.

Следует отметить, что в этой работе может найти свое место и Кольский научный центр. Он обладает необходимыми компетенциями по созданию эффективных матричных композиций для иммобилизации радиоактивных отходов и сорбционных неорганических природоподобных материалов, основанных на минеральной базе Хибин.