РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЯКУТИИ – ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ

Каймонов Михаил Васильевич, Киселев Валерий Васильевич, Хохолов Юрий Аркадьевич

За последние десятилетия во всем мире произошла кардинальная переоценка влияния радиационного излучения на человека и окружающую среду. Международная комиссия радиационной защиты официально приняла концепцию беспорогового воздействия радиации на здоровье человека [1]. Обеспечение радиационной безопасности населения во многих странах возведено в ранг государственной политики.

Мировое сообщество крайне обеспокоено нарастающей опасностью радиационного облучения. В настоящее время в мире действует около полутора тысяч неправительственных групп антиядерной направленности. Работа их сводится к информированию и просвещению населения, подготовке и проведению антиядерных акций, радиоэкологического мониторинга, издательской деятельности и т.д.

Начиная с середины ХХ в. во всем мире интенсифицируется промышленное производство. Это приводит к появлению в значительных количествах (в особенности на территориях развитых стран) и глобальному перераспределению на земной поверхности большой группы естественных радионуклидов разной степени устойчивости, концентрация которых заметно увеличилась в связи с широкомасштабной добычей полезных ископаемых (как правило, – урановых руд), а также их переработкой, сжиганием и т.д.

Гонка ядерных вооружений в период холодной войны многократно усилила этот процесс и ускорила к тому же появление искусственных радионуклидов, образующихся при производстве ядерных зарядов и топлива, испытаниях ядерного оружия, использовании его во время учений и т.д. Существенному радиационному загрязнению отдельных территорий в некоторых странах (в том числе и в бывшем СССР) способствовали масштабные аварии на перерабатывающих предприятиях и хранилищах радиоактивных отходов (РАО), объектах ядерной взрывной технологии, электростанциях и т.д. Вследствие своей внезапности эти аварийные (внеплановые) выбросы представляют наибольшую опасность для окружающей среды и человека.

Радиационное загрязнение территории РС(Я) началось во времена «Дальстроя» (30-40-е гг. прошлого столетия) и происходило за счет техногенного перераспределения естественных радионуклидов. Позже существенный «вклад» стали вносить искусственные радионуклиды, выпадающие из облаков, приносимых после подземных взрывов из воздушного пространства над территорией ядерных испытательных полигонов на Новой Земле . Загрязнение увеличилось еще больше за счет подземных ядерных взрывов (ПЯВ) на территории Якутии, проводимых в мирных целях. Население республики узнало о радиационном загрязнении отдельных территорий только в период гласности.

В какой-то мере росту радиационного загрязнения отдельных территорий РС(Я) способствовал развал СССР, сопровождавшийся ликвидацией многих предприятий. В связи с этим бесхозными оказались отвалы урановых руд, кернохранилища, геологические пробы, выработавшие ресурс и своевременно не вывезенные на перерабатывающие предприятия радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ), различные источники излучения и питания, эталоны и т.д. Все это причисляется к твердым радиоактивным отходам (ТРАО) и подлежит переработке и обязательному захоронению.

Учитывая исключительную важность предотвращения чрезвычайных ситуаций (ЧС), приводящих к радиационному загрязнению, была разработана федеральная программа «Обращение с радиоактивными отходами, отработавшими ядерными материалами, их утилизация и захоронение на период 1996-2005 гг.». Основная ее цель – разработка и реализация мероприятий по нормализации радиационной обстановки на загрязненных территориях и снижению риска облучения населения.

В свою очередь ГК РС(Я) по ГО и ЧС (с привлечением ряда организаций) предложена республиканская программа «Обеспечение экологической безопасности в районах проведения мирных ядерных взрывов и добычи урансодержащих руд в Республике Саха (Якутия) на 1996-2005 гг.», которая утверждена во всех инстанциях и рекомендована к исполнению как подпрограмма вышеназванной российской программы. Для реализации ее в республике было организовано специальное Управление ликвидации воздействий радиации (УЛВР). Важность решения проблем радиационной безопасности РС(Я) подчеркивалась постановлениями республиканских конференций (1993 и 2003 гг.), посвященных этой проблеме [2, 3].

Если сравнивать твердые радиоактивные отходы, имеющиеся на территории РС(Я), по степени опасности для биоты, то на первое место надо поставить, несомненно, изотопы плутония и радионуклиды, выброшенные при аварийных подземных ядерных взрывах (АПЯВ) [2, 4, 5]. Это особенно подчеркивалось в материалах вышеупомянутых конференций по радиационной безопасности РС(Я). Вылетевшие как сказочный джин из кувшина (скважины) указанные продукты загрязнили значительную территорию. Собрать их и поместить обратно в «кувшин» (в данном случае – могильник) – невероятно технически сложная, объемная и дорогостоящая операция.

Как известно, в послевоенные годы учеными США была высказана идея о возможности использования подземных ядерных взрывов в мирных целях. Реализация программ по использованию ПЯВ в мирных целях началась в 60-е годы прошлого века и в США, и в бывшем СССР [1, 5]. В США в течение 1964-1972 гг. по программе «Плаушер» произведено 28 ПЯВ, которые носили опытно-методический характер [1]. В СССР масштабы были большие: в течение 60-80-х годов прошлого века произведено 124 ПЯВ, из них 12 – на территории Якутии (рис. 1). Два взрыва под кодовыми названиями «Кристалл» (1974 г.) и «Кратон-3» (1978 г.) признаны аварийными в связи со значительным выбросом на поверхность радионуклидов широкого спектра, а также изотопов плутония.

Заказчиками ПЯВ выступали Мингео и Минцветмет СССР, исполнителем – бывший Минсредмаш СССР.

Подземные ядерные взрывы на территории Якутии производились с 1974 г. Целевое их назначение, время и место исполнения следующие (см. рис. 1).

1. Сооружение плотины хвостохранилища, заказ- чик – Минцветмет СССР:

– «Кристалл», 1974 г.; Мирнинский улус, в 2,5 км от г. Удачного.

2. Глубинное сейсмическое зондирование земной коры, заказчик – Мингео СССР:

– «Горизонт-4», 1975 г.; Булунский улус, в 30 км от пос. Кюсюра;

– «Кратон-4», 1978 г.; Кобяйский улус, в 19 км от с. Арыктах;

– «Кратон-3», 1978 г.; Мирнинский улус, в 39 км от пос. Айхала;

– «Кимберлит-4», 1979 г.; Верхневилюйский улус, в 28 км от с. Туобуя.

3. Интенсификация притоков нефти и газа из скважин, заказчик - Мингео СССР:

– «Ока», 1976 г.; Мирнинский улус, в 38 км от с. Таас-Юрях;

– «Вятка», 1978 г.; Мирнинский улус, в 26 км от с. Таас-Юрях;

- «Шексна», 1979 г.; Мирнинский улус, в 7 км от с. Таас-Юрях;

-«Нева-1», 1982 г.; Мирнинский улус, в 31,5 км от с. Таас-Юрях;

– «Нева-2», 1987 г.; Мирнинский улус, в 40,5 км от с. Таас-Юрях;

– «Нева-3», 1987 г.; Мирнинский улус, в 42,5 км от с. Таас-Юрях.

4. Создание подземной емкости для хранения неф-ти, заказчик – Мингео СССР:

– «Скв. № 101», 1987 г.; Мирнинский улус, в 41,4 км от с. Таас-Юрях.

Значительную радиационную опасность представляют также отвалы необогащенных урановых руд и хвостохранилищ обогатительных фабрик по их переработке (оставшиеся еще со времен ГУЛАГа). Других типов РАО на территории РС(Я) немного. Эти отходы необъемны, поэтому их временная изоляция в техническом отношении, по-нашему мнению, сравнительно несложна. В то же время, из-за большой территориальной разобщенности местоположения радиоактивных отходов на территории республики, расходы на их сбор и транспортировку предстоят немалые. Чтобы снизить риск радиационного облучения населения, постановлением Правительства РС(Я) № 50 от 17.07.1997 г. ряду организаций, в том числе Институту горного дела Севера (ИГДС) СО РАН, было поручено разработать концепцию утилизации и захоронения радиоактивных отходов на территории РС(Я).

Приступая к разработке этой концепции, наш институт имел весомый задел научно-исследовательских работ, выполненных по вышеназванной республиканской программе обеспечения радиационной безопасности. Суть проблемы и пути ее решения излагаются ниже.

Радиационная безопасность РС(Я) должна базироваться, по-нашему мнению, на следующих концептуальных принципах:

– учет разнообразия типов твердых радиоактивных отходов, специфики их размещения, а также миграции радионуклидов на территории республики;

– поэтапное решение всех вопросов обращения с ТРАО на территории РС(Я): первый этап – сбор, консервация (компаундирование) и временное (не менее 100 лет) захоронение ТРАО; второй этап – переработка ТРАО и захоронение их (практически вечное) в специально построенном подземном могильнике, обеспечивающем надежную изоляцию от биоты;

– приоритетное использование существующих технологий наиболее развитых и хорошо оснащенных отраслей промышленности РС(Я) (горнодобывающая, гидротехническое строительство), их приспособление для производства всех видов работ с РАО;

– пересмотр существующих и разработка новых подходов, рекомендаций для нормализации радиационной обстановки;

– использование искусственно намораживаемого льда (капельным способом – разбрызгиванием воды в холодном воздухе) в качестве материала, компаундирующего (связывающего, или цементирующего) ТРАО, а также для возведения защитных барьеров;

– максимально возможное использование подземного пространства, образованного при разработке полезных ископаемых на территории РС(Я), для временного захоронения (изоляции) некоторых видов ТРАО (геологические пробы, керны, эталоны, источники излучения, радиоизотопные генераторы);

– использование научного потенциала местных НИИ и результатов научных исследований для выработки перспективных подходов и решений в области обращения с радиоактивными отходами в криолитозоне.

При разработке концепции необходимо было, разумеется, учесть множество характерных для северных регионов факторов: отдаленность радиационно загрязненных объектов от основных транспортных магистралей, сложную схему доставки грузов и дороговизну перевозок, отсутствие каких-либо перерабатывающих предприятий, могильников на территории РС(Я) и т.д.

По прогнозу зарубежных ученых и специалистов, решение всех вопросов обращения с РАО, ввиду их чрезвычайной сложности и недостаточной изученности, следует ожидать не ранее 2020 г. В настоящее время необходимо организовать научные и технологические исследования по разработке нетрадиционных способов утилизации РАО, конструкций защитных барьеров на основе природных аналогов, на длительный срок замедляющих миграцию радиоактивных веществ, а также мер по их стабилизации.

Основное внимание в исследованиях, проводимых ИГДС СО РАН, обращалось на технические мероприятия по реабилитации загрязненных аварийными подземными ядерными взрывами территорий и захоронению ТРАО.

Наиболее приемлемым способом дезактивации может быть послойное снятие в зимнее время загрязненных грунтов и последующее их захоронение (на срок не менее 100 лет) в поверхностных курганных могильниках (ПКМ), возводимых непосредственно на дезактивированной территории (рис. 2). Этот способ был разработан авторами статьи [6].

Для удаления радиационно загрязненного «мертвого леса» рекомендуется спиливание деревьев и переработка их в технологическую щепу серийно выпускаемым комплексом УПФП-1 с последующей укладкой в ПКМ (вперемешку с грунтом и почвой).

Загрязненные донные отложения водотоков с сезонным стоком следует снимать также послойно в зимнее время, по мере промерзания, с последующей транспортировкой и укладкой в могильник.

Очистку стекающих с загрязненной поверхности вод (вешних, дождевых) от радионуклидов рекомендуется производить в фильтрующих дамбах, донных карьерах, испарительных прудах, конструктивно не отличающихся от применяемых на Чернобыльской АЭС. В качестве сорбирующего материала предлагается использовать цеолит местных месторождений [5].

Твердые радиоактивные отходы в виде эталонов и источников излучения необходимо размещать в отработанных выработках шахт или рудников на территории республики. Они должны быть предварительно сгруппированы, разделены на классы, скомпаундированы по общепринятым в настоящее время требованиям. Нашим институтом, совместно с другими организациями, составлен Кадастр имеющихся на территории РС(Я) отработанных подземных горных выработок, пригодных для повторного использования, в том числе и для захоронения ТРАО [7].

Таким же способом утилизируются радиоактивные керны, геологические пробы, образцы и т.д., которые помещаются в контейнеры с обязательной маркировкой. При значительном объеме такого типа радиоактивных отходов, а также отсутствии контейнеров возможен бесконтейнерный способ временного захоронения в подземном выработанном пространстве. В таком случае их необходимо сцементировать льдом по технологии, разработанной в нашем институте. Имеющиеся на территории РС(Я) бесхозные радиоизотопные термоэлектрические генераторы также должны временно храниться под землей.

Отвалы урановых руд, урансодержащие породы, вынутые при проведении разведочных работ, отходы ранее действующих обогатительных фабрик по переработке урановых руд должны быть максимально сконцентрированы и законсервированы (захоронены) вышеописанным способом [6].

Проведенные нами исследования позволили сделать вывод, что курганный могильник по структуре и форме может быть идентичен таким широко распространенным криогенным формам рельефа, как бугры пучения (булгунняхи), поскольку они являются, как правило, устойчивыми природными образованиями с ледяным ядром. Могильник возводится с применением технологий горного дела и гидротехнического строительства [6]. Собранные с радиационно загрязненной территории и перевезенные на площадку почва, грунт, донные отложения водотоков, растительность (переработанный в технологическую щепу «мертвый лес») в зимнее время укладываются послойно с уплотнением (см. рис. 2) и проливом водой поливочной машиной [5].

Образуемый при капельном разбрызгивании воды в холодный воздух лед обеспечивает высокую скорость намораживания могильника, превращаемого в ледопородный монолит (см. рис. 2). Эта операция не требует больших затрат. Поверхностный курганный могильник оказывается к тому же «заряжающимся» каждую зиму аккумулятором атмосферного холода, запасов которого достаточно (при наличии теплозащитного и противоэрозионного покрытий) для обеспечения отрицательной температуры радиоактивных отходов в теплый период года, а следовательно, обеспечения устойчивости конструкции и локализации радионуклидов.

В целях защиты могильников от неблагоприятных разрушающих факторов необходимо выполнение определенных мероприятий [8]. Проведенное математическое моделирование подтверждает предположения о том, что возведенные в соответствии с разработанным нами технологическим регламентом могильники будут иметь устойчивую круглогодичную отрицательную температуру ядра [5]. Даже в случае возможного глобального потепления климата, в зимнее время технически возможно (с помощью термосифонов) подзаряжать могильник естественным (атмосферным) холодом без применения холодильных машин, предотвращая тем самым его растепление [3].

Все разработки нашего института по реабилитации территорий, на которых произошли аварийные подземные ядерные взрывы (наряду с описанием аварийных ситуаций и методикой возведения поверхностных курганных могильников), подробно изложены в монографии [5].

В последующие годы исследования ИГДС СО РАН были направлены на совершенствование методик расчета оптимальных геометрических параметров могильников, термического сопротивления теплоизоляции, разработку рекомендаций по проектированию и изыскательским работам, приемов и технологий ведения дезактивации загрязненных территорий и строительства могильников.

Сделанная УЛВР РС(Я) экономическая оценка расходов показала, что только на проведение реабилитационных работ на территории АПЯВ «Кристалл» необходимо затратить не менее 38 млн. рублей (в ценах 1999 г.), без учета расходов на опытно-экспериментальные работы, которые, по-нашему мнению, должны быть проведены в обязательном порядке [9]. Масштабность ущерба, причиненного аварийным подземным ядерным взрывом «Кратон-3», значительно увеличивает затраты.

В заключение можно отметить, что обеспечение радиационной безопасности РС(Я) – большая, сложная, но решаемая проблема. Авторам статьи хотелось бы выслушать мнения специалистов и ученых по вопросам, рассмотренным в данной публикации. Необходимо привлечь внимание к данной проблеме ученых других специальностей (биологов, химиков, мерзлотоведов и т.д.), что позволит выбрать оптимальные пути ее решения.


Литература

1. Ядерная энциклопедия: Автор проекта, руководитель и ред. А. А. Ярошинская. – М.: Благотворительный фонд Ярошинской, 1996. – 656 с.

2. Радиационное загрязнение территории Республики Саха (Якутия). Проблемы радиационной безопасности // Сб. докладов I Республиканской научно-практической конференции. – Якутск, 1993. – 254 с.

3. Сборник тезисов II Республиканской конференции «Радиационная безопасность Республики Саха (Якутия)». – Якутск, 2003. – 91 с.

4. Бурцев И.С., Колодезникова Е.Н. Радиационная обстановка в алмазоносных районах Якутии // Препринт. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1997. – 51 с.

5. Киселев В.В., Бурцев И.С. Ликвидация последствий аварийных подземных ядерных взрывов в зоне многолетней мерзлоты. – Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1999. – 145 с.

6. Патент РФ на изобретение №2134459. Способ захоронения твердых радиоактивных отходов в зоне многолетней мерзлоты / В.В. Киселев, Ю.А. Хохолов. – МКИGG21F9/24. Заявл. 12.8.97. Опубл. Бюл. № 22. М.: ФИПС, 1999. - 4 с.

7. Кадастр подземных выработок на территории РС(Я), пригодных к повторному использованию для целей, не связанных с горным производством / ИГДС СО РАН, ГКЧС РС(Я), Якутский округ гостехнадзора России. – М.: ГУП ЦПП, 1998. – 56 с.

8. СНиП 2.01.28-85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов. Основные положения по проектированию / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 14 с.

9. Бурцев И.С., Степанова С.К., Колодезникова Е.Н. Экономическая оценка экологических последствий подземных ядерных взрывов мирного назначения в аспекте устойчивого развития. – Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2000. – 114 с.


Каймонов Михаил Васильевич
младший научный сотрудник, ИГДС
Киселев Валерий Васильевич
кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Институт горного дела Севера (ИГДС)
Хохолов Юрий Аркадьевич
кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ИГДС


`На
`Институт
Яндекс.Метрика