В России развитие электромобилей поручили Росатому: его «дочка» Рэнера строит гигафабрики по производству литий-ионных батарей, а недавно сам Росатом объявил о планах по созданию электромобильной платформы. Прорисовывается концепция, при которой российские электромобили запитают от атомных станций с их нулевыми выбросами парниковых газов и наступит экологический катарсис. Или нет?
Предлагаю подискутировать на тему перспективности АЭС. Лично я не отношу себя к поклонникам этого вида энергии, и дело в рисках второго Чернобыля: нормы безопасности в атомпроме серьёзно выросли с тех пор. Но есть другая проблема, которую многие считают незначительной — радиоактивные отходы, в частности, отработавшее ядерное топливо. Мелочь? Вроде бы да, пока не поймёшь, что нарабатывают их тысячами тонн и среди них есть крайне опасные изотопы с периодом полураспада тысячи и миллионы лет. Расскажу, как эта проблема ударила по моим родным краям, а заодно поговорим о широко обсуждаемом «большом прорыве» в её решении: на Белоярской АЭС заявляют (впервые в мире!) о переходе на замкнутый ядерный цикл, что якобы снимает все вопросы. Но именно, что якобы.
Как прочувствовать проблему
Я родился и живу в Челябинске. В 80 км от нас расположено ПО «Маяк» — наработчик плутония для первой атомной бомбы СССР, а сейчас — крупный радиохимический завод. И есть у нас такая забава: брать индикатор радиоактивности и ходить на берега речки Течи, что вытекает с территории «Маяка», точнее, из каскада его технических водоёмов. Такой «эко-туризм» очень отрезвляет.
Например, на её топких берегах недалеко от трассы Челябинск-Екатеринбург я находил места, где мощность дозы радиоактивного излучения составляет 500-600 мкР/ч, что не смертельно, но значительно выше фона (до 30 мкР/ч). Причём недорогие приборы со счётчиками Гейгера фиксируют только гамма-радиацию, тогда как пойма Течи загрязнена сейчас в основном бета-излучателями — стронцием-90 и цезием-137. С более серьёзными приборами мы обнаруживали их присутствие в Бродокалмаке, который находится в 60 км от «Маяка» вниз по Тече.
И всё это не так удивительно, только с момента окончания сброса в Течу радиоактивной дряни прошло ровно 70 лет. За это время быстроживущие изотопы распались (отравив кучу людей), а долгоживущие растеклись по руслу и мигрировали в ил. Но даже так 70 лет спустя в её верховьях нежелательно находиться долго, а тем более есть, пить, жечь костры и так далее. Период полураспада строниция-90 и цезия-137 составляет около 30 лет, то есть если брать именно распад (а не миграцию изотопов), от первоначального количества осталась ещё четверть. А есть тут и плутоний-239 с периодом полураспада 24 тысячи лет, так что хватит надолго.
Откуда в Тече весь букет радиоактивных отходов? В конце сороковых годов на «Маяке» запустили ядерный реактор (Аннушку), который нарабатывал плутоний для первой ядерной бомбы. Плутоний образуется при обычной цепной реакции деления урана-235, правда, в небольшом количестве, менее 1% от общей массы. Оставшийся коктейль радиоактивной дряни, насыщенный сотней разных изотопов, в этом случае является отходами. Их оказалось неожиданно много — это вообще ключевая проблема атомной энергетики до сих пор.
В те годы работы велись в дикой спешке (американцы уже «испытали» свои бомбы на Японии), поэтому команда Курчатова об экологии не думала — в тех условиях это можно понять. Отходы решили сливать прямиком в Течу, и так длилось с 1949 по 1952 годы. Потом ещё лет пять сбрасывали, но в меньших объемах. В те годы и в США, и в Великобритании, такое способ «утилизации» атомных отходов считался нормой, правда, западные страны отправляли их в океаны (например, в Селлафилде), где они растворялись в большей массе воды. У нас же — в небольшую речку, считая, что вся эта пакость размоется течением.
Но этого не случилось: тяжёлые металлы просто оседали в ил и прекрасно накапливались в пойме реки на десятках километрах вниз по её течению. Есть там пресловутая деревня Муслюмово, на которой словно бы ставили эксперимент: отселять её жителей на 1,5 км стали только в 2009 году, через полвека после загрязнения реки.
А потом случилось вот что: ядерные отходы прекратили сбрасывать в реку и теперь накапливали в огромных емкостях, одна из которых взорвалась в 1957 году. Теперь у нас есть так называемый радиоактивный заповедник, где также до сих пор фиксируется распад бета-частиц. Отходы сбрасывали также в открытые водоёмы вблизи «Маяка», и один из них, озеро Карчай, пересох в 1967 году, и ветер раздул радиоактивную пыль. Ну и так далее: это самые известные инциденты, а сколько их было всего...
За 75 атомных лет весь мир отчётливо осознал проблему радиоактивных отходов, которые образуются при работе любых реакторов: хоть энергетических, хоть военных. Эти отходы образуются тоннами и состоят из дикого коктейля самых разнообразных изотопов, которые продолжают распадаться и нагреваться, поэтому первые годы их держат в специальных приреакторных бассейных, чтобы ушли короткоживущие изотопы. Но что делать с остальными — вопрос. Скажем, полураспад америция-243 занимает 7370 лет, у нептуния-247 — более 2 000 000 лет. Понятно, что таких долгожителей образуется не очень много, но сути дела это не меняет, потому что и потенциальная опасность от них колоссальная. Многие из них являются альфа-излучателями, то есть почти безопасны на расстоянии и плохо обнаруживаются, но крайне вредны при попадании внутрь организма.
Конечно, стандарты безопасности с курчатовский времён возросли многократно, и сегодня сброс радиоактивных отходов куда бы то ни было является преступлением. Хотя, вероятно, в режиме форс-мажора такие инциденты всё же случаются. Банально, Теча по-прежнему вытекает из каскада технических водоёмов «Маяка», которые уже накопили изрядный запас изотопов (кто же их проверит, кроме самого «Росатома»?).
На волне таких радиоактивных сталков я задумался: окей, а куда вообще деваются радиоактивные отходы у нас и на Западе? И оказалось, что как такового решения нет. Понятно, что сейчас всё не настолько дико, как 70 лет назад, но в любом случае полноценного варианта изоляции отходов нет (и, возможно, при нашей жизни не будет). Есть временные решения: закатывание их в бочки, в бетон, остекловывание, а затем — помещение в те или иные хранилища. Где-то это бетонные бункеры, где-то шахты в горах.
Для отходов, которые смертельно опасны десятки тысяч и миллионы лет, трудно придумать надёжный способ хранения: за это время геологические и климатические изменения могут разрушить любой бункер, будь он хоть на глубине 2 км (по меркам Земли — с её диаметром 12,7 тысяч км — ничтожная величина). Сейчас самые влажные фантазии атомщиков — оставить лишь те изотопы, что активны в пределах 300 лет (тот же стронций-90 за это время переживёт десять полураспадов). Но даже это немалый срок: например, если взглянуть в прошлое, то это Петровские времена. И все эти 300 лет тонны радиоактивного дерьма нужно стеречь от террористов и сталкеров, что уже само по себе требует ресурсов (здорово, когда деньги даёт щедрое государство, но за 300 лет нас наверняка ждут кризисы, когда всё идёт по бороде).
И, подчеркну, что про 300 лет — это пока только фантазии. Правда, нам говорят, что они уже близки к реализации, но и тут всё не так просто.
О реакторах на быстрых нейтронах
Недалеко от нас, под Екатеринбургом, есть Белоярская АЭС — это первая гражданская АЭС в СССР. От прочих атомных станций она отличается реакторами на быстрых нейтронов (БН-600 и БН-800), от которых во всем мире отказались, но у нас пытаются использовать для переработки отработавшего топлива. Сейчас Росатом как раз и рапортует о переходе на так называемый замкнутый ядерный топливный цикл. Эта давняя мечта атомщиков: пустить в дело отработавшее ядреное топливо и прочие отходы (например, списываемый оружейный плутоний), которых в общей сложности накоплены в России миллионы кубометров.
Не вдаваясь в подробности, на Белоярской АЭС уже освоили работу на так называемом МОКС-топливе: это смесь оксидов урана и плутония, который остаётся после работы реакторов. Сейчас готовится перевод реактора на топливо с примесью самых долгоживущих изотопов, в частности, кюрия, америция, нептуния (минорных актинидов) — они накапливаются в «отработке» и из-за чудовищных сроков жизни не оставляют шансов надёжно их захоронить.
Официальные СМИ подают эту тему как большой прорыв, а читатели забомбардировали меня ссылками под соусом «проблема решена». Но одинаково бравурная интонация всех сообщений такого рода заставили меня поискать альтернативного мнения, и я спросил физика-ядерщика Андрея Ожаровского, насколько этот план реализуем. Вкратце его тезисы такие:
1. Такой процесс, даже если реализуем технически, является крайне дорогим, потому что как минимум требуется отделение нужных изотопов (плутония, кюрия, америция, нептуния и так далее) из общей радиоактивной массы. Плюс сам Белоярский реактор, судя по всему, даёт отнюдь не дешёвую энергию. В общем, работа на «как бы бесплатном» отработавшем топливе будет совсем не бесплатной.
2. Даже в случае успеха одни изотопы переводятся в другие изотопы, что не снимает проблему их хранения в течение длительного времени.
3. Ряд изотопов в принципе не поддаётся такому процессу (трансмутации), например, йод-129. Его период полураспада — 15,7 млн лет, и он биологически активен.
4. Речь пока только об эксперименте, и не факт, что процесс окажется масштабируемым настолько, чтобы в обозримом будущем переработать хотя бы малую часть уже накопленных изотопов.
В итоге, насколько я понял, желаемое выдаётся за действительное. Чтобы не быть голословным, вот пример научной работы на тему, в которой исследуется трансмутация америция-241 с периодом полураспада 433 года: это сильный гамма-излучатель, и авторы предлагают выжигать его в реакторах в качестве основного топлива. В итоге, по их расчётам, от 36 тонн загруженного в реактор америция-241 останется 8 тонн, но через 35 лет (!) работы реактора. В результате нарабатывается ещё и немало разных изотопов плутония, от 238-ого до 242-го. Плюс за скобками остаются все технические проблемы этого процесса, например, большое тепловыделение америция-241.
На Белоярской АЭС мне сказали, что замкнутый топливный цикл позволяет сократить количество отходов, подлежащих «вечному» захоронению, в 20 раз. В том числе, за счёт использования отвального урана-238, который предлагается не хранить, а «сжигать» в быстрых реакторах.
Это, наверное, разумно, но даже так мы не решаем проблему ядерных отходов и изотопов-долгожителей в корне, а просто сокращаем объем «вечных» хранилищ. Но когда что-то нужно хранить вечно, хочется спросить: и за чей же счёт потомки должны делать это? Мы ведь просто берём у них в долг.
Отдельный вопрос — сколько процентов проблемных изотопов сможет сжечь Белоярская АЭС за год, да десять лет, за сто лет...
В сухом остатке
Я не хейтер атомной промышленности. Я, скорее, выступаю за максимально осознанное отношение к её проблемам. И за расстановку приоритетов.
Атомщики хотят стоить новые станции: сейчас монтируются три энергоблока, а к середине века планируется добавить ещё 13. И эти АЭС будут плодить и плодить новые отходы, которые пока неясно, куда девать.
И я считаю, что приоритетной задачей атомпрома является ликвидация того колоссального вреда, что он уже нанес. И под вредом я понимаю накопление миллионов кубов опасной дряни, из-за которой мы живём как на пороховом складе. Вот когда атомщики перейдут на полностью безотходный цикл, можно рассуждать о перспективах. А пока не нужно бежать впереди паровоза: способы трансмутации изотопов ищут ещё с советских времён.
И лично я считаю невежеством называть атомную энергию «зелёной», пока за ней тянется чёрный хвост радиоактивных отходов. Получается такой парадокс: отработала АЭС 50 лет, прекрасно. А потом ещё 5 тысяч лет наши потомки должны охранять наработанное ей токсичное дерьмо. Вот прикиньте, если бы вам предложили сторожить опасный коктейль изотопов, который возник ещё во времена египетских фараонов и приносил пользу им, а вам — только головняки. Если добавить в стоимость атомной энергии расходы на переработку и хранение отходов, боюсь, она станет золотой.
Атомщики, конечно, России нужны. Это очень умные ребята. Я отнюдь не призываю свернуть отрасль, упаси бог. Но в первую очередь их ум нужен для решения проблем, которые создали их предки. Что касается новых АЭС, то даже я, фанат электромобилей, смотрю на перспективу такой энергобезопасности крайне скептически. Давайте сначала обезопасим 90% уже накопленных отходов, а потом подумаем о создании новых.
