Стеклянный кошмар: очистка ядерного наследия Холодной войны в Хэнфорде

Автор оригинала: Maria Gallucci
  • Перевод

Три десятилетия учёные очищали 177 гигантских резервуаров с радиоактивной грязью в Хэнфордском комплексе. И эти работы только начаты.



Хэнфордский комплекс на юге штата Вашингтон вырабатывал оружейный плутоний во время Второй мировой войны и Холодной войны. Хэнфордская «вит-фабрика» разработана с целью подчистить отходы этого ядерного наследия.

Это место описывают с использованием превосходных степеней. Журналисты назвали его самым загрязнённым местом в западном полушарии. Также на этом месте расположилась одна из крупнейших строек мира.

В Хэнфордском комплексе на юге штата Вашингтон под песчаной почвой покоятся 177 гигантских баков, до краёв заполненных радиоактивными остатками 44 лет производства радиоактивных материалов. Со Второй мировой войны и всю Холодную войну ХФ выдавал плутоний, из которого было создано более 60 000 ядерных зарядов, включая атомную бомбу, стёршую с лица земли Нагасаки в августе 1945. Разраставшееся производство в итоге загрязнило почву и грунтовые воды, оставив за собой 212 млн литров токсичных отходов – достаточно для того, чтобы заполнить 85 бассейнов олимпийского размера. Уже несколько десятилетий комплекс не выдаёт плутоний, а правительство США до сих пор не может придумать, как очистить эту местность.



Сегодня это комплекс площадью в 1500 км2, что составляет примерно половину Род-Айленда [или сравнимо с Санкт-Петербургом / прим. перев.], представляет собой заросшее полынью и редкой травой поле близ Ричленда в заливе Уош. Подземные резервуары из стали и железобетона сгруппированы в «фермы» и находятся под центральной равниной, а законсервированные ядерные реакторы окружают их как часовые. Учёные нашли уже 1800 различных загрязнителей внутри этих баков, включая плутоний, уран, цезий, алюминий, йод и ртуть. Вся эта масса, густая, как арахисовое масло, и солевые лепёшки, по консистенции напоминающие мокрый песок на пляже, залиты водой.



Все эти отходы остались от активных военных времён и инноваций Холодной войны. С 1943 года эксперты из Хэнфорда первыми разрабатывали безопасные промышленные методы химического разделения плутония и облучённого урана. Их изначальный висмут-фосфатный процесс выдавал «таблетки» плутония размером с хоккейную шайбу, из которых затем формировали ядра, и использовали сначала в испытании атомной бомбы Тринити в 1945 году в Нью-Мексико, а затем для бомбы, сброшенной американцами на Нагасаки. За годы разработок специалисты придумали пять различных процессов, кульминацией которых стал пьюрекс-процесс (plutonium uranium extraction, PUREX), превратившийся в глобальный стандарт переработки ядерного топлива.

Каждый из методов порождал собственные отходы, которые хранились на месте переработки, а потом закачивались в подземные хранилища. Когда некоторые из старых резервуаров с одиночными стенками через много лет начали протекать, рабочие перекачали жидкости в новые, более надёжные баки с двойными стенками. При смешивании различных отходов проходили разные химические реакции, в результате чего каждая ёмкость оказалась заполненной собственной сложной смесью из жидкостей, твёрдого вещества и ила.

В итоге, когда в 1987 году Хэнфордский комплекс закончил выдавать плутоний, в хранилищах оказалось смертельное варево из химикатов, металлов и долговечных радионуклидов. Среди 177 баков не найдётся пары с одинаковой смесью внутри, но все они представляют значительный риск для общественности. Комплекс граничит с рекой Колумбия, снабжающей водой местные картофельные поля и виноградники, служащей местом размножения лосося, и обеспечивающей питьевую воду для миллионов людей. Пока что из стареющих и ржавеющих резервуаров наружу утекло порядка 4 млн литров жидкости. Некоторые эксперты считают, что рано или поздно оттуда просочится ещё больше отходов.

Министерство энергетики США (DOE), управляющее Хэнфордским комплексом, десятилетиями пыталось подступиться к обработке и "витрификации", или стеклованию отходов для их безопасного хранения. Витрификация – проверенный временем метод обездвиживания радиоактивных отходов путём превращения их в стеклянные блоки. Заключённые в такую оболочку вредные радионуклиды не могут добраться до рек или грунтовых вод. Для улучшения изоляции большую часть радиоактивных блоков помещают в стальные контейнеры, которые затем хранят в сухом и геологически стабильном подземном хранилище. Фабрики витрификации построены и успешно работают в Бельгии, Франции, Германии, России, Британии и США.
Факты

177 резервуаров с отходами в Хэнфорде содержат от 208 000 до 3,8 млн литров отходов каждый.

Всего в баках хранится 212 млн литров токсичных отходов — достаточно для того, чтобы заполнить 85 бассейнов олимпийского размера.

Всего там находится 149 баков с одинарной стенкой, построенных с 1943 по 1964, и 28 более крупных баков с двойными стенками, построенных с 1968 по 1986.

Однако отходы в Хэнфорде уникальны по сравнению с мировыми аналогами, как по составу, так и по объёму. Перед тем, как превратить их в стекло, работникам для начала нужно понять, что именно находится внутри каждого бака, а потом разработать формулы для получения стекла для каждой партии.

Это монументальная задача – и она представляет собой всего лишь одну грань крупнейшего инженерного проекта в мире. В центре всей работы находятся несколько крупных производств под общим названием названием «Фабрика по обслуживанию и обездвиживанию отходов», или Хэнфордская вит-фабрика [от «витрификация»], раскинувшаяся на 25 гектаров. На сегодня, по оценкам DOE, на завершение строительства фабрики, которым занимаются компания Bechtel National и кучка подрядчиков, понадобится $16,8 млрд. Пока учёные теряются в догадках касательно содержащихся в хранилищах Хэнфорда отходов, а подрядчики подводят электричество к новеньким зданиям, над проектом нависают тучи проблем – от огромных превышений смет и серьёзных ошибок при строительстве до сорванных сроков. Хэнфордский комплекс, зародившийся и в спешке строившийся в пылу Второй мировой войны, сегодня медленно ковыляет извилистой дорожкой к скрывающейся где-то вдали финишной черте.

«Хэнфорд – проект уникальный», — говорит Уилл Итон, руководитель проекта стеклования в национальной тихоокеанской северо-западной лаборатории (PNNL) министерства энергетики в Ричленде. «Мы проработали множество деталей, чтобы гарантировать наибольшую вероятность достижения реального, эффективного успеха. Поскольку проект этот долгий». «Моя цель – запустить эту фабрику до того, как я уйду на пенсию», — добавляет 53-летний Итон.

Я приезжала к Итону в июле 2019 года, чтобы лучше понять многочисленные задачи, стоящие перед этим проблемным витрификационным проектом. Я встретилась с ним ярким солнечным днём на кампусе PNNL, находящемся в оазисе из зелёных деревьев, растущих посреди заросшей мелким кустарником степи. Хэнфорд начинается прямо через улицу, и тянется до плоского гребня горы Рэтлснейк.

Итон держит в руках сосуд из прозрачного оргстекла диаметром в 13 см. В мае 2018 года его команда использовала подобные контейнеры для стеклования 11 литров отходов из двух резервуаров Хэнфорда. Для безопасности эксперимент проводили под покровом радиоизотопного пара. Пока что в этих ёмкостях содержатся самые крупные образцы остеклованных отходов Хэнфорда – и это после трёх десятилетий работы и миллиардов потраченных долларов. Осталось остекловать всего 211 999 989 литров.

1. Резервуары



Более 40 лет радиоактивные отходы от обработки плутония закачивали в 177 подземных баков Хэнфордского комплекса. В каждом баке содержится уникальная токсичная смесь из жидкостей, твёрдых веществ и грязи.


Некоторые из старых баков дали течь.


Исследователи несколько десятилетий работают над тем, как обрабатывать и безопасно хранить эти отходы. Ожидается, что очистка резервуаров займёт 60 лет и обойдётся в $550 млрд.

После встречи с Итоном я поехала в Хэнфорд. DOE не разрешает отдельным журналистам посещать вит-фабрику, поэтому я выбрала наиболее близкий вариант – пошла вместе с общественной экскурсией на очистное сооружение. Мы вместе с десятком пассажиров ехали в автобусе с кондиционером по резервации, большая часть которой напоминает пришедший в запустение парк. Вдалеке возвышались высокие горы, разрезанные древними реками. Стада оленей искали тени под веретенообразными деревьями недалеко от заброшенной школы.

Зрелище неуместное, но яркое. В 1943 году в рамках Манхэттенского проекта, правительство США национализировало обширную территорию, включая города Уайт Блаффс и Хэнфорд, чтобы построить на этом месте комплекс по изготовлению ядерного оружия. Правительство приказало 1500 домохозяйств покинуть свои фермы и города, а американским индейцам запретили посещать святые места, где они занимались рыбалкой, охотой и отправлением различных ритуалов. К западу от этого места племя ванапум всё ещё живёт в соседней общине.

Автобус поднимался на центральное плато, и обширные свободные территории сменялись гудящими автопогрузчиками, рабочими в касках и зданиями в лесах. Наш экскурсовод отметил, что его внучатый племянник работает здесь сварщиком, а всего там трудятся строители в количестве 2800 человек.

Вит-фабрика (от «витрификации») появилась в результате всеобъемлющего соглашения от 1989 года, заключённого DOE, агентством по охране окружающей среды США, и экологическим департаментом штата Вашингтон. Строительство началось в 2002 году, должно было закончиться к 2011, и обойтись в $4,3 млрд. Однако вскоре возник целый ряд серьёзных непредвиденных проблем, включая опасное накопление водорода в трубах и вспомогательных ёмкостях, неподходящую вентиляцию для работы с радоном и другими газами, выделяющимися при распаде радиоактивных отходов. Стоимость строительства взлетела, а временные рамки отодвинулись.

Сегодня вит-фабрика – это комплекс зданий, расположившихся на площади небольшого города. Для 56-и его систем требуется энергосеть, которая могла бы питать до 2250 домов. Система водяного охлаждения могла бы охлаждать воздух в 23 500 домах. В резервуар объёмом 1,3 млн литров влезло бы дизельного топлива, которым можно было бы заправить до 19 000 автомобилей разом.


Некоторые из резервуаров с одинарными стенками уже дали утечку 4 млн литров отходов в окружающую их почву и грунтовые воды.

И даже по завершению строительства вит-фабрики сама очистка отходов займёт несколько десятилетий. В отчёте по стоимости, временным рамкам и жизненному циклу Хэнфордского комплекса от 2019 года DOE оценивает, что процесс стеклования и избавления от отходов в Хэнфорде будет стоить $550 млрд и займёт 60 лет.

Согласно плану, отходы должны перетечь по подземным трубам в массивный цех предварительной подготовки. Этот цех в итоге должен быть 12-этажной высоты, хотя во время моей экскурсии на его месте красовался только контур из металлических конструкций, над которыми без движения застыл жёлтый кран. Внутри герметичных резервуаров пульсо-реактивные мешалки, работающие, как пипетки, будут засасывать отходы и выстреливать ими с высокой скоростью, чтобы всё содержимое бака было перемешено, и твёрдые частицы не оседали. Ионно-обменные установки удалят изотопы с высокой радиоактивностью, разделив поток отходов на две группы. Отходов с высокой радиоактивностью там содержится порядка 10% от общего количества по объёму, однако они отвечают за 90% радиации, говорит Итон. Оставшиеся отходы считаются отходами с низкой радиоактивностью, и содержат совсем немного радионуклидов.

Разные потоки отправятся в соответствующие цеха стеклования для высокорадиоактивных и низкорадиоактивных отходов. В обоих цехах техники будут смешивать отходы с кремнием и другими формирующими стекло материалами, а потом выливать всё это в плавильню с керамическими стенками. Погружённые в неё электроды разогреют плавильню почти до 1150 °C, превратив эту смесь в ярко-красную массу расплавленного стекла. Отходы с низкой радиоактивностью будут заливать в контейнеры из нержавеющей стали, где они будут охлаждаться и затвердевать, превращаясь в «брёвнышки» длиной 2,3 м и диаметром 1,2 м. Отходы с высокой радиоактивностью зальют в более длинные и тонкие канистры длиной 4,4 м и диаметром 0,6 м из того же материала.

Побочные газы, включая пар и оксиды азота, будут выходить через сопло в крышке плавильни, где их будут собирать и очищать от радиоактивных изотопов, чтобы не дать загрязнениям попасть в окружающую среду.

Ежегодно до 1000 таких «брёвен» в стальной оболочке, содержащих материал с низкой радиоактивностью, будут выходить из цеха, а затем погружаться в землю недалеко оттуда. На территории комплекса также расположится аналитическая лаборатория, которая будет проверять 3000 стеклянных образцов с низкой активностью ежегодно, чтобы гарантировать, что остеклованные отходы соответствуют требованиям регуляторов.

После завершения постройки цеха обработки высокоактивных отходов он должен будет выдавать по 640 канистр в год. Остеклованные отходы высокой активности считаются слишком опасными, чтобы хранить их там же, даже когда они находятся внутри стальных канистр. Вместо этого их будут перевозить на пока ещё неопределённое место. По первоначальному плану эти отходы предлагалось складывать в глубоком геологическом хранилище типа репозитория Юкка Маунтин, который давно уже планируют закончить, да всё никак не могут. Строительство хранилища началось в 1994 году, однако при администрации Обамы было заморожено из-за яростного сопротивления политиков из Невады, групп американских индейцев, защитников окружающей среды и других. Трамп в первые дни на посту президента разморозил строительство, а недавно передумал. На сегодня не существует планов по постройке глубокого хранилища где-либо на территории США.

Тем временем, эксперты из Хэнфорда думают над тем, как кардинально уменьшить количество остеклённых цилиндров, которые им придётся выпускать и хранить. Когда 18 лет назад строители начали работу над вит-фабрикой, исследователи разрабатывали технологию, по которой в каждом стеклянном «бревне» будет содержаться не более 10% отходов, а всё остальное придётся на долю материала, формирующего стекло. Команда из PNNL, моделируя различные формулы, обнаружила, что может удвоить содержание отходов, доведя их до 20%, в частности благодаря новым способам хранить там больше алюминия, хрома и других химикатов. Это может уполовинить количество стеклянных «брёвен», которые необходимо будет произвести и хранить в Хэнфорде.

2. Витрификация




Для работы с радиоактивными отходами требуется «витрифицировать» их в стеклянные блоки, которые будет безопасно хранить. В других местах по всему миру витрификацию успешно используют для обездвиживания ядерных отходов. Но отходы в Хэнфорде настолько сложные и разнообразные, что для каждой их партии учёным придётся придумывать свой уникальный «рецепт». В итоге решено, что остеклованные цилиндры низкоактивных отходов, заключённые в кожухи из нержавеющей стали, будут хранить прямо на территории Хэнфордского комплекса. Высокоактивные отходы перевезут в какое-нибудь другое место, которое пока ещё не выбрали.


1. В цеху предварительной обработки отходы делятся на два потока.
2. Отходы смешиваются с кремнием и другими веществами, формирующими стекло.
3. Смеси подаются в плавильни, где при помощи электротока их греют несколько дней подряд.
4. Расплавленное стекло заливают в канистры из нержавеющей стали, где они остывают несколько дней.
5. Заполненные канистры закрывают и обеззараживают.
6. Низкоактивные отходы хранятся в траншеях на территории Хэнфордского комплекса. высокоактивные отходы перевезут в другое место.


Автобус едет извилистой дорогой по Хэнфордскому комплексу, и мы видим грязные проплешины, отмечающие места, где раньше, в период производства плутония, стояли здания. Их обломки теперь похоронены в массивной свалке, где хранится более 16 млн тонн низкорадиоактивных, опасных и смешанных отходов. Сотрудник Хэнфорда в автобусе показывает на чёрные трубы, змеящиеся вдоль дороги; в них загрязнённая вода отводится подальше от реки Колумбия, по направлению к центральной фабрике обработки.

За период расцвета производства плутония рабочие вылили порядка 1,7 трлн литров жидких отходов в места захоронения, граничащие с почвой. Всё это превратилось в огромные подземные потоки токсичных химических веществ, среди которых были и такие канцерогенные соединения, как шестивалентный хром и четыреххлористый углерод. В итоге эти вещества проникли в грунтовые воды. Сегодня шесть подземных насосно-обрабатывающих систем гидравлически подталкивают загрязняющие вещества в сторону 200-й западной фабрики переработки грунтовых вод – большого подземного пространства, заполненного серебристыми трубами и высокими серыми биореакторами. Оператор фабрики, CH2M Hill (сегодня принадлежащий Jacobs Engineering Group), говорит, что ежегодно обслуживает по 7,6 млрд литров грунтовых вод. В сентябре 2019 года рабочие удалили остатки высокорадиоктивной жидкой грязи, которую хранили в подводных контейнерах рядом с рекой.

Наш тур закончен, и автобус отправляется обратно на пыльное плато, мимо грузовиков с тако и шутливых знаков: «Остался осадочек? И у нас!»

DOE утверждает, что строительство цеха стеклования низкоактивных веществ, аналитической лаборатории и большей части вспомогательных строений на вит-фабрике «практически закончено». Однако работы над цехом предварительной обработки «заторможены» – эксперты из Хэнфорда пытаются разобраться с техническими вопросами, касающимися разделения и обработки отходов и расчётным сроком службы оборудования фабрики. В конце 2016 года чиновники также решили задержать строительство фабрики стеклования высокоактивных веществ, чтобы сконцентрироваться на обработке низкоактивных отходов.

Чтобы подстегнуть решение вопроса с низкоактивными отходами, недавно в DOE решили вообще отказаться от цеха предварительной обработки. Вместо этого жидкие отходы будут закачивать в небольшую систему, расположенную рядом с резервуарами для хранения. Эта система будет отфильтровывать крупные твёрдые куски и убирать радиоактивный цезий. Последний обладает относительно небольшим периодом полураспада, но при этом испускает большое количество гамма-излучения, вредного для тканей, и поэтому считается наиболее опасным среди всех радионуклидов в отходах. Затем жидкость будет напрямую поступать на фабрику стеклования низкоактивных отходов. Отдельный цех обработки жидких отходов будет разбираться с отходами стеклоплавильных агрегатов и системой обработки побочных газов.

Подразделение охраны рек в DOE, контролирующее миссию по очистке баков, говорит, что готовится начать обработку низкоактивных отходов уже в 2022 году. В рамках подготовки к этому событию в мае 2019 года рабочие в Хэнфорде начали устанавливать два высоких резервуара для жидких отходов на 145 тонн каждый.

В прошлом августе чиновники из DOE и Bechtel National торжественно открыли пристройку к фабрике обработки низкоактивных отходов на 1860 м2. В здании находится центр управления и операционный центр, где рабочие будут запускать процессы и испытания.

На церемонии перерезания ленточки директор проекта вит-фабрики Валери Маккейн сказала: «Мы приближаемся к началу производства стекла из низкоактивных отходов».

Никто не знает, когда в Хэнфорде начнут стекловать высокоактивные отходы. В DOE говорят, что задержавшие строительство технические проблемы по большей части решены, однако «нельзя сказать в точности», когда именно будут закончены и запущены цеха предварительной обработки и стеклования высокоактивных отходов. Всё зависит от множества переменных, включая финансирование со стороны государства, эффективность подрядчиков, скорость технического прогресса. В сентябре министерство предупредило чиновников штата Вашингтон, что те «серьёзно» рискуют сорвать сроки, по которым высокоактивные отходы нужно начать обрабатывать к 2033 году, и полностью запустить фабрику к 2036. Сроки установлены согласно договорам между DOE, штатом Вашингтон и другими заинтересованными сторонами.

Тем временем DOE изучает альтернативные методы обработки части отходов, включая заполнение баков раствором типа цементного, чтобы обездвижить отходы прямо на месте. Чиновники уже рассматривали такую стратегию, однако в итоге решили, что стеклование будет наиболее безопасным и гарантированным методом.

3. Проект в процессе разработки



Вит-фабрика в Хэнфорде стоимостью $16,8 млрд должна разделить и обработать 212 млн литров радиоактивных отходов. Её строят с 2002 года, и пока она не начала обрабатывать никакие отходы.


Плавильни будут разогревать низкоактивные отходы, кремний и другие формирующие стекло вещества до 1150 °C.


Цех стеклования низкоактивных отходов обработает порядка 90% отходов Хэнфорда.

Регуляторы и активисты раздражены необходимостью вновь возвращаться к спору «стекло против цемента», особенно учитывая то, сколько ещё нужно всего сделать на строительстве вит-фабрики. «Людям нелегко ощущать, будто они бьются головой об стену, и не могут достичь поставленных целей», — сказала Алекс Смит, менеджер программ обработки ядерных отходов министерства экологии по штату Вашингтон.

К ощущению инерционности происходящего примешивается тот факт, что большинство людей, работающих сегодня на стройке, не увидят окончательных результатов работы комплекса. Сегодняшним 40-летним в 2078 году, когда работы по очистке должны будут завершиться, будет по 100 лет.

«Легко сказать: Да какая вам разница? Когда начнутся последствия этого решения, вас здесь уже не будет, — добавляет Смит. – Для наших работников, для работников DOE и для людей, давно работающих в Хэнфорде, это серьёзная проблема».

Чтобы люди сознавали миссию комплекса, департамент Смит активнее общается с сообществом посредством соцсетей и лекций в школах. Она говорит, что общественное понимание ситуации – это ключ к тому, чтобы гарантировать бесперебойное финансирование со стороны законодателей, даже если большинство налогоплательщиков США никогда не слышали об этом проекте. Отходы могут храниться в штате Вашингтон, но они являются результатами действий федерального правительства, вставшего на охрану всей страны, осуществляемую посредством производства ядерного вооружения.

«Мы считаем, что это национальная чистка», — соглашается Сюзан Лекбэнд, председатель экспертной комиссии Хэнфорда . В комиссию, дающую советы регуляторам и министерству, входят местные эксперты, настоящие и бывшие работники Хэнфорда, представители соседнего Орегона, члены трёх племенных правлений: племени нез пирс, нации якама и объединённых племён индейской резервации Уматилла.

Лекбэнд признаёт, что люди за пределами штата Вашингтон не всегда разделяют точку зрения комиссии. «У них свои проблемы, — говорит она. – Я их понимаю. Финансирование не бесконечно». Она беспокоится из-за растущего стремления продвигать «более быстрые и дешёвые» схемы реализации миссии очистки, вместо «качественного и долговременного» подхода.

Джон Виенна, материаловед из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, даёт мне блестящий прямоугольный кусок стекла. Ржавые красно-оранжевые полоски – это, по его словам, железо, которого в высокоактивных отходах Хэнфорда полно. Команда Виенны анализирует огромное количество материалов, чтобы понять, как они ведут себя внутри стекла. В лаборатории на срезах металлических канистр видно что-то типа стеклянного обсидиана, содержащего вещества, эмулирующие высокоактивные отходы. В кусочках зелёного изумрудного стекла содержатся эмуляторы низкоактивных веществ.

Виенна поясняет, что загрязняющие вещества не плещутся внутри стекла, как пиво в бутылке. Они становятся частью самой «бутылки», формируя атомные связи со стеклом, которые сохранятся до тех пор, пока стекло не растворится – чего не ожидается в ближайший миллион лет, по его словам. А к тому времени неприятные радионуклиды уже распадутся до относительно безвредных уровней.


Джон Виенна, исследователь из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в Ричленде, держит лишённую радиоактивности смесь воды и химических веществ, эмулирующих высокоактивные отходы.


Образцы химических веществ

Обработка обоих типов отходов сталкивается с трудностями, для каждого своими. Высокоактивные отходы содержат много «холодных веществ», таких, как алюминий, использовавшихся на менее эффективных стадиях производства плутония, и их не так легко растворить в стекле. Низкоактивные отходы в основном состоят из солей натрия, уменьшающего прочность стекла. В формулах стекла нужно учитывать эти сложности.

Учёные из обширного кампуса PNNL работают над стеклованием отходов более полувека. В 1970-х лаборатория разработала эту технологию для керамических плавилен в самом центре цехов обработки высокоактивных и низкоактивных отходов. В других местах США, а также на некоторых фабриках Японии и Европы эту технологию использовали для стеклования местных ядерных отходов. Стеклование началось в 1996 году на предприятии Саванна-Ривер в Южной Каролине – ещё одной фабрике по производству плутония, где теперь находится могильник с 133 млн литрами жидких радиоактивных отходов. Пока что там обработано менее половины отходов. На проекте в Вест-Валли недалеко от Баффало, Нью-Йорк, DOE остекловало все 2,3 млн литров отходов перед тем, как снести предприятие.

По сравнению с Хэнфордом, там было меньше отходов, и они были куда как более однородными. В Вест-Валли учёные годами разрабатывали одну общую формулу, которую можно было бы использовать для обработки всех отходов, говорит Виенна, работавший над этим проектом и над несколькими другими. Учитывая огромный объём и сложность 212 млн литров отходов Хэнфорда, экспертам приходится применять иные подходы.

Исследователи из PNNL создают вычислительные модели, основанные на реальных отходах из баков, химических схожих эмуляторах, а также лабораторных тестах. В чистых комнатах они изучают, как на образцы стекла влияют чрезвычайно низкие и высокие температуры, а также вода, с тем, чтобы гарантировать, что стекло будет распадаться достаточно медленно для того, чтобы переждать радиоактивную угрозу. Чтобы понять, как на стекло влияет течение времени, они изучали структуру древнего стекла, включая кусочки исландского стеклянного базальта возрастом от 2 до 4 млн лет, а также чашу 1800-летней давности, найденную на месте кораблекрушения в Адриатическом море. Всё для того, чтобы когда вит-фабрика начнёт работу, эксперты могли на лету подстраивать композиции стекла, прямо перед тем, как смесь веществ будет попадать в плавильни. Группа Виенны отвечает за моделирование, которое поможет Хэнфордскому комплексу удвоить количество отходов, помещающихся в стеклянные «брёвна».

«Часть работы нашей группы связана с изучением того, насколько мы способны раздвинуть границы возможного», — говорит Шармейн Лонерган, материаловед из PNNL. «Этот процесс помогает уменьшить сроки обработки всех отходов. Также у нас может получиться уменьшить стоимость, сроки, трудозатраты, ресурсы и количество цехов».

Однако часики тикают, и атмосфера неопределённости до сих пор нависает над вит-фабрикой. DOE склоняется к тому, чтобы изменить классификацию части ядерных отходов на менее опасную, что позволило бы обойтись без стеклования части отходов, хранящихся в резервуарах Хэнфорда,

В частности, в июне 2019 года в министерстве заявили, что изменят интерпретацию определения " отходы с высоким уровнем радиоактивности" для могильников в Хэнфорде, Саванна-Ривер и Национальной лаборатории Айдахо. Традиционно все побочные вещества, выделяющиеся при переработке высокорадиоактивного ядерного топлива, считаются также чрезвычайно опасными, и должны быть захоронены в глубоких геологических репозиториях. Все отходы Хэнфордского комплекса (до предварительной обработки) попадают в эту категорию. Министерство хочет разделять отходы по категориям не на основе их происхождения, а на основе их химического состава.

По пересмотренному определению отходов от обработки топлива можно будет считать «низкоактивными радиоактивными отходами», если уровень концентрации радиоактивности в них будет достаточно низким. К примеру, для цезия-137 этот порог будет составлять 4600 Ки (1,7 × 1014 Бк) на кубический метр.

Согласно новой интерпретации, низкоактивным отходам не обязательно проходить через цеха предварительной обработки и стеклования Хэнфордского комплекса. Частично их можно будет превратить в жидкий раствор и отвезти в частный могильник в Техасе. В других случаях рабочие Хэнфорда смогут выливать этот раствор прямо в баки, как было сделано с семью подземными резервуарами в Саванна-Ривер.

Чиновники и другие сторонники этой стратегии говорят, что эти шаги могли бы кардинально уменьшить сроки и стоимость обработки отходов Хэнфордского комплекса. PNNL и пять других национальных лабораторий активно выступили «за» новую интерпретацию из-за её технических преимуществ.

Пол М. Даббар, замминистра энергетики по науке, сказал репортёрам, что министерство «проанализирует каждый поток отходов и обработает его в соответствии со стандартами ядерной регуляторной комиссии, так, чтобы избавиться от низкоактивных отходов, не подвергая опасности общественность». Он сказал, что каждый резервуар, попадающий под определение низкоактивных отходов, будет подвергнут экологическому исследованию согласно закону о национальной экологической политике.

Критики подхода, включая губернатора Вашингтона Джея Инсли и министерство экологии штата, говорят, что изменение классификации подвергнет риску экологическую безопасность и даст DOE единоличный контроль над миссией по очистке. В письме к DOE лидеры нации якама выразили свои опасения в том, что эти изменения приведут к ещё большему загрязнению данной местности и к «понижению стандартов очистки».

Эта дискуссия ясно показывает, какие постоянные расчёты должны вести чиновники, регуляторы, активисты и граждане, сталкиваясь с токсичным наследием Хэнфорда. Изменения политик, направленные на ускорение очистки, нужно оценивать с точки зрения безопасности и самочувствия людей, до рождения которых остались ещё десятки или тысячи лет. Методы обработки отходов рассматриваются через призму ограниченного и часто сокращающегося финансирования конгресса. Научные результаты существуют не в вакууме – они интерпретируются согласно политической мотивации, общественному мнению и интересам бизнеса.

Лекбэнд, председатель экспертной комиссии Хэнфорда, говорит, что важно смотреть на вещи в долгосрочной перспективе. «Наша мантра – получить наилучшую очистку из всех возможных. Всё ради общественности, ради людей, которые за неё платят, которые будут пить воду, дышать воздухом, есть овощи по всему тихоокеанскому северо-западу, и по всей стране, — говорит Лекбэнд. – Это нужно сделать не только для нас, но и для будущих поколений».
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее
Реклама

Комментарии 38

    0
    А что в Россию тогда отправляют под Ижевском в Камбарку на переработку и в Красноярский край на захоронение интересно
      0
      А в Россию ничего не направляют на захоронение. Законодательство РФ напрямую запрещает принимать ядерные отходы из других стран на захоронение. Только на переработку, после которой, как я понимаю, пригодный уран и плутоний остается у РФ, а остеклованные отходы "забирайте назад и сами у себя захоранивайте".
        +4
        1. России даже теоритически не нужно столько урана и плутония. Планов на использования потенциально-переработанного нет.
        2. Даже теоретически переработка того, что есть, длилась бы до 2080 года. Но по факту, там уже сплошной срыв сроков.
        3. Россия до сих пор не может наладить переработку даже имеющихся у неё «своих» отходов, как и аналогичных ввезённым «новых» отходов, получаемых с российских АЭС. Поэтому разговоры про переработку к 2080 году это сказки.
        4. Вопрос про «забирайте и захоранивайте» не рассматривался и не поднимался. Это вы сами придумали. Отходы ввезены не как оходы, а как «сырьё», и все результаты переработки останутся в России, как отходы переработки этого сырья.

        По факту имеем именно ввоз отходов в нарушение законодательства и ничего более.
          0
          Т.е. Россия заберет у Беларуси все отходы с БелАЭС строящейся РосАтомом и белорусам не о чем беспокоится?
          Что же касается в потребности делящихся материалов… сколько плутония потребуется для "ядерных ракет с неограниченной дальностью" я судить даже не возьмусь.
            0
            Что же касается в потребности делящихся материалов… сколько плутония потребуется для «ядерных ракет с неограниченной дальностью» я судить даже не возьмусь.


            Они вроде на тории летают, по крайней мере именно торий считали лучшим для этих целей в далеких 70-х.
            +1
            Это вы сами придумали.


            у вас, конечно же, куча «пруфов».
        –4
        Уже несколько десятилетий комплекс не выдаёт плутоний, а правительство США до сих пор не может придумать, как очистить эту местность.
        Да наверное в общем то так как и всегда поступает человечество: 1.Потомки разберутся, 2.Это было сделано до нас. Так что мы отвернёмся и будем делать вид что ничего нет, законсервируем, и иногда будем проверять чтобы не утекло нам на голову. И при всём при этом такие как Гейтс чуть ли не призывают: не рожайте детей- люди загрязняют планету. А вот чтобы вложиться в очистку, усовершенствование(для большей его экогичности) производства — это не для нас, мы лучше вакцинку выпустим и стерилизуем пол планеты (как они это называют страны третьего мира). Макать таких надо в ту проблему которую они не хотят решать, руками тех чью ''проблему'' они хотят решить…
          +1
          Перед тем, как превратить их в стекло, работникам для начала нужно понять, что именно находится внутри каждого бака,
          Взять пробы из каждого, и смешать в тех же пропорциях что и объём исходных баков- попробовать что-либо сделать с получившимся веществом: Удалось- мешаем всё, и работаем. Не удалось- имеем всего лишь литр-два опасной жижи, которая на фоне сотен тысячь литров другой- вообще не проблема.
          И ещё про баки для хранения- нельзя разве было найти стойкие сплавы металла, и после создания бака заливать его в железобетонную капсулу? Глядя на фото всех этих могильников ядовитых и радиоактивных веществ иногда складывается впечатление что их делали из ржавых жестянных бочек найденных за сараем. Как можно делать ёмкость для опасного вещества, которое в случае чего даже перелить- проблема(про утечки вообще молчу), из материалов априори подверженных деградации?
            0
            Можно еще проще — сливать кучу разного в одну емкость — будет однородная жЫжа. Технологию стеклования можно разработать одну на целый бассейн.

            Что касается емкостей — при заливке это были красивые, мощные, стальные бочки. Агрессивное содержимое+время сделало их такими.
            Бочки из стойких сплавов будут дорогими. Объемы нужны в миллионах штук…
              0
              Как можно делать ёмкость для опасного вещества, которое в случае чего даже перелить- проблема(про утечки вообще молчу), из материалов априори подверженных деградации?


              Как всегда: думали, что лет через 5-10 они эту жижу научатся перерабатывать. Ну а дальше работает старая конфуцианская поговорка: нет ничего более долговечного, чем временное.
              0
              Спасибо за интересную статью!
                +1

                С непричёсанным машинным переводом, КМК.

                0
                Нефть это вредно и вообще фу и потепление и Грета говорит и вообще.
                Теперь представьте что все пересели на электромобили, даже авиация и грузовики.
                Куда девать столько радиоактивных отходов, если даже для имеющихся нет никаких реальных планов?
                Это похоже на умирающий проект с кучей костылей, где каждый следующий просто приближает финал.
                  0
                  Ветер, Солнце, гидроэнергетика?
                    0
                    ГЭС работают отлично, но стоят уже почти везде, где дают хоть какой-то экономический выхлоп.

                    Ветер и солнце — экологично, но представим себе безветренную/маловетренную ночь в декабре на широте Питера (или даже Москвы).
                    Откуда энергию-то брать?

                    Запасать электроэнергию в больших объемах никто не умеет.
                    ТЭЦ (не говоря об АЭС) запустить быстро невозможно, к тому же 50 % поломок и отказов возникает именно при пусках и остановках.
                    Так что даже экономия газа получится не очень большой — т.к. надо всегда держать мощность «наготове».
                      0
                      Вы думаете немного не в том направлении.

                      Уже при нынешней доли гидроэнергетики ветром и солнцем можно обойтись даже без какого-то массового использования аккумуляторов, если прибегнуть к двум хитростям.
                      1) Использовать водохранилища ГЭС, как резервуары хранения энергии.
                      2) Перевести энергоемкое производство на импульсный режим.

                      Смысл первой хитрости в том, чтобы использовать гидроэнергию только для покрытия периодического дефицита энергии поступающей от солнечных электростанций и ветрогенераторов. То есть, есть солнце или ветер — краник на замок, водичка копится, а если их недостаточно — пускаем водичку на турбину, покрывая недостатки мощности. Проблема погоды в вашем конкретном месте проживания решается отчасти тем, что энергосетями можно (и это уже сделано) соединить обширные территории, так чтобы по статистике где-нибудь ветер или почти всегда солнце были.

                      И все же, у погоды есть колебания, от них никуда не денешься, но к можно приспособиться, правда «буржуи» будут недовольны. Вот смотрите, сейчас у условного Дерипаски маленький свечной заводик в Сибири делает алюминий и день и ночь,(кстати за счет очень ценной гидроэнергии). А что если дать ему возможность работать только по прогнозам синоптиков в дни, когда ветра и солнца много, а в остальное время переводить в режим поддержания непрерывных техпроцессов? (Привет, Олег. Я знаю, ты сейчас не очень доволен рационализаторским предложением своего земляка). Поверьте, при грамотном подходе пиковых мощностей будет вполне достаточно, чтобы выпуск алюминия остался на прежнем уровне, правда оборудования для его производства (ванн, цехов и людей), потребуется раза в два больше. Да, тут есть некоторые накладные расходы для сильных мира сего, но эти расходы, и куда в большем масштабе, появятся у на у всех, если мы не изменим свой подход использованию инергоресурсов.
                        +1

                        BTW, электролиз алюминия и есть непрерывный техпроцесс. Поймавшая "козла" электролизная ванна — разбирается. А тут — ещё вдвое больше предлагается? Зеленобесие какое-то...

                          0
                          При условии, что производство не спроектировано на быструю консервацию — наверное, да. Но руководствуясь Вашими доводами, римляне могли сказать, что отпусти они рабов — галеры встанут.
                            0

                            Озвучьте способ консервации в расплавленном состоянии 10..20 тонн при температуре около 1000 °C на 21 день (берём запас с коэффициентом Пи) и я подам заявку на изобретение от Вашего имени.

                              0
                              Планируете производство на день, если погода позволяет — еще на день и так пока синоптики не предупредят о просадке мощности. Скорее всего есть способ так изменить технологию, чтобы либо на конец последнего дня ванна оказалась пустой, либо ее содержимое можно было через несколько дней расплавить снова. Я вполне могу допустить, что современные процессы на штатную остановку не рассчитаны: да просто в этом не видели необходимости те, кто их изобретал. Однако это не означает, что нельзя изобрести другие, допускающие импульсный режим процессы электролиза того же алюминия.
                                0
                                не означает, что нельзя изобрести другие, допускающие импульсный режим процессы

                                Идея интересная, но реализации пока нет и не факт, что не окажется, как с машинным зрением, которое лет 60 делали (до уровня есть/нет котик на картинке с точностью хотя бы 80-90%). Или с термоядом, который сделать через 25 лет (на протяжении последних 50 лет).

                                Но если получится — я за!
                          +2
                          Переведите на импульсный режим металлоплавильни, ага.
                            0
                            Погода существенно меняется за пару дней — неделю. Не вижу ничего невозможного в импульсной работе мартеновских печей.
                              0

                              FTGJ — регенеративная мартеновская печь работает на ископаемом топливе, а не на электричестве.

                      +4
                      Конкретно эти отходы в таком виде и количестве остались от оружейной программы, а не энергетической. Когда делалось наспех, не глядя на стоимость и последствия.
                      В атомной энергетике сейчас все продумано и предусматривается до мелочей, еще на стадии проектирования станций.
                        +1
                        Ну, несмотря на спешку они хотя бы эти отходы в открытое болото не сливали, как это делали в одной хорошо знакомой вам стране.
                          0
                          У нас если и сливали, то нештатно, в нарушение инструкций. Про опасность этой гадости прекрасно знали и предусматривалось хоть какое то хранение.
                            0
                            Ну-ну… "нештатно":
                            Первое загрязнение произошло в 1949 году. Причиной послужила вынужденная остановка выпарных аппаратов завода из-за неэффективности и угрозы их коррозионного разрушения вследствие многократного превышения проектной концентрации бихромата и других солей в жидких отходах, высокой радиоактивности отходящих паров и газов при упаривании, неизвестного тогда эффекта возрастания скорости коррозии металлов и сплавов под облучением и по другим причинам. Стальные подземные ёмкости, построенные для хранения упаренных высокоактивных жидких отходов, не могли вместить большие объёмы неупаренных отходов. Чтобы избежать остановки завода «Б», перерабатывающего облученный уран, дающего концентрат плутония и высокоактивные жидкие отходы, руководство атомного проекта во главе с Л. П. Берией в 1949 году приняло решение сливать высокоактивные отходы предприятия прямо в реку Течу, что предусматривалось проектом для сброса только низко- и среднеактивных отходов.
                              0
                              Собственно это и есть аварийный сброс. Нештатный.
                                0
                                Да ну? Аварийный — это когда "Ой, у нас в бочке дырка, оно утекает в болото!". А когда "Ой, у нас выпарные агрегаты сломались, а в бочки не влазит, давайте производство остановим!" — "Нет, мы не можем, стране нужен плутоний, сливайте в болото!" — это вовсе не "аварийный сброс"!
                                  0
                                  Причиной послужила вынужденная остановка выпарных аппаратов завода из-за неэффективности и угрозы их коррозионного разрушения
                                  Стальные подземные ёмкости, построенные для хранения упаренных высокоактивных жидких отходов, не могли вместить большие объёмы

                                  Кагбэ в тексте. Емкости предусмотрены были. Для штатного хранения.
                                    +2
                                    Для хранения упаренных высокоактивных жидких отходов. Перед закладной на хранение отходы нужно было упарить — именно это было предусмотрено проектом. Упарной агрегат сломался — нужно было остановить производство и починить. Продолжать производство и сливать высокоактивные отходы предприятия прямо в реку Теча — это не вынужденная мера, это обдуманное решение руководства.
                              0
                              Я был бы очень рад, ели бы Вы оказались правы. Но вот тут недавно один уважаемый человек с ученой степенью статью на хабре публиковал: habr.com/ru/post/474336 — там черным по белому написано: отходы оборонных предприятий и на объектах ядерного топливного цикла. Собственно, сливали прямо в болото.
                                0
                                Ну да, здесь уже конкретика. Правда речь не о «сливе в болото», а создании открытых бассейнов-накопителей в основном. Хотя редьки не слаще.

                                И тут же, на тему «у нас — у них»:
                                Поскольку в атомной гонке СССР догонял США, то многие решения были скопированы. По аналогии с американским заводом по производству плутония, изначально в проекте ПО «Маяк» предполагалось, что жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) средней и низкой удельной активности будут просто сливаться в реку Течу. Правда река на Урале оказалась не такой полноводной, как река Колумбия на заводе в Хэнфорде в США, и с 1948 по 1951 годы Теча оказалась настолько загрязнена, что сбросы в нее было решено прекратить.

                                В общем гадили везде.
                                  0
                                  По аналогии с американским заводом по производству плутония...
                                  Только вот аналогия не полная и «казачок» засланный. Нужно понимать, кто платит автору упомянутой мной статьи, и, следовательно, ради кого он здесь танцует.

                                  В качестве «сравнительного анализа» приведу выдержку из википедии:
                                  Часть жидких радиоактивных отходов в Хэнфорде поначалу просто сливали в землю, часть осадков поместили в контейнеры и закопали. Поняв, что это слишком опасно, в 1943 году разработали специальные емкости SST, в которые с 1944 года начали загружать жидкие РАО. Такой бак — это ёмкость из углеродистой стали, облицованная бетоном. Проектный срок эксплуатации составлял 25 лет, после чего предполагалось построить новые емкости и перелить жидкие РАО до той поры, пока не будет найдено стабильное решение для хранения этих чрезвычайно опасных отходов.


                                  Чувствуете разницу между
                                  в 1943 году разработали специальные емкости SST, в которые с 1944 года начали загружать жидкие РАО

                                  и
                                  в течении многих лет сбрасывали в болото

                                  ???
                        0
                        Адские запасы.
                        Вот если это действительно надо утилизировать, почему невозможно реализовать что то на подобие проекта «ВЕГА» только на глубине километров 5-7 и желательно там где нет грунтовых вод. В одно хранилище думаю бы как раз всё влезло.
                          0
                          Там какой-то треш: «Солнце жарит и печет — из трубы рассол течет». Прокуратура (при чем тут прокуратура ????????) установила, что опасности заражения нет, рабочих несколько лет работавших на участке, где радиация превышала норму в 250 раз, даже не предупредили, потом просто уволили при их попытке получить компенсации вреда здоровью. Километр облученных труб украли…

                          Как-бы понятно, почему в США на это не пойдут: у них не было 70 лет геноцида против умственной способности населения, там люди пока еще умеют думать.
                            +1
                            5-7 километров — это сверхглубокая скважина. Их тяжело, долго и дорого бурить, на глубине 5 км температура 70+ (кольская сверхглубокая). Гарантий, что ядерный взрыв создаст там надежную и долговечную полость нет. Плюс к этому проблема транспортировки такого количества жидкой дряни на сколь бы то ни было значительное расстояние.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое