Вопросы обеспечения радиационной безопасности и разработки эффективных методов обращения с радиоактивными отходами (РАО) имеют первостепенное значение для регионов, где расположены объекты атомной промышленности. Росатом уделяет особое внимание реализации проектов, направленных на безопасную изоляцию РАО. Один из таких проектов в Красноярском крае — подземная исследовательская лаборатория (ПИЛ) на глубине около 500 метров в недрах Енисейского участка. Она предназначена для проведения комплексных исследований, обосновывающих безопасность глубинного размещения РАО 1 и 2 классов и выбор технологии глубинного захоронения радиоактивных отходов в ПГЗРО..
На конференции рассмотрели:
- Прогнозное моделирование, куда входит разработка математических моделей, позволяющих прогнозировать поведение РАО в геологической среде на длительные периоды времени, с учетом различных факторов — температуры, давления, химического состава подземных вод и т. д.
- Геологические и гидрогеологические исследования, что подразумевает оценку пригодности кристаллического массива под размещение ПГЗРО, изучение фильтрационных свойств горных пород и анализ гидродинамических процессов.
- Создание многоуровневой системы барьеров, препятствующих миграции радионуклидов в окружающую среду, включая использование бентонитовых глин и других материалов с высокими сорбционными свойствами в качестве уплотняющих барьерных материалов.
- Мониторинг и контроль за состоянием геологической среды и инженерных барьеров, позволяющий оперативно выявлять и устранять возможные отклонения от проектных параметров.
Подземная исследовательская лаборатория: что нового
Вода — первый «враг» естественных и искусственных барьеров, изолирующих РАО: в случае просачивания она может вынести радиоактивные частицы за пределы сооружения. Руководитель Красноярского филиала ИБРАЭ РАН Дмитрий Озёрский представил в своем докладе на тему «Параметризация DFN-моделей в фильтрационных расчетах безопасности захоронения радиоактивных отходов в кристаллических породах по результатам опытно-фильтрационных работ» подходы к построению прогнозной фильтрационной модели в региональной постановке.
Ученые выясняют, в каких местах скальника имеются трещины, и ставят опыты для их параметризации. Задача исследователей — спрогнозировать на несколько тысяч лет вперед, могут ли по ним радионуклиды мигрировать с подземными водами на поверхность или в р. Енисей.
«Единственный возможный транспорт радионуклидов в окружающую среду от места размещения РАО 1-2 класса в Енисейском массиве — с подземными водами. Поэтому исследовательская работа посвящена изучению всех возможных эффектов и явлений, которые в этом горном массиве возможны. Работа сложная, ведь скважины очень глубокие. Готового оборудования для их опробования нет, поэтому мы самостоятельно разрабатываем установку для исследования массива в части его проницаемости и фильтрационных свойств, чтобы спрогнозировать возможные утечки радионуклидов в сторону реки Енисей и в других направлениях. Сегодня мы говорим, что геологическая модель указывает на возможность движения подземных вод совершенно в другую сторону — не в Енисей».
«Мы вплотную подошли к компоновкам исследовательских стендов, мониторинговым мероприятиям, которые будут проводиться как на поверхности, так и в подземных выработках при строительстве и при эксплуатации подземной исследовательской лаборатории. Это очень важный шаг и для госкорпорации „Росатом“, и для научного сообщества», — добавил Дмитрий Озёрский.
«Модель требует верификации»
Институт ИБРАЭ РАН уже много лет работает в проекте по строительству подземной исследовательской лаборатории и пункта глубокого захоронения радиоактивных компонентов (ПГЗРО) на Енисейском участке близ Железногорска. Цель проекта — изучение возможности финальной изоляции высокоактивных долгоживущих радиоактивных отходов (РАО).
В докладе на тему: «Комплексная программа исследований: текущие результаты и перспективные работы» заместитель заведующего лабораторией Методологии обоснования безопасности ИБРАЭ РАН Константин Казаков подчеркнул два аспекта: ПИЛ — неотъемлемая часть всего проекта создания ПГЗРО, второе — она уже работает. И это не только лаборатория под землей, но и сеть различных наблюдений, участки геологоразведочных работ. Все исследования направлены на обоснование и обеспечение безопасности итогового пункта финальной изоляции РАО.
«Что сделано? Сформировано базовое представление о том, как будет выглядеть объект. Далее из этих базовых представлений выделены очереди строительства. Они начали реализовываться. То есть на площадке строительства проведены планировочные работы, сделана подготовка в плане энергоснабжения. Под землей начато строительство. Сейчас ведется достраивание сопутствующих жизнеобеспечивающих объектов на площадке строительства — это линии электропередач, дороги, площадочное сообщение. Созданы участки исследований как на площадке строительства, так и за ее пределами, а также за пределами региона. Здесь включаются научно-исследовательские мощности — я называю это стендовым моделированием, когда мы можем спрогнозировать и увидеть те процессы, которые будут происходить в ПГЗРО. Это необходимо для обоснования безопасности проекта. Но математическая прогнозная модель требует верификации. Установки в дальнейшем перекочуют под землю. Они обеспечат процесс моделирования необходимыми исходными данными, чтобы посмотреть — верны ли математические прогнозы».
Константин Казаков пояснил: запланированы несколько «точек принятия решений», и первая — до 2030 года, когда должны построить пусковой комплекс ПИЛ, включающий два ствола и перемычку. Он подчеркнул, что за работой пристально наблюдают и контролируют ход исследований экспертные и надзорные организации.
В конце доклада ученый пояснил, что есть небольшая вероятность, что в результате исследований может быть принято отрицательное решение — не строить в этом месте ПГЗРО: «Это самый негативный сценарий: если действительно в результате исследований массив окажется непригодным, то проект будет приспособлен под другие нужды. Всегда есть риски, это природа».
Кроме того, за круглым столом рассмотрели способы размещения отходов — упоминались прямой и спиральные варианты спусков; прогнозное моделирование поведения системы «отходы — барьеры — геологическая среда» на длительные сроки с учетом геологических, гидрологических и сейсмических факторов; вопросы координации научных организаций и привлечения красноярских исследовательских мощностей.
«Необходим комплексный подход»
V Международная научно-техническая конференция «Борисовские чтения» продемонстрировала высокий уровень научного обмена и сотрудничества между учеными. Обсуждение вопросов радиационной безопасности и необходимости изоляции радиоактивных отходов стало важным шагом на пути к поиску эффективных решений для обеспечения экологической безопасности. В выступлениях не только перечислили текущие направления работ, но и сделали акцент на смене этапов исследований: от геологоразведки и опытно‑фильтрационных наблюдений до моделирования и оценки инженерных решений.
«Мероприятие стало традиционным, и в последнее время сюда стали входить и вопросы, касающиеся атомной энергетики, радиационной безопасности и смежных дисциплин. Доклады ученых ИБРАЭ РАН, занимающихся изучением площадки для размещения РАО, вызвали интерес и оживленную дискуссию, — рассказала Татьяна Кулагина, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой техносферной и экологической безопасности Сибирского федерального университета.
В ходе обсуждений участники конференции пришли к выводу о необходимости комплексного подхода к проблеме финальной изоляции РАО. Докладчики акцентировали внимание на важности научных исследований и разработки новых технологий для безопасного хранения РАО. Конференция подтвердила свою значимость как платформа для диалога между учеными, государственными органами и обществом. Участники выразили надежду на продолжение таких мероприятий в будущем, что позволит углубить сотрудничество и обмен знаниями в области радиационной безопасности.
«Ни шага без науки»
Сегодня ученые всего мира думают над тем, как сделать место финальной изоляции РАО безопасным для окружающей среды. У российских ученых уже есть опыт изоляции жидких отходов, но аналогов глубинного захоронения высокоопасных РАО в кристаллическом массиве в мире пока нет. Ученые изучают опыт коллег, наработки, исследования, и делают свои выводы. Работа идет постоянно, и то, что было актуальным 10-15 лет назад, сегодня уже изменилось.
«Инженеры без науки не делают ни шага. На каждом этапе — наука. Всё строительство идет в контексте безопасного развития атомной энергии при сотрудничестве с Российской академией наук. Отходы образуются в результате любой промышленной деятельности, например химической.С точки зрения экологии Росатом стремительно идет впереди многих. Мы не откладываем решение проблемы и подходим к этой истории ответственно: привлекаем финансирование, ресурсы, лучших ученых страны, в том числе и красноярских, чтобы эти задачи решать сегодня. Ученые сомневаются, спорят, исследуют наработки других стран, корректируют подходы, но все они стремятся обеспечить максимальную безопасность», — рассказал руководитель информационного центра филиала «Железногорский» ФГУП «НО РАО» Сергей Шаранов.
Изучение скального массива в Красноярском крае проходит в природных условиях путем бурения скважин и других работ, а потом моделируются ситуации. Продолжается изучение трещин и возможный выход по ним радионуклидов на поверхность. Чтобы этого не произошло, инженеры и ученые разрабатывают многобарьерные системы. Но самое важное в обеспечении безопасности — правильно спрогнозировать, как будут вести себя радиационные отходы, периоды распада которых составляют десятки и сотни лет.
«Каждый шаг в сфере изоляции РАО сегодня делается очень осторожно с перестраховкой. Изучается и анализируется опыт зарубежных стран, где ученые разрабатывают подобные хранилища. Всё сравнивается. Берутся лучшие наработки. К сожалению, сегодня мы можем только моделировать ситуации и поведение РАО в природной среде, поскольку процесс длительный. Растянется на тысячелетия — нам сложно заглянуть в такое далекое будущее», — пояснил Константин Казаков.
«Важно вести диалог с общественностью»
«Участники круглого стола подчеркнули важность координации усилий различных научных организаций, задействованных в проекте, а также необходимость открытого диалога с общественностью и учета мнения экспертов. На вопрос «Как на основании всех этих данных исследований, которые проводились и запланированы, общественность Красноярья сможет понять, что планируемый пункт захоронения РАО безопасен и может использоваться?» руководитель Красноярского филиала ИБРАЭ РАН Дмитрий Озёрский пояснил:
«На таких мероприятиях мы докладываем результаты наших исследований научной и широкой общественности. Публикуем их в журналах, и нужно их отслеживать. Мы открыты, и эта открытость выражается в нашей публичной научной работе. Даже ученые нашего красноярского филиала, где всего 9 человек, в год пишут 3-4 статьи в научных журналах».
«Цена ошибки слишком велика»
Строительство подземной исследовательской лаборатории продолжается. Ученым, которые будут проводить исследования на глубине 500 метров, предстоит ответить на множество вопросов. Самый главный и принципиальный — о возможности изоляции РАО в скальном массиве Красноярья. Предположительно, на исследования уйдет около 10 лет. И только после того, как будет доказана безопасность, подчеркивают представители «НО РАО», сооружение начнет работать как пункт финальной изоляции РАО 1-2 класса опасности.
«С горняцкой точки зрения объем работ небольшой, но здесь нельзя ошибиться, — поделился Константин Казаков. Цена ошибки — слишком велика, на кону стоит безопасность. Поэтому идем медленно, но верно. Расчетное моделирование рассчитано на сотни тысяч лет, по рекомендациям МАГАТЭ».
