Насколько катастрофичны планы по сбросу воды, заражённой радиоактивными отходами, с АЭС в Фукусиме в Мировой океан? Чем наши технологии очистки радиоактивных отходов отличаются от американских, которые выбрала Япония, и почему американская технология напрочь проигрывает нашей? Зачем китайцы скупают соль в Приморье? Кто виноват в аварии в Фукусиме? Почему японцы выбрали дорогущий американский способ очистки заражённой воды, а не наш, дешёвый и эффективный? Об этом и многом другом главному редактору «Аргументов недели» Андрею УГЛАНОВУ рассказывает академик РАН, химик, научный руководитель Института химии ДВО РАН РФ Валентин СЕРГИЕНКО.
Катастрофа отменяется. Но есть нюансы
– Весь мир гудит! С японской атомной электростанции в Фукусиме, которая расположена недалеко от Владивостока, где вы работаете, начался сброс радиоактивной воды. Всего планируется сбросить 1 миллион 300 тысяч тонн радиоактивной воды! И говорят, что сбрасывать её будут постепенно в течение 30 лет. Мы все будем отравлены и умрём?! Скажите, под этой паникой есть какие-то основания или, как часто бывает, это просто способ паникёров привлечь внимание к себе?
– На самом деле это крайне неприятное событие. Но его вряд ли можно отнести к категории «ужас-ужас, всё пропало!». С экологической точки зрения это, без всякого сомнения, представляет определённую угрозу и опасность, в том числе для соседних с Японией стран. Но говорить о том, что это катастрофа вселенского масштаба, оснований нет.
– А в чём состоит угроза? Я слышал, что течение Куросио от берегов Японии несёт воду к берегам США, к Калифорнии, там закручивается на север в сторону Аляски и уже оттуда через Берингово море возвращается к нашим Дальневосточным берегам. То есть это угроза скорее для американцев, чем для нас.
– Опасность заключается в сбрасываемых объёмах недоочищенных растворов. Наверное, в мире никогда до этого не осуществлялся локальный сброс столь больших объёмов (более 1, 3 млн куб. м) жидких отходов, содержащих радионуклиды. Естественно, это не первичные радиоактивные отходы, что были собраны в разрушенных реакторных блоках АЭС, повреждённых хранилищах отработанного топлива и грунтовых вод в зоне аварии, радиоактивность которых была на несколько порядков выше. Это своего рода продукт работы установки ALPS, накапливаемый более 12 лет в береговых ёмкостях. Установка была создана по разработкам наших американских коллег, и в качестве ключевого процесса в ней реализован процесс соосаждения радионуклидов на инертные матрицы. В первые недели и месяцы после аварии (11 марта 2011 года) специалистов ТЕРСО (оператор АЭС «Фукусима-1») американцам удалось убедить, что именно этот подход позволит в короткое время решить проблему утилизации жидких радиоактивных отходов (ЖРО).
К 2011 году нами совместно со специалистами МО РФ и Главного технического управления ВМФ уже был реализован в масштабах опытной установки на береговой технической базе Тихоокеанского флота другой технологический подход очистки ЖРО, возникающих в ходе эксплуатации, ремонта и утилизации АПЛ, основанный на принципах селективной сорбции радионуклидов на специально созданных композитных сорбентах. Очистка растворов осуществляется в одну стадию. Степень очистки растворов соответствовала требованиям НРБ, что позволяло после заключения служб радиационного контроля сбросить их в открытую гидрографическую сеть. К указанному времени уже было переработано несколько тысяч тонн ЖРО, в том числе дезактивационных растворов. Характеристики ЖРО, с которыми мы имели дело, и теми, что подлежали очистке на «Фукусиме», были схожими как по радиохимическим показателям, так и по удельным активностям.
– А в чём разница технологий? Чем плоха американская?
– По той технологии, которую они применяют, образуются вторичные отходы. Используется процедура соосаждения, которая не позволяет очистить радиоактивные отходы до предельно допустимой концентрации. Поэтому она требует многократной очистки одних и тех же объёмов растворов. Но даже после нескольких процедур степень очистки остаётся неудовлетворительной, что вынудило создавать береговые ёмкости для хранения так называемых «очищенных» растворов. За 12 лет накоплено более 1, 2 миллиона тонн таких растворов, и процесс их накопления продолжается в силу дальнейшего сбора вод из реакторных отсеков и других инженерных сооружений АЭС, а также загрязнённых грунтовых вод, собираемых в аварийной зоне. Ситуация изменится только после утилизации всех аварийных блоков станции. На мой взгляд, на «Фукусиме» есть ещё одна тоже «рукотворная» проблема, о которой редко говорят. Это вторичные твёрдые отходы, которые являются «продуктом» деятельности установок ALPS, они относятся к классу низкоактивных, но содержат в своём составе весь набор радионуклидов, что были в исходных ЖРО, в том числе долгоживущие радионуклиды цезия, стронция, кобальта и, возможно, компоненты топливной композиции. И это налагает особые условия и требования для долговременного (как минимум 300 лет!) их хранения. Точных данных в открытых источниках найти не удалось, но оценочно сегодня на станции хранится в открытом виде несколько тысяч тонн таких отходов, и поиск решения их утилизации ещё впереди.e_SClBТаким образом, сегодня на станции хранится более 1, 2 миллиона куб. метров недоочищенных растворов, количество их из года в год растёт, а довести их очистку от некоторых радионуклидов до нормативного уровня практически невозможно. Единственный выход – произвести разбавление в 100–1000 раз и сбросить в Мировой океан. С тем чтобы затушевать проблему, повышенное внимание стали привлекать к содержанию в растворах трития, который действительно существующими технологиями не может быть принципиально удалён из растворов. Таким образом, на первый план вышла проблема трития.
– В чём эта проблема?
– Проблема в том, что тритий сбрасывают сейчас все атомные электростанции в мире. Ежегодно каждая АЭС ежегодно «генерирует» тритий общей активностью примерно – Бк (беккерель – единица измерения радиоактивности равна 1 распад в секунду. – Прим. авт.), что сопоставимо с тем, что содержится в отходах АЭС «Фукусима-1». Так что сброс отходов не приведёт к катастрофическим последствиям в глобальном масштабе, если говорить только о тритии. В силу своей природы он легко мигрирует в окружающей среде, не образуя устойчивых зон повышенных концентраций. Если осуществлять сброс небольшими объёмами в течение 30–40 лет, то уровень загрязнения Мирового океана едва ли изменится на значимую величину. Напомним, что допустимый уровень содержания трития в питьевой воде, согласно российским нормам, составляет Бк/л. При этом экспериментально установлено, что концентрация трития в открытом море вблизи АЭС не превышает 70 Бк/л и в непосредственной близости от аварийной зоны – 500 Бк/л. Другое дело, радионуклиды стронция, цезия и других тяжёлых металлов. Они способны накапливаться в местах сброса, а предельно допустимые концентрации их в гидробионтах и пищевых продуктах на порядки ниже. Так, допустимое содержание радионуклидов цезия и стронция в питьевой воде 10 и 0, 37 Бк/л, для свежей рыбы соответственно 137 и 100 Бк/кг. Грубая оценка суммарного содержания радионуклидов цезия и стронция в планируемых к сбросу на АЭС «Фукусима» отходах достигает Бк. Это огромное количество!
– Но эти отходы разбавляют.
– Да, но количество-то от этого не уменьшается. Уменьшается только концентрация. А что если в силу каких-либо причин изменится гидрологический режим и не произойдёт глобального усреднения, то вся эта огромная масса радионуклидов осядет у берегов Японии. А тут и рыболовство, и марикультура, и добыча водорослей. Именно это вызвало практически панику в соседних странах. Наши соседи-китайцы в Приморском крае интенсивно скупают соль и вывозят в Китай.
– Зачем?
– Потому что у них в пищу используется соль морского происхождения. Они боятся, что радионуклиды, сброшенные японцами в море, попадут в зоны, где происходит выпаривание морской воды, и всё это попадёт в их пищевую соль.
– Нам это не грозит?
– А у нас каменная соль, поэтому у нас такой проблемы быть не может. Более того, это хороший шанс подзаработать нашим бизнесменам, расширить рынки сбыта пищевой соли.
Американский след
– Когда произошла авария на «Фукусиме» в 2011 году, то в Москве некоторые специалисты-ядерщики – я уж не буду называть фамилии – говорили, что всё это очень похоже на землетрясение, спровоцированное подводным ядерным взрывом, который якобы на восточном побережье Японии устроили в непонятных целях американцы.
– Это ерунда. Сейсмостанции, расположенные в Дальневосточном регионе, однозначно зафиксировали мощное землетрясение, положение его эпицентра точно определено, механизм землетрясения детально изучен. Землетрясение породило экстремально сильное цунами с высотой волны около 14 метров, что и послужило в конечном итоге причиной аварии на АЭС. Собственно землетрясение не привело к существенным разрушениям инфраструктуры АЭС. Технические подробности аварии многократно обсуждались специалистами и освещались в СМИ.
– Вы сказали, что с отходами сбрасывается очень много трития. По расчётам японцев, он должен было просто осесть на дно и угомониться. Это же тяжёлая вода.
– Как он может осесть? Это же тоже водород! Только в нём кроме протона и электрона, как в самом распространённом изотопе водорода – протии, есть ещё два нейтрона. На самом деле мы имеем дело с водой. В силу этого тритий есть везде, где присутствует вода, в том числе в нас самих, как и в любой другой живой системе. Мы живём в среде, где тритий является одним из многих компонентов среды обитания.
– Когда я готовился к нашей встрече, то с удивлением узнал, что с китайских и корейских атомных станций сбрасывают в море трития в 10 раз больше, чем планируется каждый год сливать с «Фукусимы».
– Повторю – все атомные электростанции сбрасывают тритий. В настоящий момент нет надёжных и экономически оправданных технологий, которые позволяли бы его извлечь. Всё, что применяется для очистки от тяжёлых радионуклидов – центрифугирование, выпаривание, ионный обмен и т.д., в этом случае малоприменимо. Бороться приходится простым способом –разбавлением.
Проблемы со стронцием
– Вы сказали, что японцы для очистки используют несовершенную американскую технологию. А что, у нас есть технология, которая позволяет заражённую воду очистить полностью?
– В 1994 году президент РФ Ельцин Б.Н. издал указ, запрещающий сброс в открытые водоёмы радиоактивных отходов, которые возникают при эксплуатации, ремонте. На Дальнем Востоке было выведено из эксплуатации более 50 АПЛ разных поколений, и интенсивно велась их утилизация. ЖРО хранились в большом числе береговых ёмкостей и плавучих баржах, разбросанных по базам флота. Предпринимались попытки перерабатывать эти отходы с помощью разного рода установок, которые создавались в недрах различных ведомств. Основная идеология строилась вокруг способов перевода ЖРО в твёрдое состояние, т.к. только это позволяло надёжно изолировать опасные радионуклиды от окружающей среды на длительный период. Использовалось выпаривание ЖРО, их отверждение путём цементации, смешения с различными органическими мастиками и т.п. Но все эти подходы не приводили к желаемым результатам, более того, объёмы образовавшихся твёрдых радиоактивных отходов кратно возрастали, равно как и затраты на захоронение ТРО. В 1994–1995 годах мы начали свои работы по поиску новых оригинальных подходов, которые отличались бы от того, что применяется в мире.
– А что применялось тогда в мире?
– А в мире в то время применялись ионообмен, обратный осмос, ультрафильтрация и выпаривание. Всё это очень энергоёмкое и очень малопроизводительное занятие. Мы сочли, что можем разработать подход, основанный на явлении селективной сорбции. Мы были уверены в успехе, потому что в нашем институте традиционно разрабатывались вопросы из области теории сорбционных процессов, вопросы селективной сорбции на природных и синтетических материалах. Нами был предложен для целей селективной сорбции новый класс сорбентов, названных сорбционно-реагентными материалами, было запатентовано до десятка таких материалов, отработаны способы их получения в лабораторных условиях. Особое внимание было уделено созданию сорбентов для извлечения радионуклидов стронция из ЖРО сложного состава. Радионуклиды цезия хорошо извлекают ферроцианиды переходных металлов. Это работает достаточно эффективно по всему миру. На той же «Фукусиме» тоже для осаждения и извлечения цезия были использованы ферроцианиды. Одним словом, очистка ЖРО от радионуклидов цезия до предельно допустимого уровня – дело техники.
– А с чем проблемы?
– Со стронцием. С ним ситуация совершенно другая, потому что стронций из пресных растворов низкого солесодержания (контурные воды) извлечь ещё можно худо-бедно. Если же ЖРО имеют повышенное солесодержание, загрязнены морской водой, то достичь требуемой степени очистки их становится принципиально невозможно существующими технологиями (кроме выпаривания растворов досуха). На «Фукусиме» наши японские коллеги остановили свой выбор на технологии, в которой основным процессом очистки является процесс соосаждения. Они брали тонкодисперсный сорбционный активный материал, который смешивается с раствором и, осаждаясь на дно, увлекает и фиксирует на своей поверхности часть радионуклидов. Он снижает их содержание в несколько раз за один проход. Если повторить процесс 3–4 раза, то можно понизить содержание радионуклидов в десять, пятьдесят раз. Беда в том, что имеющаяся концентрация радионуклидов стронция в ЖРО превышала предельно допустимые уровни как минимум в пятьсот, тысячу и более раз. Так что нужной степени очистки растворов от радионуклидов стронция за разумное число технологических циклов было практически невозможно. В нашей технологии благодаря использованию уникальных высокоселективных сорбентов удавалось за один проход снижать на одной сорбционной колоне концентрацию радионуклидов стронция минимум в сто, тысячу раз. Варьируя число сорбционных фильтров в установке, легко можно было достичь требуемого уровня очистки раствора.
– Это как-то подтверждается?
– Как я уже говорил с самого начала, мы работали в тесном контакте и под контролем специалистов МО и ВМФ. Мы с теплотой вспоминаем имена адмиралов Н.Н. Юрасова, В.М. Топилина, В.И. Куроедова, Н.И. Лысенко, К.С. Сиденко, благодаря помощи и прямому участию которых удалось в кратчайшее время решить сложную технологическую и инженерную задачу. В первые три-четыре года под контролем службы радиационной безопасности МО РФ и под непосредственным кураторством адмирала Н.Н. Юрасова были созданы установки и проведены промышленные испытания технологии на базах ТОФ на Камчатке и в Приморском крае на водах самого разного химического состава. Это были и чисто контурные воды, которые сливались из реактора при утилизации или перезарядке АПЛ, а также ЖРО, которые возникали при ремонте ядерных энергетических установок, – они уже были загрязнены, в том числе компонентами морской воды. Технология была проверена на дезактивационных растворах, где также показала отличные результаты. Параллельно мы решили вопрос с очисткой отходов, которые содержат нефтепродукты, а также радиоактивные отходы, загрязнённые компонентами топливной композиции. Мы научились всё это делать фактически на одной и той же установке, которую назвали «Барьер». «Росатом» создал на Дальнем Востоке предприятие «ДальРАО», и первым его директором стал вышедший в отставку адмирал Н.И. Лысенко. Именно благодаря усилиям и поддержке Николая Ивановича нам удалось быстро освоить технологию в промышленном масштабе, организовать собственное производство сорбентов, спроектировать и запустить в работу промышленную установку, продолжить ранее начатые НИР и НИОКР, нацеленные на дальнейшее совершенствование технологического процесса утилизации ЖРО сложного химического состава. Предприятие позже было преобразовано в Федеральное государственное унитарное предприятие. Сегодня на Дальнем Востоке все радиоактивные отходы, что хранились в береговых и плавучих ёмкостях, утилизированы. Сегодня работаем с колёс – вновь поступающие ЖРО сразу идут на переработку без промежуточного хранения. Более чем за 15 лет работы не было ни одной претензии государственной службы радиационного надзора к качеству очистки ЖРО. Мы очистили более 30 тысяч тонн за всё время. До настоящего времени наши специалисты в рамках контрактов осуществляют научное сопровождение производственной деятельности предприятия. Замечательный пример согласованных действий науки и производства.
Распил по-японски
– Японцы хотят свои 1 миллион 300 тысяч тонн заражённой воды чистить 30–40 лет. А сколько времени понадобилось бы вам?
– Не знаю, надо считать. У нас не слишком масштабная установка, мы не ставили перед собой цели создания установки гигантской мощности, потому что для решения наших задач хватало производительности в районе тысячи литров в час. Но эта установка может работать, как говорят, в режиме 24/7, а если нужно нарастить производительность, то можно запустить в работу несколько аналогичных, уже отработанных в деталях устройств без изменения технологического регламента очистки. Конечно, в процессе очистки мы не в состоянии понизить содержание трития, он остаётся на том же уровне, от него никуда не деться. Но в очищенных растворах радионуклиды цезия, стронция и других тяжёлых металлов содержатся в количествах, кратно ниже предельно допустимых уровней. Удельная активность сбрасываемых растворов на порядок и более ниже требований НРБ. Следовательно, никакой угрозы радиационного загрязнения морской акватории прилегающих акваторий нет. А это было целью нашей работы.
– Японцы не просили вашу установку?
– Японцы хотели всё сразу и быстро. После аварии заявили, что разберутся с проблемой до конца года. Мы их убеждали, что это невозможно, что это задача на долгие годы, но они не хотели слушать. Ну и выбрали тот путь, который выбрали. Чтобы достичь уровня очистки, что у них сейчас, они в итоге потратили 12 лет и 8, 5 миллиарда долларов, которые ушли, конечно же, большей частью американцам: за поставку материалов, за разработку конструкции серии установок ALPS, за их обслуживание, консультирование и прочее, прочее, прочее.
– А во сколько бы им обошлось это, обратись они сразу к вам?
– Первые переговоры мы провели в Токио через две недели после аварии. Главная проблема была в том, что на тот момент мы не могли дать нужное им количество сорбента. Мы производили его в лабораторных масштабах, порядка 50–60 килограммов в неделю. А японцам нужно было минимум 100 тонн в месяц только для масштабных испытаний. Нужно было срочно создать производство, потому что такие сорбенты нигде в мире не выпускаются. Нам посоветовали поискать бизнес-партнёров. Мы были в Германии, договорились, даже подписали документы о намерении совместной деятельности на «Фукусиме» и даже готовили соответствующие конкурсные проекты. С помощью специалистов Nukem Technology нашли в ФРГ фирму, где произвели опытную партию одного из наших сорбентов, провели его тестирование в Германии, Франции, Японии. Всё было отлично, с одним минусом – этот сорбент был механически нестоек и не мог работать на высоких скоростях потоков ЖРО, что имело место в установке ALPS. В нашей технологии реализована принципиально другая линейная скорость потока, и недостаток механической прочности материала не был так критичен.
– А с тех пор вы придумали что-то новое?
– Конечно, сегодня у нас есть совсем другие сорбенты. Это уже новое поколение материалов – наноструктурированных композитных сорбентов, показывающих более эффективное извлечение радионуклидов из растворов сложного состава, они более устойчивы к механическому истиранию, воздействию кислот и щелочей.
– Бюджет сам себя не распилит. Для «освоения» 8 миллиардов нужно много времени и сил. А вы, поди, какие-то жалкие сотни тысяч просили?
– Для создания пилотной установки на площадке ТЕРСО мы считали достаточным несколько сот тысяч долларов. И нам это казалось абсолютно реальным. Возможно, это были наивные оценки из-за нашей неопытности в делах бизнеса, нам в голову не приходило «заработать» на несчастье соседей.
– Сколько?!
– Сто тысяч.
– Как вы могли подумать, что кто-то будет связываться с вами за такие деньги? С них даже на туфли жене не отпилишь.
– Так 8, 5 миллиарда долларов – это ещё не конец. Это только на сегодня. А впереди ещё 30–40 лет ударного освоения бюджета. Но чёрт с ними, с японцами, зачем считать их деньги. Для меня важнее, что мы сами себе доказали, что в части обращения с жидкими радиоактивными отходами, в том числе с ЖРО самого сложного состава, загрязнёнными морской водой, нефтепродуктами и минеральными компонентами, мы можем справиться сами силами своего интеллекта и решаем задачу на раз. Японские проблемы пусть решают японцы, а мы свои уже решили – все береговые ёмкости с радиоактивными отходами от подводных лодок уже давно очищены, дезактивированы и сданы в металлолом. За это время на Дальнем Востоке выросла научная школа радиохимиков, радиоэкологов – специалистов мирового класса.
– В Советском Союзе и Соединённых Штатах сбрасывали в океан огромное количество радиоактивных отходов. Ощущаются сегодня какие-то последствия тех сбросов или океан всё поглотил?
– Без широкой огласки все страны, имеющие АЭС, сбрасывают низко активные отходы в окружающую среду, и океан всё поглотил. Но локально есть места, где фиксируется превышение фоновых показателей. В заливе Петра Великого, например, есть точки, где в грунте отмечается повышенное содержание радионуклидов кобальта после Чажминской аварии. Но они постепенно перекрываются осадочными породами, и всё консервируется.
– Подытожим. Не так страшен чёрт, как его малюют. Экологической катастрофы в случае сброса воды с Фукусимской АЭС не предвидится.
– Сейчас нет. Но если произойдут некие глобальные изменения гидрологических режимов этой части Тихого океана и радикально изменится структура течений вблизи Японии, вследствие чего загрязнённая вода направится не в центр Тихого океана, а по проливам зайдёт в Японское море, то это будет реальная угроза и для России, и для Китая, и для Кореи. Именно поэтому мы постоянно говорим о необходимости долгосрочного международного контроля морской акватории вблизи АЭС «Фукусима». К сожалению, все наши просьбы на осуществление контрольных замеров радиационной обстановки вблизи АЭС остаются без ответа. Согласовываемые японской стороной контрольные точки радиационного контроля водных масс, донных осадков и гидробионтов слишком далеки от аварийной зоны. Остаётся строить модели распространения радиационных загрязнений по очень редкой сети экспериментальных наблюдений. Информация о точном составе сбрасываемых вод также весьма ограничена. Приходится верить «джентльменскому слову» наших японских и американских коллег.