Самозахоронение радиоактивных отходов: могильники не нужны?

Сотрудники Института проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук (ИБРАЭ РАН) предложили решение проблемы захоронения радиоактивных отходов. По их мнению, отходам можно придавать форму небольшой сферы, наружные слои которой будут состоять из радиоактивного кобальта-60. Тепла, испускаемого этим изотопом, будет достаточно для того, чтобы нагревать горные породы до такой степени, что кобальт буквально проплавит себе дорогу в глубь земли. Научная статья опубликована в Journal of Nuclear Science and Technology.

Одна из основных проблем при захоронении радиоактивных отходов (РАО) — изотопы трансурановых элементов. Период их полураспада обычно составляет сотни лет и более, а возникают РАО в настоящий момент, по оценкам авторов статьи, в объемах 50 кг на каждый гигаватт атомной энергогенерации в год.

Отходы, содержащие трансурановые элементы, рекомендуется захоранивать глубоко в горных породах. Несмотря на то что многие страны, в том числе Россия, проектируют и создают для этого специальные хранилища, особенности их функционирования и фактический уровень безопасности пока не изучены. Их можно моделировать, но в таких моделях заведомо будет множество параметров, сложно поддающихся точному предсказанию.

Российские специалисты в области безопасности атомной энергетики предложили альтернативное решение этой проблемы — использовать свойства радиоактивных изотопов для их самозахоронения в горных породах. 

Их идея отталкивается от того, что гамма-излучение имеет высокую проникающую способность и несет достаточно энергии, чтобы расплавить горные породы, в частности граниты. Существует и источник такого излучения, содержащийся в радиоактивных отходах, — это изотоп кобальта 60Co, который имеет короткий период полураспада — 5,2 года. Исследователи провели расчеты, как различные его количества поведут себя в различных породах. Если точечные источники кобальта-60 поместить на поверхность сферической капсулы диаметром 0,1—1 м с изотопами трансурановых элементов внутри, большая часть тепла от гамма-излучения будет рассеиваться снаружи от сферы. Это позволит расплавить горные породы рядом с капсулой. Под действием силы тяжести она будет двигаться вниз, а порода сверху от сферы будет постепенно застывать, запечатывая таким образом капсулу в земной коре. При поверхностной активности источников 60Co, равной 1017Бк/м2, скорость движения покрытой ими капсулы может достигать 1 км в год.

Вместо кобальта-60 также можно использовать изотопы цезия 137Cs, стронция 90Sr и америция 241Am. Однако они выделяют на порядок меньше тепла на единицу массы, а значит, для покрытия каждой капсулы их потребуется больше, чем 60Co. Длиннее у них и период полураспада (для цезия-137 он составляет 30 лет), что тоже несет некоторые неудобства.

По словам авторов статьи, описанный ими способ захоронения сферических капсул со кобальтом-60 на поверхности и трансурановыми элементами внутри может оказаться более безопасным в сравнении с захоронением РАО в специально построенных подземных лабораториях. С его помощью можно глубже и надежнее запечатать источники радиоактивности, которых с каждым годом становится все больше. Тем не менее они признаются, что исследования в этой области пока носят сугубо теоретический характер. Кроме того, существует ряд проблем, связанных с коррозионной устойчивостью описываемых в статье радиоактивных сфер. Необходимо, чтобы кобальт был физически отделен от изотопов трансурановых элементов, а высокая температура в капсуле теоретически может разрушить преграду между ними. Также не вполне понятно, как будет осуществляться транспортировка капсул к месту захоронения и каким образом проводить контроль их погружения в горные породы.

Chrdk.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *