На территории Соединенных Штатов Америки на более чем 100 площадках в 39 штатах хранится около 90 000 тонн ядерных отходов, размещенных в различных сооружениях и контейнерах. На протяжении десятилетий страна пытается найти единое безопасное место для их централизованного хранения, напоминает издание The Conversation.
Федеральный закон 1987 года определил Юкка-Маунтин в Неваде как место для постоянного захоронения ядерных отходов, однако политические и юридические проблемы привели к задержкам строительства. Работы на объекте едва начались, когда Конгресс США полностью прекратил финансирование проекта в 2011 году.
Тем временем 94 ядерных реактора, работающих в настоящее время на 54 атомных электростанциях, продолжают генерировать все новые радиоактивные отходы. Общественный и коммерческий интерес к ядерной энергетике растет из-за опасений по поводу выбросов от электростанций, работающих на ископаемом топливе, и возможности использования новых малых модульных реакторов (ММР) для энергоснабжения центров обработки данных и производственных предприятий. Этот возобновившийся интерес придает новую актуальность усилиям по поиску места для размещения отходов.
В марте 2025 года Верховный суд США заслушал аргументы, связанные с поиском места для временного хранения ядерных отходов страны; ожидается, что решение будет вынесено к концу июня. Независимо от исхода, десятилетия борьбы за поиск постоянного места для захоронения ядерных отходов, вероятно, продолжатся еще долгие годы.
Эксперты, специализирующиеся на коррозии, уделяют особое внимание вопросам сдерживания ядерных отходов во время временного хранения и постоянного захоронения. В США существует две основные формы высокоактивных радиоактивных отходов: отходы производства ядерного оружия времен холодной войны и отходы производства электроэнергии на АЭС. Существуют также небольшие объемы других радиоактивных отходов, например, связанных с медицинскими процедурами.
Остатки химической переработки радиоактивных материалов, необходимых для производства ядерного оружия, часто называемые «оборонными отходами», со временем будут переплавлены вместе со стеклом (остеклованы), а полученный материал залит в контейнеры из нержавеющей стали. Эти контейнеры имеют высоту около 3 метров, диаметр 0,6 метра и весят примерно 2,3 тонны в заполненном состоянии.
Однако на данный момент большая часть этих отходов хранится в подземных стальных резервуарах, в основном на объектах Hanford в штате Вашингтон и Savannah River в Южной Каролине – ключевых площадках разработки ядерного оружия США. На объекте Savannah River часть отходов уже прошла остекловывание, но значительная их часть остается необработанной.
На обеих площадках часть радиоактивных отходов уже просочилась в почву под резервуарами, хотя официальные лица заявляют об отсутствии угрозы для здоровья человека. Основные усилия по сдерживанию отходов в настоящее время сосредоточены на защите резервуаров от коррозии и растрескивания для предотвращения дальнейших утечек.
Подавляющее большинство ядерных отходов в США составляет отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) с коммерческих атомных электростанций.
До использования ядерное топливо представляет собой таблетки из оксида урана, герметично запаянные в циркониевые трубки, которые, в свою очередь, собраны в пучки (тепловыделяющие сборки). Эти сборки топливных стержней имеют длину от 3,5 до 5 метров и диаметр от 12 до 20 сантиметров. В ядерном реакторе реакции деления, подпитываемые ураном в этих стержнях, выделяют тепло, которое используется для получения горячей воды или пара для приведения в действие турбин и выработки электроэнергии.
Примерно через три-пять лет реакции деления в конкретной топливной сборке значительно замедляются, хотя материал остается высокорадиоактивным. Отработавшие топливные сборки извлекаются из реактора и перемещаются на другую площадку на территории электростанции, где их помещают в массивный бассейн с водой для охлаждения.
Примерно через пять лет топливные сборки извлекают, высушивают и герметично заваривают в контейнеры из нержавеющей стали. Эти контейнеры все еще радиоактивны и выделяют тепло, поэтому их хранят на открытом воздухе в бетонных хранилищах, установленных на бетонных площадках, также на территории электростанции. В этих хранилищах есть вентиляционные отверстия для обеспечения потока воздуха мимо контейнеров для их дальнейшего охлаждения.
По состоянию на декабрь 2024 года в США насчитывалось более 315 000 сборок отработавших ядерных топливных стержней и более 3800 контейнеров сухого хранения в надземных бетонных хранилищах, расположенных на действующих и бывших АЭС по всей стране.
Даже на реакторах, которые были выведены из эксплуатации и демонтированы, все еще остаются бетонные хранилища с радиоактивными отходами, безопасность и обслуживание которых должна обеспечивать энергетическая компания, владевшая АЭС.
Одной из угроз для этих методов хранения является коррозия.
Поскольку атомным электростанциям вода необходима как для преобразования ядерной энергии в электричество, так и для охлаждения реактора, они всегда располагаются рядом с источниками воды.
В США девять АЭС находятся менее чем в трех километрах от океана, что создает особую угрозу для контейнеров с отходами. Когда волны разбиваются о береговую линию, соленая вода распыляется в воздух в виде частиц. Оседание этих частиц соли и воды на металлических поверхностях может вызвать коррозию, поэтому вблизи океана часто можно увидеть сильно корродированные конструкции.
В местах хранения ядерных отходов вблизи океана солевые брызги могут оседать на стальных контейнерах. Как правило, нержавеющая сталь устойчива к коррозии, что видно на примере блестящих кастрюль и сковородок на кухнях многих американцев. Однако при определенных обстоятельствах на поверхностях из нержавеющей стали могут образовываться локальные точечные углубления (питтинг) и трещины.
В последние годы Министерство энергетики США финансировало исследования, в том числе проводимые специалистами по коррозии, для изучения потенциальных опасностей этого типа коррозии. Общие выводы показывают, что контейнеры из нержавеющей стали могут подвергаться питтинговой коррозии или растрескиванию при хранении вблизи морского побережья. Однако для утечки радиоактивности потребуется не только коррозия контейнера, но и коррозия циркониевых стержней и самого топлива внутри них. Поэтому маловероятно, что этот тип коррозии приведет к выбросу радиоактивности.
Более надежное постоянное решение, вероятно, появится через годы или десятилетия.
Площадка для долгосрочного хранения должна быть не только геологически пригодной для изоляции ядерных отходов на тысячи лет, но и политически приемлемой для американского общества. Кроме того, возникнет множество проблем, связанных с транспортировкой отходов в контейнерах автомобильным или железнодорожным транспортом с реакторов по всей стране к месту окончательного размещения, где бы оно ни находилось.
Возможно, появится временный объект, местоположение которого будет одобрено Верховным судом США. Но до тех пор отходы будут оставаться там, где они находятся сейчас.