Ребекка Тадессе и Габриэле Грасси из Отдела по обращению с радиоактивными отходами и выводу из эксплуатации Агентства по ядерной энергии ОЭСР (АЯЭ ОЭСР) рассказывают о важности международного сотрудничества для эффективного обращения с радиоактивными отходами:
Все больше стран рассматривают возможность строительства атомных электростанций для обеспечения своей энергетической безопасности и сокращения выбросов углерода. В результате, эффективное обращение с радиоактивными отходами, образующимися на этих объектах, вновь привлекло к себе внимание.
Число стран, проявляющих интерес к программам ядерной энергетики, возросло в 2020-х годах: 30 стран подписали декларацию 2023 года об утроении мощностей ядерной энергетики к 2050 году в рамках своих обязательств по достижению нулевого уровня выбросов. В то же время ускоряется разработка новых и усовершенствованных ядерных технологий. Этот прогресс требует от ученых, регулирующих органов, разработчиков и операторов пунктов захоронения, политиков и других экспертов переоценки методов управления жизненным циклом потенциально новых форм отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов (РАО).
С момента зарождения гражданской ядерной энергетики более 70 лет назад сектор ответственно подходит к управлению всем жизненным циклом своих материалов. Из-за глобального характера отрасли, необходимости разработки эффективных низкоуглеродных энергетических решений и скорости технологических инноваций, обращение с радиоактивными отходами наиболее эффективно осуществляется в рамках международного сотрудничества. Такое сотрудничество включает обмен информацией, гармонизацию подходов и предотвращение дублирования работы. АЯЭ ОЭСР активно участвует в исследованиях, технологиях и политике в области обращения с радиоактивными отходами с 1958 года и стремится поддерживать свои 34 страны-члена в этом долгосрочном начинании.
Отработавшее ядерное топливо и высокоактивные радиоактивные отходы классифицируются в рамках каждой национальной системы, как правило, на основе их радиоактивности и времени «распада»: от очень низкоактивных отходов до низкоактивных отходов, среднеактивных отходов и высокоактивных радиоактивных отходов (ВАО). Радиоактивность большей части отходов уменьшается, или распадается, в течение нескольких столетий, но очень небольшая часть остается опасной в течение тысяч лет. ОЯТ хранится во временных хранилищах – «мокрых» бассейнах и «сухих» контейнерах – в ожидании окончательного захоронения или на перерабатывающих заводах, которые извлекают ценные материалы из отработавшего топлива для переработки в новое ядерное топливо. Меньшие количества ВАО остаются после переработки и требуют долгосрочного обращения. Длительные периоды распада ОЯТ/ВАО вызвали споры в некоторых частях мира о долгосрочной устойчивости ядерной энергетики. Однако глобальный научный консенсус ясен: окончательное захоронение ОЯТ/ВАО в пункте глубинного захоронения радиоактивных отходов (ПГЗРО) является безопасным и эффективным решением. Изолируя радиоактивные отходы от биосферы на тысячелетия, ПГЗРО обеспечивают надежный метод обеспечения экологической и человеческой безопасности в долгосрочной перспективе.
ПГЗРО представляют собой инженерные туннели, вырытые на глубине нескольких сотен метров в тщательно отобранных породах-коллекторах. В этих хранилищах ОЯТ/ВАО размещаются в защищенных контейнерах. Десятилетия исследований по всему миру привели к тому, что независимые национальные регулирующие органы, основываясь на международно признанных стандартах радиологической защиты, одобрили ПГЗРО как оптимальное решение для окончательного захоронения ОЯТ/ВАО. ПГЗРО строятся в породах-коллекторах, таких как глина, гранит или соляные образования, которые обеспечивают стабильную геологическую среду и «пассивную безопасность» для захоронения отходов. Это гарантирует, что на протяжении столетий не потребуется вмешательство человека, чтобы гарантировать, что отходы останутся надлежащим образом захороненными и нетронутыми. Обширные геологические исследования изучили эти образования, чтобы понять их прошлое поведение на протяжении сотен тысяч, даже миллионов лет.
В промышленных масштабах объем ОЯТ/ВАО относительно невелик. Например, Соединенные Штаты, в которых находится наибольшее количество ядерных реакторов в мире, с 1950-х годов произвели в общей сложности около 90 000 метрических тонн отработавшего топлива. Это количество может поместиться на футбольном поле на глубине менее 10 метров.
Работа по созданию ПГЗРО продвигается в различных странах, при этом многие строят подземные исследовательские лаборатории (ПИЛ) для проведения экспериментов в горных породах, аналогичных тем, которые предназначены для ПГЗРО. Исследования сосредоточены на таких темах, как миграция радионуклидов и газов в горных породах, самозалечивание глинистых пород-коллекторов, тепловые испытания, методы обнаружения трещин и изменения геохимических условий вблизи туннелей ПГЗРО. Эти исследования также тестировали технологии, которые будут использоваться во время эксплуатации и окончательного закрытия ПГЗРО. Финляндия является страной, которая на сегодняшний день добилась наибольшего прогресса в своей программе ПГЗРО: ожидается, что объект «Онкало» на острове Олкилуото начнет работу в ближайшие годы. В настоящее время этот объект включает 10 км туннелей на глубину примерно 450 м, а в течение следующего столетия, по мере того как хранилище станет полностью работоспособным, планируется проложить еще 40 км.
Международный опыт, например, в Финляндии, показывает, что высококачественное взаимодействие с заинтересованными сторонами и хорошо продуманная государственная политика являются ключом к успешным программам ПГЗРО. Такие страны, как Канада, Франция, Швеция и Швейцария, также продвигают свои программы ПГЗРО, эффективно привлекая заинтересованные стороны, определяя подходящие площадки и создавая необходимые нормативно-правовые базы. Обеспечение общественного доверия и получение «социальной лицензии» на строительство и эксплуатацию хранилища имеет решающее значение. ПГЗРО безопасно изолирует радиоактивные отходы на десятки тысяч лет. Однако этот длительный период времени ставит уникальные задачи, например, как донести важность и назначение хранилища до будущих поколений. Достижения в области науки и техники могут также побудить будущие общества улучшить характеристики хранилища или изменить его эксплуатацию.
Обширный и прозрачный диалог со всеми заинтересованными сторонами необходим при планировании ПГЗРО, начиная с согласования того, что это решение является предпочтительным для страны, и заканчивая поиском площадки, строительством, заполнением и обслуживанием. Взаимодействие с заинтересованными сторонами может принимать различные формы, включая консультации экспертов, комиссии, общественные конференции, общественные слушания и парламентские сессии. Поощряя открытое и постоянное общение, страны могут совершенствовать свой технический выбор, одновременно укрепляя доверие общества, тем самым сводя к минимуму риск дорогостоящих политических разворотов с течением времени.
Решение о строительстве ПГЗРО требует тщательного планирования и создания национальной политики и нормативно-правовой базы. Это включает в себя планирование затрат на проект, который переживет всех политиков, ученых и экспертов, участвующих в настоящее время. Ключевые соображения включают определение того, кто будет нести расходы по обращению с радиоактивными отходами на протяжении всего жизненного цикла, в том числе, если и когда правительство, как гарант последней инстанции, возьмет на себя расходы и ответственность. Лицензирование ПГЗРО, между тем, влечет за собой регулярные обновления «обоснования безопасности» – всесторонней демонстрации безопасности. Эти обновления включают новые результаты исследований, достижения в области характеризации площадки и уточнения конструкции хранилища. Для поддержки этого АЯЭ ведет базу данных характеристик, событий и процессов (FEP), которые могут информировать о сценариях, которые необходимо изучить в рамках обоснования безопасности.
Хотя ПГЗРО предназначены для обеспечения пассивной безопасности, возможность непреднамеренного вмешательства человека в далеком будущем остается проблемой, например, при бурении скважин для подземных ресурсов. Чтобы снизить этот риск, площадки ПГЗРО специально выбираются с учетом отсутствия природных ресурсов. Кроме того, обоснование безопасности тщательно изучает устойчивость ПГЗРО к такому сценарию. Также предпринимаются усилия по институционализации памяти о площадках ПГЗРО для будущих поколений, как на национальном, так и на местном уровне. Памятники, музеи или общественные центры могут служить постоянным напоминанием о значении хранилища, обеспечивая безопасную передачу знаний на протяжении столетий. Неопределенность, присущая такой долгосрочной программе, означает, что гибкость необходима на протяжении всего процесса принятия решений, включая возможность отмены решений. Это может означать, например, обеспечение возможности извлечения отходов, уже размещенных в ПГЗРО. Это предоставит будущим поколениям возможность принимать собственные обоснованные решения о площадке и обращении с ОЯТ/ВАО, принимая во внимание достижения в области технологий и изменения в политических и общественных взглядах.
Растущий интерес к ядерной энергии как к низкоуглеродному источнику энергии и тепла привел к разработке множества новых концепций реакторов. В отличие от прошлого, когда в ядерном секторе традиционно доминировали компании государственного сектора, частный сектор, включая стартапы, поддерживаемые венчурным капиталом, активно инвестирует в новые технологии. Среди этих инноваций – реакторные технологии поколения IV и малые модульные реакторы (ММР). ММР предназначены для портативности, заводского изготовления и имеют мощность менее 300 МВт (электрических). Крупные технологические компании проявили интерес к ММР для снабжения центров обработки данных, чьи энергетические потребности резко растут для востребованных приложений, таких как искусственный интеллект. Новые ядерные технологии также особенно актуальны для труднодоступных секторов, таких как горнодобывающая промышленность в удаленных или автономных районах, транспорт и различные промышленные процессы, требующие как электроэнергии, так и тепла. Многие из этих новых технологий используют новые материалы и могут потребовать различных установок с точки зрения размещения, лицензирования, цепочки поставок, финансирования и управления топливным циклом. Эта эволюция существенно влияет на обращение с радиоактивными отходами. Решение этих проблем на этапе проектирования имеет решающее значение, поскольку новые типы реакторов будут производить ОЯТ/ВАО, которые в конечном итоге необходимо будет захоронить в хранилищах, таких как ПГЗРО.
Чтобы поддержать эти усилия, Агентство по ядерной энергии ОЭСР разработало новый международный исследовательский проект под названием «Интеграция отходов для проектов малых и усовершенствованных реакторов» (WISARD), который будет исследовать, как новые типы реакторов потребуют инновационных решений в области хранения, обработки и переработки отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов, транспортировки и захоронения. Решая эти вопросы на ранней стадии проектирования новых ядерных технологий, можно избежать дорогостоящих изменений конструкции на более позднем этапе разработки и укрепить общественное доверие к устойчивости инноваций. Запуск проекта намечен на начало 2025 года, и он дополняет ряд инициатив и платформ, которые предоставляет Агентство по ядерной энергии для облегчения обмена информацией между странами, секторами и отраслями для непрерывного развития понимания обращения с радиоактивными отходами, а также обращения и окончательного захоронения ВАО.