Что опаснее – отходы от будущей эстонской АЭС или от сланцевой энергетики?

Андрес Ингерман продолжает вести блог „Путь Атома“ и рассказывать о том, что из себя представляют АЭС. Автор участвует в развитии проекта Эстонской АЭС с малым модульным реактором и с удовольствием делится информацией о нем.

Во всех отраслях энергетики вследствие энергогенерации образуются отходы. Если сравнивать атомную энергетику со сланцевой энергетикой, то в атомной будет образовано в миллионы раз меньше отходов, чем в сланцевой. Это связано с высокой энергоемкостью ядерного топлива. Одна гранула урана дает энергию, сопоставимую с годовым потреблением электричества семьи из двух человек. Одна маленькая гранула ядерного топлива содержит энергию, эквивалентную более полутонны горючего сланца!

Один килограмм обогащенного урана, используемого в ядерном топливе, при полном расщеплении ядер выделяет энергию, эквивалентную сжиганию более 100 тонн высококачественного горючего сланца или 60 тонн нефти.

Поскольку в ядерном реакторе не происходит процессов горения, то по факту всё загруженное топливо позднее будет извлечено из реактора и безопасным образом захоронено глубоко под землей.

Основой энергогенерации в сланцевой промышленности является сжигание горючего сланца. Сланец – это ископаемый ресурс, который на 50–70% состоит из горючей органики и на 30–50% из негорючих минералов.

Вследствие добычи и сжигания сланца образуются следующие типы отходов.

Отходы от сланцевой промышленности

Согласно статистике выбросов, связанных с предприятиями сланцевой промышленности за 2021 год:

Выбросы углекислого газа (CO2) – 5 254 000 тонн

Углекислый газ является одним из ключевых антропогенных факторов, источников изменения климата.

Выбросы оксида серы (SO2) – 9300 тонн

Оксид серы – токсичный газ, является одним из основных газов, загрязняющих атмосферу. В воздухе оксид серы образует аэрозоль серной кислоты. Растворяясь в дождевой воде (в облаках), он выпадает в виде кислотных дождей. Такое явление обостряет течение заболеваний дыхательных путей, скрыто угнетающе воздействует на здоровье человека. Растения возле предприятий с выбросами SO2 бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами.

Выбросы оксида азота (NO2) – 2800 тонн

Оксид азота – это особо ядовитый, токсичный газ. Находится в списке сильнодействующих ядовитых веществ. Даже в небольших концентрациях он раздражает дыхательные пути, а в больших концентрациях вызывает отек легких. Также является причиной кислотных дождей. Помимо воздействия на дыхательные пути и легкие, вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание гемоглобина в крови.

Выбросы летучей золы – 1100 тонн

Летучие частицы PM10 размером 10 микрометров проникают в легкие и оседают в них. Летучие частицы PM2,5 размером 2,5 микрометров проникают через клеточные мембраны и попадают прямиком в кровеносную систему. Они наносят серьезный вред здоровью – провоцируют рак и болезни сердца, а также вызывают головные боли и снижают работоспособность человека.

Ожидаемая продолжительность жизни людей, родившихся в Ида-Вирумаа (регион, где расположены электростанции, сжигающие сланец), примерно на 5 лет короче, чем в Тарту или Таллинне. У жителей Ида-Вирумаа чаще возникают болезни органов дыхания – так, например, широко распространена астма. Смертность от заболеваний органов кровообращения также выше в Ида-Вирумаа, чем в других регионах Эстонии.

Отложения топочной золы – 5 118 000 тонн

Топочная зола имеет переменный размер зерна, методы повторного использования в данный момент отсутствуют, топочная зола отправляется в полном объеме в золоотвалы.

Отвалы пустой породы – 3 953 000 тонн / за 2021 год в сланцевой промышленности

Пустая порода образуется при обогащении сланца. Методы повторного использования пустой породы в данный момент отсутствуют, она в полном объеме отправл

Использование водных ресурсов / за 2021 год в сланцевой промышленности

За 2020 год вследствие добычи сланца из карьеров и шахт было выкачано 155 000 000 кубических метров воды. Вследствие этого грунтовые воды в Ида-Вирумаа находятся на опасно низком уровне, кроме того, в них попадают опасные вещества с промышленных предприятий.

Негативное воздействие на здоровье шахтеров

Также стоит учитывать негативное воздействие микроклимата шахт на организм шахтеров, добывающих сланец. Находясь всю рабочую смену под землей, шахтеры подвергаются воздействию сырого и холодного микроклимата, что негативно сказывается на их здоровье. Всего за 2020 год в Эстонии было добыто 9 194 655 тонн сланца.

Смертность в секторе сланцевой промышленности

Как в любом секторе промышленности, где задействованы тысячи человек, в сланцевой промышленности, к сожалению, бывают смертельные случаи на производстве.

· В 2022 году в сланцевой шахте во время плановых подземных работ погиб рабочий, который выполнял буровые работы на буровой машине.

· В 2022 году на заводе сланцевого масла в ходе работ по очистке задохнулись и погибли двое рабочих.

· В 2017 году на территории Балтийской сланцевой электростанции из-за нарушения правил безопасности погиб помощник машиниста.

· В 2013 году на Нарвской сланцевой электростанции в ходе демонтажа турбины погиб рабочий.

Ядерная энергетика жестко контролируется

Вследствие своей специфики атомная энергетика находится под жесточайшим контролем на всех этапах своей деятельности. Контроль производится как непосредственно оператором станции, государственным надзорным органом, так и международным агентством по атомной энергии МАГАТЭ. Это обеспечивает высокие показатели культуры безопасности труда. В индустрии безопасность ставится на первое место.

Тщательно контролируются все этапы ядерного топливного цикла: добыча урановой руды, производство из нее ядерного топлива, логистика, обращение и захоронение ядерных отходов.

Также регулируются все этапы возведения и последующего демонтажа атомной электростанции.

Всё это делает атомную энергетику единственной отраслью энергетики, которая подотчетна на всех этапах своего жизненного цикла, где все этапы получения и обращения с топливом прозрачны, а решение вопроса отходов заложено в цену продаваемой электроэнергии.

Отходы с эстонской АЭС

В процессе своей работы атомные электростанции не имеют вредных выбросов в атмосферу. Из градирен (охлаждающих башен) в воздух поднимается чистый водяной пар. Вокруг АЭС фиксируется обычный природный радиационный фон.

Площадь одного блока планируемой для Эстонии АЭС с маломощным реактором будет равняться примерно площади футбольного поля.

Отходы с АЭС делятся на три категории: малорадиоактивные, среднерадиоактивные и высокорадиоактивные отходы.

Слаборадиоактивные отходы

Слаборадиоактивные отходы – инструменты и одежда, которые подверглись ионизирующему облучению на атомной электростанции.

Складирование слаборадиоактивных отходов осуществляется следующим образом: отходы сжигают, а оставшийся пепел бетонируют в кубических формах.

Далее кубы помещают в специально отведенные для этого секции-хранилища.

Когда хранилище заполнено, его заливают бетоном и покрывают слоем глины, гравия и земли.

Впоследствии поверхность покрывается зеленью, превращаясь в зеленый холм.

За 60 лет работы 4-х реакторов в Эстонии потребуется 6 секций-хранилищ. Размеры одной секции составят 25 на 25 метров и 8 метров высотой. Итого площадь, которая понадобится под такое хранилище, составит 55 x 85 метров (меньше футбольного поля). Высота холма составит чуть более 8 метров. Рядом с таким холмом можно безопасно находиться, он не будет негативно влиять на окружающую природу или грунтовые воды.

Отходы средней степени радиоактивности

Отходы средней степени радиоактивности образуются по большей части в момент демонтажа атомной электростанции, ориентировочно в 2092 году. К ним причисляют металлические конструкции, которые долгое время находились под воздействием ионизирующего излучения (корпус реактора, контрольные стержни и т.д.).

Отходы измельчают и бетонируют в кубических формах.

В дальнейшем их помещают в шахту глубиной 50 метров.

После того как шахта будет заполнена, ее забетонируют, покроют слоем бентонита (материал, препятствующий проникновению воды) и заполнят щебнем и землей. Такое решение позволит безопасно находиться на поверхности, оно не будет представлять опасности для окружающей среды и грунтовых вод.

За 60 лет работы 4-х реакторов будет образовано 1000 м3 среднерадиоактивных отходов.

Высокорадиоактивные отходы (отработавшее ядерное топливо)

Высокорадиоактивными отходами является побывавшее в реакторе ядерное топливо.

Когда речь заходит о ядерном топливе, порой представляют себе нечто, что может гореть, литься или сыпаться. В реальности ядерное топливо представляет собой урановые гранулы, помещенные в металлические трубки, формирующие пучок, называемый тепловыделяющей сборкой ТВС.

Каждые полтора года часть топлива АЭС потребует замены. Ядерное топливо извлекут из реактора и поместят в бассейн для выдержки, где оно будет охлаждаться несколько лет. В ходе этой процедуры будет получено 2 кубических метра отработавшего ядерного топлива высокой степени радиоактивности.

В последующем всё отработавшее ядерное топливо планируется поместить вглубь скальной породы на глубине 1,5 км. Специально для этого будут пробурены шахты диаметром несколько десятков сантиметров. Технология бурения таких шахт применяется по всему миру в геологоразведке нефтегазовой индустрии.

За 60 лет работы 4-х реакторов потребуется пробурить 21 шахту с учетом того, что горизонтальная часть шахты составит 2 км. На поверхности можно безопасно находиться и вести хозяйственную деятельность. Такое решение не будет оказывать негативного воздействия на здоровье людей и окружающую среду.

Резюме

Сланцевая энергетика образует миллионы тонн отходов, в том числе опасных для здоровья человека газов, попадающих в атмосферу.

Атомная энергетика – самый безопасный вид энергогенерации, даже с учетом погибших из-за аварий в Чернобыле и на Фукусиме. Вследствие работы атомных электростанций не выделяется опасных для климата и здоровья человека газов. Количество отходов исчисляется десятками тонн в год. Их хранят в специализированных хранилищах, где они не представляют опасности для человека и окружающей среды.