Лекарство от "Фукусимы"
В марте и апреле 2016 года мир вспоминал две крупнейшие аварии на атомных электростанциях. 30 лет назад – 26 апреля 1986 года – произошла катастрофа на Чернобыльской атомной станции, а 5 лет назад – 11 марта 2011 года – крупное землетрясение частично разрушило японскую атомную станцию «Фукусима-1». Эти события являются напоминанием, что с атомом шутить нельзя, и поводом вновь поговорить об атомной безопасности. Тем более что в Приморском крае разработана и с прошлого года вступила в действие программа «Безопасный край», в которой отдельно прописаны данные вопросы.
Экспертом деловой газеты «Золотой Рог» выступает Валентин Сергиенко, академик РАН, председатель Дальневосточного отделения РАН, директор Института химии ДВО РАН, где уже более 20 лет ведется разработка технологий очистки жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Эти работы вылились в целое научное направление, был сделан настоящий прорыв в создании уникальных материалов для очистки воды от таких радионуклидов, как стронций-90, кобальт-60, марганец-54 и цезий 134/137, и в разработке новых оригинальных подходов к очистке ЖРО сложного состава. Благодаря полученным результатам фундаментальных и прикладных исследований, угроза радиационного загрязнения ряда территорий и акваторий Дальнего Востока ликвидирована. Накопленные за 40-50 лет эксплуатации атомного флота «запасы» ЖРО в основном утилизированы, и в настоящее время ведется плановая работа по полной их ликвидации и реабилитации ранее пострадавших территорий.
Гарантия на триста лет
– Без преувеличения у нас сложилась известная не только в стране, но и в мире научная школа по обращению с проблемными ядерными отходами, – рассказывает Валентин Сергиенко. – Стремительное развитие атомной отрасли, включая ядерную энергетику, в 50-60-х годах прошлого столетия в первую очередь определялось созданием ядерных устройств различного назначения, созданием для этих целей новых материалов, топливных композиций. И незаслуженно мало внимания уделялось конечному «жизненному циклу» таких устройств – это вывод из эксплуатации и утилизация.
Считалось, что традиционные химические и физико-химические процедуры – выпаривание, ионный обмен, бетонирование, остекловывание и т. п., обеспечат решение отложенных «на потом» проблем. А дальше по пословице «хорошо было на бумаге, да забыли про овраги». И вот в конце 90-х остро стал вопрос о методах перевода долгоживущих радионуклидов из жидкого в твердое состояние и о гарантированной изоляции их от окружающей среды как минимум на 300 лет.
Исходя из имеющегося у нашей команды опыта, было предложено сконцентрироваться на разработке методов селективной сорбции. Это направление было основано на результатах многолетних исследований академика АН СССР Всеволода Тихоновича Быкова и его учеников. Областью его интересов были природные и синтетические цеолиты, с этих материалов и мы начали свои поиски оптимальных способов извлечения радионуклидов из водных растворов.
Досье "Золотого Рога": Цеолиты – большая группа близких по составу и свойствам минералов, известных своей способностью отдавать и вновь поглощать воду в зависимости от температуры и влажности. Другим важным свойством цеолитов является способность к ионному обмену: они способны селективно выделять и вновь впитывать различные вещества, а также обменивать катионы.
– Исследовав природные сорбенты, мы убедились, что среди них нет материалов, которые бы удовлетворяли сегодняшним требованиям. Они имеют небольшой коэффициент извлечения и очень низкую селективность: попутно с извлечением радионуклидов из раствора извлекалась вся гамма растворенных в воде элементов, большая часть из которых никакой угрозы для окружающей среды не представляет.
В итоге мы пришли к заключению, что надо заниматься синтезом сорбентов и поиском материалов, которые бы позволяли селективно извлекать радиоактивные элементы, не затрагивая фоновые компоненты раствора. Эта работа завершилась созданием 15-20 принципиально новых сорбентов разной природы для очистки растворов. И, начиная с 1996 года, при поддержке командования Тихоокеанского флота и Минобороны мы стали проводить промышленные испытания своей технологии, которые завершились выпуском техусловий на производство сорбентов, регламентами очистки ЖРО различного состава и происхождения. Затем были работы на Ново-Воронежской и Курской АЭС, работы на аварийной Чернобыльской станции, предприятии «Маяк» и т.д.
От «ДальРАО» до «Фукусимы»
– Созданное в Приморском крае предприятие «ДальРАО» работает с использованием созданных нами материалов и разработанных технологических схем. При нашем участии на предприятии был спроектирован, изготовлен и введен в эксплуатацию участок синтеза сорбентов. Наше сотрудничество продолжается до сих пор. Сегодня жидкие радиоактивные отходы, появляющиеся на Дальнем Востоке, перерабатываются с колес.
Досье "Золотого Рога": Дальневосточный центр по обращению с радиоактивными отходами – филиал федерального государственного унитарного предприятия «Предприятие по обращению с радиоактивными отходами «РосРАО» (ДВЦ «ДальРАО»), создан в 2010 году. Основной задачей ДВЦ «ДальРАО» стало проведение на территории Приморского края и Камчатской области работ по обращению с ядерным топливом, твердыми и жидкими радиоактивными отходами, накопленными в процессе деятельности Военно-морского флота и образующимися при утилизации атомных подводных лодок и надводных кораблей с ядерными энергетическими установками, а также работ по экологической реабилитации радиационно опасных объектов в зоне обслуживания. В 1999-2002 годах впервые в России были разработаны и реализованы технологии, необходимое оборудование и оснащение для безопасного обращения с ОЯТ, выгруженным из реакторов судовых ядерных энергетических установок. С их использованием из хранилищ ПМ-80 и ПМ-32 Тихоокеанского флота полностью удалено дефектное отработавшее топливо, а также жидкие и твердые радиоактивные отходы повышенной активности. Тем самым ликвидирована угроза широкомасштабных радиационных аварий в Приморском крае и на Камчатке.
Авария на АЭС «Фукусима-1» в Японии поставила перед учеными масштабную проблему очистки жидких радиоактивных отходов сложного состава.
- Жидкие радиоактивные отходы на «Фукусиме» без всякого преувеличения относятся к категории «проблемных». Никто и никогда не предпринимал попыток очистить раствор морской воды от радионуклидов. В мире нет отработанных технологий, обеспечивающих 99,999-процентное извлечение радионуклидов из такого сорта растворов. Все технологии очистки воды от радиоактивных примесей разрабатывались только применительно к пресным водам низкого солесодержания, но никак не для морской воды.
В своей практике мы сталкивались с такими жидкими радиоактивными отходами (в объемах 100-1000 литров, но не сотни тысяч кубометров, как на АЭС «Фукусима»), и под руководством члена-корреспондента РАН Валентина Александровича АВРАМЕНКО был создан новый класс сорбентов - сорбционно-реагентных материалов, способных с экстремально высокой эффективностью извлекать из морской воды радионуклиды стронция-90. Первые сорбенты этого класса были освоены в производстве на «ДальРАО» и с успехом уже более 10 лет применяются на практике. Сегодня это направление получило серьезное развитие, и мы имеем несколько типов сорбентов этого класса с куда более высокими свойствами. Это единственный сегодня в мире класс сорбционных материалов, который может быть использован для очистки отходов на «Фукусиме».
Так уж случилось, что для предотвращения еще более масштабной катастрофы, в первые дни после аварии для охлаждения реакторных блоков и бассейнов выдержки отработанного топлива японские специалисты были вынуждены применять морскую воду. Спустя пять лет объемы хранящихся в емкостях опасных растворов не уменьшаются, а, наоборот, возрастают за счет ежедневно собираемых стекающих в Тихий океан радиоактивных грунтовых вод. Сегодня объемы жидких радиоактивных отходов уже составляют сотни тысяч кубометров. По оценкам экспертов, ежегодно в прилегающую к японской «Фукусиме-1» морскую акваторию попадает более 400 тонн радиоактивных грунтовых вод.
– Через Министерство иностранных дел Японии мы были приглашены в Японию менее чем через две недели после аварии – 24 марта 2011 года. Было множество контактов со специалистами TEPCO (фирма-оператор АЭС «Фукусима-1»), различных исследовательских центров Японии, германской компании Nukem, французского холдинга Аrеvа. И везде подтверждаются исключительные свойства наших сорбентов, но вопросы дальнейшего продвижения наталкиваются на проблемы, которые мы не можем решить самостоятельно: кто, где произведет и поставит тысячи тонн сорбента, кто изготовит сертифицированное оборудование, и т.д. и т.п. Мы предлагаем апробированный на практике результат научных исследований, а они нуждаются в инновационном продукте, и желательно под ключ.
Недавно японская сторона создала очередную структуру, которая будет проводить сравнительную оценку мирового опыта решения проблем радиоэкологического толка, пригодного для ликвидации последствий аварии на «Фукусиме-1», готовим свои предложения.
КСТАТИ
Сотрудничество на промышленной основе
Институт химии ДВО РАН продолжает сотрудничать с предприятиями оборонной, судостроительной, горнодобывающей, химической и металлургической промышленности.
На ДВ заводе «Звезда» и на объектах ТОФ успешно прошла промышленные испытания разработанная в институте высокоэффективная технология одностадийной очистки радиоактивных растворов от радионуклидов цезия и стронция, обеспечивающая многократное повышение эффективности очистки по сравнению с другими технологическими схемами. Технология микродугового оксидирования (МДО) деталей сложной конфигурации из разнородных сплавов рекомендована руководством судостроительной и судоремонтной отрасли для использования на всех ее предприятиях.
На Дальневосточном заводе «Звезда», на Амурском судостроительном, на Красноярском радиотехническом и на Калужском турбинном заводах созданы и успешно работают промышленные участки МДО. На Ярославском (Приморский край) ГОКе был внедрен аналитический комплекс нейтронно-активационного экспресс-контроля технологического процесса обогащения флюоритовых руд. На дальневосточных предприятиях («Дальполиметалл», Хрустальненский ГОК, Ярославский ГОК, Лермонтовский РЭП и др.) использован ряд разработок института, связанных с связанных с комплексной переработкой минерального сырья.
Надежда Оковитая. Автор фото: Марина Божко. Газета «Золотой Рог»