Влияние старых и новых атомных электростанций на экологию. Последствия радиоактивного загрязнения в целом и способы его минимизации

К основным экологическим проблемам атомной (ядерной) энергетики относится сложность в захоронении, переработке и утилизации радиоактивных отходов. Часть из них выбрасываются в атмосферу в газообразном состоянии, часть оказывает радиационное излучение в подземных и водных хранилищах.

В целом можно назвать следующие основные негативные последствия предприятий:

• разрушение экосистем, почв, грунтов, водоносных структур в местах добычи руды;
• радиоактивное загрязнение атмосферы, воды и почвы в процессе добычи и транспортировки сырья;
• обширное изъятие вод из водоемов, сброс подогретых вод, попадающих в реки и другие водоемы;
• риск техногенных аварий, которые приводят к выбросам гамма-излучения вблизи населенных пунктов;
• тепловое загрязнение, повышение температуры рек и воздуха в нижних слоях атмосферы.

На данный момент не существует прямой возможности подавляюще воздействовать на радиоактивное излучение, полностью обезвредить радиоактивные отходы или повлиять на срок полураспада изотопов. Это приводит к возникновению повышенного радиационного фона в местах захоронения отходов (могильниках).

Вывод из эксплуатации энергоблоков АЭС

Атомная энергетика эксплуатируется в 31 стране мира. В общем числе насчитывается 191 АЭС и 448 активных энергоблоков. 181 энергоблок по состоянию на 2020 г. закрыт. Реакторы и энергоблоки АЭС не могут работать постоянно и выводятся из эксплуатации в связи с достижением предельного срока службы. В соответствии с дорожной картой концерна Росэнергоатома к 2026 году прекратят работу:

• энергоблоки №2, 3 и 4 на Ленинградской АЭС;
• энергоблоки №1 и 2 на Курской АЭС;
• энергоблоки №2-4 на Билибинской АЭС.

По состоянию на 2020 год выведены из строя 37 реакторов в США, 30 в Великобритании, 29 в Германии, 23 в Японии и 12 во Франции.

Согласно данным с портала IAEA PRIS, возрастную отметку в 50 лет перешагнули 8 активных энергоблоков при предельно допустимом сроке службы в 60 лет.

Как возраст энергоблоков сказывается на экологии

По данным организации Association Vincotte Nucleaire, при эксплуатации атомного реактора возрастом свыше 20 лет риск техногенных аварий и незапланированных радиоактивных выбросов увеличивается ежегодно. Повышается риск незначительных утечек, возникновения трещин и коротких замыканий. Прочность материала реактора со временем уменьшается.

Таким образом, сам по себе высокий возраст энергоблока не сказывается на экологии, но предполагает изнашивание материалов, что увеличивает риск техногенных аварий.

Варианты вывода из эксплуатации

Для каждого энергоблока предусмотрен свой вариант вывода из эксплуатации. Производятся демонтаж оборудования, переработка и кондиционирование радиоактивных отходов (РАО), затем организуется их временное хранилище. Кондиционирование жидких отходов производится путем сорбции, ионного обмена, отверждения или упарки. Твердые отходы подвергаются фрагментации, прессованию или сжиганию.

Некоторые материалы, вода и вещества очищаются до санитарных норм и возвращаются для повторного использования в атомной промышленности. Отработанное топливо перегружается в бассейны выдержки, где снижается радиоактивность отходов и тепловыделение. Согласно НП-001-15, разработка программы вывода АЭС из эксплуатации обеспечивается не позднее, чем за 5 лет до окончания срока службы.

В период временного хранения РАО помешаются в сертифицированные контейнеры, конструкция которых позволяет их безопасную погрузку и транспортировку. Отходы направляются в специализированные организации (СПО) спецтранспортом.

Строительство новых АЭС

По состоянию на 2020 год на стадии строительства во всем мире находятся 52 новых энергоблока. В России на этапе строительства в 2020 году находятся 4 реактора.

По Распоряжению Правительства РФ № 1634-р к 2030 в России запланировано строительство 10 новых АЭС. Это обусловлено как компенсацией выбывающих мощностей закрывающихся станций и энергоблоков, так и расширением энергетического потенциала отдельных регионов. Перечень АЭС, планируемых для размещения:

• Кольская-2;
• Смоленская-2;
• Нижегородская;
• Белоярская;
• Ленинградская-2;
• Нововоронежская-2;
• Курская-2;
• Ростовская;
• ПАТЭС в Певеке;
• Центральная.

В 2019 году запущены 2 новых реактора на плавучей атомной теплоэлектростанции "Академик Ломоносов". Ленинградская-2 и Нововоронежская-2 уже прошли испытания и введены в эксплуатацию. На Ленинградской-2 на этапе строительства находится второй реактор ВВЭР-1200. С 2012 года ведется строительство энергоблока на Балтийской АЭС.

По состоянию на 2020 г. 5 новых АЭС достраиваются в Китае. Впервые атомные электростанции будут размещены на территории ОАЭ, где их строительство ведется с 2012 года, и Турции (с 2018 года).

Существует ли угроза экологических проблем от новых АЭС

Новые АЭС не несут в себе угрозы больше, чем действующие атомные электростанции. К тому же многие из них приходят на замену устаревшим и выведенным из эксплуатации энергоблокам, приведших к закрытию ядерных станций. Новые АЭС оснащены современными системами фильтрации и безопасности, а также изготовлены из инновационных материалов, выдерживающих значительные нагрузки.

Последствия работы предприятий ядерной энергетики

При функционировании градирен, охлаждающих установок и брызгальных бассейнов до 67% произведенного тепла выделяется в атмосферу. Это приводит к тепловому загрязнению на близлежащих территориях и изменению микроклимата. Подогретые воды, возвращаемые в природные водоемы, содержат меньше растворенного кислорода. В результате увеличивается вероятность цветения воды и развития теплового стресса у гидробионтов. Тепловое загрязнение атмосферы приводит к повышению температуры воздуха.

Наибольшую опасность для экологии составляет риск техногенных аварий. Так, в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС было заражено порядка 16 населенных пунктов. Катастрофическое воздействие в таких случаях оказывают гамма-излучения йода-131, цезия-137 и стронция-90. Они накапливаются в щитовидной железе и костных тканях, стимулируют необратимые мутации и гибель клеток живых организмов. Не исключен риск радиоактивного загрязнения окружающей среды при нарушении технологии демонтажа и дезактивации энергоблоков при выводе из эксплуатации.

Газоаэрозольные выбросы, образующиеся в ходе эксплуатации АЭС, меньше всего поддаются контролю. В результате сжигания уранового топлива в атмосферу могут попасть йод-129, углерод-14, цезий-137, криптон-87 и другие радиоактивные вещества.

Продукты коррозии реактора, а также осколков деления ядер урана (хром-51, магний-54, кобальт-60, рутений-106) прослеживаются на несколько десятков километров вокруг АЭС. Однако при исправной работе станции выбросы радиоактивных элементов в среду незначительны в сравнении с выбросами, производимыми ТЭС.

Способы минимизации негативных последствий

Задача науки – не допустить чрезвычайных ситуаций, создать нормальные условия для эксплуатации атомных станций. Одним из факторов экозащиты от воздействия АЭС является нормирование показателей, то есть установление допустимых значений риска и следование им. Для этого проводится комплексный радиоэкологический мониторинг, анализ тектонического, гидрологического и геологического состояния зоны. Иные меры:

• введение инновационных методов фильтрации и обезвреживания радиоактивных отходов;
• совершенствование изоляционных характеристик и прочности материалов реакторов;
• снижение радиоактивных отходов, герметизация процессов производства;
• организация санитарно-защитных зон, наблюдательных, контрольных и надзорных пунктов на территории производства;
• запрет на выбросы радиоактивных веществ в водоемы, охрана и надзор за местами захоронения.

Выбросы тепловых отходов ограничиваются федеральными и региональными государственными регламентами, устанавливающими лимит на температуру подогрева и ограничивающими распространение тепла за пределы зоны влияния АЭС. Помимо прочего, предприятия должны оснащаться специальными охладителями, которые остужают отходы перед транспортировкой или утилизацией.