Самой большой трудностью в работах по консервации реактора на АЭС Фукусима-1 стала утилизация более 300 тонн радиоактивной воды. С начала этого года произошла целая цепочка утечек загрязненной воды из подземного бункера и оснований цистерн с водой, а также защитной плотины. Считается, что часть радиоактивной воды ушла в океан.
В качестве меры борьбы с постоянными утечками и увеличением объема отработанной воды правительство и компания ТЕРСО начали дополнительную установку оборудования по очистке радиоактивной воды ALPS (Advanced Liquid Processing System) и возведение защитной стены из замороженной почвы. Однако один ученый оспорил эффективность системы ALPS, на которую возлагаются основные надежды. Это доктор Томиясу – заслуженный профессор Токийского технологического института, а также главный инженер исследовательского центра Yamato Energy. Мы узнали у Томиясу, являющегося экспертом в сфере ядерной химии и переработки ядерного топлива, в чем заключаются трудности очистки радиоактивной воды, которую предлагает ТЕРСО.
Проблема загрязненной воды практически приравнивается к проблеме стронция-90
Тоёкэйдзай: Профессор, Вы, как бывший руководитель Центра инженерии атомных реакторов Токийского технологического университета, поставили под сомнение эффективность переработки радиоактивной воды с помощью системы ALPS, которая была установлена компанией ТЕРСО.
Томиясу: Ситуация с уровнем загрязнения воды на АЭС Фукусима-1 такова, что ее практически можно приравнять к загрязнению стронцием-90. Судя по официальным материалам, которые предоставляет ТЕРСО, концентрация стронция-90 в воде, которая должна пройти переработку, достигает 16 миллионов беккерелей на литр. Уровень других радиоактивных веществ находится в диапазоне от пары десятков беккерелей до нескольких десятков тысяч на литр. Таким образом, основной задачей становится сокращение концентрации радиоактивного стронция, который является высокотоксичным для человеческого организма.
По технологии, имеющейся у ТЕРСО, с помощью оборудования ALPS до значений, не превышающих нормы, будут переработаны 62 радиоактивных элемента, за исключением трития, который сложно поддается дезактивации. При этом их конечная цель состоит в том, чтобы слить очищенную воду в океан. Однако получается, что на самом деле слить воду после очистки системой ALPS с содержанием трития, в 10 раз превышающим текущую годовую норму, не представляется возможным. Несмотря на то, что по поводу токсичности трития в биологии существуют самые разные точки зрения, безвредным его назвать нельзя.
Давайте заменим выражение о неэффективности ALPS на «представляет опасность»
- То есть Вы хотите сказать, что переработка системой ALPS не только не эффективна по стоимости, но и опасна?
- ТЕРСО рассчитывает направить очищенную ALPS воду прямо в океан, поэтому пытается, затратив большие средства и усилия, снизить до необходимых норм концентрацию всех радиоактивных веществ, относительное содержание которых значительно меньше по сравнению со стронцием и которые не несут такой большой опасности. По этой причине количество оборудования было увеличено, но с другой стороны такая схема установки стала менее рациональной для очистки от самой главной опасности – стронция.
Согласно официальным материалам ТЕРСО в роли абсорбирующего вещества выступает титанат, который должен вступать в реакцию с радиоактивным стронцием в абсорбирующей башне. Однако в случае чрезмерного поглощения стронция, в результате выделения тепла и радиационной химической реакции (бета-лучи облучают молекулы воды, выделяя водород) может произойти взрыв водорода.
Хорошо, что на предшествующей стадии очистки с помощью осаждения карбонатами большая часть стронция уходит в реакции с магнием и кальцием, в результате нагрузка на абсорбирующую башню сокращается. Однако такая конструкция отличается от оригинальной. Поэтому нельзя полностью исключать вероятность взрыва. Кроме того удаленный стронций и другие радиоактивные элементы посредством очистки ALPS будут переведены на безопасное хранение в высокопрочные контейнеры (HIC), однако на этой стадии также существует риск перегрева и взрыва водорода.
- В системе ALPS постоянно происходят сбои, до сих пор не налажена целевая мощность. С другой стороны для того, чтобы сократить объемы продолжающей накапливаться радиоактивной воды, существует проект новой установки системы ALPS высокой мощности.
- На мой взгляд, этот подход ошибочен. Во-первых, необходимо понимать, что изначально оборудование ALPS предназначено не для того, чтобы сливать переработанную воду прямо в океан, а для того чтобы продолжать хранить загрязненную воду после ее максимально возможной дезактивации.
Если исходить из соображений удобства и безопасности, то я считаю, что нет лучшего способа, чем осаждение карбонатами, в совместной разработке которого я участвовал вместе с ТЕРСО. Сам принцип действия я могу описать более подробно, но этот способ был разработан на деньги компании ТЕРСО в то время, когда я работал в Центре инженерии атомных реакторов Токийского технологического института. Он заключается в нейтрализации отработавшего ядерного топлива путем осаждения в водном растворе. Соответствующая научная монография была опубликована в американском журнале по атомной энергетике в 1997 году.
Если несколько модернизировать этот способ осаждения карбонатами, то можно деактивировать стронций до нескольких сотен беккерелей на литр. Нужно задействовать имеющиеся технологии.
Предложение по методу осаждения было отклонено
- В этом году на АЭС Фукусима-1 происходили утечки загрязненной воды из подземного резервуара и сборных цистерн, а в результате ливней радиоактивная вода перелилась через защитный барьер. Необходимо как можно быстрее переключить внимание на дезактивацию воды в цистернах, а не продолжать ждать запуска ALPS на полную мощность.
- Именно так. При утечках радиоактивной воды в качестве экстренных мер необходимо: 1) ввести, размешивая, водные растворы хлорида кальция и хлорида стронция (нерадиоактивный), 2) ввести водный раствор карбоната натрия.
При введении раствора карбоната натрия вода сразу же мутнеет и происходит реакция с образованием осадка из радиоактивного стронция и карбоната кальция.
Осадок отфильтровывается почвой, поэтому даже при утечках можно свести к минимуму загрязнение подземных вод.
Даже в случае поломки самой цистерны можно применить все тот же принцип экстренной дезактивации. А именно залить в цистерну водные растворы хлорида кальция и хлорида стронция, перемешать, задействовав помпу, а затем засыпать порошок карбоната натрия. Более 99,99% радиоактивного стронция осядет на дне цистерны. Осадок выделяет тепло в больших объемах, чем бета-лучи, но за счет естественной конвекции больших объемов воды будет охлаждаться, поэтому опасность незначительна. Метод «осадок – центрифугирование – дегидрирование – охлаждение» более надежен, но если он представляется сложным, то необходимо рассматривать способ образования осадка в самих цистернах.
- Вы обращались с этим предложением в ТЕРСО?
- Через два месяца после аварии в мае 2011 года я предложил способ по осаждению водных растворов в краткой записке на имя Масатаки Симидзу, который на тот момент являлся главой компании. После этого получил лишь ответ от его представителя: «Спасибо за ваше ценное предложение». В апреле этого года я опять направил письмо в адрес президента ТЕРСО Кадзухико Симокобэ, но не получил никакого ответа. В августе я изложил свое мнение в записке о срочных мерах по переработке радиоактивной воды на имя главы Комитета по регулированию атомной энергетики Сюнъити Танаки, но реакции не последовало.
Если вся радиоактивная вода утечет из цистерн в море в результате большого землетрясения, то ее уже невозможно будет вернуть обратно. Поэтому я хотел бы, чтобы ответственные лица со всей серьезностью рассмотрели предлагаемый способ.
(Предложение профессора Томиясу было продемонстрировано на конференции Токийского университета наук, которая открылась 27 октября. Помимо этого на пресс-конференции 25 сентября вице-президент ТЕРСО Аидзава пояснил, что подобные работы в цистернах (введение абсорбентов и перемешивание) провести очень сложно в виду высокого радиоактивного излучения).
