Радиоактивные тайны глубин

k159 nuclear submarine

Статья подготовлена специально для 66 номера издаваемого «Беллоной» журнала «Экология и право».

Многолетняя эксплуатация промышленных ядерных реакторов в США и СССР, а также военных атомных флотов привела к появлению большого количества радиоактивных отходов. В результате страны, развивавшие мирное и военное использование ядерной энергии, стали затапливать РАО в Мировом океане, так как это было наименее дорогостоящим способом избавления от отходов.

Первыми такую операцию провели в 1946 году США в северо-восточной части Тихого океана, затопив твердые РАО в 80 км от побережья Калифорнии. Вскоре к такому способу захоронения прибегли и другие государства: Великобритания стала затапливать низкоактивные РАО с 1949 года в Северной Атлантике, Новая Зеландия – с 1954 года, Япония – вблизи своих берегов в Тихом океане с 1955 года, Бельгия, избравшая для этой цели пролив Ла-Манш рядом с побережьем Франции, – с 1960-го, и т. д. В 1959 году США впервые затопили в Атлантическом океане корпус ядерного реактора, демонтированного с АПЛ «Сивулф». Затопление отходов высокой удельной активности не проводили ни зарубежные страны, ни СССР/Россия.

Такая практика длилась до 1975 года, пока не вступила в силу международная Лондонская конвенция, направленная на предотвращение чрезмерного загрязнения моря при затоплении отходов, которую дополняли рекомендации по обеспечению радиационной безопасности при проведении таких операций.

Всего в 1946-1982 годах затопление РАО осуществляли 12 стран в 47 районах Тихого и Атлантического океанов. В 1993 году страны – участницы Лондонской конвенции, ссылаясь на недостаточную изученность радиоэкологических последствий, договорились о запрете затопления любых РАО в морях. С этого времени такого же подхода твердо придерживается и Россия.

Несколько лет назад вопрос поднятия затопленных Россией объектов в арктических морях встал очень остро. С одной стороны, это связано с экологической и террористической угрозами, c другой стороны – с перспективностью районов затопления для развития нефтегазовой деятельности, особенно в шельфовой зоне Карского моря. Дело в том, что подавляющее большинство объектов с ОЯТ и РАО, затопленных в Карском море, расположены в 10-120 км от северо-западной границы района добычи углеводородов, а часть из них находится внутри Новоземельской впадины.

Для использования районов захоронения под разведку и добычу углеводородов необходима оценка воздействия источников радиоактивного загрязнения на окружающую среду, включающая долгосрочный прогноз с моделированием различных вариантов чрезвычайных ситуаций. Такие прогнозы должны выполняться как для затопленных в Новоземельской впадине объектов, так и для находящихся в заливах Абросимова, Степового и Цивольки.

По результатам исследований и прогноза необходимо получение заключения о текущем состоянии радиационной обстановки, прогнозов на будущее, а также получение разрешений на проведение изыскательских буровых работ и дальнейшую нефтегазовую эксплуатацию таких районов. Эти требования выводят проблему радиоэкологической реабилитации арктических морей на одно из важнейших мест в вопросах обеспечения безопасности освоения шельфа арктических морей.

По мнению начальника лаборатории НИЦ «Курчатовский институт» Алексея Казеннова, контейнеры с ТРО разбросаны по дну Карского моря, и в них легко можно попасть при бурении. Специалисты Курчатовского института уже присутствовали при разведывательном бурении в Карском море, проводя замеры перед началом бурения каждой скважины.

Необходимость решения вопроса затопленных объектов уже была поддержана Министерством обороны РФ, МЧС, Минприроды, ГК «Росатом» и другими ведомствами. Были даны поручения по разработке плана действий по решению проблемы затопленных объектов. Однако до сих пор ничего не сделано. Не определено ведомство, ответственное за эти объекты. Нет и единого общепринятого мнения о том, что же надо делать с затопленными объектами: поднимать и утилизировать, консервировать на дне или оставить все как есть? Отсутствует и общее представление о масштабе средств и времени, необходимых для решения вопроса тем или иным способом.

Инвентаризация объектов

Для обеспечения безопасности Арктического региона затопление в 1960-1980-х годах СССР/Россией объектов с ТРО и ОЯТ проводилось во внутреннем Карском море и внутренних заливах архипелага Новая Земля. Предполагалось, что такой способ практически полностью должен ограничить выход радионуклидов в открытую часть моря после разрушения, в первую очередь контейнеров с ТРО. Новоземельская же впадина, глубина которой составляет 200-400 м, окруженная со всех сторон мелководьем (50-100 м), должна в течение всего времени выполнять для них функцию подводной «ловушки».

Всего на дне арктических морей находятся пять реакторных отсеков с корабельными и судовыми ядерными энергетическими установками (ЯЭУ) с ОЯТ и без него, 19 судов с ТРО, 735 конструкций и блоков ЯЭУ, загрязненных радиоактивными веществами, без герметичной упаковки, и более 17 000 контейнеров с ТРО.

В западной части Арктики покоятся три атомные подводные лодки – одна затопленная и две затонувшие. Наибольшую опасность в атомном отношении представляет АПЛ К-27. В ее реакторах содержится до 90 кг высокообогащенного урана-235.

Ко второй группе наиболее опасных российских объектов с ОЯТ в Арктике относятся затонувшие на относительно небольших глубинах в различные годы АПЛ «Комсомолец» и К-159 и на больших глубинах в Атлантике – АПЛ К-8 и К-219.

АПЛ К-27

По данным рекламно-информационного агентства «Pro Атом», после аварии на атомном реакторе АПЛ К-27 была отбуксирована в специальный район в восточной части Карского моря и затоплена 6 сентября 1982 года у северо-восточного побережья Новой Земли. С тех пор с ядерным топливом и «замороженным» жидкометаллическим теплоносителем она лежит на глубине 75 м. Сегодня АПЛ представляет собой мину замедленного действия, поскольку морская вода медленно просачивается к реакторам с ядерным топливом.

АПЛ была подготовлена к затоплению в Северодвинске: атомная энергетическая установка со всеми трубопроводами была заполнена специальным составом. Затем отсек залили 270 т битума, который полностью закрыл реакторы. Считалось, что это будет препятствовать проникновению морской воды к радиоактивным частям лодки, их вымыванию и заражению моря. Этот вариант применялся в связи с тем, что был самым дешевым из всех гипотетически возможных.

АПЛ К-27 уже 35 лет лежит на дне, и никто не может сказать, что будет с ней дальше – с ее реакторами, сотнями килограммов урана, когда до них доберется морская вода, поскольку прочность соединений смолы с металлом со временем уменьшается. Российские эксперты из Курчатовского института предупреждают об опасности повторного запуска цепной реакции, если морская вода поступит в корпус реактора и вступит контакт с урановым топливом в активной зоне реактора. В момент затопления один реактор находился в более-менее нормальном состоянии, другой же – аварийный с расплавленной зоной.

Кроме того, во время спецподготовки к затоплению свободные объемы реактора заполнялись твердеющим радиационно-стойким консервантом на основе фурфурола, что предположительно должно было обеспечить недопустимость контакта воды с оболочкой ТВЭЛов на срок до 500 лет. Однако исследования показали, что в течение 30-50 лет сцепление фурфурола с оболочкой ТВЭЛов нарушается. После этого при попадании в реактор 5-6 л воды не исключено возникновение локальной самопроизвольной цепной реакции и загрязнение окружающей среды продуктами деления.

По данным Курчатовского института, в 2012 году район расположения АПЛ был обследован тремя экспедициями: лодка лежит на ровном киле, заглубление в грунт незначительное. Видимых коррозионных повреждений корпусных конструкций АПЛ не было обнаружено, как и выхода радионуклидов.

Уровни гамма-излучения в непосредственной близости от АПЛ не изменились по сравнению с уровнями, зарегистрированными при аналогичном обследовании в 2006 году. Радиационная обстановка в районе затопления АПЛ определяется радионуклидами естественного происхождения и позволяет при дальнейших работах по обследованию АПЛ использовать водолазов.

Однако, по мнению ученых и экспертов, по АПЛ К-27 решение должно приниматься в первую очередь. И самым оптимальным решением было бы ее поднятие со дна. Если будет принято такое решение, необходимо будет подготовить подъем лодки, а для выбора варианта подъема надо определить состояние корпуса.

Кроме того, до 2020 года запланирована ликвидация единственного в России пункта выгрузки ОЯТ из АПЛ с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ), расположенного в поселке Гремиха Мурманской области. Это единственное место в стране, где осуществляется выгрузка «замороженных» активных зон из ЖМТ-реакторов с утилизируемых атомных подводных лодок.

Для обеспечения технологического обслуживания таких АПЛ на береговой технической базе в Гремихе был построен комплекс для выполнения технологических операций по перегрузке ядерного топлива и хранения отработавших выемных частей (ОВЧ) реакторов. С 2001 по 2005 год был восстановлен сухой док СД-10 и вновь создана инфраструктура для выгрузки облученного ядерного топлива с реакторов с ЖМТ из оставшихся атомных подлодок.

Там для АПЛ есть вся необходимая инфраструктура, с помощью которой можно извлечь отработавшее ядерное топливо. Если решение об утилизации не будет принято в ближайшее время, то мы можем прийти к тому, что когда лодку примут, все придется создавать заново.

АПЛ К-159

По мнению ученых Курчатовского института, АПЛ К-159, которая аварийно затонула около города Полярный Мурманской области, представляет не меньшую опасность. В ней радиоактивности в полтора раза больше, чем на всех объектах, затопленных в Карском море.

На АПЛ отсутствуют дополнительные защитные барьеры между ОЯТ и морской средой, что увеличивает риск возможного загрязнения. Кроме того, субмарина затонула на выходе из Кольского залива – рядом проходят судоходные пути, при этом районы рыбного промысла расположены недалеко от места затопления.

АПЛ К-159 представляет максимальную потенциальную опасность радиационного загрязнения. Активность ОЯТ в реакторах АПЛ составляет около 5319,7 ТБк (143,8 кКи) по оценке на 2012 год и превосходит активность всех других затопленных объектов. На лодке отсутствуют дополнительные защитные барьеры между ОЯТ и морской средой, что увеличивает риск возможного загрязнения. АПЛ затонула аварийно и не была специально подготовлена к затоплению, однако первый контур ее не разгерметизировался.

По мнению начальника лаборатории НИЦ «Курчатовский институт» Алексея Казеннова, все может сильно усложниться, если первый контур разгерметизируется. Он считает, что лодку необходимо поднимать в любом случае, хоть это и будет гораздо сложнее в случае разгерметизации первого контура.

АПЛ-159 – единственная затопленная субмарина, у который есть собственник, который несет за нее ответственность. Лодка принадлежит Министерству обороны, но до сих пор ею никто в этом ведомстве не занимается и о ней не вспоминает.

АПЛ «Комсомолец»

Субмарина не имела спецподготовки к затоплению. На борту АПЛ находятся две ядерные боеголовки суммарной активностью 564 Кюри (Ки). Это единственная АПЛ, из которой был зарегистрирован выход радиоактивности – до 10 Кюри (Ки) в год (это небольшое количество, не представляющее опасности).

По оценкам российских и норвежских специалистов, с учетом глубины ее затопления и удаления от береговой черты она еще не представляет радиоэкологической опасности для человека и окружающей среды. Однако следует иметь в виду, что внутри АПЛ за прошедшие годы накопились жидкие РАО и произошла сорбция техногенных радионуклидов на внутренних поверхностях, включая конструкции и оборудование.

Реактор АПЛ (заказ № 421)

По мнению специалистов НИЦ «Курчатовский институт», была проведена некачественная спецподготовка к затоплению. В связи с этим объект сразу был отнесен к наиболее потенциально опасному источнику загрязнения морской среды, с возможной скоростью выхода радионуклидов. По данным Курчатовского института, места затопления реакторного отсека АПЛ (заказ № 421) в Новоземельской впадине не найдено. Радиоэкологические исследования в районе затопления в Новоземельской впадине еще не подтвердили интенсивного выхода радионуклидов в морскую среду.

Реакторные отсеки АПЛ (заказы № 285 и № 901), экранная сборка атомного ледокола «Ленин» – все имели спецподготовку к затоплению. Экранная сборка «Ленин» содержит наибольшую активность среди объектов с ОЯТ, затопленных в Карском море, однако имеет более мощные многослойные защитные барьеры.

Несмотря на разрушение внешней оболочки понтона, герметичность остальных защитных барьеров объекта не нарушена и выхода техногенных радионуклидов в окружающую морскую среду пока не происходит.

Тем не менее в случае коррозионного разрушения защитных барьеров и разгерметизации контейнера радиационная ситуация в этой части Карского моря может заметно ухудшиться.

Срочно поднимать

Эксперты сходятся во мнении, что необходимо как можно быстрее принимать решение о подъеме и утилизации затопленных АПЛ. Вопрос надо решать срочно, до того, как будет закрыта база в Гремихе и Россия не останется без соответствующей инфра­структуры.

Придерживаясь градации объектов по степени радиоэкологической опасности на три определяющие группы, можно предложить следующую первоочередность подъема и утилизации.

Объекты с ОЯТ:

  1. Затопленные АПЛ К-27 и баржа с реактором АПЛ (заказ № 421).
  2. Затонувшая АПЛ К-159.
  3. Затопленная баржа с экранной сборкой атомного ледокола.
  4. Затопленные реакторные отсеки АПЛ (заказы № 285 и № 901).
  5. Затонувшая АПЛ «Комсомолец». В данном случае нерешенным остается вопрос о способе реабилитации – подъем или окончательное захоронение на месте.

Объекты без ОЯТ:

  1. Затопленные «Лихтер-4» с двумя реакторами АПЛ (заказ № 538) и реакторный отсек атомного ледокола.
  2. Реакторные отсеки АПЛ (заказы № 254 и № 260).
  3. Объекты с ТРО, затопленные в судах в Новоземельской впадине: «Хозе Диас», «Сояна», «Курейка», «Леопард», «Могилев». Остается нерешенным вопрос о допустимости оставления на месте в процессе неф­тегазового освоения шельфа Карского моря. Если будет принято решение о недопустимости, то приоритет по реабилитации возрастет.

Кроме отсутствия финансов и ведомства, которое бы отвечало за решение этой проблемы, Россия в настоящее время не обладает универсальными средствами подъема всех типов затопленных и затонувших объектов.

Для подъема АПЛ «Комсомолец» и К-159 нужно создать универсальное транспортно-подъемное средство типа голландской баржи «Гигант-4», которая использовалась для подъема АПЛ «Курск». А для его создания и оснащения специальным оборудованием необходимо международное сотрудничество, годы согласований, подготовки и строительства.

Универсальная система подъема и транспортировки позволит снизить стоимость работ по реабилитации акваторий от всех типов крупногабаритных объектов с ОЯТ и ТРО.

С учетом утилизации, обращения с ОЯТ и РАО общие затраты на реабилитацию объектов с ОЯТ могут составить 300-350 млн евро, объектов без ОЯТ и судов с ТРО – 130-150 млн евро. Если подходить к процессу удаления объектов с ОЯТ с позиции разработки и применения индивидуальных средств подъема (с помощью понтонов), по оценкам специалистов ГК «Росатом», применительно только к АПЛ К-27 с учетом ее утилизации потребуется около 40-45 млн евро, что на 30% дороже универсального способа.

Подъем АПЛ «Комсомолец» и К-159 с применением понтонов невозможен, а реактора АПЛ (заказ № 421) с ОЯТ с глубины 300 м – проблематичен.

Анна Киреева

anna@bellona.ru