Ни одна из этих схем не может (исходя как из основ физики, так и из-за практических соображений) трансмутировать уран, цезий-135, углерод-14 и некоторые другие радионуклиды. В таблице 1 (выше) приведены различные радионуклиды, которые вызывают озабоченность с точки зрения долговременного обращения с ними, а также их статуса относительно различных схем трансмутации. Остаточные отходы Трансмутация не устраняет потребность в долговременном хранилище для высокоактивных отходов и отработанного топлива. Приведенные выше теоретические схемы нельзя реализовать так, чтобы при этом были устранены почти все долгоживущие радионуклиды. Во-первых, ни одна из схем трансмутации не может охватить все вызывающие беспокойство радионуклиды, поскольку многие из них фактически нельзя трансмутировать с практической целью (см. примеры с Cs-133 и Cs-135, приведенные выше). Во-вторых, трансмутация Tc-99 и I-129 эффективна не на 100 %, даже при неоднократном прогоне через реактор; кроме того, в результате деления актинидов образуются новые долгоживущие продукты деления. В-третьих, процесс деления актинидов эффективен не на 100 %. Например, по самым лучшим оценкам при любой из предложенных схем, при трансмутации 906 т трансурановых элементов (которые, как ожидается, будут наработаны ядерными реакторами США в течение их лицензионного срока службы) останется 2,4 т остатка. По составу остаточные трансурановые отходы будут сдвинуты в сторону более высоких изотопов актинидов и, таким образом, они будут более радиоактивны. Это создаст большие радиологические риски и затруднит их утилизацию. Наконец, поскольку цезий-137 будет помещаться в долговременное хранилище вместе с цезием-135, то, учитывая большее количество тепла, которое он генерирует, следует ожидать, что потребности в пространстве для его захоронения могут быть весьма значительны5. Решение проблемы вместимости могильника будет облегчено только после хранения долгоживущих отходов в течение сотен лет с неизбежными при этом неопределенностями, рисками и затратами. Кроме того, что проблема с ураном (который отвечает за 94 мас.% радиоактивного материала в отработанном топливе) и со значительным количеством долгоживущих трансурановых радионуклидов и продуктов деления не решается, трансмутация дополнительно создаст значительные объемы отходов, особенно при использовании водного репроцессинга (см. данные по наработке отходов при использовании однократных НОУ и МОХ топливных цикловщ). Она также переведет некоторые материалы из класса, подлежащего захоронению в геологических формациях, в класс, подлежащий захоронению в хранилищах для низкоактивных отходов, особенно если, как было предложено, с ураном будут обращаться как с "низкоактивными" отходами. Это может привести еще к большим общим радиологическим рискам для людей, по сравнению с захоронением всего отработанного топлива в долговременном хранилище, соответствующим образом выбранном и спроектированном. Даже в контексте постепенного свертывания атомной энергетики для внедрения схем трансмутации потребовались бы десятилетия, а для их завершения - возможно, столетия6. Это может потребовать законодательно регламентированного контроля за отходами в течение периодов времени, более длительных, чем это целесообразно или желаемо. Последствия трансмутации Внедрение любой из схем трансмутации, описанных выше, чревато определенными последствиями для режима ядерного нераспространения, окружающей среды, здоровья человека, безопасности, затрат и будущего атомной энергетики. Режим нераспространения. Все схемы трансмутации требуют репроцессинга трансурановых радионуклидов. Хотя эти схемы могут и не нарабатывать материалы, представляющие интерес для разработчиков оружия в ядерных державах, они могут быть использованы для производства ядерного оружия и представлять серьезную угрозу режиму нераспространения, поскольку негосударственные группировки или неядерные державы могут попытаться заполучить и использовать их. Даже методы репроцессинга, считающиеся безопасными в отношении распространения, такие как пиропереработка, могут быть легко модифицированы, что позволит извлекать достаточно чистый плутоний, пригодный для изготовления оружия. Эти типы установок могут фактически увеличить риск распространения из-за их компактных размеров и потенциальных проблем, связанных с выработкой соответствующих гарантий. Более того, реклама трансмутации как инструмента обращения с радиоактивными отходами может привести к широкой передаче этой технологии. Выделение изотопов, таких как нептуний-237 и америций-241, также способно увеличить риск распространения, поскольку оба этих радионуклида могут использоваться для изготовления оружия. Создание и внедрение схем, при которых существенно возрастает выделение материалов, пригодных для изготовления оружия, значительно увеличит риск распространения. Окружающая среда и здоровье человека. Репроцессинг, необходимый во всех схемах трансмутации, является одним из самых опасных и наносящих наибольший ущерб компонентов топливного цикла. Он порождает большие объемы отходов и выбросы радиоактивности в воздух и воду. Его воздействие на здоровье рабочих, а также людей, проживающих вблизи предприятия и даже в удаленных местностях, хорошо подтверждено документально. Так, именно озабоченность экологическими и медицинскими последствиями лежит в основе претензий Ирландии, Норвегии, Исландии и других стран к Великобритании и Франции, избавляющихся от своих так называемых "низкоактивных" радиоактивных отходов, сбрасывая их в море. Поскольку при изготовлении топлива жидкие отходы не нарабатываются, этот этап воздействует, в основном, на рабочих, причем эффект этого воздействия -того же порядка, что и от этапа репроцессинга. Причиной серьезной обеспокоенности является повышенный радиологический риск при обращении с неоднократно облученным топливом. Наконец, повышенный объем транспортировки высокоактивных отходов, неизбежный при некоторых схемах трансмутации, может увеличить вероятность дорожно-транспортных происшествий с соответствующими последствиями. Безопасность реакторов. Трансмутация потребует разработки и внедрения новых реакторных технологий и/или расширенного использования существующих реакторов. Некоторые из этих новых реакторов были описаны как реакторы с "внутренне присущей безопасностью". Однако увеличению некоторых элементов безопасности по сравнению с существующими реакторами противостоят снижение других ее элементов и появление новых проблем, присущих этой новой конструкции реактора. Например, ряд эффектов обратной связи, помогающих в существующих реакторах предотвратить реакцию аварийного разгона, отсутствуют в некоторых трансмутационных реакторах. Для систем на базе ускорителя возможность отключения источников нейтронов и тот факт, что реактор обычно находится в подкритичном состоянии, представляют определенное преимущество. Но, с другой стороны, эти системы слишком сильно полагаются на возможность отключения источников нейтронов в случаи аварии. Кроме того, может потребоваться обеспечение работы внешнего источника нейтронов не на полную мощность, когда в реакторе находится свежее топливо, иначе реактор может стать надкритичным. Затраты. Затраты на трансмутацию, особенно для усовершенствованных схем, которые потребуются для значительного сокращения объемов актинидов, непомерно высоки. И хотя для компенсации этих затрат будет вырабатываться электроэнергия, маловероятно, что доходов от этого будет достаточно. Трансмутация скорее всего потребует десятки миллиардов долларов на разработку и дополнительные большие субсидии даже во время эксплуатации, когда, как ожидается, продажа электроэнергии будет приносить некоторые доходы. Продолжение развития атомной энергетики. Трансмутация рассматривается не только в контексте обращения с отходами, нарабатываемыми действующими ядерными реакторами (т.е. как часть плана постепенного свертывания ядерной энергетики). Большинство схем трансмутации, особенно в Европе и Японии, предполагает бесконечно долгое существование ядерной энергетики; при этом трансмутация рассматривается как часть нового ядерного топливного цикла. Основываясь на предположении, что некоторые текущие проблемы атомной энергетики будут решены, часть ее защитников отводит трансмутации существенную роль в деле обеспечения развития атомной энергетики. Заключения и рекомендации Наш основной вывод заключается в том, что схемы трансмутации не решат проблем долгосрочного обращения с радиоактивными отходами. Почти вся масса отходов, предполагаемых для трансмутации, состоит из урана, который, согласно текущим официальным предложениям, будет рассматриваться как низкоактивные отходы, и его утилизация будет осуществляться таким образом, что это создаст значительно больший риск, чем утилизация в тщательно выбранных и специально сконструированных долговременных хранилищах. Кроме того, после трансмутации останется значительные количество трансурановых материалов, а также долгоживущих продуктов деления. Будут наработаны большие объемы новых радиоактивных отходов, и все это вызовет новые риски распространения и высокие затраты. Несмотря на столь серьезные ограничения, некоторые продолжают рассматривать трансмутацию как "заманчивую" и необходимую для оживления "ядерного варианта" область исследований. Оценки, способствовавшие восприятию трансмутации как технологии обращения с радиоактивными отходами, страдают серьезными недостатками в своей аналитической части и были, в основном, сделаны теми, кто хотел бы продолжения развития атомной энергетики. В свете этих выводов, основная рекомендация IEER заключается в следующем, поскольку нет хорошо продуманной технической базы для продолжения работ в этом направлении, надо отказаться от трансмутации как от технологии обращения с радиоактивными отходами. Глоссарий Актиниды: Группа элементов, расположенных вверху периодической таблицы, в которую среди других элементов входят уран, плутоний, нептуний, америций и другие. Трансурановый актинид относится к тем актинидам, которые в периодической таблице расположены выше урана, главным образом плутоний. К второстепенным актинидам относятся все актиниды, кроме урана и плутония (прежде всего нептуний, америций и кюрий). Элементы, относящиеся к группе актинидов в общем, имеют сходные химические свойства. Водное отделение: Использование водной среды, например, раствора азотной кислоты в воде, для обеспечения отделения радионуклидов. Бета-распад: Испускание электронов или позитронов (частиц, таких же, как электроны, но заряженных положительно) ядром элемента в процессе радиоактивного распада. Цепочка распада: Серия радиоактивных распадов, оканчивающаяся образованием устойчивого ядра. Сухое отделение: Использование электрохимических методов для выделения радионуклидов. Продукты деления: Любой атом, образованный в результате деления тяжелого элемента. Продукты деления радиоактивны (как правило посредством бета-распада). Нейтрон: Элементарная частица, немного тяжелее протона, электрически нейтральная. Ядро атома состоит из протонов и нейтронов (элемент определяется числом протонов, тогда как изотоп определяется общим числом нуклонов). Захват нейтрона означает поглощение атомом нейтрона с образованием нового изотопа. Пиропереработка: Вид сухого электрохимического разделения, предложенного для использования при работе с металлическим топливом трансмутационного реактора (например, для трансмутации на базе ускорителя или для реакторов на быстрых нейтронах). Репроцессинг: Общий термин, означающий выделение элементов из облученного ядерного топлива. Подкритический реактор: Ядерный реактор, сконструированный так, что он работает с внешним источником нейтронов для дополнения внутренне генерируемых нейтронов с целью поддержания цепной реакции. Надкритический: Когда каждое из делений в реакторе приводит к инициализации более чем одного последующего деления, что ведет к цепной реакции, приводящей к аварийному разгону реактора, за исключением случаев, когда процесс тщательно контролируется и мощность реактора увеличивается под контролем и делается слегка надкритичной на короткие промежутки времени. Мишень: В контексте схем трансмутации на базе протонного ускорителя, материал, который при бомбардировке его протонами из ускорителя испускает нейтрон в процессе так называемого ядерного расщепления. Этот термин также относится к отдельным радионуклидам, из которых изготовлены мишени для облучения.