Объект в Хэнфорде, построенный в начале 40-х годов к югу от центральной части штата Вашингтон, был одним из двух центров по производству плутония для ядерно-оружейной программы США. Другой центр находился на Саванна-Ривер-Сайт в Южной Каролине. В период с 1943 по 1963 г. в Хэнфорде было построено девять реакторов по производству плутония и пять радиохимических предприятий по химическому отделению плутония из урана и продуктов деления. Все реакторы и работы по репроцессингу были остановлены в конце 80-х годов. Несмотря на это, время от времени раздаются призывы возобновить на этом объекте некоторые технологические операции, такие как производство трития.

В результате эксплуатации пяти радиохимических предприятий в Хэнфорде было наработано огромное количество высокоактивных жидких отходов, которые содержат продукты деления (технеций-99, цезий-137, стронций-90), а также остаточный плутоний, уран и другие тяжелые радиоактивные элементы. Состав отходов в Хэнфорде оказался настолько сложным, а масштабы такими большими, что восстановление окружающей среды на этом участке оказалось самой сложной задачей из всех мероприятий по восстановлению среды в США. В Хэнфорде находится 177 емкостей, в которых хранятся примерно 54 млн галлонов (206 000 м3) высокоактивных отходов. Содержание радиоактивности в них составляет приблизительно 200 млн кюри (149 емкостей с одинарной оболочкой и 28 более новых емкостей с двойной оболочкой). По объему это соответствует 60 % всех высокоактивных отходов в США (в емкостях на Саванна-Ривер-Сайт содержится наибольшее количество радиоактивности, примерно две трети от общего количества).

Около 67 емкостей с одинарной оболочкой протекают или есть подозрения, что они протекают. Объемы и радиоактивное содержание этих утечек до сих пор точно не определены. Время от времени в печати появляются официальные данные, но при этом по мере появления новой информации оценки объемов и радиоактивности, как правило, возрастают (см. таблицы 1 и 2).

Загрязнение зон аэрации

В результате утечек радиоактивных отходов был загрязнен вертикальный участок почвы выше уровня грунтовых вод вокруг емкостей и под ними, известный как зона аэрации. Зона аэрации в Хэнфорде также пострадала и от других видов захоронения. Например, большие объемы радиоактивно зараженных жидкостей сливались в почву и в "водосливы", построенные специально для этих целей. Сильно загрязненная зона аэрации представляет собой большую угрозу для наиболее важного водного объекта северо-запада США - реки Колумбия, которая протекает через резервацию Хэнфорда. В случае, если не удастся восстановить зону аэрации и удалить радиоактивные отходы из емкостей, этому району и людям, проживающим там, а также сельскохозяйственным угодьям, расположенным в этой местности, будет грозить постоянная опасность, что может привести к непредсказуемым последствиям.

Согласно недавним данным, оказалось, что ситуация с загрязнением в результате утечки из емкостей с высокоактивными отходами значительно хуже, чем предполагали ранее. В августе 1998 г. Министерство энергетики выпустило отчет, в котором были исследованы утечки в так называемом "Резервуарном Парке SX", включающем 5 емкостей, из которых протекают 4, и лишь одна из всех, как полагают, пока еще не протекает¹. Согласно оценкам, приведенным в отчете, из четырех емкостей вытекло 413 000 галлонов жидкости, загрязненной цезием-137 (радионуклид с периодом полураспада 30 лет) с уровнем радиоактивности в 1 млн кюри (верхняя оценка). Нижняя оценка, приведенная в этом отчете, составляет половину этого количества.

В отчете отсутствует анализ, насколько чувствительны результаты к вариациям в предположениях, исходя из которых были приняты ключевые параметры. В нем отмечается, что неопределенность достаточно велика, но новые оценки объемов утечки радиоактивности значительно выше тех, которые были сделаны ранее; оценки радиоактивности также выше. Предыдущие оценки по радиоактивности цезия-137 в загрязненной жидкости, которая вытекла из емкостей, были, приблизительно 1 миллион кюри. В табл. 2 приведены различные оценки объемов жидкостей, которые вытекли из этих четырех емкостей.

Усилия, недавно предпринятые земестителем министра по энергетике Эрнстом Монизом по разработке научно обоснованного подхода к проблеме загрязнения зоны аэрации, должны быть развиты далее. Им необходимо придать первостепенное значение. Также необходимо тщательно пересмотреть вопрос об извлечении отходов из емкостей и выводе последних из эксплуатации. Это обусловлено тем, что при сегодняшнем планировании, по-видимому, больше полагаются на модели с грунтовыми водами, которые по результатам недавних исследований были признаны неадекватными. Кроме того, необходимо опубликовать данные по утечкам и миграции радионуклидов.

Замена емкостей

Все протекающие емкости на объекте в Хэнфорде являются емкостями с "одинарной оболочкой", т.е. у емкостей нет второй цельной защитной оболочки из стали, охватывающей внутреннюю емкость (см. рисунок). В целом 149 емкостей с одинарной оболочкой (все они уже исчерпали свой расчетный ресурс, равный 25 годам) содержат приблизительно 5 700 000 галлонов жидкости, поддающейся откачке. Одной из важной составляющей программы Министерства энергетики по обращению с емкостями является перекачивание жидкостей из емкостей с одинарной оболочкой в емкости с двойной оболочкой с тем, чтобы предотвратить дальнейшую утечку.

Однако тут возникает ряд сложностей. Часть жидкости в емкостях находится в надосадочном и поровом состояниях. Слой надосадочной жидкости в емкости залегает поверх шлама и соляной "лепешки" (отходы, которые выкристаллизовались в химические соли). Надосадочная жидкость может быть некоторым образом выкачана из емкостей, тогда как поровая жидкость находится в поровом пространстве соляной "лепешки" и шлама, и ее откачать значительно труднее. Большое количество жидкости может оставаться в порах даже после экстенсивной откачки. Поэтому трудно гарантировать отсутствие утечек до тех пор, пока емкости не будут полностью опорожнены.

Объявляя емкости "временно стабилизированными", даже если в них все еще содержится до 50 000 галлонов поровой жидкости, Министерство энергетики вводит всех в заблуждение. Более того, у Министерства энергетики нет ни химических, ни радиологических критериев, по которым оно может объявить емкости "временно стабилизированными". Поскольку эти емкости содержат также и воспламеняющиеся и/или взрывчатые вещества, и при этом опасность возникновения пожаров зависит от количества воды в емкости, откачивание жидкостей из емкости с одинарной оболочкой (при этом откачиваются и вода, и все другие жидкости) изменит степень риска в емкостях как с одинарными, так и с двойными оболочками. Следовательно, при объявлении емкостей "временно стабилизированными" необходимо тщательно учитывать химические и радиологические критерии.

Несмотря на желательность удаления жидкостей из емкостей с одинарной оболочкой, чтобы предотвратить дальнейшую утечку радиоактивных отходов, это порождает новые проблемы: повышение температуры в емкостях, из которых удаляют жидкость, и изменение химического состава в емкостях с двойной оболочкой, куда жидкости закачивают. Также вызывает беспокойство и процесс откачки жидкостей, который может инициировать новую коррозию в емкостях с одинарной оболочкой. По мере того, как жидкости откачиваются, обнажаются новые участки внутренней стенки емкостей в том месте, где жидкость контактирует с воздухом (на границе жидкость-воздух). В результате электрохимических процессов, которые до конца еще хорошо не поняты, на этой границе может возникнуть быстрая коррозия.

Обращение с емкостями, содержащими отходы,
в долгосрочном плане

Кроме целей, намеченных на ближайшую перспективу, а именно, предотвращение протечек, в долгосрочном плане необходимо будет извлечь отходы из емкостей и перевести их в формы, которые будут представлять наименьшую угрозу окружающей среде в перспективе. В настоящее время Министерство энергетики планирует следующее: извлечь из емкостей 99 % объема отходов (возможно, и больше); разделить извлеченные отходы на высоко- и низкоактивную части; произвести остекловывание обеих частей отходов, при этом захоронить высокоактивные отходы в геологическом хранилище, а низкоактивные отходы "на местах". В предложенном плане есть ряд недостатков, включая и то, что при этих мероприятиях значительно увеличится объем высокорадиоактивных отходов, захороненных на местах. Кроме этого, есть еще одна проблема: программа по остекловыванию была начата и осуществляется без достаточной технической проработки и без должного резервного плана на случай, если подход, выбранный на сегодняшний день, окажется несостоятельным. Министерство энергетики заключило договор с "приватизацией" на сумму 6,9 млрд. долларов с British Nuclear Fuels, Limited (BNFL), британской правительственной корпорацией, на остекловывание около 10 % объема отходов из емкостей Хэнфорда. Контракт вызывает ряд серьезных замечаний. Первое: технология, предложенная BNFL, не была должным образом проверена на тех уникальных типах отходов, которыми являются отходы в Хэнфорде. Второе: строительство предприятия по остекловыванию планируется начать тогда, когда проектные работы по этому объекту будут закончены менее чем на 50 %. Если технология себя не оправдает, то все расходы корпорации BNFL возьмут на себя налогоплательщики США.

Кроме того, контракт с BNFL вызывает вопросы, связанные с безопасностью. Документы по технике безопасности, приложенные BNFL к контракту по Хэнфорду, были охарактеризованы Министерством энергетики как "плохо подготовленные"². Наконец, характеристика BNFL у себя на родине, где эта корпорация действует под покровительством британского закона о государственной тайне, оставляет желать лучшего. Министерство энергетики не использовало имеющихся рычагов в виде контрактов с американскими дочерними компаниями BNFL, чтобы поднять вопрос об опубликовании отчета этой корпорации о ее деятельности на родине. Мы считаем вполне уместным предание этих отчетов гласности для того, чтобы оценить, как BNFL будет работать в США.

Поскольку этот план будет включать в себя утилизацию остеклованных "низкоактивных" отходов в Хэнфорде, Министерство энергетики предвидит, что количество отходов, подлежащих захоронению в геологическом хранилище, уменьшится. Министерство энергетики не приняло во внимание стоимость местного захоронения увеличивающегося объема отходов по соответствующим рыночным ценам. Более того, так называемые "низкоактивные отходы", подлежащие утилизации на местах, в других странах, таких как Великобритания или Франция, будут классифицироваться как "среднеактивные" и будут подлежать захоронению в глубоких геологических хранилищах.

И, наконец, похоже, что Министерство энергетики не планирует вывод из эксплуатации самих емкостей. Скорее, в планах предусматривается закачка цемента в емкости после того, как из них будут откачаны жидкие отходы, даже если при этом там будет оставаться до одного процента от исходного объема высокоактивных отходов. В долгосрочном плане радиоактивность отходов во многих емкостях может представлять серьезную опасность для окружающей среды. Если будет происходить утечка отходов из емкостей, цементация этих емкостей создаст новые серьезные проблемы, которые могут сильно осложнить какие бы то ни было попытки в будущем восстановить зону аэрации.

Из всех отходов, оставленных холодной войной в США, отходы в Хэнфорде наиболее неоднородны, и вызванные или связанные с ними проблемы являются самыми трудноустранимыми. Согласно недавним оценкам, удаление и обработка отходов из емкостей в Хэнфорде обойдется в 15 млрд долларов. Даже в этой огромной сумме не учли еще некоторых затрат, таких как затраты на вывод из эксплуатации самих емкостей, на обращение с почвой вокруг емкостей, загрязненной в результате прямого слива или протекания, и на очистку зараженных грунтовых вод. Сюда также не входят и затраты в случае, если технология остекловывания не оправдает себя, что обсуждалось выше.

Рекомендации

Программа по емкостям в Хэнфорде нуждается в основательной переделке. Необходимо заменить сегодняшние произвольно выбранные цели более соответствующими задачам защиты окружающей среды и управления отходами в краткосрочной и долгосрочной перспективе, а также по утилизации отходов. Так, Министерство энергетики должно рассмотреть кальцинирование (один из подходов к отверждению отходов, при котором потребуется их нагревание и перевод в порошкообразную форму) как вариант решения проблемы временной стабилизации отходов. Кальцинирование привело бы к переводу отходов в относительно стабильную форму и значительно сократило бы объемы отходов. Таким образом, этот подход был бы более совместим с остекловыванием или с переводом отходов в керамические матрицы. Хранение кальцинированных отходов не несет в себе тех серьезных угроз для окружающей среды в ближайшей и среднесрочной перспективе, какие связаны с хранением отходов из емкостей в той форме, в которой они сейчас находятся. Несмотря на эти потенциальные преимущества, Министерство энергетики и его подрядчики не исследовали с должной тщательностью вариант с использованием кальцинирования как промежуточного метода. Наоборот, они отвергли его, заметив, что кальцинирование не приведет к получению пригодной для захоронения формы отходов и потому не подлежит обсуждению.

Другие рекомендации IEER заключаются в том, что Министерству энергетики необходимо более тщательно, чем оно делало это ранее, рассмотреть следующие моменты³:

• поставить цель - считать высокоактивными все отходы, находящиеся в высокоактивных емкостях;
• переделать свои модели грунтовых вод так, чтобы они отражали реальные данные по загрязнению зоны аэрации;
• начать параллельно две программы по переводу высокоактивных отходов в твердое состояние: 1) разработать методы по кальцинированию высокоактивных отходов, при этом исследуя возможность перевода продуктов кальцинирования в стекло или керамику; 2) продолжать исследовать подходы к предварительной обработке и специальному изготовлению стекла, которые бы не требовали кальцинирования.

Другие рекомендации IEER по обработке отходов в Хэнфорде касаются определения масштабов существующего загрязнения с учетом планов по выводу предприятий из эксплуатации и дезактивации местности.