Иными словами, идеального решения проблемы обращения с высокорадиоактивными отходами нет. Предлагаемый выбор невелик, и любое решение будет иметь свои недостатки. Вот почему постепенное сокращение атомной энергетики и прекращение производства ядерного оружия - мероприятия, которые должны выполняться и по другим причинам, - являются важным дополнением при поиске наименее разрушительного для окружающей среды подхода к обращению с отходами. Хотя это и трудно, но необходимо признать, что крайне маловероятно, даже если не брать в рассмотрение затраты, что в будущем появится идеальная технология, некая "серебряная пуля", которая обеспечит решение одновременно всех важных технологических и экологических проблем, учитывая при этом и вопросы нераспространения. Наземные хранилища для неопределенно длительного хранения отходов также не являются приемлемым вариантом (см. статью по краткосрочным и среднесрочным мероприятиям). Бездеятельность - это верный способ создания еще больших проблем.

Кроме того, в реальном мире ресурсы, отводимые на решение некоторой проблемы, неизбежно ограничены. До сих пор огромные суммы денег тратятся на неприемлемые проекты, продиктованные политическими соображениями, примерами чему могут служить проект Якка-Маунтин в штате Невада и Опытное предприятие по изоляции отходов (WIPP) в штате Нью-Мексико. Как показывает недавний опыт по размещению отходов в WIPP без получения государственного разрешения на хранение опасных отходов, если на проекты уже потрачено много денег, то создаются условия для политического давления с требованием открыть эти хранилища, сколь бы неразумными с экологической точки зрения они ни были.

Размещение отходов в WIPP ничего не доказывает, кроме того, что экономические и политические силы, стоящие за этим решением, являются, по крайней мере на сегодняшний день, более мощными, чем те, которые возражают против открытия этого хранилища. Тот факт, что в данном районе находятся резервуары с соляными растворами под давлением, так и остается открытым вопросом. Более того, ресурсная база здесь не исключает возможность несанкционированного вторжения, чреватого серьезными проблемами на этой площадке. Игнорировать эти проблемы - значит продолжать придерживаться дорогого и опасного принципа "прочь из виду - прочь из памяти", который практикует ядерный истеблишмент в обращении с отходами. Это неправильных подход для решения такой сложной научной и технологической проблемы, как минимизация ущерба - реального и потенциального, наносимого отходами, которые уже наработаны.

Хорошо продуманная программа по обращению с отходами должна быть структурирована так, чтобы можно было выделить достаточное количество ресурсов на несколько вариантов, что позволило бы провести их разумное сравнение. Конечно, серьезное сравнение потребует серьезной научной работы, и это делает вопросы организационно-правовой базы для долгосрочных научных исследований не менее важными, чем технические (См. "Институциональная реформа" ).

В этой статье кратко описаны три общих подхода, при которых можно в определенной мере достичь намеченной цели - изолировать отходы от среды обитания человека на требуемый срок (сотни тысяч или миллионы лет):

1. захоронение в геологических формациях - в глубоком хранилище в пределах суши;
2. захоронение под морским дном - захоронение в ионоабсорбирующих мягких глинистых осадках;
3. захоронение под земной корой.

Захоронение в геологических формациях

Захоронение в геологических формациях является наиболее изученным подходом к долговременному хранению ядерных отходов. Основная идея заключается в том, чтобы удалить контейнеры с отходами в глубокое хранилище, окруженное инженерными защитными барьерами, такими как специальные заполняющие материалы. Единственным участком, который был изучен в США на предмет хранения отработанного топлива и военных высокоактивных отходов, является площадка Якка-Маунтин в штате Невада, которая сложена вулканическими туфами. В горе был пробит туннель длиной пять миль. Опытное предприятие по изоляции отходов (WIPP), расположенное в соляном пласте на большой глубине, получило разрешение от Агентства по охране окружающей среды (EPA) на хранение ТРУ-отходов, но разрешения на хранение нерадиоактивных опасных отходов, которые присутствуют в большинстве контейнеров, у него так и нет¹. В таких странах как Швеция и Франция изучаются площадки, сложенные гранитами и глинами.

Существуют три принципиальные трудности при захоронении в геологических хранилищах.

1. Есть вероятность, что возникнет утечка некоторых радиоактивных отходов через стенки канистр и через другие барьеры, специально построенные c защитными целями.
2. Трудно предсказать, какими станут эксплуатационные характеристики хранилища в отдаленном будущем.
3. Невозможно, по существу, гарантировать, что не произойдет неумышленного или преднамеренного проникновения человека в хранилище.

Решение этих проблем требует глубоко продуманного подхода к выбору площадки, проведения соответствующих исследований и разработок в области инженерных барьеров и тщательного рассмотрения причин проникновения человека в хранилище. Вначале рассмотрим последний вопрос.

Одним из самых сложных вопросов, касающихся несанкционированного проникновения в хранилище, является, стоит ли и, если стоит, то как предупредить людей в далеком будущем об опасности радиоактивных отходов? Системы предупреждения о том, что доступ запрещен, в лучшем случае приносят сомнительную пользу, а в худшем - способствуют развитию чувства необоснованной самоуспокоенности². Более того, технические средства предупреждения будущих поколений от ненамеренного проникновения в хранилище привлекли бы внимание к этим площадкам и увеличили бы опасность преднамеренного проникновения с целью извлечения плутония или других материалов из отходов.

Вероятность намеренного проникновения в хранилище можно минимизировать, если сконструировать хранилище или инженерные защитные барьеры так, чтобы извлечение отработанного топлива и доставка его на поверхность стали бы технически и экономически намного сложнее, чем строительство нового ядерного реактора для производства плутония. Вероятность преднамеренного проникновения также снижается при отсутствии постоянных сигналов оповещения о том, что здесь находится хранилище, а также о его содержимом.

Наиболее важной мерой предосторожности для предотвращения непреднамеренного проникновения является разумный выбор площадки, т.е. в таком месте, где нет вероятности, что человек будет проводить поиск ресурсов. Логично полагать, что наилучшей гарантией от несанкционированного проникновения в хранилище, является выбор площадки, где:

• крайне низка вероятность того, что будут востребованы водные ресурсы, находящиеся в пределах площадки хранилища или на прилегающих участках (например, из-за плохого качества воды), и таким образом загрязнение этих вод не будет создавать потенциальной опасности для людей;
• в пределах площадки или в окрестностях нет известных промышленно значимых полезных ресурсов;
• в основном все элементы и минералы более доступны и имеются в больших количествах в данном географическом районе в целом, а не на участке, где расположено хранилище или в его окрестностях.

Площадка Якка-Маунтин не проходит по первому и третьему пункту. В целом водоемов и рек в этом районе довольно мало, но имеются грунтовые воды и довольно высокого качества. Хотя вода в районе площадки самого хранилища лежит под горой, грунтовые воды в непосредственной близости от этой площадки вполне могут добываться методом бурения, что делает несанкционированное проникновение вполне возможным. Более того, грунтовые воды, расположенные всего лишь в 20 милях от площадки, в долине Амаргоса, в настоящее время используются для ирригационных целей. Кроме того, Якка-Маунтин находится в районе, богатом минералами. В пределах самой горы добыча полезных ископаемых не велась, но в непосредственной близости от нее ведется добыча серебра и золота³. Площадка WIPP не проходит по второму критерию, поскольку вблизи расположены запасы нефти и калия.

Вариант, рекомендованный для изучения комиссией по изоляции отходов 1983 г. при Национальном научно-исследовательском совете Национальной академии наук (НАН-НИС), по-видимому, удовлетворяет этим критериям⁴ (но не проходит по другим основаниям - см. ниже). Предложенный тип участка характеризуется следующим: он должен находиться в гранитном слое, который содержит солоноватые грунтовые воды, залегающие под осадочным водоносным горизонтом. Такие места найдены на некоторых участках недалеко от восточного побережья США, где относительно много пресных поверхностных вод. Поскольку пресноводный горизонт находился бы над выбранным местом для хранилища, проникновение на глубину хранилища с целью извлечения солоноватых вод было бы крайне маловероятно. Что касается других ресурсов, то гранит в изобилии залегает близко к поверхности в восточных участках, так что бурение с целью добычи каких-либо других ископаемых в граните на глубине также маловероятно.

Однако несанкционированный доступ - это лишь одна проблема, которую необходимо учитывать при разработке программы по долговременному хранилищу. Помимо этого при хранении в хранилище (или при каких-либо других способах удаления) должны удовлетворяться природоохранные, здравоохранительные и технические критерии. Вот некоторые наиболее важные из них:

• эксплуатационные параметры как хранилища, так и инженерных защитных барьеров по отдельности должны удовлетворять строгим, основанным на здравоохранительных критериях, требованиям, с тем чтобы был обеспечен элемент избыточности. Это очень важно, поскольку при оценке эксплуатационных параметров любой системы на большие периоды времени всегда неизбежна значительная неопределенность;
• степень достоверности характеристик эксплуатационных параметров хранилища и инженерных защитных барьеров должна быть такой, чтобы можно было уверенно судить о соответствии строгим здравоохранительным стандартам;
• площадка не должна создавать угрозу уничтожения или серьезного разрушения уникальных экологических ресурсов, например, совершенно неприемлемо, если будут подвергнуты риску уникальные виды живой природы.

Кроме тех многочисленных проблем, о которых говорилось выше, площадка Якка-Маунтин не удовлетворяет первому из этих критериев, поскольку геологическое строение этого участка не дает основания ожидать, что в долгосрочной перспективе будет обеспечен какой-либо значимый защитный барьер. Тот конкретный участок, который был предложен комиссией при НАН-НИС, не подходит, поскольку он не удовлетворяет третьему критерию. Площадка находилась бы недалеко от залива Чесапик, района с самой богатой и наиболее чувствительной природной средой в США. Размещение здесь большого количества ядерных отходов, а также сопутствующее крупномасштабное строительство нанесло бы серьезный ущерб уникальным экологическим и экономическим ресурсам.

Как видно из вышеизложенного, поиск подходящей площадки для хранилища очень сложен и требует координации по целому ряду вопросов. Таким образом, сейчас еще слишком рано делать выбор фактической площадки для хранилища или даже приступать к этому выбору. Необходимо провести значительно более основательное исследование различных геологических обстоятельств, перед тем как участки можно будет научно обоснованно отобрать. Кроме этого, типы хранилища необходимо рассматривать в непосредственной связи с разработкой инженерных защитных барьеров.

Рекомендации IEER по программе создания долговременного хранилища в США следующие:

1. Преобразовать WIPP и Якка-Маунтин в центры мирового класса по изучению вопросов захоронения в геологических формациях, проверки материалов на предмет их применения в качестве инженерных защитных барьеров и т. д., используя нерадиоактивные аналоги. Этот проект может быть осуществлен только при условии согласия штатов Невада и Нью-Мексико, а в случае Якка-Маунтин - и людей племени Западные шошоны. WIPP и Якка-Маунтин должны быть навсегда исключены из списка потенциальных площадок для хранилищ, поскольку они имеют непригодное для этих целей расположение. Отходы, уже размещенные в WIPP, должны быть вывезены оттуда, поскольку площадка не пригодна для этих целей. Кроме того, присутствие там радиоактивных отходов наложит ограничения на круг исследовательских задач, направленных на разработку хорошо продуманной программы долгосрочного менеджмента, и подорвет процесс их решения.

2. Расширить и интенсифицировать исследования в области изучения природных сред, в которых радиоактивные материалы содержатся уже миллионы лет, и сочетать эту работу с технической программой по разработке аналогов этих природных материалов. Целью работы должна стать разработка и изготовление инженерных защитных барьеров вокруг отработанного топлива, которые бы имитировали эти природные материалы и среды.

3. Изучать различные виды участков под хранилище, проводя теоретические исследования, используя компьютерное моделирование, а также выполняя лабораторные, геологические и другие полевые работы, в течение десяти-пятнадцати лет на предмет выявления потенциальных площадок для хранилища без каких-либо попыток ранжирования или отбора этих участков. В течение всего этого времени отходы будут храниться на местах или как можно ближе к тому месту, где они нарабатываются, с принятием максимальных мер безопасности.

Захоронение под дном океана

Захоронение под дном океана изучалось в меньшей степени, чем захоронение в геологических формациях. Важно различать захоронение под дном океана и сброс радиоактивных отходов в море. При сбросе в море отходы попадают в воду, где они гарантированно рассеиваются. В отличие от этого способа, если захоронение под морским дном прошло успешно, отходы не рассеются в океане.

На сегодняшний день в том виде, как оно рассмотренно, существует два подхода к захоронению под дном океана:

• помещение отходов в скважины, пробуренные в дне океана на десятки метров в глубину;
• помещение отходов в канистры в форме продолговатого снаряда, которые внедряются в океаническое дно. Глубина внедрения в мягкие глины может составлять несколько десятков метров⁵.

В качестве возможной площадки часто упоминается участок морского дна на глубине 100 метров в северной части Тихого океана площадью 100 млн км², покрытый мягкими красными глинами⁶ (см. рис. 1).

Главным преимуществом захоронения под дном океана перед захоронением в геологических формациях является то, что при этом способе существует крайне малая вероятность попадания больших доз радиации в питьевую воду. Обычно считается, что использование вод в питьевых и ирригационных целях является наиболее серьезным механизмом радиационного облучения, возможного при захоронении в геологические формации⁷. Однако получение определенных доз радиации с пищей также возможно. На современном уровне развития техники преднамеренный несанкционированный доступ было бы значительно труднее осуществить при этом способе, чем при захоронении в геологических формациях. Учитывая то, что технология будет вероятно продолжать совершенствоваться, вероятность намеренного несанкционированного доступа возрастает, однако отсутствие указателей или каких-либо других поверхностных проявлений должно сделать эту возможность менее вероятной, чем в случае захоронения в пределах суши. Непреднамеренный несанкционированный доступ под дном океана, по-видимому, был бы еще менее вероятен в районах, удаленных от береговой полосы и не имеющих легкодоступных минеральных ресурсов океанического шельфа.

Поскольку в отношении вопросов захоронения под дном океана было проведено меньше исследований, о потенциальных проблемах, связанных с этим методом хранения, известно меньше. Например, океанографы Хесслер и Джумарс заметили, что, хотя концентрация живой материи в глубоководных условиях меньше, жизненные формы там очень разнообразны. Сохранению такого разнообразия жизни в глубоководных условиях способствуют некоторые факторы, и одним из важных из них является то, что эта среда очень стабильна.

В конечном счете, вопросы изоляции от среды обитания человека в случае захоронения на океаническом дне в широком смысле могут быть схожи с вопросами, с которыми сталкиваются при захоронении в геологических формациях. Транспортировка, размещение отходов и лицензирование также создают серьезные проблемы. И, наконец, международная конвенция, согласно которой запрещается сброс радиоактивных отходов в море, может запретить захоронение под дном океана.

Учитывая потенциальную уязвимость жизни в глубоководных условиях и восприимчивость к человеческой деятельности, захоронение под дном океана не может рассматриваться как решение проблемы удаления отходов. Может оказаться, что общие проблемы, с которыми сталкиваются при всех видах захоронения, при этом способе захоронения будут не более серьезны, чем при захоронении в геологических формациях, однако специфические вопросы этого метода могут оказаться сложнее. Следовательно, в настоящее время необходимо выделить значительные ресурсы на изучение вопросов захоронения под дном океана. Эти ресурсы не должны использоваться на то, чтобы сбрасывать радиоактивные материалы в океаническую среду или доставлять их под дно океана. Международное сотрудничество в исследованиях в области захоронения на дне океана могут быть основной компонентой при конверсии техники военно-морских сил ядерных держав времен холодной войны на мирные цели⁹.

Одним из недостатков захоронения под дном океана является и то, что захоронение будет проводиться на территориях, ответственность за которые несет все человечество. Страны, которые приняли необдуманные решения относительно развития атомной энергетики и производства оружия, смогут проводить захоронение отходов, не принимая на себя соразмерную ответственность по внутригосударственным обязательствам за эту проблему. Что еще хуже, страны, которые не нарабатывали радиоактивные отходы, будут также подвергаться воздействию возможных вредных последствий. Захоронение под дном океана или использование какого-либо другого подхода, при котором вовлекаются многие страны, должно рассматриваться только в контексте полного и необратимого постепенного прекращения производства атомной энергии и наработки трития и ядерных материалов в военных целях.

Захоронение за пределами биосферы

Существует два варианта удаления ядерных отходов за пределами биосферы - либо над ней, в космическом пространстве, либо под ней, под земной корой в верхней мантии.

Первый вариант не представляется практически реализуемым и должен быть отвергнут из-за того, что речь будет идти о больших объемах отходов, и, кроме того, встанут вопросы стоимости и обеспечения безопасности. Оставшийся вариант - захоронение ниже уровня биосферы. Трудно точно определить нижнюю границу биосферы, поскольку между различными слоями Земли происходит постоянное взаимодействие. Например, при извержении вулканов магма, поднимаясь из недр Земли, поступает в биосферу. Рабочее определение "биосферы" при обсуждении вопросов захоронения ядерных отходов должно само по себе стать вопросом значительных научных исследований. Есть два несколько различных определения, которые могут считаться удовлетворительными:

• глубинные слои земной коры, где отсутствует вода, даже в порах горных пород;
• стабильная часть верхней мантии (которая лежит под земной корой), в пределах которой не происходит обмена веществ с биосферой в масштабе времени меньше, чем десятки миллионов лет.

Толщина земной коры под океаном составляет приблизительно 5-10 км (для сравнения, под континентальными районами ее толщина составляет 20-70 км)¹⁰. Граница, отделяющая земную кору от верхней мантии, называемая "граница Мохоровичича" или сокращенно "Мохо", характеризуется резким увеличением плотности с изменением глубины. Это позволяет с геологической точки зрения (и следовательно с точки зрения использования для захоронения) определить верхнюю мантию как отчетливо фиксируемый слой. В некоторых областях породы верхней мантии находятся в расплавленном или полурасплавленном состоянии, но в большинстве районов они твердые. Исследование слоев Земли в тех местах, до которых еще нельзя пробурить скважины, ведется косвенными методами, такими как изучение изменения скорости сейсмических волн на границе между слоями.

Некоторые характеристики захоронения в самый верхний слой мантии и в глубинные скважины в земной коре будут схожи¹¹. В случае захоронения в верхней мантии емкости с отходами будут закладываться в сверхглубокие скважины, которые опустятся ниже земной коры. Скважины будут пробурены в геологически стабильных областях, т.е. в удалении от тех мест, где происходит конвергенция тектонических плит (на континентальных окраинах) или дивергенция (как, например, на Срединно-Атлантическом или Восточно-Тихоокеанском хребтах).

Стабильные области в верхней мантии смогут изолировать радиоактивные отходы от биосферы на миллионы лет, хотя перед тем как выбирать данный метод, эта гипотеза должна быть тщательно изучена. При захоронении в верхней мантии такие сложные вопросы, как намеренный или ненамеренный несанкционированный доступ, будет легче решать, чем при двух других подходах.

Вопросы безопасности, а также технологические и научные вопросы, которые связаны с этим вариантом захоронения, столь же велики, как и надежды, связанные с ним, и совершенно неясно, могут ли они быть разрешены. Например, нет технологий бурения на глубину верхней мантии, сейчас они еще только разрабатываются. Крайне маловероятно, что они будут разработаны в ближайшее время. Однако бурение сверхглубоких скважин становится более реальным с приходом таких новых технологий как разрезание пород с помощью лазера¹². Возможно также захоронение отходов в стабильных областях верхней мантии под океаническим дном, где земная кора не такая мощная, как под континентальными участками.

Существует целый ряд вопросов безопасности при захоронении в верхней мантии. Например, если даже можно будет пробурить достаточно глубокие скважины, будут ли они достаточно устойчивы, чтобы по ним можно было загрузить отходы в верхнюю мантию? Как поступать в случае возникновения проблем при погружении отходов? Как будет осуществляться изоляция различных слоев грунтовых вод на больших глубинах, которая сделала бы возможным размещение отходов?

Наконец, не разработана научная концепция оценки эффективности захоронения в верхней мантии. Например, при бурении скважин в верхней мантии может создасться канал, который позволит магме выйти на поверхность, неся с собой и радиоактивность. В процессе лицензирования необходимо будет оценивать вероятность такого события на определенных площадках. Далее, верхняя мантия в настоящее время не поддается изучению прямыми методами исследования, поэтому ее свойства изучаются опосредованно. И хотя эти косвенные методики позволяют понять ее общую структуру и состав, из этого совсем не следует однозначно, что можно получить достаточно детальные знания, которые бы позволили использовать этот метод захоронения с полной уверенностью. В условиях отсутствия новых методик исследования процесс фактического лицензирования этого метода захоронения будет оставаться под сомнением.

Взвешивая все вышеупомянутые факторы, мы приходим к выводу, что теоретически потенциальная возможность захоронения в верхних слоях мантии с целью изоляции долгоживущих радиоактивных отходов от биосферы достаточно высока, и изучение этого метода заслуживает выделения соответствующих финансовых ресурсов, хотя в настоящее время представляется маловероятным, что этот подход принесет положительные результаты.

Заключение

Еще слишком рано говорить о выборе участков для захоронения ядерных отходов в геологических хранилищах в пределах суши. Не проведено еще достаточно исследований, чтобы определить, является ли этот подход наилучшим. Более того, даже в рамках этого подхода к захоронению программы по его реализации явились компромиссом, в котором руководствовались политической целесообразностью.

Мы обсудили три главных подхода к долгосрочному хранению радиоактивных отходов, которые, как считает IEER, должны изучаться параллельно: захоронение в геологических формациях в земной коре, захоронение под дном океана и захоронение в верхней мантии. Основной целью этого исследования должно стать получение достаточных данных и анализов в течение одного или двух десятилетий, которые бы сделали возможным сравнение всех вариантов. Если в результате первой фазы этой работы окажется, что захоронения под дном океана или в верхней мантии являются достаточно обещающими, то может потребоваться дальнейшая проработка вопроса, до того, как будет исключен один из вариантов захоронения. Проблемы, связанные с хранилищем в пределах суши, лучше известны, тогда как проблемы, с которыми столкнутся при захоронении в двух других вариантах, могут выявиться не сразу. При получении новых данных один или два подхода могут быть исключены, при условии, что полученные данные подтвердят правильность такого решения, и дальнейшие ресурсы будут сконцентрированы на оставшихся подходах (или подходе). К тому же, это будет более удобное время для пересмотра вопроса о том, стоит ли и как приступать к процессу выбора участка для постоянного захоронения.