Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи

Автори статті переконливо доводять пріоритетність ядерної енергетики над усіма іншими способами отримання енергії для існування і розвитку нашої техногенної цивілізації. Серед основних причин, що стоять на заваді розвитку ядерної енергетики в Україні, вони називають радіофобію, брак фінансів, незаці...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Соботович, Е., Белєвцев, Р.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2009
Назва видання:	Вісник НАН України
Теми:	Актуально
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/25969
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи / Е. Соботович, Р. Белєвцев // Вісн. НАН України. — 2009. — N 4. — С. 29-39. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-25969
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-259692011-08-20T12:34:01Z Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи Соботович, Е. Белєвцев, Р. Актуально Автори статті переконливо доводять пріоритетність ядерної енергетики над усіма іншими способами отримання енергії для існування і розвитку нашої техногенної цивілізації. Серед основних причин, що стоять на заваді розвитку ядерної енергетики в Україні, вони називають радіофобію, брак фінансів, незацікавленість профільного відомства в реалізації державної екологічної програми поводження з РАВ. Запропоновано вибудувати інфраструктуру вітчизняної ядерної енергетики у вигляді замкнутого циклу — від видобутку урану, його збагачення, виготовлення ТВЕЛів тощо аж до захоронення РАВ. Authors of the article provide convincing evidences of nuclear power engineering priority over the other methods of energy production for existence and development of our technogenic civilization. Radiophobia, lack of funds, disinterest of subject agency to implement the state environment program on radioactive wastes management are stated among the main reasons preventing development of nuclear power engineering in Ukraine. It is proposed to build up the infrastructure of home nuclear power engineering in the form of closed-loop cycle – from uranium output, concentration, fuel element production, etc until radioactive wastes disposal. 2009 Article Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи / Е. Соботович, Р. Белєвцев // Вісн. НАН України. — 2009. — N 4. — С. 29-39. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/25969 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Актуально Актуально
spellingShingle	Актуально Актуально Соботович, Е. Белєвцев, Р. Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи Вісник НАН України
description	Автори статті переконливо доводять пріоритетність ядерної енергетики над усіма іншими способами отримання енергії для існування і розвитку нашої техногенної цивілізації. Серед основних причин, що стоять на заваді розвитку ядерної енергетики в Україні, вони називають радіофобію, брак фінансів, незацікавленість профільного відомства в реалізації державної екологічної програми поводження з РАВ. Запропоновано вибудувати інфраструктуру вітчизняної ядерної енергетики у вигляді замкнутого циклу — від видобутку урану, його збагачення, виготовлення ТВЕЛів тощо аж до захоронення РАВ.
format	Article
author	Соботович, Е. Белєвцев, Р.
author_facet	Соботович, Е. Белєвцев, Р.
author_sort	Соботович, Е.
title	Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи
title_short	Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи
title_full	Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи
title_fullStr	Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи
title_full_unstemmed	Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи
title_sort	ядерна енергетика і наслідки чорнобильської катастрофи
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Актуально
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/25969
citation_txt	Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи / Е. Соботович, Р. Белєвцев // Вісн. НАН України. — 2009. — N 4. — С. 29-39. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT sobotoviče âdernaenergetikaínaslídkičornobilʹsʹkoíkatastrofi AT belêvcevr âdernaenergetikaínaslídkičornobilʹsʹkoíkatastrofi
first_indexed	2025-07-03T05:35:28Z
last_indexed	2025-07-03T05:35:28Z
_version_	1836602822123061248
fulltext	ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 29 Ступінь розвитку техногенної цивілізації оцінюють за кількістю енергії, ви- робленої на душу населення. Саме вона визначає якість життя. Наші вчені написали й опрацювали багато праць, присвячених історії, стану та науково-технічним проблемам ядерної енергетики України, у яких висвітлено співвідношення техногенезу та ядерної енергетики, її роль, місце, історію, еволюцію та перспективи в загальній енергетичній системі; особли- вості вітчизняної мінерально-сировинної бази, поводження з радіоактивни- ми відходами (РАВ) і відпрацьованим ядерним паливом (ВЯП); різні аспекти екологічної безпеки. Серед цих проблем головною для Інституту геохімії на- вколишнього середовища є вплив ядерної енергетики на довкілля, поводжен- ня з радіоактивними відходами на українських АЕС, а також мінерально- сировинна база ядерної енергетики. Особливої уваги заслуговують проблеми еколого-безпечної ізоляції довгоіснуючих та високоактивних РАВ, які тісно пов’язані з наслідками Чорнобильської катастрофи. Е. СОБОТОВИЧ, Р. БЕЛЄВЦЕВ ЯДЕРНА ЕНЕРГЕТИКА І НАСЛІДКИ ЧОРНОБИЛЬСЬКОЇ КАТАСТРОФИ ЯДЕРНА ЕНЕРГЕТИКА В ТЕХНОГЕНЕЗІ Світова ядерна енергетика має цікаву і непросту історію. У 50–60-х рр. ХХ ст. на неї покладали великі сподівання як на могутнє і перспективне джерело енергії, що забезпечить будь-які потреби економіки. Справді, потужність ядерної енергії необ- межена, хоча її використання неможливе без дотримання дуже жорстких і недеше- вих заходів екологічної безпеки. Перші де- сятиріччя розвитку галузі були успішними: щорічно в експлуатацію вводили до п’яти реакторів, у сер. 80-х рр. їх було вже близь- ко 400, на частку ядерної енергетики при- падало 24% усього світового енергоресурсу. Так тривало до 26 квітня 1986 р., коли на Чорнобильській АЕС сталася ядерна ката- строфа. Вона коштувала нам тисячі люд- ських життів, завдала багатомільярдних збитків українському господарству, призве- © СОБОТОВИЧ Емлен Володимирович. Академік НАН України. Директор Інституту геохімії навко- лишнього середовища НАН України і МНС України. БЕЛЄВЦЕВ Рудольф Якович. Член-кореспондент НАН України. Завідувач відділу термодинаміки геосфер Інституту геохімії навколишнього середовища НАН України і МНС України (Київ). 2009 ла до значного радіаційного забруднення ба- гатьох країн і спричинила стійку радіофобію до ядерної енергетики, унаслідок чого в сві- ті було законсервовано багато АЕС і призу- пинено нарощування потужностей ядерної енергетики. Психологічно це можна зрозу- міти, хоча статистика свідчить, що в США, наприклад, смертність від радіації АЕС по- сідає 20 місце серед причин смерті залежно від виду діяльності людей [5]. Техногенна цивілізація як система немож- лива без пошуків потужних джерел енергії і досконалих технологій. Термодинамічно при- родні техногенні системи і процеси в навко- лишньому середовищі можна розділити на два головні типи: самочинні (мимовільні) і ті, що розвиваються. Вірогідність стану системи визначає її ентропія (міра зв’язаної енергії). За Больцманом, для мольної системи між цими параметрами існує співвідношення: 30 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 S = R lnW , (1) де S — ентропія, W — мультиплетність або ймовірність, R — газова постійна (8,314 Дж/град.·моль). Перший тип — самочинні процеси, що су- проводжуються виділенням енергії завдя- ки зменшенню вільної енергії (роботи), вони врівноважують ізольовану систему з максимальною ентропією і вільною енер- гією, рівною 0, згідно з другим законом термодинаміки. Самочинні процеси роз- виваються в напрямі градієнта сили, утво- рюючи потоки енергії і речовини. Вони призводять систему до стану спокою, роз- сіювання і хаосу. Одним із таких процесів у навколишньому середовищі є самоочи- щення від техногенних забруднень під час розсіювання в атмосфері техногенних ви- кидів. Другий тип — процеси і системи, що роз- виваються, відкриті й незворотні, з граді- єнтами термодинамічних параметрів, пото- ками енергії і речовини, спрямованими від стану рівноваги 1. Вони розвиваються в на- прямі, протилежному до самочинних про- цесів, тому потребують витрат додаткової сили й енергії. Оскільки процеси, що роз- виваються, в цілому спрямовані проти тер- модинамічного потенціалу, то й характери- зуються вони зменшенням ентропії і від- повідно меншою імовірністю, змінюються від хаосу до порядку, до створення певної структури. Процеси, що розвиваються, незворотні, тобто не мають кінця, вони залишають піс- ля себе чимало відпрацьованого матеріалу й енергії — відходи, що зазвичай забрудню- ють довкілля. ККД таких процесів менший ніж 50%. Сучасні процеси, що розвива- ються, залишають після себе щораз біль- ше відходів. Наприклад, видобуток урано- вої руди, у якій кондиційний вміст урану починається з 0,1% (іноді 0,05%), супрово- джують гори породи. Так само ядерна енер- гетика використовує для вироблення енер- гії не більше як 5% ядерного палива (урану і плутонію), а рештки палива разом із про- дуктами розподілу в ланцюгових реакціях залишає у вигляді радіоактивних відходів, які необхідно ізолювати. Техногенез і енергетика розвиваються за своїми законами: збільшуються пропор- ційно до зростання населення і його по- треб, а також удосконалення технологій. Населення Землі має тенденцію до необ- меженого зростання в геометричній про- гресії. Причому знаменник цієї прогресії постійно збільшується: у XIX ст. знамен- ник зростання людської цивілізації стано- вив 1,005 (0,5 % щорічно), у першій пол. XX ст. — 1,009, у другій — сягнув 1,02 (рис. 1). Знаменник цієї прогресії напри- кінці ХХ ст. на різних континентах пере- вищував щорічно 2% (в Азії — 2,2%, Аф- риці — 3%, у Південній Америці — 3,2%). Отже, населення Землі кожні 35 років по- двоюється і наприкінці XXI ст. становити- ме 50 млрд осіб. Розвиток техногенезу й енергетики мож- на модельно представити як газовий тиск, що збільшується за постійного об’єму, тоб- то за умов обмеження території і ресурсів планети. Тому ймовірність, стійкість і рі- вень структурованості техногенної системи (світу, країни, міста) зворотно пропорційні густоті населення й рівню розвитку енерге- тики. Газовий тиск пов’язаний з ентропією та ймовірністю такими співвідношеннями (див. рівняння 1): ΔSg = — R ln Рg; lnW = — ln Рg , (2) де Рg — тиск газу (g). Такі модельні аналогії термодинаміки газів із техногенною й енергетичною сис- темами унаочнюють тенденції їх (систем) розвитку. Обмеженість природних ресурсів 1 Приклади процесів, що розвиваються, — життя, ево- люція видів, розвиток технологій і цивілізації, енер- говиділення. ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 31 Землі призупинить темпи зростання насе- лення, техногенезу й енергетики, сприяти- ме утворенню стаціонарної системи. Структура енергетики за останнє століт- тя зазнала істотних змін. Вугілля, як голо- вний енергоносій на поч. ХХ ст., поступи- лося місцем нафті й газу. У 80-х рр. ХХ ст. енергетична система мала приблизно та- кий вигляд: нафта — 35%, газ — 20%, ву- гілля — 20%, ядерна енергія (уран) — 25% (після Чорнобильської катастрофи — ста- більно 20%). У 50—80 рр. приріст видобут- ку вуглеводневого палива був максималь- ним (щорічно понад 3%), згодом темп упо- вільнився і становить нині 12–13 млрд т щорічно, зберігаючи тенденцію невелико- го приросту (1,5% на рік). Сьогодні част- ку газу збільшують (запаси газу більші, ніж нафти). Упродовж 2003–2008 рр. світовий видобуток нафти із газоконденсатом зріс із 3125 до 3600 млн т (2,87% щорічного при- росту), природного газу — із 2624 до 2975 млрд м3 (2,54% щорічно). Натомість видо- буток вугілля за цей же період скоротив- ся з 3262 до 3222 млн т (0,25% щорічно). У цілому світовий видобуток вуглеводне- вого палива зростає щорічно на 1,7 % і ста- новить близько 10 млрд т умовного пали- ва. За прогнозами фахівців, через 40 років ця цифра може вдвічі зрости. Розвідані за- паси нафти, за даними на 2000 р., станов- лять 152 млрд т, а газу — 148000 млрд м3, яких при теперішніх темпах видобутку ви- стачить на 30 років [7]. Вітрова, сонячна і геотермальна енергії мають несуттєве місцеве значення через малу потужність, складні технології, висо- ку собівартість і нерідко через їхній нега- тивний вплив на навколишнє середовище (табл.). Наприклад, через надміру шкідли- вий для людини шум під вітрові установ- ки потрібно відводити великі земельні площі, які перевищують у 20 разів норма- тиви для теплових станцій на одиницю енергії. Геотермальні станції навіть на най- активніших гейзерах у Каліфорнії, де тем- пература на глибині 1 км досягає 250 °C, поки що не можуть перевищити 10% енер- гетики регіону [4]. Таким чином, при збереженні темпів су- часного економічного розвитку людству в недалекому майбутньому (ймовірно, вже у ХХІ ст.) загрожує різке погіршення еколо- гії. Основну загрозу для нас становлять не війни, епідемії, АЕС чи вирубування лісу, а економічний прогрес і його відходи, які су- проводжують зростання населення, техно- генез і розвиток енергетики. Ці сумні тен- денції може стримати лише обмеженість Рис.1. Прогноз розвитку (X): 1 — населення в Євро- пі, млрд; 2, 2а — населення у світі, млрд (2 — за при- росту 1,3 % на рік); 3 — використання вуглеводнево- го палива, 1012 кг ; 4 — витрата атмосферного кисню на згоряння палива на душу населення, кг; 5 — ви- трата палива на душу населення, кг; 6 — виробни- цтво основних продуктів, 1012 кг; 7 — витрата про- дуктів на душу населення, кг; суцільна лінія — реаль- ність, штрихова — перспектива 32 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 території Землі та її ресурсів, перетворив- ши техногенез на стаціонарну систему. Сьо- годнішня фінансово-економічна криза — це певною мірою відповідь на неконтрольова- ний розвиток світової цивілізації. ЯДЕРНА ЕНЕРГЕТИКА В УКРАЇНІ Iнфраструктури для обслуговування укра- їнських АЕС за радянських часів майже не було. Та й сьогодні ми видобуваємо лише 40% від необхідної кількості урану, а його афінаж і збагачення (235U), виготовлення тепловидільних елементів (ТВЕЛів) замов- ляємо в Росії. Там і переробляємо відпра- цьоване ядерне паливо (ВЯП). На україн- ських АЕС реактори (ВВЕР-1000) й устатку- вання до них російські, і стратегія розвитку ядерної енергетики передбачає використан- ня переважно саме цих реакторів. Ядерна енергетика України не має зам- кненого ядерного циклу, існують пробле- ми і з підготовкою висококваліфікованих ядерників (фізиків і хіміків). В Україні перший ядерний реактор (РБМК-1000) почав працювати в 1977 р. на Чорнобильській АЕС. Четвертий блок за- пустили 1983 р. Після аварії 1986 р. Чорно- бильську АЕС остаточно перестали експлу- атувати у 2000 р. Нині в Україні діють 15 ядерних блоків на чотирьох АЕС: Запорізь- кій (6 блоків), Рівненській (4), Південно- українській (3) і Хмельницькій (2). Вони виробляють близько половини електроенер- гії України [3, 6]. Усі реактори і заплановані для спорудження ще 11 блоків представля- ють 3-є покоління, що працює на 235U, якого надовго не вистачить. Подальший розвиток вітчизняної ядерної енергетики повинен ґрунтуватися на ядерних реакторах 4-го по- коління, що використовують як паливо і 238U, і 232Th, тобто сировину, якої вистачить на сотні років. Поступова заміна застарілих Економічні й екологічні показники електростанцій різних типів [8] Типи електростанцій Собівартість, цент./кВт/год. Питомі капіталовкладення дол./кВт Відчуження земельних угідь, м2/кВт Геотермальні Природна пара (250 ºC) 2,1 300 15 Перегріта вода — бінарний цикл (150 ºC) 5,1 до 850 18,2 Гарячі породи — геоциркулярна система (250 ºC) 6,8 до 950 20,0 Паливні Вугілля (20 дол./т) 2,9 600 16,2 Мазут (30 дол./барель) 6,3 800 12,2 Сланці, бітуми 5,8 1450 16,2 Біомаса 9,5 1100 2630 Атомні На теплових нейтронах 3,4 1250 8,1 На швидких нейтронах 4,4 1500 8,1 Сонячні На фотоелементах 11,5 2000 80,1 Термодинамічні 9,3 2650 80,1 Вітрові Вітер 4,8–7,0 1850 324 Гідравлічні ГЕС 1,1 2000 100 Припливні 20 2500 0 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 33 типів реакторів на більш сучасні та безпеч- ні, з погляду розв’язання проблеми захоро- нення РАВ, — стратегічний напрям світової і вітчизняної енергетики [1, 6]. Саме ядерна енергетика спроможна в найближчій перспективі підвищити рівень нашого життя хоча б до європейських стан- дартів. Населення України скорочується зі швидкістю 0,5–0,8% щорічно. Якщо сучас- ні демографічні тенденції зберігатимуться надалі, то у 2050 р. нас залишиться лише 33–38 млн. Призупинити цей невблаган- ний процес може економічний прогрес, по- будований на своїй незалежній енергети- ці, основою якої може стати лише ядерний складник (рис. 2). Гіперболічна модель: згідно з нею ну- льовий приріст населення відповідає 138 млрд кВт/год., 0,5% — 142; 1% — 145. На 2006 р. — Е = 160, N = 48,9. Прогноз на 2025 р. при Е = 136, N = 46,7, а на 2050 р. при Е = 125,4, N = 45,5 млн осіб. Загальне виробництво електроенергії в Україні впродовж 1991—2000 рр. скороче- но із 279 до 170 млрд кВт/год. (ТЕС — із 192 до 81, ГЕС — із 12 до 11, АЕС — із 75 до 77). Нині українські АЕС виробляють по- ловину електроенергії, причому коефіцієнт корисної дії (ККД) АЕС у 2,7 разу вищий, ніж на ГЕС, і в 2,9 — ніж на ТЕС, а рента- Рис. 2. Залежність населення (N) України від сумар- ного виробництва електроенергії (Е) [2]. Рис. 3. Прогноз розвитку енергетики України і Франції: 1 — населення України; 2 — населення Франції; 3 — енергетика України; 4 — енергетика Франції; 5 — ядерна енергетика України; 6 — ядерна енергетика Франції. X — населення в млрд; S — ентропія; W — мультиплетність 34 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 бельність роботи «Енергоатому» України перевищує 100%. Як бачимо, атомна енер- гія займає перші позиції за цими показни- ками і надійної альтернативи їй немає. Порівняльний аналіз розвитку енерге- тики України і Франції (рис. 3), територія і населення яких майже однакові, засвід- чив, що енергетика Франції у 3–5 разів перевищує українську, населення Франції зростає на 0,5% щорічно, а населення України приблизно з такою ж швидкістю скорочується. Вироблення енергії і при- ріст населення пов’язані досить високим коефіцієнтом кореляції — 0,93 (рис. 2). Основну роль у французькій енергетиці відіграє ядерна енергія (понад 80%), а енергетика України деградує, хоча за останні 20 років обсяги енерговиробни- цтва на наших АЕС стабілізувалися. Ви- роблення енергії на душу населення в Україні близьке до середньосвітового, у США та Франції — у 2–3 рази більше. Техногенний потік ентропії у Франції зна- чніший, ніж в Україні, отже, і частка ви- користаної енергії (роботи) у Франції вища. Відповідно нижча і ймовірність, стійкість цього виробництва у Франції, проте значно вищий ступінь його органі- зованості (рис. 3) [2]. Для прогресу економіки і зростання на- селення необхідно збільшити виробництво енергії. Франція розв’язує це питання шля- хом розвитку ядерної енергетики. Щоб за- безпечити українську економіку енергією і призупинити скорочення чисельності на- селення, необхідно щорічно збільшувати виробництво ядерної енергії в Україні на 3–4%, щоб подвоїти її обсяг до 2025 р. ЧОРНОБИЛЬ Причини і наслідки аварії 26 квітня 1986 р. на Чорнобильській АЕС і до- тепер цілком не з’ясовані [1, 5, 11, 12]. У різних джерелах натрапляємо на різні при- пущення, а саме: — реактори РБМК-1000 не мали «захис- ту від дурня»; — 4-ий блок Чорнобильської АЕС уведе- но в дію в грудні 1983 р., тобто він відпра- цював до аварії більше ніж два роки; — у реактор завантажують близько 190 т урану, з яких 500 кг 235U. Усього в реакторі вигоряє близько 3,2% 238U і 1,6% 235U, 0,8% Рu, а у ВЯП накопичується близько 0,47% Рu і до 2% продуктів розпаду [5]. При розще- пленні 1 г 235U виділяється енергія 8·107 кДж (22000 кВт/год.). За 2 роки було вироб лено близько 16000 млн кВт/год., для чого по- трібно розщепити близько 700 кг 235U, хоча його в реакторі міститься близько 500 кг. Різницю компенсує плутоній, якого вигоряє близько 100 кг, тобто 20% від кількості ви- горілого 235U. До того як на 4-му блоці Чор нобильської АЕС сталася аварія, ядерне паливо (з високим вмістом продуктів розпа- ду із сумарною радіоактивністю близько 74·1018 Бк) було значною мірою використане; — за межі реактора потрапило не менш як 3,5% палива, а в реакторних приміщен- нях його кількість задокументовано в обся- зі 130 ± 30 т. Після першого великого викиду радіону- клідів у навколишнє середовище 26 квітня на 4-му блоці ЧАЕС наступило тимчасове затишшя, яке 2–5 травня було перерване швидким потужним виверженням продук- тів розпаду за межі реакторного блоку. Тем- пература палива підвищилася до 2500 °C, що спричинило великі викиди радіонуклі- дів у атмосферу у вигляді газів і аерозолів, а також утворення значної маси розплавів (ЛТСМ) у приміщеннях блоку. Усього за межі реактора потрапило більше як полови- на продуктів розпаду і ядерного палива (із загальною радіоактивністю до 13·1018 Бк), оскільки донині в 4-му блоці знайдено тіль- ки 50 т урану. Тверді продукти розпаду, на- самперед 137Сs і 90Sr, що накопичилися в ре- акторі за 2 роки його роботи, також викину- то вибухом в атмосферу у вигляді аерозолів ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 35 (радіоактивність викиду близько 1017 Бк). Викид цих радіонуклідів разом із плутоні- єм становить для навколишнього середови- ща найбільшу небезпеку. Оскільки маса 137Сs і 90Sr досить велика (близько 33 кг), її вистачило, щоб забруднити значну частину території України, Білорусі й Росії на 300 років. Фактично назавжди для життєдіяль- ності людей втрачено частину території Чорнобильської зони (800 км2) унаслідок її забруднення довгоіснуючими трансурано- вими елементами — Рu, Cm, Np, Am (понад 0,1 Ки/км2), що є α-випромінювачами, не- хай навіть із відносно невеликими актив- ністю (~ 1014 Бк) і масою (близько 18 кг). Решта викинутих твердих радіонуклідів — телур, барій, цирконій, молібден, рутеній, церій та ін. — має короткий період напів- розпаду (серед них немає α-випромінювачів) і небезпечна впродовж кількох місяців, рід- ше — декількох років. Виділену під час Чорнобильської аварії енергію можна орієнтовно оцінити за дво- ма незалежними розрахунками. По-перше, на основі наростання (до 13 разів) потуж- ності реактора за останні 30 сек. перед ви- бухом [5]. Ця енергія становила 109–1010 кДж. По-друге, підсумувати теплові витра- ти на нагрівання активної зони реактора до 1500–3000 °C і більше, нагрівання реак- торного приміщення, реакції дегідратації, плавлення палива і будівельних матеріа- лів з утворенням лави, створення високого газового тиску в реакторному приміщенні. Зазначену енергію також оцінюють в обся- зі 108–109 кДж. При цьому найбільше зна- чення має швидкість нагрівання водяної пари з реакторної системи в приміщенні реактора до створення тиску 200–1000 ат- мосфер, для чого необхідна енергія 108–109 кДж і 50–500 т води. Щоправда, ця енер- гія для ядерного реактора невелика й ана- логічна ланцюговій реакції розщеплення лише близько 100 г 235U. Проте при швид- кому наростанні потужності її було цілком достатньо для вибуху газу, руйнування ре- акторного приміщення і викиду радіоак- тивних продуктів розпаду урану в атмос- феру 26 квітня. Зауважимо, що темпера- тура в активній зоні перед вибухом сягала 3000–4000 °C, унаслідок чого загорялися такі тугоплавкі елементи, як С, W, U, Pu та ін. За таких температур горів навіть графіт, а вода розкладалася на водень і кисень. Іс- нувала ймовірність ність не лише газового, але й водневого вибуху. Чорнобильська аварія негативно вплину- ла на розвиток світової ядерної енергети- ки. Проте сьогодні ситуація змінюється на краще. Людство усвідомило, що альтерна- тиви ядерній енергетиці для розвитку циві- лізації немає, і використало негативний до- свід Чорнобильської аварії для організації надійніших систем безпеки на АЕС (їх за- раз суворо дотримуються, тому некеровані ланцюгові реакції в ядерних реакторах су- часних АЕС неможливі). Одним із основних негативних наслідків «Чорнобиля» і експлуатації ядерної енер- гетики взагалі є РАВ, особливо довгоісную- чі. На жаль, наша держава поки що не роз- почала їх екологічно безпечної ізоляції. ПОВОДЖЕННЯ З РАВ Виробництво електроенергії на атом- них електростанціях, експлуатація до- слідницьких реакторів, використання ра- діоактивних матеріалів на виробництві, у медичних і наукових установах, аварія на Чорнобильській АЕС, військова діяльність призвели до накопичення великих об’ємів радіоактивних відходів [9, 10, 13], зокрема: — унаслідок аварії на Чорнобильській АЕС у зонах відчуження й безумовного (обов’язкового) відселення (без об’єкта «Укриття») утворилося близько 2800 тис. м3 радіоактивних відходів різних типів. В об’ єк- ті «Укриття» міститься майже 1700 тис. м3 твердих радіоактивних відходів (включаю- чи ТВМ, будівельні конструкції тощо) з 36 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 активністю 7,4·1017 Бк. Близько 40 тис. м3 цих відходів належить до категорії довгоіс- нуючих; — у сховищах Чорнобильської АЕС збері- гається 20 тис. м3 рідких і близько 2500 м3 твердих радіоактивних відходів; — на майданчиках атомних електростан- цій (окрім Чорнобильської АЕС) зберіга- ється близько 31 тис. м3 низькоактивних, 1786 м3 середньоактивних і 166 м3 високоак- тивних твердих радіоактивних відходів, схо- вища заповнені ними на 55%. У пристанцій- них сховищах на сьогодні міститься 12280 м3 рідких радіоактивних відходів (20–80%); — у сховищах міжобласних спецкомбіна- тів державної корпорації Українське дер- жавне об’єднання «Радон», спеціалізованих підприємств зон відчуження й безумовного (обов’язкового) відселення (далі — спеціа- лізовані підприємства) зберігається близь- ко 650 тис. м3 рідких і твердих радіоактив- них відходів. У майбутньому очікують утворення та- ких обсягів РАВ: 1) під час проведення заходів щодо виве- дення з експлуатації Чорнобильської АЕС за рік накопичиться 1500 м3 низько- і се- редньоактивних твердих РАВ. Таким чи- ном, до 2017 р. вони становитимуть бли- зько 15000 м3; 2) під час поточної експлуатації і пере- творення об’єкта «Укриття» в екологічно безпечну систему буде накопичено: — щорічно 1000 м3 низько- і середньоак- тивних твердих РАВ. Таким чином, усього до 2017 р. їх буде близько 10000 м3; — щорічно 2,5–8,0 м3 високоактивних радіоактивних відходів (ЧАЕС і об’єкт «Укриття» разом); у 2017 р. — 25–80 м3; — обсяги рідких РАВ, які можуть накопи- чуватися на ЧАЕС і об’єкті «Укриття» до 2017 р., становитимуть 140000–150000 м3; 3) за різними прогнозами, обсяги повер- нених із Росії високоактивних РАВ, утво- рених у результаті перероблення відпра- цьованого ядерного палива з українських АЕС, у 2017 р. сягатимуть 90–250 м3; 4) у результаті роботи АЕС до 2017 р. буде накопичено близько 100000 м3 низь- коактивних РАВ, 6000 м3 середньоактив- них РАВ, 600 м3 високоактивних РАВ. Згідно із затвердженою Урядом Украї- ни «Загальнодержавною цільовою еколо- гічною програмою поводження з РАВ» (За- кон України від 17.09.08 за № 516-VI), сфе- ра поводження з РАВ повинна становити систему нерозривних потоків: виробники — місця тимчасового зберігання — центра- лізоване перероблення — проміжне збері- гання — захоронення. Зокрема, докумен- том передбачено будівництво об’єктів для поводження з РАВ у процесі виведення з експлуатації ЧАЕС і перетворення об’єкта «Укриття» в екологічно безпечну систему, а також Центр для перероблення, зберігання і захоронення РАВ на базі комплексу «Век- тор», в інфраструктурі якого передбачено створення геологічного сховища високоак- тивних та інших довгоіснуючих відходів. Завдання Держпрограми щодо пово- дження з РАВ (у редакції, затвердженій КМУ в 1999 р.) були фактично без змін по- кладені в основу нової загальнодержавної програми 2008 р.: • розміщення РАВ у глибоких геологічних формаціях; • концепція створення геологічного схови- ща і підземної лабораторії; • геологічні критерії і методичні рекомен- дації проведення комплексних еколого- геологічних робіт; • пошук районів, геологічних формацій і ділянок, придатних для спорудження гео логічного сховища; • розроблення перспективних технологій і технічних засобів поводження з РАВ, які підлягають захороненню в глибоких гео- логічних формаціях. Чому ж МНС зволікає з виконанням Державної програми поводження з РАВ? ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 37 Існує кілька взаємопов’язаних причин та- кої поведінки: 1. Проблеми поводження з РАВ для МНС не є пріоритетними. У контексті основних функцій МНС вони не мають грифу «надзвичайні ситуації». 2. МНС економічно не зацікавлене у розв’язанні проблем поводження з РАВ. 3. Відомство фактично ні перед ким не зві- тує за виконання / невиконання Програми. 4. В апараті МНС немає фахівців, обі- знаних із особливостями поводження з РАВ, уповноважених готувати і приймати відповідальні рішення. Зазначимо, що раніше в структурі як Мінчорнобиля, так і Держкоматому існува- ли Управління щодо поводження з РАВ, де працювали профільні фахівці. Але ці під- розділи скоротили. Стагнація науково-дослідної діяльності в галузі поводження з РАВ є об’єктивним віддзеркаленням сучасної ситуації. Необ- хідно знайти і запровадити механізми реа- лізації основних принципів державної по- літики у сфері поводження з РАВ, активі- зувавши, таким чином, інтерес до відповід- них наукових досліджень. Створення геологічного сховища — це комплекс проблем науково-технічного ха- рактеру: вибір майданчика для його спо- рудження, розроблення і створення тех- нологій багатобар’єрної ізоляції, деталь- ні дослідження в підземній лабораторії аж до проектування і будівництва. Їх по- слідовне вирішення потребує чимало часу (як свідчить досвід Німеччини, Франції, Швеції, США — не менше ніж 20–25 ро- ків). Але НАН України не має цільової фі- нансової підтримки з боку зацікавлених у розв’язанні цієї проблеми урядовців. Тому й досі в зоні відчуження ЧАЕС не пробуре- но жодної свердловини для підтвердження або спростування рекомендацій учених. Завершує ядерний цикл ізоляція відпра- цьованого ядерного палива і радіоактивних відходів. Глибинне захоронення РАВ у крис- талічних масивах Чорнобильської зони від- чуження при відповідному науковому об- ґрунтуванні цілком екологічно безпечне для навколишнього середовища, оскільки уран, плутоній та інші довгоіснуючі радіонукліди РАВ розчиняються і мігрують винятково з поверхні метеорних окиснених вод, а гли- бинні підземні води мають властивість само- відновлення і неспроможні утримувати дов- гоіснуючі радіонукліди. Необхідно знайти стабільний слабопроникний блок континен- тальної кори на глибині 500–1000 м. Завданнями подальших геологічних, гео- фізичних і геохімічних комплексних до- сліджень слід вважати уточнення ін же- нерно-геологічних параметрів кристаліч- ного масиву по латералі і на глибину на перспективних ділянках, відібраних для бу дівництва могильників РАВ, проведен- ня експериментальних досліджень. КОНСОРЦІУМ Допомогти Україні в створенні цент- рального геологічного могильника довгоіснуючих РАВ може лише міжнарод- ний консорціум. Адже для реалізації про- грами поводження з РАВ нам бракує і фі- нансів, і політичної волі, хоча наявна Про- грама поводження з РАВ є Законом Украї- ни. Водночас у державі вже накопичилося близько 1 млн т РАВ і чимало ВАВ, які за- грожують навколишньому середовищу. Геологи України в пошуках варіантів роз- міщення геологічного сховища РАВ звер- нули увагу на територію Чорнобильської зони відчуження (ЧЗВ), де зосереджені найбільші обсяги РАВ (близько 90%), що підлягають видаленню. Крім того, це єди- на незаселена територія в Україні, де спо- рудження глибинного сховища не викличе соціального протесту, на який слід чекати в будь-якому іншому регіоні. Під час виконання наукових досліджень у межах міжнародного проекту «Кассіопея» 38 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 (1999 р.) було відібрано перспективні ра- йони, придатні для спорудження глибин- ного сховища, в західній частині Чорно- бильської зони відчуження. Граніти Корос- тенського масиву в стабільних блоках є, на думку академіка В.М. Шестопалова, спри- ятливим геологічним середовищем для глибинної ізоляції РАВ [16]. Вони заражені плутонієм і непридатні для використання впродовж 200 тисяч років. Осадовий чохол мезо-кайнозойських платформених осадів має тут потужність 150–200 м, що покра- щує ізоляційні властивості місцевості. Най- перспективнішими вчений вважає такі ді- лянки, як Вереснянський і «Товстий Ліс». Згідно з результатами геофізичних і геохі- мічних досліджень, доцільніше використо- вувати ділянку «Товстий Ліс», що розташо- вана безпосередньо в плутонієвій зоні, яку ні на що інше використовувати не можна (про кристалічний фундамент, що залягає на глибині близько 400 м, дуже уривчасті дані. — Авт.). Для прийняття остаточного рішення щодо розміщення могильника РАВ необхід- но провести цілий комплекс геологорозві- дувальних робіт, у тому числі площадкове геохімічне знімання дифузійних ореолів ро з сіювання рухомих елементів (ртуть, фтор, літій), детальні геофізичні досліджен- ня кристалічного фундаменту і осадового чохла. Для підтвердження результатів до- сліджень потрібно пробурити розвідувальні свердловини до глибини 1000–1500 м. Ці роботи дуже витратні, тому доцільно про- вести 2–3-річні підготовчі роботи для функціонування підземної лабораторії і проектування сховища. Мета створення консорціуму — переко- нати західних інвесторів у необхідності й доцільності спорудження геологічного мо- гильника РАВ у Чорнобильській зоні. Пе- реконані, консорціум партнерів залюбки профінансував би його спорудження в об- мін на можливість захоронити західні РАВ. Україна, нарешті, отримає можливість по- будувати могильник, де будуть поховані і вітчизняні, і західні РАВ. Крім того, від- паде необхідність захороняти ці забрудне- ні плутонієм 800 км2 ґрунтів протягом со- тень тисяч років. ВИСНОВКИ 1. Ядерна енергетика дає нині близь- ко половини електроенергії України. Вона найстабільніше екологічно безпечне джере- ло енергії для вітчизняної економіки. Енер- гетика — провідна галузь економіки, запо- рука добробуту населення, необхідна для стабілізації його чисельності. Україна не має достатньо джерел органічного палива. Крім того, спалювання вугілля і газу сут- тєво погіршує стан довкілля. Тому альтер- нативи ядерній енергетиці, як основи про- гресу економічного і соціального розвитку України, поки що не має. 2. Найстрашніша в історії ядерної енер- гетики Чорнобильська аварія призвела до значного радіаційного забруднення вели- ких територій і негативно вплинула на роз- виток ядерної енергетики, фактично зупи- нивши його. Проте досвід Чорнобиля ви- користали для розроблення і запроваджен- ня більш надійних систем безпеки на АЕС усього світу. 3. Сьогодні у світі працює більше як 400 ядерних реакторів. У Франції вони енерге- тика виробляють понад 80% електроенер- гії. Ядерну енергетику впроваджують у ба- гатьох країнах, що розвиваються. Україна до 2025 р. планує удвічі збільшити потуж- ність ядерної енергетики, щоб її частка до- сягла 2/3 усієї енергосистеми держави. 4. Найбільшу загрозу для навколишньо- го середовища становлять РАВ, що постій- но збільшуються. Особливо це стосується довгоіснуючих РАВ, які підлягають захо- роненню в глибоких геологічних формаці- ях. На жаль, цій проблемі держава не при- діляє належної уваги. Один із вірогідних ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 4 39 варіантів її розв’язання — утворення між- народного консорціуму для створення гли- бинного центрального могильника довгоіс- нуючих РАВ у забрудненій плутонієм тери- торії Чорнобильської зони, де можна захо- ронити і вітчизняні, і зарубіжні відходи. Це було б економічно обґрунтовано. 4. В Україні назріла потреба створення раціональної інфраструктури ядерної енер- гетики, що мала б замкнений ядерний цикл — від видобутку урану, його збага- чення, виготовлення ТВЕЛів тощо аж до захоронення РАВ. 1. Барьяхтар В.Г. Двадцать первый век: производ- ство энергии, уровень жизни, экология, пробле- мы // Геофизический журнал. — 2006. — Т. 28. — № 3. — С. 7–18. 2. Белевцев Р.Я., Бойченко С.Г., Спивак С.Д. и др. Тер- модинамика газового обмена в окружающей сре- де. — К.: Наук. думка, 2007. — 247 с. 3. Вишневський І., Давидовський В., Трофименко А. Екологічно чиста атомна енергетика: технічний, соціальний, політичний аспекти // Вісник НАН України. — 2001. — №9. — С. 12–28. 4. Грю П.К. Геотермальные ресурсы Калифорнии // Энергетические ресурсы мира. — М.: 27 МГК, 1984. — С. 109–117. 5. Ключников А.А., Пазухин Э.М., Шигера Ю.М., Ши- гера В.Ю. Радиоактивные отходы АЭС и методы обращения с ними. — Чернобыль: Институт проб- лем безопасности (ИПБ) АЭС НАН Украины, 2005. — 485 с. 6. Мінеральні ресурси України і світу. — К.: ГЕО- ІНФОРМ України, 2003. — 467 с. 7. Орлов В.П. Минерально-сырьевая база России и мира: взгляд в ХХI век // Минеральные ресурсы России. — 1999. — № 3. — С. 2–10. 8. Смирнов Я.Б., Кононов В.И. Геотермические ис- следования и сверхглубокое бурение // Совет- ская геология. — 1991. — № 8. — С. 25–37. 9. Соботович Э.В., Шестопалов В.М., Белевцев Р.Я., Яковлев Б.Г. Состояние проблемы захоронения РАО в Украине и геологические аспекты их изо- ляции // Проблемы Чернобыльской зоны отчуж- дения. — К.: Наук. думка, 1996. — Т. 3. — С. 5–16. 10. Соботович Е. Де і як ховати радіоактивні відходи // Вісник НАН України. — 1998. — № 3-4. — С. 1–5. 11. Чорнобильська катастрофа / Гол. ред. акад. НАН України В.Г. Бар’яхтар. — К.: Наук. думка, 1996. — 575 с. 12. Чорнобильська катастрофа — 20 років: участь Ін- ституту геохімії навколишнього середовища в подоланні наслідків / Гол. ред. акад. НАН Укра- їни Е.В. Соботович. — К.: «Салютіс», 2006. — 404 с. 13. Шестопалов В.М., Руденко Ю.Ф., Соботович Э.В., Белевцев Р.Я. и др. Монография: «Изоляция ра- дио активных отходов в недрах Украины (про- блемы и возможные решения)». НИЦРЭПИ НАН Украины / Отв. ред. В.М. Шестопалов. — К., 2006. — 398 с. Е. Соботович, Р. Белєвцев ЯДЕРНА ЕНЕРГЕТИКА І НАСЛІДКИ ЧОРНОБИЛЬСЬКОЇ КАТАСТРОФИ Р е з ю м е Автори статті переконливо доводять пріоритетність ядерної енергетики над усіма іншими способами отримання енергії для існування і розвитку нашої техногенної цивілізації. Серед основних причин, що стоять на заваді розвитку ядерної енергетики в Украї- ні, вони називають радіофобію, брак фінансів, неза- цікавленість профільного відомства в реалізації дер- жавної екологічної програми поводження з РАВ. Запропоновано вибудувати інфраструктуру віт чиз- няної ядерної енергетики у вигляді замкнутого циклу — від видобутку урану, його збагачення, виго- товлення ТВЕЛів тощо аж до захоронення РАВ. Ключові слова: техногенез, радіоактивні відходи, зона відчуження. Ye.Sobotovych, R.Belyevtsev NUCLEAR POWER ENGINEERING AND CHERNOBYL DISASTER CONSEQUENCES S u m m a r y Authors of the article provide convincing evidences of nuclear power engineering priority over the other meth- ods of energy production for existence and development of our technogenic civilization. Radiophobia, lack of funds, disinterest of subject agency to implement the state environment program on radioactive wastes ma- nagement are stated among the main reasons preventing development of nuclear power engineering in Ukraine. It is proposed to build up the infrastructure of home nuclear power engineering in the form of closed-loop cycle – from uranium output, concentration, fuel ele- ment production, etc until radioactive wastes disposal. Keywords: technogenesis, radioactive wastes, isolation area.

Ядерна енергетика і наслідки Чорнобильської катастрофи

Репозитарії

Схожі ресурси