Факты о Японии

Ликвидация АЭС «Фукусима-1»: проблема радиоактивного заражения воды и способы её решения

Наука Технологии Общество

11 марта начинается отсчёт пятого года со времени начала серии аварий на атомной электростанции «Фукусима-1», оператором которой является электроэнергетическая компания TEPCO. По прошествии полных четырёх лет правительству и компании-оператору ни по одному из трёх направлений работы — (1) ликвидация радиационного загрязнения, (2) предотвращение загрязнения подземных вод, (3) прекращение утечек в океан — добиться результатов не удалось. Отсутствие перспектив решения проблемы воды с радиационным загрязнением неизбежно ведёт к нарушению планов последующих действий по демонтажу и ликвидации реакторов.

300 тонн заражённой воды в сутки образуется и сегодня/h3>

Даже сейчас на АЭС «Фукусима-1» ежедневно образуется около 300 тонн воды, заражённой радиоактивными веществами. Она появляется в результате подачи в реакторы для охлаждения ядерного топлива, расплавившегося в ходе начавшейся 11 марта аварийной ситуации, воды, которая смешивается с подземными водами, ежедневно поступающими в турбинные помещения АЭС. К тому же в подвалах и цокольных помещениях сооружений АЭС остаются большие объёмы принесённой волнами цунами морской воды, которая тоже оказалась заражена.

Запаздывание принимаемых компанией TEPCO ответных мер приводит как к попаданию заражённой воды в океан, так и к всё новым и новым утечкам из цистерн для хранения и другим инцидентам. Правительство Японии взяло на себя руководящую роль и занялось реализацией полномасштабных мер лишь в сентябре 2013 года, по прошествии двух с половиной лет со времени возникновения аварийной ситуации. В соответствии с выработанными правительством тремя основными направлениями работы, компания TEPCO, наряду с выполнением программы неотложных действий, приступила к работе по реализации всеобъемлющих средне- и долгосрочных мер по ликвидации последствий аварии. Общая сумма выделенных государством средств оценивается приблизительно в 47 миллиардов йен.

Основные направления действий правительства для решения проблемы «грязной воды»

Ликвидация источников загрязнения:
  • очистка воды от радиационного загрязнения с помощью систем очистки от разнообразных радионуклидов ALPS (Advanced Liquid Processing System, передовая система жидкостной обработки);
  • удаление из расположенных с прибрежной стороны зданий АЭС подземных тоннелей воды с высокой концентрацией радиоактивных веществ.
Недопущение попадания воды к источникам загрязнения:
  • откачка подземных вод для отвода обходным путём;
  • откачка подземных вод из дренажных коллекторов вблизи зданий АЭС;
  • сооружение вокруг зданий АЭС водонепроницаемой стены методом замораживания грунта;
  • создание на территории АЭС покрытия, препятствующего просачиванию в грунт дождевых вод.
Недопущение утечек радиоактивной воды:
  • стабилизация почвы стеклом;
  • сооружение водонепроницаемого барьера у берега;
  • сооружение дополнительных цистерн (замена на цистерны сварной конструкции и др.).

Основные меры по решению проблемы «грязной воды», реализованные правительством за последние время

2013 год
30 марта Начало работы в тестовом режиме линии A системы ALPS (пропускная способность до 250 тонн воды в сутки, остановлена в июне)
13 июня Начало работы в тестовом режиме линии B системы ALPS (250 тонн в сутки, остановлена в августе)
7 сентября Премьер-министр Абэ Синдзо на Генеральной сессии Международного олимпийского комитета заявил: «Ситуация в Фукусиме находится под контролем»
11 сентября Компания TEPCO пообещала очистить скопившуюся в цистернах для хранения воду с высокой концентрацией радиоактивных веществ в течение 2014 финансового года (заканчивается 31 марта 2015 года — прим. перев.)
27 сентября Начало работы в тестовом режиме линии C системы ALPS (250 тонн в сутки, остановлена в августе)
21 ноября Возобновление тестовой эксплуатации линии B системы ALPS, возобновление тестовой эксплуатации всех трёх сооружённых линий (совокупная пропускная способность 750 тонн в сутки)
2014 год
20 февраля Утечка приблизительно 100 тонн воды с высокой концентрацией радиоактивных веществ из наземных цистерн для хранения
14 апреля Запуск насосов для откачки из дренажных колодцев и отвода подземных вод в обход АЭС, начало откачки подземных вод
28 апреля Начало работ по созданию ледяного барьера между зданием, где расположен реактор №2, и турбинным зданием путём замораживания приблизительно 10 тысяч тонн скопившейся в соединительном коридоре заражённой воды для последующего её удаления
21 мая Начало операции по сбросу в океан из цистерн временного хранения откачанных подземных вод
2 июня Начало работ по созданию «водонепроницаемой стены мерзлоты» со стороны гор от сооружений АЭС с целью начать процесс заморозки грунта в марте 2015 года
21 июля Решение TEPCO увеличить совокупную ёмкость цистерн для хранения заражённой воды приблизительно на 100 тысяч тонн и довести её в общей сложности до 900 тысяч тонн до конца марта 2015 года
17 сентября Начало эксплуатации линии А системы ALPS с улучшенными характеристиками (250 тонн в сутки)
27 сентября Начало эксплуатации линии B системы ALPS с улучшенными характеристиками (250 тонн в сутки)
9 октября Начало эксплуатации линии C системы ALPS с улучшенными характеристиками (250 тонн в сутки)
18 октября Начало эксплуатации в тестовом режиме 1-й линии системы ALPS повышенной производительности (500 тонн в сутки)
21 ноября Отказ от плана сооружения «ледяной стены» в канале с береговой стороны в пользу метода цементной закупорки
18 декабря Завершена очистка 2 510 тонн воды с высокой концентрацией радиоактивных веществ из тех 11 700 тонн, что скопились в канале с береговой стороны
2015 год
19 января На территории АЭС «Фукусима-1» при осмотре цистерны для сбора дождевой воды погиб рабочий
23 января Компания TEPCO отказалась от намерения завершить очистку воды с высокой концентрацией радиоактивных веществ в цистернах на территории АЭС в течение 2014 финансового года (завершается 31 марта 2015 г. — прим. перев.)   

Даже после ввода в действие очистного оборудования половина заражённой воды объёмом 260 тыс. тонн остаётся неочищенной

В целях ликвидации источника загрязнения компания TEPCO ведёт работу по очистке заражённой воды, которая хранится в цистернах на территории АЭС. В результате аварии в Фукусиме произошёл выброс радиоактивного цезия, стронция и ещё 31 вида радионуклидов. Работа ставит целью извлечь из заражённой воды радионуклиды, очистив воду до уровня, соответствующего действующим нормам безопасности. Предполагалось, что решающими средствами в этой работе станут 7 линий системы очистки от множественных радиоактивных элементов (ALPS), 2 линии абсорбирования цезия, а также 2 линии очистки от стронция, которые в совокупности позволяют вести очистку от 62 видов радионуклидов, за исключением трития.

Начиная с марта 2013 года поочерёдно началась эксплуатация трёх линий ALPS, а в сентябре 2014 года к ним добавились три усовершенствованные линии ALPS, позволяющие вести очистку более эффективно. В октябре 2014 года в качестве государственных субсидий были получены финансовые средства в размере 15,1 миллиарда йен, что позволило дополнительно ввести в действие ещё одну линию — линию ALPS повышенной производительности, в которой предварительная очистка производится не жидкостными реагентами, а фильтрами. До сих пор было обработано 280 тысяч тонн из приблизительно 560 тысяч тонн воды, хранящейся в цистернах. По состоянию на январь 2015 года её остаётся ещё приблизительно 260 тысяч тонн.

Однако поскольку системы ALPS не позволяют отфильтровать или нейтрализовать испускающий бета-излучение тритий, который остаётся главным образом в воде, это вещество продолжает присутствовать и после обработки. И хотя, поскольку его вредоносность считается относительно невысокой, при условии концентрации ниже определённого уровня допускается сброс этого вещества в природную среду, но в конечном счёте вопрос о том, каким образом ликвидировать загрязнение тритием, остаётся открытым.

Кроме того, в каналах трубопроводов для морской воды, протянувшихся к берегу от зданий реакторов №2 и №3 (они представляют собой тоннели, в которых проложены трубы и электрические кабели) также скопилось порядка 11 700 тонн воды с высокой концентрацией радиоактивных веществ, она частично просачивается в грунт, загрязняя подземные воды. И хотя компания TEPCO с апреля 2014 года взялась за реализацию не имеющего примеров в мировой практике плана, предусматривавшего ликвидацию утечек через щели и остановку притока «грязной воды» из энергоблоков посредством замораживания заражённой воды с последующей откачкой, эта попытка потерпела неудачу, поскольку скорость истечения этой воды высока, и она успевает протечь, прежде чем замёрзнуть. В ноябре было решено отказаться от этой попытки создать «ледяную стену».

Проблема притока подземных вод

Компания TEPCO продолжает сталкиваться с трудностями при реализации мер, предпринимаемых с целью «не допускать притока воды к источникам загрязнения». Территория, на которой расположена АЭС «Фукусима-1», возвышается над береговой линией на 30-40 метров, и прямо под энергоблоками АЭС в направлении океана протекают подземные воды. Текущие со стороны гор в направлении объектов АЭС подземные воды проникают в здания и другие сооружения, смешиваясь с водой, использованной для охлаждения расплавившегося во время аварии ядерного топлива, что приводит к ежесуточному образованию трёхсот тонн заражённой воды (по оценке на конец 2014 года).

Как остановить этот приток подземных вод? С мая 2014 года ведётся работа по откачке на поверхность подземных вод со стороны гор от сооружений АЭС. Воду помещают в цистерны, и после проверки состава сбрасывают в океан, осуществляя таким образом отвод подземных вод в обход АЭС. Цель этих действий — уменьшить приток воды в здания, понизив уровень подземных вод путём изменения их течения посредством откачки на поверхность до того, как воды попадут к объектам АЭС. Компания TEPCO считает, что благодаря этим действиям по состоянию на сентябрь 2014 года удалось уменьшить ежесуточный приток поступавшей заражённой воды величиной около 400 тонн в сутки примерно на 100 тонн.

Рассматривается возможность откачки воды через расположенные по периметру энергоблоков колодцы-коллекторы и последующего сброса этой воды в океан, однако данный способ не был одобрен представителями рыболовецких кооперативов, которые опасаются загрязнения океана, и в настоящий момент до реализации этого метода дело не дошло.

В июне 2014 года компания TEPCO приступила к работам по сооружению водонепроницаемой «стены мерзлоты» вокруг зданий АЭС посредством замораживания грунта. Цель этой работы — с помощью «стены мерзлоты» создать заслон обильному течению подземных вод, заморозив грунт по линии протяжённостью приблизительно 1500 метров, опоясывающей место расположения энергоблоков №1-4. Заморозить грунт предполагается следующим способом: через определённые промежутки в землю вкапывают вертикальные трубы, в которых циркулирует жидкий хладагент температурой -30 градусов Цельсия, замораживая грунт вокруг труб. Опыт практического применения данного метода уже имеется — он используется при сооружении метрополитенов, прокладке тоннелей под морским дном и других строительных работах. Тем не менее, этот метод, уже однажды закончившийся неудачей при попытке заморозить и перекрыть течение в каналах подачи морской воды, сталкивается с трудностями и при создании водонепроницаемой «стены мерзлоты» вокруг зданий АЭС, где он фактически используется аналогичным образом, только в гораздо большем масштабе.

Показанное представителям СМИ место проведения работ по созданию водонепроницаемой «стены мерзлоты» путём замораживания грунта с южной стороны здания реактора №4 АЭС «Фукусима-1», 8 июля 2014 года, преф. Фукусима, г. Окума (фотография предоставлена Jiji Press)

Сооружение дополнительных сварных цистерн для хранения воды

Главной среди мер для предотвращения утечек заражённой воды является сооружение «прибрежной водонепроницаемой стены» общей длиной 780 метров. Вдоль укреплённого берега в месте расположения энергоблоков №№1-4 сооружается металлическая «водонепроницаемая стена», основание которой уходит глубоко в морское дно. Она призвана предотвратить попадание в океан загрязнённых подземных вод. К сооружению стены приступили в ноябре 2011 года, по состоянию на январь нынешнего работы выполнены на участке длиной приблизительно до 770 метров. В настоящее время ведутся насыпные работы с внутренней стороны стены.

Ведётся и работа по увеличению числа, а также замене цистерн для хранения заражённой воды. В августе 2013 года произошла утечка приблизительно 300 тонн воды с высоким содержанием радиоактивных веществ из цистерны сборной конструкции с болтовыми (фланцевыми) соединениями. Это самая крупная по объёму утечка, которую Комиссия по ядерному регулированию Японии оценила в качестве инцидента третьего уровня по международной классификации ядерных происшествий (четвёртая снизу градация степени воздействия по 8-балльной шкале). Цистерны с фланцевым типом соединений — это конструкции грубого типа из стальных листов, соединяемых болтами с использованием резиновых уплотнителей. Правительство ускоряет работы по замене таких цистерн на сварные.

Вместимость цистерны — 1 000 тонн. При ежесуточном увеличении объёмов заражённой воды на 300 тонн требуется сооружать по одной цистерне каждые трое суток. Когда ежесуточный прирост составлял 400 тонн, требовалось сооружать одну цистерну в двое суток. И эту работу приходилось вести в защитной спецодежде. Между тем, заражённая вода образуется непрерывно, и конца этому процессу пока не видно. Серьёзно относясь к сложившейся ситуации, в июле 2014 года компания TEPCO увеличила целевой показатель ёмкости дополнительно сооружаемых цистерн на 100 тысяч тонн, приняв решение обеспечить к концу марта 2015 года совокупную ёмкость в 900 тысяч тонн. Вид территории АЭС, где бок о бок установлены более тысячи цистерн, являет собой очень странное зрелище.

Отказ от очистки всего объёма и проблемы с возведением «стены мерзлоты» указывают на возможность радикального пересмотра принимаемых мер

23 января президент компании TEPCO Хиросэ Наоми доложил правительству страны о том, что поставленная цель очистить весь объём хранящейся в цистернах воды в течение 2014 финансового года не может быть достигнута ввиду более низкой, чем предполагалось, интенсивности эксплуатации систем ALPS и других причин. Президент отметил перспективу «полного завершения обработки в мае 2015 года при сохранении нынешних темпов работы». Между тем, имеются указания на то, что воду, прошедшую только систему очистки от стронция, для завершения процесса необходимо повторно очищать с помощью системы ALPS. В этом случае окончательная очистка откладывается на ещё более поздний срок.

В отношении очистки всего объёма скопившейся заражённой воды в сентябре 2013 года премьер-министр Абэ Синдзо в ходе деятельности по привлечению в Токио летних Олимпийских игр 2020 года заявил о том, что «ситуация находится под контролем», чтобы развеять опасения влияния последствий ядерной аварии. Компания TEPCO дала обещание завершить очистку воды в течение 2014 финансового года, пойдя таким образом навстречу настоятельному требованию премьер-министра. Таким образом, эта задача стала своего рода международным обязательством. 

Более того, что касается столкнувшегося с трудностями процесса сооружения «стены мерзлоты», в ходе состоявшегося 9 февраля специального заседания Комиссии по ядерному регулированию компания TEPCO сообщила о намерении приступить на начальном этапе к заморозке грунта лишь на 60-метровом отрезке, что составляет приблизительно 6 процентов от протяженности участка вдоль зданий энергоблоков со стороны гор (длиной 986 метров). Это означает, что компания отказалась от первоначального намерения полностью ввести в действие «стену мерзлоты» в 2014 финансовом году. Затраты по разработке и сооружению «стены мерзлоты» в размере 31,9 миллиарда йен полностью взяло на себя государство. Для фактического начала работы этой системы компании TEPCO необходимо одобрение Комиссии по ядерному регулированию, которое пока не получено.

Пока не появится перспектива решения проблемы заражённой воды, невозможно приступить к полномасштабным работам по демонтажу ядерных реакторов. Предполагается, что на работы по демонтажу и ликвидации реакторов АЭС потребуются долгие годы, от 30 до 40 лет. Из-за проблемы воды с радиационным загрязнением планы действий японского правительства по полному выводу из эксплуатации реакторов дают сбой в самом начале пути. Уже раздаются голоса, призывающие к радикальному пересмотру принимаемых мер, что лишь усиливает чувство неопределённости в отношении перспектив их реализации.

Текст: Редакция nippon.com, Нагасава Такааки

Фото к заголовку: Председатель Комиссии по ядерному регулированию Японии Танака Сюнъити (на переднем плане) осматривает место расположения цистерн для хранения радиоактивной воды на территории АЭС «Фукусима-1» компании TEPCO, 12 декабря 2014 года, преф. Фукусима, г. Окума (фотография предоставлена Jiji Press)

(Оригинал статьи опубликован на японском языке 25 февраля 2015 г.)

АЭС TEPCO Великое восточно-японское землетрясение Токио Дэнрёку «Фукусима-1» заражённая вода / вода с радиационным загрязнением / «грязная вода» система ALPS «стена мерзлоты» работы по демонтажу реакторов / демонтаж реакторов