Введение
Шведская система захоронения радиоактивных отходов KBS 3 (сокращение от kärnbränslesäkerhet, безопасность ядерного топлива) – технология захоронения высокоактивных отходов, разработанная в Швеции компанией Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) по заказу Statens Strålskyddsinstitut (государственного агентства по радиационной защите). Технология была разработана на основе изучения различных естественных хранилищ, таких как природный реактор в Окло (Габон) и урановый рудник в озере Сигар (Саскачеван, Канада). Основная идея заключается в том, что радиоактивные породы в этих местах существуют тысячи лет и не оказывают негативного влияния на здоровье и благополучие населения. KBS 3 также планируется использовать в Финляндии на хранилище отработавшего ядерного топлива Onkalo, строящемся компанией Posiva. Метод захоронения состоит из следующих этапов:
KBS 3 (an abbreviation of kärnbränslesäkerhet, nuclear fuel safety) is a technology for disposal of high level radioactive waste developed in Sweden by Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) by appointment from Statens Strålskyddsinstitut (the government's radiation protection agency). The technology was developed by studying different natural storage facilities such as the natural reactor in Oklo, Gabon and the uranium mine in Cigar Lake, Saskatchewan, Canada. The general theory is that radioactive rock in these sites has been present for thousands of years, and has not affected the health and well being of human populations. KBS 3 is also to be used in Finland at the Onkalo spent nuclear fuel repository, being built by Posiva. The disposal method consists of the following steps:
The waste is first stored in intermediate storage for 30 years. The waste is encapsulated in cast iron canisters. The cast iron canisters are encapsulated in copper (CuOFP alloy) capsules. The capsules are deposited in a layer of bentonite clay, in a circular hole, eight meters deep and with a diameter of two meters, drilled in a tunnel 500 metres down into crystalline rock. After the storage facility is full, the drill hole is sealed and the site marked. If the holes into the rock from the tunnel are drilled vertically, the method is called KBS 3V and if they are drilled horizontally it is called KBS 3H. The only method considered so far is KBS 3V. The overall theory is that radioactive rock has always been present in the earth, and it is generally harmless to human populations. Further, Cigar Lake and Oklo have proven that actinides do not easily migrate via ground water or other means. Spent fuel consists of radioactive ceramic, cooled until its short half life radioactives have decayed, so its heat production is negligible. When initially made, the ceramic fuel is also wrapped in sealed tubes of corrosion resistant zirconium alloy. Therefore, spent fuel is not water soluble in any conventional sense, and is mechanically sturdy. The other elements present (crystalline bedrock, corrosion resistant copper cylinders, etc.) have been scientifically proven to reduce the exposure to ground water, and the rate at which it can penetrate to the fuel and dissolve it. Further, if correctly sited, any leakage will enter seawater, providing a safe dilution until decay. Geological stability against earthquakes and other extreme events can be further increased by careful site selection. These safety factors multiply, extending the containment lifetime until most radioactive elements in the fuel have decayed, and only the longest lived, least radioactive isotopes remain. At this point, the contents of the repository are at least as safe as natural deposits of uranium. The process has been extensively studied and depends on well understood chemistry and geology. The risk of waste disposal is difficult to measure due to the necessity of gathering data over thousands of years. However, by employing process knowledge and risk management methodology, the risk associated with KBS 3 repositories have been thoroughly investigated in the assessments of long term safety performed by SKB and Posiva.
Отходы сначала хранятся в промежуточном хранилище в течение 30 лет. Отходы инкапсулируются в чугунные контейнеры. Чугунные контейнеры помещаются в медные капсулы (сплав CuOFP). Капсулы размещаются в слое бентонитовой глины в круглой скважине глубиной восемь метров и диаметром два метра, пробуренной в туннеле на глубине 500 метров в кристаллических породах. После заполнения хранилища скважина запечатывается и место обозначается. Если скважины в породе из туннеля пробурены вертикально, метод называется KBS 3V, а если горизонтально – KBS 3H. На данный момент рассматривается только метод KBS 3V. Основная идея заключается в том, что радиоактивные породы всегда присутствовали в земной коре и, как правило, безвредны для человека. Кроме того, опыт озер Сигар и Окло показал, что актиноиды нелегко мигрируют через грунтовые воды или иными путями. Отработавшее топливо состоит из радиоактивной керамики, охлажденной до тех пор, пока не произойдет распад короткоживущих радиоактивных изотопов, в результате чего тепловыделение становится пренебрежимо малым. Изначально керамическое топливо также помещается в герметичные трубы из коррозионностойкого циркониевого сплава. Следовательно, отработавшее топливо не растворяется в воде в обычном понимании и обладает высокой механической прочностью. Другие элементы (кристаллические породы, коррозионностойкие медные цилиндры и т.д.) научно доказали свою способность снижать воздействие на подземные воды и замедлять проникновение воды к топливу и его растворение. Кроме того, при правильном выборе места любая утечка попадет в морскую воду, обеспечивая безопасное разбавление до распада. Геологическую устойчивость к землетрясениям и другим экстремальным событиям можно дополнительно повысить путем тщательного выбора площадки. Эти факторы безопасности действуют мультипликативно, увеличивая срок изоляции до тех пор, пока большинство радиоактивных элементов в топливе не распадется, и останутся только самые долгоживущие, наименее радиоактивные изотопы. В этот момент содержимое хранилища будет не менее безопасным, чем природные месторождения урана. Процесс был тщательно изучен и основан на хорошо изученной химии и геологии. Оценить риск захоронения отходов сложно из-за необходимости сбора данных в течение тысяч лет. Однако, используя знания о процессе и методологию управления рисками, риски, связанные с хранилищами KBS 3, были тщательно проанализированы в оценках долгосрочной безопасности, проведенных SKB и Posiva.
KBS 3 (an abbreviation of kärnbränslesäkerhet, nuclear fuel safety) is a technology for disposal of high level radioactive waste developed in Sweden by Svensk Kärnbränslehantering AB (SKB) by appointment from Statens Strålskyddsinstitut (the government's radiation protection agency). The technology was developed by studying different natural storage facilities such as the natural reactor in Oklo, Gabon and the uranium mine in Cigar Lake, Saskatchewan, Canada. The general theory is that radioactive rock in these sites has been present for thousands of years, and has not affected the health and well being of human populations. KBS 3 is also to be used in Finland at the Onkalo spent nuclear fuel repository, being built by Posiva. The disposal method consists of the following steps:
The waste is first stored in intermediate storage for 30 years. The waste is encapsulated in cast iron canisters. The cast iron canisters are encapsulated in copper (CuOFP alloy) capsules. The capsules are deposited in a layer of bentonite clay, in a circular hole, eight meters deep and with a diameter of two meters, drilled in a tunnel 500 metres down into crystalline rock. After the storage facility is full, the drill hole is sealed and the site marked. If the holes into the rock from the tunnel are drilled vertically, the method is called KBS 3V and if they are drilled horizontally it is called KBS 3H. The only method considered so far is KBS 3V. The overall theory is that radioactive rock has always been present in the earth, and it is generally harmless to human populations. Further, Cigar Lake and Oklo have proven that actinides do not easily migrate via ground water or other means. Spent fuel consists of radioactive ceramic, cooled until its short half life radioactives have decayed, so its heat production is negligible. When initially made, the ceramic fuel is also wrapped in sealed tubes of corrosion resistant zirconium alloy. Therefore, spent fuel is not water soluble in any conventional sense, and is mechanically sturdy. The other elements present (crystalline bedrock, corrosion resistant copper cylinders, etc.) have been scientifically proven to reduce the exposure to ground water, and the rate at which it can penetrate to the fuel and dissolve it. Further, if correctly sited, any leakage will enter seawater, providing a safe dilution until decay. Geological stability against earthquakes and other extreme events can be further increased by careful site selection. These safety factors multiply, extending the containment lifetime until most radioactive elements in the fuel have decayed, and only the longest lived, least radioactive isotopes remain. At this point, the contents of the repository are at least as safe as natural deposits of uranium. The process has been extensively studied and depends on well understood chemistry and geology. The risk of waste disposal is difficult to measure due to the necessity of gathering data over thousands of years. However, by employing process knowledge and risk management methodology, the risk associated with KBS 3 repositories have been thoroughly investigated in the assessments of long term safety performed by SKB and Posiva.
Объекты
Первые объекты, использующие этот метод, будут расположены в Эстхаммаре, Швеция, рядом с атомной электростанцией Форсмарк, и в Эурайоки, Финляндия, на хранилище отработавшего ядерного топлива Onkalo рядом с атомной электростанцией Олкилуото. В 2019 году Posiva Ltd. объявила о начале строительства объекта для обращения с отработавшим ядерным топливом для Onkalo и установки необходимого оборудования в тоннелях Onkalo. Контракт был заключен с компанией Skanska, а ожидаемый срок завершения работ – лето 2022 года. Эксплуатация объекта начнется в 2020-х годах. Объект в Эстхаммаре будет рассчитан на хранение 6000 капсул, и планируется ежегодно помещать в хранилище 200 капсул.
Критика
В 2012 году исследовательская группа Королевского технологического института в Стокгольме, Швеция, опубликовала исследование, показывающее, что медные капсулы KBS 3 не обладают такой же коррозионной стойкостью, как заявляют SKB и Posiva. В ответ STUK (Финское агентство по радиационной и ядерной безопасности) запросил у Posiva дополнительные разъяснения. Posiva отклонила независимые исследования, проведенные в Швеции и Финляндии, ссылаясь на собственные исследования в области безопасности. SKB провела дополнительные исследования, которые показали, что данный процесс коррозии отсутствует, а первоначальные эксперименты были выполнены некорректно и/или к неверным выводам.