Branduolinės inžinerijos problemų laboratorijoje (2)

Pabaiga. Pradžia Nr. 18

Lietuvos energetikos instituto Branduolinės inžinerijos problemų laboratorijos vadovas prof. habil. dr. Povilas POŠKAS toliau dalijasi savo vadovaujamos laboratorijos darbo patirtimi, sprendžiant labai atsakingas, visai šaliai svarbias mokslinio ir inžinerinio darbo užduotis. Pakaktų pasakyti, kad atliekami ir tokie darbai kaip panaudoto branduolinio kuro ir radioaktyviųjų atliekų tvarkymo, atominių elektrinių eksploatavimo nutraukimo įvairių veiksnių įvertinimo, gaisro saugos atominėse elektrinėse ir kituose svarbiuose objektuose įvertinimo, taip pat ir su naujos atominės elektrinės statybos reikalais Lietuvoje susiję tyrimai. Tęsiami ir tradiciniai darbai – šilumos mainų ir pernašos procesų modeliavimo darbai srautuose, įvairiuose kanaluose ir geologinėse struktūrose.

Įgyvendinami du dideli projektai. Pirmasis – panaudoto branduolinio kuro saugojimo ir kietųjų radioaktyviųjų atliekų tvarkymo komplekso kūrimas. Antrasis projektas tai visa atliekų apdorojimo sistema: supjaustymo, sudeginimo, sucementavimo, radiacinių charakteristikų matavimo, saugyklos pastatymo darbai. Parengti techniniai projektai, atliktas saugos įvertinimas. Šiuos dokumentus dabar nagrinėja reguliuojančios institucijos.

Kalbėdamas apie kietąsias radioaktyviąsias medžiagas, kokias turite mintyje?

Tai metalas, medis, drabužiai, pirštinės, kuriomis buvo prisiliesta prie radioaktyviųjų medžiagų, žodžiu, visa, kas užteršta radioaktyviosiomis medžiagomis.

O vadinamosios kasetės, panaudotas branduolinis kuras? Užsiminėte, kad tai vienas svarbiausių projektų. Būtų įdomu išgirsti daugiau, kaip numatoma saugoti, o gal laidoti šias panaudoto branduolinio kuro atliekas.

Kalbame apie panaudoto branduolinio kuro saugojimą, nes jį palaidoti dar niekam nėra pavykę. Tai tarpinis saugojimas, trunkantis maždaug 50 metų. Išimtos iš branduolinio reaktoriaus kuro kasetės laikomos vandens baseinuose, bet tai laikinas etapas, numatytas tam laikui, kol veikia atominė elektrinė. Kai ji uždaroma, tenka išardyti ir baseinus: panaudoto branduolinio kuro kasetės pervežamos į atskirą vandens baseiną arba taikoma sausojo saugojimo technologija. Pastaroji šiuo metu dažniausiai naudojama pasaulyje. Panaudotas kuras sudedamas į specialius konteinerius – Ignalinos AE maždaug 4 m aukščio ir 2 m skersmens. Konteineriai pagaminti iš ketaus arba specialaus betono, jų sienelių storis apie 30 cm. Taip siekiama sumažinti jonizuojančios spinduliuotės į aplinką dydį.

Vienoje iš saugyklų, pradėtų eksploatuoti prieš 10 metų, saugoma apie 80 tokių konteinerių. Pastačius naująją saugyklą į ilgalaikio saugojimo vietą, iš vandens baseinų bus išvežtas visas ligi šiol Ignalinos AE blokuose saugomas panaudotas branduolinis kuras.

Kodėl panaudotas branduolinis kuras saugomas vandenyje?

Vandens sluoksnis gerai apsaugo nuo jonizuojančiosios spinduliuotės.

Ilgainiui vanduo vis tiek tampa radioaktyvus?

Taip, todėl vanduo valomas, keičiamas.

Būtų įdomu sužinoti, kaip išvalomas radioaktyvus vanduo?

Kaip vanduo tampa radioaktyvus? Į vandenį patenka tam tikros radioaktyviosios dalelės, daugybė radioaktyviųjų elementų – kobaltas, uranas, cezis ir kiti. Tas daleles galima „išgaudyti“ filtrais. Jeigu filtruojant vandens išvalyti nepavyksta, tenka naudoti garinimo įrenginius. Išgarinto vandens kondensatas jau švarus ir jį galima naudoti iš naujo.

Kada prireikia išgarinimo technologijos?

Valant baseinų vandenį paprastai pakanka filtrų. Garinimas taikomas norint nukenksminti vandenį iš dušų, praustuvių, tam tikrų nuplovimų vandenis. Tas vanduo garinamas.

Pasaulyje naudojamos ir technologijos, skirtos radionuklidams atskirti. Filtruojama per membranas, kurios praleidžia tik tam tikrus radionuklidus. Tai gana plačiai paplitęs procesas. Naujojoje AE, neabejoju, bus panašios naujausios technologijos.

Technologijos keičiasi, bet ne kasdien

Neabejoju, kad bus naudojamos pažangiausios panaudoto branduolinio kuro sauso saugojimo technologijos. Dabar viena iš jų yra diegiama Ignalinos AE. Jei turime radioaktyviųjų atliekų, jas teks tvarkyti, pirmiausia cementuoti. Tarybiniais laikais buvo taikoma bitumavimo technologija. Pasaulyje pastarosios technologijos jau atsisakoma dėl galimo gaisro pavojaus. Kai kuriose šalyse dėl šios priežasties yra buvę nedidelių gaisrų, ir tai kelia gana didelį pasaulio visuomenės susirūpinimą.

Kietųjų atliekų tvarkymo, panaudoto branduolinio kuro saugojimo srityse mes Ignalinos AE turėsime naujausias technologijas. Skystųjų atliekų tvarkymo srityje Ignalinos AE neseniai įdiegta moderni panaudotų dervų cementavimo technologija. O štai vietoj garinimo, bitumavimo būtų galima taikyti ir kai kurias visai naujas technologijas, pavyzdžiui, minėtą membraninį radionuklidų atskyrimą. Tada nereiktų garinti tiek daug vandens.

Kad ir kaip pasikliautume naujausiomis technologijomis, budrumas nepakenks. Būtina svarstyti kiekvieną galimą incidentą atominėje elektrinėje ar panaudoto branduolinio kuro saugykloje. Kokie incidentai bent jau teoriškai čia įmanomi?

Kad incidentų neįvyktų, visi technologiniai procesai griežtai kontroliuojami. Pavyzdžiui, bitumuojant radioaktyviąsias atliekas svarbu išlaikyti reikiamą atliekų ir bitumo santykį. Jeigu tas santykis bus netinkamas, saugomos radioaktyviosios atliekos gali užsiliepsnoti savaime.

Bitumas reikalingas tam, kad „sukabintų“ radioaktyvias medžiagas ir jos būtų stabilios?

Taip, bitumas padeda skystas atliekas sukietinti, nes skysčius saugoti sudėtingiau. Jeigu išsilietų, tektų pašalinti ir dezaktyvuoti žemę, gana didelį teritorijos plotą. Tai kainuotų nemažus pinigus. Visai kas kita, kai saugojamos kietos atliekos, jas galima paprasčiau surinkti ir didesnio pavojaus toks incidentas nesukeltų.

Atsidursime tarp trijų AE

Kodėl visos šalys stengėsi padėti didinant Ignalinos AE saugą? Todėl, kad kiekviena šalis pirmiausia galvoja ir apie savo pačios reikalus, o incidento vienoje šalyje padariniai nuvilnija per visą pasaulį. Žinios apie incidentus gaudyte gaudomos, nes tai visiems labai svarbus dalykas. Iš buvusių avarijų ir mažesnių incidentų mokomasi. Pirmiausia reaguoja reguliuojančios institucijos, kurioms priklauso kontroliuoti atominių jėgainių darbą, ir tos tarnybos, kurios tą branduolinę įrangą projektavo, gamino. Stengiamasi išnagrinėti kiekvieną tokį atvejį, padaryti išvadas, kad būtų užkirstas kelias panašiems incidentams kartotis ateityje.

Tik gaila, kad tos pamokos žmonijai kartais pernelyg brangiai kainuoja. Beje, buvo siūloma branduolines atliekas išmesti į kosminę erdvę, nes Žemėje tokių tinkamų vietų jas laidoti ar ilgą laiką saugoti nėra daug. Ar tos idėjos galutinai atsisakyta?

Tokių pasiūlymų būta ir dabar kartais pasigirsta, bet ar tarptautiniai susitarimai leistų teršti kosminę erdvę? Buvo metas, kai radioaktyviąsias atliekas mėginta laidoti vandenynuose, jūrose, bet žmonija suprato gręsiančius pavojus, buvo pasirašytos atitinkamos tarptautinės sutartys ir dabar radioaktyviosiomis atliekomis teršti jūras ir vandenynus draudžiama. Panašus ir požiūris į kosmosą.

Nesunku suprasti visuomenėje dažnai tvyrantį skepsį dėl įvairių naujų ir didelių projektų, nes galop paaiškėja, kad ir to, ir ano nebuvo įskaityta, ne taip apskaičiuota, neatsižvelgta į tam tikras sąlygas. Į protą ateinama per klaidas. Gerai, jeigu tos klaidos nėra lemtingos.

Taip, tačiau dabar toks laikotarpis, kai visi skelbiasi norintys statyti atomines elektrines, pradedant Afrikos šalimis ir baigiant mūsų kaimynėmis Baltarusija ar Kaliningrado sritimi.

Ar tai nekelia mums nerimo? Juolab kad baltarusiai, atrodo, pasiryžę statyti AE visai netoli lietuviškos „salos“ – Gervėčių. Ar ne per tankiai norima pristatyti atominių elektrinių įvairiomis prasmėmis gana jautrioje Europos dalyje?

Ramina tai, kad ne viskas, kas deklaruojama yra įgyvendinama. Didelis klaustukas ir dėl Kaliningrado AE.

Visuomenei nelieka nieko kito, kaip pasikliauti ekspertų ir specialistų išvadomis, taigi visada tam tikra prasme priklausome nuo vertintojų. Kartais pernelyg didelis visuomenės patiklumas brangiai kainuoja, štai kodėl reikia skeptikų, žaliųjų ir nepriklausomų ekspertų (nežinau, ar tokių esama). Pernelyg giliai mums ir visai žmonijai į atmintį įsirėžė 1986 m. balandžio 26-oji.

Išties kiekvienas atsimename, kur buvome tą lemtingą Černobylio AE katastrofos naktį ir kelias dienas po jos. Abejočiau, kad tuo metu Tarybų Sąjungoje buvo gerai išplėtotos metodikos, kaip prognozuoti kad ir radioaktyvaus debesies slinkimą įvykus AE katastrofai. Tuo metu Tarybų Sąjungoje buvo įsteigtas institutas, kurio specialistai mėgino modeliuoti procesus galimų avarijų atominėse elektrinėse ir kituose pavojinguose objektuose atvejais. To instituto direktorius atvykdavo į Lietuvos energetikos institutą, prisimenu jaunus jo darbuotojus. Jie suprato procesų svarbą, modeliavimo reikšmę.

Kur slinko radioaktyvus Černobylio debesis, sužinojome, kai pradėjo šaukti švedai, užfiksavę padidintą radioaktyvumą virš savo teritorijos.

Švedai užfiksavo ir sukėlė didelį triukšmą. Neabejoju, kad radioaktyvaus debesies slinkimo kryptis taip pat buvo užfiksuota Ukrainoje, Baltarusijoje, bet tai buvo slapta informacija.

Kaip yra dabar? Kiekviena branduolinę energiją gaminanti valstybė turi savo tų procesų ir padarinių modeliavimo sistemą?

Taip. Pavyzdžiui, Suomijoje yra institutas, prognozuojantis galimus avarijų AE padarinius, jeigu Rusijos ir kitos valstybės teritorijoje įvyktų avarija. Atsižvelgiant į meteorologines sąlygas, įvedus atitinkamus parametrus į sudarytus modelius, galima gauti gana tikslius rezultatus.

Šiluminių mainų tyrimas įgyja naują kryptį

Taip, su tuo tenka sutikti. Dabar daugiau dėmesio yra skiriama šilumos mainų procesų modeliavimui panaudojant kompiuterines programas. Pavyzdžiui, mūsų laboratorijoje modeliuojami šilumos mainų procesai, vykstantys panaudoto branduolinio kuro saugojimo ir galimo palaidojimo vietose.

Modeliuojama, kaip pašalinti išsiskiriančią šilumą, gal ir reguliuoti patį išsiskyrimą radioaktyviųjų atliekų saugyklose, taip pat jų palaidojimo vietose.

Yra tam tikri kriterijai, apribojimai. Lietuvoje siūlome naudoti panašią panaudoto branduolinio kuro koncepciją, kurią pasiūlė švedai. Yra naudojamas varinis konteineris, apgaubtas bentonito (tam tikra į molį panaši medžiaga) sluoksniu, patalpintas į geologines struktūras. Drėgnoje aplinkoje molis prisisotina drėgmės. Konteinerio temperatūra negali būti aukštesnė už supančio vandens virimo temperatūrą, nes garavimo metu būtų suardytas apsauginis barjeras, kuris ir skirtas mažinti nuklidų migraciją. Antraip nuklidai patektų į uolieną, gal ir į aplinką – per geosferą į požeminius vandenis, upes ar šaltinius. Tai štai, kad to neįvyktų, reikia analizuoti visus šiuos procesus. Pradedame nuo konteinerių, kur saugomos radioaktyviosios atliekos. Turime taip apriboti šilumos išsiskyrimą, kad temperatūra nepakiltų aukščiau kaip 80 oC. Visus šiuos procesus modeliuoti padeda šilumos mainų reiškinių tyrinėjimai.

Neseniai teko lankytis Pietų Korėjoje, branduolinių tyrimų centre, domėtis, kaip ten sprendžiami šie klausimai. Korėjiečiai turi maketą ir juo naudodamiesi atlieka tyrimus. Vienas dalykas – teorinis modeliavimas, bet kaip tas modelis „veikia“ praktiškai tenka tikrinti eksperimentu.

Jeigu šilumos išsiskyrimas konteineriuose su radioaktyviosiomis atliekomis didėja, kas tada, kokių priemonių reikia imtis?

Pirmiausia negalima leisti, kad temperatūra kiltų, o tam reikia riboti į konteinerius dedamo panaudoto branduolinio kuro kiekį. Juk konteinerius galima projektuoti įvairios talpos, bet būtina apskaičiuoti optimalų dydį.

Mažiau bus dedama, reikės daugiau brangių konteinerių.

Kito kelio nėra.

Vadinasi, tą patį radioaktyvių atliekų kiekį išdėstę į atskiras talpas laimėsime daugiau?

Taip, bet taip pat laimėsime, jeigu tuos konteinerius vieną nuo kito išdėstysime ir tam tikru atstumu, nes ir nuo to priklauso, kokia bus supančios aplinkos temperatūra. Svarbu jonizuojančiosios spinduliuotės dozės ir tai, kaip mes jas sugebėsime kontroliuoti. Norint saugiai atliekas saugoti arba laidoti, reikia užtikrinti daugelį parametrų, svarbu įvertinti ir radionuklidų migraciją, o tai labai sudėtinga, nes prasideda procesų sąveika – šiluminių, hidrodinaminių, mechaninių procesų.

O kur čia mechanikos vaidmuo?

Didėjant konteinerio temperatūrai įšyla jį gaubiantis bentonitas. Dėl to keičiasi slėgis, ir jis deformuojasi. Pagaliau yra ir tam tikra aplinkos geochemija. Į aplinką patekus svetimkūniui – variniam, betoniniam konteineriui ar kitai medžiagai, – prasideda sąveika. Kiekviena nauja komponentė gali turėti įtakos visam procesui, taigi tai yra itin sudėtingi dalykai.

Kuo geriau dirbs Branduolinių inžinerijos problemų laboratorija, tuo mažiau kils papildomų klausimų oponentams?

Mes taip ir suprantame savo uždavinius.

Mažos šalies uždaviniai

Yra įvairiai. Bet panaudoto branduolinio kuro laidojimo srityje labai daug informacijos pateikiama atvirai, kad ja galėtų naudotis visos suinteresuotos šalys. Tai bendra problema. Švedai gerai supranta: jeigu Pietų Korėjoje ar kitoje šalyje bus tinkamai įrengtas panaudoto branduolinio kuro kapinynas, tai ir švedams bus paprasčiau laidoti savo atliekas. Kai bus įgyvendinta ta technologija, visai galimas dalykas, kad prasidės ir komercija. Atsiras bendrovių, gebančių perduoti tas technologijas, jos bus suinteresuotos tą daryti. Lietuva niekada neturės savo išskirtinės tos srities technologijos, kaip neturi panaudoto kuro saugojimo ar atominių elektrinių statymo technologijų. Bet mūsų šalis turi įgyti tokio lygio patirties, kad galėtų pirmiausia suvokti tuos procesus, mokėtų įvertinti AE, jos įrenginių saugą ir kitus būtinus AE eksploatavimo principus.

Trumpai tariant, reikia sugebėti perimti pasaulinę patirtį.

Taip, kad tos technologijos mums nebūtų atvežtos kaip katė maiše. Todėl visus šiuos saugos klausimus privalo kontroliuoti reguliuojančios institucijos, o joms turi talkinti specialistai, gebantys tuos procesus modeliuoti, taigi ir suprasti. Toks yra mažos šalies uždavinys.

Kalbėjosi Gediminas Zemlickas