Архив номеров
Соотношение радиационно-обусловленных потенциальных канцерогенных рисков ОЯТ реактора ВВЭР-1000 и РАО реактора БРЕСТ-1200 при выработке 1 ГВтгод электроэнергии. Часть 2. Радиологическая миграционная эквивалентность
DOI: 10.21870/0131-3878-2022-31-2-5-20
Иванов В.К.1,2, Спирин Е.В.2, Лопаткин А.В.2, Меняйло А.Н.1, Чекин С.Ю.1, Соломатин В.М.2, Корело А.М.1, Туманов К.А.1
«Радиация и риск». 2022. Том 31. № 2, с.5-20
Сведения об авторах
Иванов В.К. – науч. руководитель НРЭР, гл. радиоэколог ПН «Прорыв», Председатель РНКРЗ, чл.-корр. РАН, д.т.н.
Меняйло А.Н. – вед. науч. сотр., к.б.н.
Чекин С.Ю. – зав. лаб. Контакты: 249035, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: (484) 399-30-79; e-mail:
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
.
Корело А.М. – ст. науч. сотр.
Туманов К.А. – зав. лаб., к.б.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.
Спирин Е.В. – гл. науч. сотр. отдела гл. радиоэколога ПН «Прорыв», д.б.н.
Лопаткин А.В. – науч. рук. по РЭ, д.т.н.
Соломатин В.М. – нач. отдела гл. радиоэколога ПН «Прорыв», к.б.н. АО «Прорыв».
2 АО «Прорыв», Москва
Аннотация
В настоящее время считается, что решение проблемы ликвидации радиоактивных отходов (РАО) ядерного топливного цикла (ЯТЦ) в большой степени зависит от использования в ядер-ной энергетике реакторов на быстрых нейтронах (быстрых реакторов), способных сжигать и трансмутировать долгоживущие радионуклиды в замкнутом ЯТЦ. В открытом ЯТЦ используются реакторы на тепловых нейтронах (тепловые реакторы), и на захоронение направляется не переработанное облучённое ядерное топливо (ОЯТ). В замкнутом ЯТЦ на захоронение направляются РАО от переработки ОЯТ. В данной работе изучается целесообразность и возможность замыкания ЯТЦ в двухкомпонентной ядерной энергетике с тепловыми и быстрыми реакторами. Оценки потенциальной биологической опасности (ПБО) для населения от не переработанного и переработанного ОЯТ теплового реактора ВВЭР-1000, а также от РАО быстрого реактора БР-1200 проведены с учётом миграции соответствующих радионуклидов в окружающую среду из глубинного захоронения. Оценки ПБО получены в терминах ожидаемой эффективной дозы и пожизненного атрибутивного риска (LAR) злокачественных новообразований. При нормировке на 1 ГВт выработанной электроэнергии, ПБО от РАО БР-1200 примерно в 100 раз меньше ПБО от не переработанного ОЯТ ВВЭР-1000. Сравнительная оценка ПБО РАО БР-1200 и не переработанного ОЯТ ВВЭР-1000 показала, что на момент выхода радионуклидов к поверхности земли ожидаемая эффективная доза от потребления колодезной воды населением составит 0,7 мкЗв и 80 мкЗв в год соответственно, а пожизненный атрибутивный риск смерти от злокачественных образований – 6∙10-9 и 7,74∙10-6 соответственно. При этом ПБО РАО от переработанного ОЯТ ВВЭР-1000, начиная с момента выхода на поверхность земли, на порядок величины меньше ПБО от РАО БР-1200. В соответствии с радиационно-эквивалентным принципом захоронения РАО установлено, что ПБО от РАО БР-1200 удовлетворяет ограничению по времени достижения равенства с ПБО эквивалентной массы уранового сырья в пределах 300 лет. Для оценок ПБО в терминах риска (LAR) такая радиационно-миграционная эквивалентность достигается ещё раньше, чем для оценок ПБО посредством ожидаемой эффективной дозы. Таким образом, при переработке ОЯТ тепловых реакторов вместе со строительством и эксплуатацией быстрых реакторов (в двухкомпонентной ядерной энергетике) целесообразно замыкать ЯТЦ и производить захоронение РАО на принципе радиационно-миграционной эквивалентности.
Ключевые слова
открытый ядерный топливный цикл, закрытый ядерный топливный цикл, реактор на тепловых нейтронах, реактор на быстрых нейтронах, облучённое ядерное топливо, радиоактивные отходы, глубинное захоронение, потенциальная биологическая опасность, ожидаемая эффективная доза, пожизненный атрибутивный риск, радиационно-миграционная эквивалентность.
Список цитируемой литературы
1. Адамов Е.О., Ганев И.Х. Экологически безупречная ядерная энергетика. М.: НИКИЭТ им. Н.А. Доллежаля, 2007. 145 с.
2. Адамов Е.О., Ганев И.Х., Лопаткин А.В., Муратов В.Г., Орлов В.В. Обращение с высокоактивными отходами при развитии, работе и выводе из действия крупномасштабной ЯЭ России. Препринт НИКИЭТ ЕТ-97/35. М.: НИКИЭТ, 1997. 64 с.
3. Кочкин Б.Т. Оценка безопасности геологических хранилищ ВАО и ОЯТ: международный опыт в приложении к Енисейскому проекту //Радиоактивные отходы. 2018. № 2 (3). С. 18-29.
4. Адамов Е.О., Ганев И.Х., Лопаткин А.В., Муратов В.Г., Орлов В.В. Трансмутационный топливный цикл в крупномасштабной ядерной энергетике России. М.: ГУП НИКИЭТ, 1999. 252 c.
5. Адамов Е.О., Габараев Б.А., Ганев И.Х., Лопаткин А.В., Муратов В.Г., Орлов В.В. Потенциал раз-вития и возможность достижения радиационной эквивалентности урана и отходов в сценариях развития перспективной ядерной энергетики. Препринт ФГУП НИКИЭТ ЕТ-04/68. М.: НИКИЭТ, 2004. 22 с.
6. Лопаткин А.В., Величкин В.И., Никипелов Б.В. Полуэктов П.П. Радиационная эквивалентность и природоподобие при обращении с радиоактивными отходами //Атомная энергия. 2002. Т. 92, № 4. С. 308-317.
7. Лопаткин А.В. Топливный цикл крупномасштабной ядерной энергетики России на принципах топливного и радиационного баланса и нераспространения: автореф. дис. … докт. тех. наук. М.: ОАО «НИКИЭТ», 2013. 45 с.
8. Considering timescales in the post-closure safety of geological disposal of radioactive waste. NEA N 6424. Paris: OECD, 2009. 163 p.
9. Lee Y.-M., Hwang Y. A GoldSim model for the safety assessment of an HLW repository //Prog. Nucl. Energy. 2009. V. 51, N 6. P. 746-759.
10. Choi H.-J., Lee J. Y., Choi J. Development of geological disposal systems for spent fuels and high-level radioactive wastes in Korea //Nucl. Eng. Technol. 2013. V. 45, N 1. P. 29-40.
11. Адамов Е.О., Алексахин Р.М., Большов Л.А., Дедуль А.В., Орлов В.В., Першуков В.А., Рачков В.И., Толстоухов Д.А., Троянов В.М. Проект «Прорыв» – технологический фундамент для крупномасштабной ядерной энергетики //Известия РАН. Энергетика. 2015. № 1. С. 5-12.
12. Иванов В.К., Чекин С.Ю., Меняйло А.Н., Максютов М.А., Туманов К.А., Кащеева П.В., Ловачёв С.С., Спирин Е.В., Соломатин В.М. Радиотоксичность долгоживущих высокоактивных отходов быстрых реакторов в сценариях обращения с облучённым ядерным топливом для достижения радиационной и радиологической эквивалентности с природным ураном //Радиация и риск. 2019. Т. 28, № 2. С. 8-24.
13. Спирин Е.В., Спиридонов С.И., Алексахин Р.М., Уткин С.С. Радиоэкологическая оценка уранового месторождения для обоснования радиационно-миграционного баланса долгоживущих отходов //Атомная энергия. 2013. Т. 114, вып. 1. С. 34-39.
14. Спирин Е.В., Алексахин Р.М., Панченко С.В. Оценка радиоэкологической безопасности уранового месторождения для биоты //Атомная энергия. 2013. Т. 115, вып. 11. С. 279-284.
15. Спирин Е.В., Алексахин Р.М., Власкин Г.Н., Уткин С.С. Радиационный баланс отработавшего ядерного топлива быстрого реактора и природного урана //Атомная энергия. 2015. Т. 119, вып. 2. С. 114-119.
16. Спирин Е.В., Алексахин Р.М., Спиридонов С.И., Микаилова Р.А., Анашкин Р.С. Радиационный баланс отработавшего ядерного топлива тепловых реакторов и эквивалентной массы урана для при-родных организмов //Атомная энергия. 2014. Т. 116, вып. 6. С. 350-353.
17. Иванов В.К., Спирин Е.В., Меняйло А.Н., Чекин С.Ю., Ловачёв С.С., Корело А.М., Туманов К.А., Соломатин В.М., Лопаткин А.В., Адамов Е.О. Сравнительная оценка безопасности глубинных захоронений радиоактивных отходов открытого и замкнутого топливного циклов: радиологическая миграционная эквивалентность //Радиация и риск. 2020. Т. 29, № 4. С. 8-32.
18. Атомная энергетика нового поколения: радиологическая состоятельность и экологические преимущества /под общей ред. чл.-корр. РАН В.К. Иванова, проф. Е.О. Адамова. М. Изд-во «Перо», 2019. 379 с.
19. Magill J., Berthou V., Haas D., Galy J., Schenkel R., Wiese H.-W., Heusener G., Tommasi J., Youinou G. Impact limits of partitioning and transmutation scenarios on the radiotoxicity of actinides in radioactive waste //Nucl. Energy. 2003. V. 42, N 5. P. 263-277.
20. Иванов В.К., Лопаткин А.В., Меняйло А.Н., Спирин Е.В., Чекин С.Ю., Ловачёв С.С., Корело А.М., Соломатин В.М. Достижимость радиологической эквивалентности в ЗЯТЦ на базе БР с учётом факто-ров неопределённости сценариев развития ядерной энергетики в России до 2100 г. Часть 1. Мощность ТР и БР //Радиация и риск. 2021. Т. 30, № 2. С. 62-76.
21. Иванов В.К., Лопаткин А.В., Спирин Е.В., Соломатин В.М., Меняйло А.Н., Чекин С.Ю., Ловачёв С.С. Достижимость радиологической эквивалентности в ЗЯТЦ на базе БР с учётом факторов неопределённости сценариев развития ядерной энергетики в России до 2100 г. Часть 2. Миграция радио-нуклидов //Радиация и риск. 2021. Т. 30, № 3. С. 8-20.
22. ICRP, 2012. Compendium of dose coefficients based on ICRP Publication 60. ICRP Publication 119 //Ann. ICRP. 2012. V. 41 (Suppl.). P. 1-130.
23. Handbook of parameter values for the prediction of radionuclide transfer in temperate environments. Technical Report Series No. 364. Vienna: IAEA, 1994. 87 p.
24. Handbook of parameter values for the prediction of radionuclide transfer in terrestrial and freshwater environ-ments. Technical Report Series No. 472. Vienna: IAEA, 2010. 194 p.
25. Публикация 103 МКРЗ: пер. с англ. /под общей ред. М.Ф. Киселева и Н.К. Шандалы. М.: Изд. ООО ПКФ «Алана», 2009. 312 с.
26. Matthew B., Fetter S., Holdren J.P., van der Zwaan B. The economics of reprocessing vs. direct disposal of spent nuclear fuel. Final Report. Cambridge, Mass.: Project on Managing the Atom, Harvard University, 2003. 128 p.
27. Choi S., Lee H.J. Ko W.Il. Dynamic analysis of once-through and closed fuel cycle economics using Monte Carlo simulation //Nucl. Eng. Des. 2014. V. 277. P. 234-247.
28. Kim S.K., Ko W.I., Youn S.R., Gao R.X. Nuclear fuel cycle cost estimation and sensitivity analysis of unit costs on the basis of an equilibrium model //Nucl. Eng. Technol. 2015. V. 47, N 3. P. 306-314.
29. De Roo G., Parsons J.E. A methodology for calculating the levelized cost of electricity in nuclear power systems with fuel recycling //Energy Economics. 2011. V. 33, N 5. P. 826-839.
Полная версия статьи