Радиоактивные отходы

Материал содержит результаты экспедиционных исследований подводных потенциально опасных объектов с отработанным ядерным топливом, затопленных в морях Арктики. 

Подводные захоронения радиоактивных отходов в Арктике: какова реальная угроза?

Авторы:

В.В. Кобылянский, АО «Концерн «Моринформсистема-Агат», руководитель экспедиции 2006 года

А.Ю. Казённов, О.Е. Кикнадзе, НИЦ «Курчатовский институт», участники экспедиции 2006 года

---

В последние десятилетия в нашей стране был принят ряд решений, направленных на дальнейшее освоение Арктического региона, в том числе – на увеличение объемов грузоперевозок по трассе Северного морского пути и добыче полезных ископаемых на шельфе Арктических морей. Затопленные в Арктике в 60-80-х годах прошлого века радиоактивные отходы могут оказать негативное влияние на планируемые работы. В статье приведены экспериментальные данные по обследованию большинства известных захоронений радиоактивных отходов (включая аварийные затонувшие подводные лодки) в морях Северного Ледовитого океана. Для анализа использованы данные по содержанию искусственных радионуклидов в воде, донных отложениях и биологических объектах заливов архипелага Новая Земля, а также средний уровень радиоактивного фона по искусственным радионуклидам для арктических морей. Созданы модели возможного распространения радионуклидов в этом регионе в случае чрезвычайной ситуации. Результаты исследований позволили сделать оценку потенциального масштаба этого влияния и вероятности отрицательных экологических последствий для региона.

---

В 2005 году крупными специалистами в области радиационной безопасности и защиты окружающей среды – ведущими сотрудниками Минатома, ВМФ, Госкомгидромета, Госкомэкологии и Курчатовского института была подготовлена «Белая книга-2000» [1]. В книге представлена обширная информация о естественной радиоактивности и основных источниках долгоживущих техногенных радионуклидов в Мировом океане, достоверные результаты количественных оценок радионуклидного состава и активности затопленных радиоактивных отходов (РАО), измерений радиоактивности проб морской воды, донных отложений и гидробионтов из районов затопления РАО. Кроме того, в нее включены данные о реальной радиационной обстановке в акваториях и вблизи пунктов базирования АПЛ Северного и Тихоокеанского флотов, а также расчеты последствий потенциально возможных аварийных ситуаций.

Оценки радиационного потенциала затопленных отходов, представленные в «Белой книге-2000», достаточно реалистичны и учитывают как нуклидный состав РАО, так и спад их активности в результате радиоактивного распада. Примеры таких расчетных оценок активности РАО для некоторых наиболее значимых объектов, приведенные в «Белой книге-2000» и выполненные в рамках международных проектов МНТЦ-101 и IASAP (МАГАТЭ), представлены в таблицах 1 и 2 [2].

Как видно из приведенных таблиц, наибольшая активность сосредоточена в объектах с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) – подводные лодки Б-159, К-27, «Комсомолец», четыре реакторных отсека и экранная сборка с частью топлива реактора №2 атомного ледокола «Ленин». Согласно расчетным оценкам, на текущий момент суммарная активность продуктов деления только в реакторах этих объектов превосходит 11,1 ПБк (300 кКи).  Кроме того, было затоплено около 17 000 контейнеров с твердыми радиоактивными отходами (ТРО). Большинство затопленных в Арктике объектов находятся во внутренних террито- риальных водах РФ.

Результаты обследований твердых радиоактивных отходов

Первое подробное радиационное обследование затопленных объектов в заливах Абросимова, Степового и Цивольки было проведено в рамках трехлетнего цикла совместных российско-норвежских исследований в 1992-94 годах [3]. За время этих экспедиций был выполнен большой объем работ по отбору и анализу радиоактивности проб морской воды, донных отложений и морских гидробионтов. Уже в ходе этих работ было обнаружено, что координаты затопленных объектов, определенные с помощью гидролокатора, значительно расходятся с имеющимися архивными данными, при этом часть объектов так и не была обнаружена. После российско-норвежских работ 1992-94 годов и вплоть до 2004 года никаких экспедиций по обследованию затопленных объектов в заливах архипелага Новая Земля не проводилось.

В 2004-2011 годах под эгидой МЧС был проведен полный цикл мероприятий по детальному обследованию подводных захоронений радиоактивных материалов в Карском море. В ходе этих работ было обследовано большинство подводных потенциально опасных объектов (ППОО), затопленные в заливах Цивольки, Степового, Абросимова и Ога на восточном побережье архипелага Новая Земля. Затопления ТРО в Арктическом регионе проводились с 1964 по 1991 год в ряде районов Карского моря (см. рисунок 1), причем, согласно архивным данным, обозначенные три района представляют наибольший интерес с точки зрения как интенсивности затоплений, так и общей активности затопленных объектов.

 

Рис. 1. Районы затопления твердых радиоактивных отходов в Карском море:
1 – залив Цивольки, 2 – залив Степового, 3 – залив Абросимова

В результате проведенных исследований было установлено, что в ряде районов, где проводились захоронения, уровни загрязнения донных отложений техногенными радионуклидами (в основном ¹³⁷Сs) превышали значения, характерные для Карского моря. Предполагалось, что основной причиной такого загрязнения был выход радионуклидов из затопленных контейнеров с радиоактивными отходами (рис. 2), так как вблизи некоторых из них содержание ¹³⁷Сs и ⁶⁰Со в донных отложениях составляло десятки кБк/кг. Вместе с тем, результаты измерений показали, что уже на расстоянии ~ 10-15 метров от затопленных объектов содержание техногенных радионуклидов существенно снижается (до нескольких десятков Бк/кг), что свидетельствовало о локальном характере загрязнений (см. таблицы 3 и 4).

 

  

Рис. 2. Внешний вид затопленных контейнеров с твердыми радиоактивными отходами
(подводные съемки в заливе Степового)

 

Содержание ¹³⁷Cs в донных отложениях

На рисунках 3, 4 и 5 приведены некоторые результаты измерений содержания ¹³⁷Cs в донных отложениях заливов архипелага Новая Земля. В общей сложности было выполнено более 40 станций. Пробы донных отложений отбирались с помощью грунтовой трубки; глубина отбора достигала 25 см. Измерения содержания ¹³⁷Cs выполнялись послойно через 2 см.

Вертикальные распределения ¹³⁷Cs в колонках грунта подавляющего большинства станций идентичны. Максимум на глубине керна 5-8 см совпадает по времени с тем периодом, когда на Новой Земле проводились испытания ядерного оружия. В это же время (до запрещения испытаний ядерного оружия в атмосфере и под водой) аналогичные испытания проводились и в других странах. Поэтому этот «пик» в вертикальных распределениях во многом обусловлен глобальными выпадениями радиоактивных изотопов от ядерных взрывов.

Рис. 3. Залив Абросимова: вертикальное распределение ¹³⁷Cs в колонке грунта у реакторного отсека

 

Рис. 4. Залив Степового: вертикальное распределение ¹³⁷Cs в колонке грунта у контейнеров с ТРО

 

Рис. 5. Залив Цивольки: вертикальное распределение ¹³⁷Cs в колонке грунта у объекта 15
(реакторная сборка ледокола «Ленин»)

Содержание ¹³⁷Cs в бентосных организмах

Важное место в радиационном обследовании мест захоронения ТРО занимает исследование гидробионтов, поскольку это самый простой и эффективный способ оценки влияния техногенных радионуклидов на экологические системы в районах захоронения.

Анализ проб показывает, что содержание техногенного ¹³⁷Cs в бентосных организмах заливов Абросимова и Степового в среднем выше, чем в бентосных организмах открытой части Карского моря и других районов шельфа арктических морей. Однако, эти значения значительно ниже уровней, известных для Северной Атлантики и Балтийского моря. Влияния повышенной концентрации ¹³⁷Cs в заливах Абросимова и Степового на качественный и количественный состав донных сообществ не обнаружено. Бентосные сообщества исследуемых районов соответствуют описанным в литературе для прибрежных районов Карского моря.

Рис. 6. Слева - малый трал для отбора гидробионтов, справа – образцы биоты

 

Уровни концентрации ¹³⁷Cs в пробах бентоса и их сравнение с фоновыми значениями представлены в таблице 5.

Оценки интегрального содержания техногенных радионуклидов

На основании результатов радиационного обследования районов затопления ТРО, проведенного в 2005-2006 годах, были построены картограммы загрязнений и выполнены оценки интегрального содержания техногенных радионуклидов в донных отложениях заливов Абросимова, Степового и Цивольки. Такие же оценки были выполнены и по данным российско-норвежской экспедиции 1994 года.

Для оценки интегрального содержания техногенных радионуклидов в донных отложениях была разработана специальная расчетная методика, в соответствии с которой предполагалось, что нуклидный состав затопленных радиоактивных материалов соответствует усредненному составу ТРО, приведенному в ВСТЗ-66 (50% ⁶⁰Co,  25% ⁹⁰Sr,  25% ¹³⁷Cs), а также учитывалось изменение этого состава с течением времени в результате радиоактивного распада и усредненное распределение радионуклидов по толщине слоя донных отложений (см. рисунки 4, 5). Расчеты производились с помощью интерполирующей программы ISOMAP (НИЦ «Курчатовский институт»).

Как следует из данных, представленных в таблице 6, оценки интегральной активности, полученные на основе данных российско-норвежских (1992-1994) и российских экспедиций (2005-2006), расходятся менее чем в 2 раза, что в данном контексте означает достаточно хорошее их совпадение. Предпочтение, однако, следует отдать результатам последних экспедиций, поскольку в них был использован «пообъектный» метод исследования радиоактивности донных отложений, который подразумевает проведение измерений в непосредственной близости от затопленных объектов с помощью высокоточных средств доставки гамма-спектрометрической аппаратуры (в отличие от «сеточного» метода, использованного в 1992-1994 годах, при котором точки измерения/пробоотбора выбираются приблизительно на равном расстоянии друг от друга и равномерно покрывают площадь исследуемого района).

Примечательно, что полученные оценки суммарной активности в донных отложениях оказались заметно меньше результатов оценочных расчетов, которые были проведены ранее в рамках таких крупных международных проектов, как МНТЦ-101 и IASAP [3]. Расхождение, как видно из таблицы 6, достигает нескольких десятков раз. Это свидетельствует о том, что скорость выхода радиоактивных материалов из захоронений ТРО, использованная в этих оценочных расчетах, была сильно завышена по сравнению с реальной. 

Фоновые уровни содержания радионуклидов в донных отложениях Карского моря значительно меньше значений, приведенных на рисунках 3, 4 и 5. В таблице 7 представлены данные о средних концентрациях радионуклидов в донных отложениях различных морей.

Как следует из представленных данных, несмотря на обилие подводных захоронений, Карское море не является областью повышенного радиационного риска. Фоновые значения концентрации радионуклидов, приведенные в таблице 7, зависят скорее от расстояния до Селлафильда, где расположен завод по переработке ядерных отходов, чем от количества РАО, затопленных в акватории.

Потенциально наиболее опасные объекты

Существует тип ППОО, который представляет большую потенциальную опасность, в первую очередь – благодаря своему высокому радиационному потенциалу. Речь идет об объектах с отработанным ядерным топливом. Перечень этих объектов представлен в таблице 8. Оценка радиа- ционного потенциала объектов дана в пересчете на 2012 год.

Наряду с высоким радиационным потенциалом эти объекты характеризуются наличием защитных барьеров, которые препятствуют немедленному выходу радионуклидов в окружающую морскую среду. Характеристики этих ППОО, такие как эффективность защитных барьеров, скорость их разрушения, динамика водной среды в районе затопления и пр., требуют углубленного изучения с обязательным учетом индивидуальных особенностей каждого из захоронений.

В целях рационального планирования дальнейшего обращения с перечисленными выше ППОО необходимо провести процедуру ранжирования их по уровню потенциальной опасности. Рассмотрим некоторые объекты, которые представляют наибольший интерес с этой точки зрения и, на наш взгляд, должны стоять во главе списка нерешенных радиационных проблем Российской Федерации.

АПЛ Б-159 проекта 627А

Атомная подводная лодка Б-159 проекта 627А затонула 30 августа 2003 года при буксировке из поселка Гремиха на СРЗ в город Полярный, куда она была направлена для выгрузки ОЯТ из реакторов и последующей утилизации. Затопление произошло на входе в Кольский залив в 3,7 милях от острова Кильдин на глубине 246 метров, на протяжении 16 миль до пункта назначения (см. рисунок 7). На момент затопления активность радионуклидов в ОЯТ двух реакторов АПЛ Б-159 составляла 6,6 ПБк (177 кКи). К настоящему моменту она снизилась до 5,32 ПБк (143,8 кКи).

Рис. 7. Вверху – место затопления Б-159, внизу – трехмерная акустическая модель АПЛ Б-159,
получена в 2007 году с помощью многолучевого сонара высокого разрешения ADUS SEABAT

По нашему мнению, затонувшая АПЛ Б-159 представляет собой максимальную потенциальную опасность среди всех затопленных в Арктике объектов, поскольку:

• во-первых, активность отработанного ядерного топлива в реакторах АПЛ превосходит активность всех других затопленных объектов;
• во-вторых, в отличие от ППОО, затопленных в Карском море и у побережья Новой Земли, на АПЛ Б-159 отсутствуют какие-либо дополнительные защитные барьеры между ОЯТ и морской средой (таких, как заливка битумом помещений РО, заполнение труб первого контура и АЗ твердеющими составами на основе фурфурола и т.д.), что увеличивает риск возможного загрязнения;
• в-третьих, АПЛ Б-159 затонула на выходе из Кольского залива: рядом проходят судоходные пути, а в непосредственной близости от лодки в 2007 году было отмечено значительное количество рыбы промысловых пород (треска, пикша, зубатка, морской окунь) и других биообъектов (криль, крабы), при этом районы разрешения ADUS SEABAT рыбного промысла расположены также недалеко от места затопления. По экспертным оценкам, в случае разгерметизации реакторной установки АПЛ Б-159 через один год может возникнуть превышение контрольных концентраций в рыбе. По консервативным оценкам, через 10 лет могут быть превышены допустимые уровни удельной активности радионуклидов в рыбе по ¹³⁷Cs и по ⁹⁰Sr. Кроме того, может стать значимым радиационный риск для гидробионтов, поселившихся вблизи прочного корпуса и проявления у них негативных радиационных эффектов. В любом случае, выход радиоактивности из АПЛ может способствовать возникновению проблем с сопредельными странами в случае обнаружения ими в выловленной рыбе техногенных радионуклидов в количествах, превышающих фоновые значения.

С учетом этих обстоятельств оптимальным решением по дальнейшему обращению с АПЛ Б-159 является ее подъем с последующей утилизацией. Решение об оставлении АПЛ Б-159 на месте затопления потребует разработки проекта по ее надежной консервации с целью предотвращения выхода радионуклидов. При этом, вследствие коррозии топлива в морской воде, будет происходить его постепенное разрушение и осыпание, что не исключает возможности возникновения в будущем самоподдерживающейся цепной реакции. Таким образом, при отказе от подъема АПЛ должна быть разработана система постоянного мониторинга радиационной обстановки в месте затопления.

Варианты укрытия АПЛ Б-159 в месте затопления прорабатывались в СМПБМ «Малахит», о чем сообщалось на Семинаре КЭГ МАГАТЭ, проходившем в Осло в феврале 2011 года. При этом было отмечено, что по сложности выполнения операции подъема и укрытия примерно равноценны.

Последний радиационный мониторинг АПЛ Б-159 проводился в июне-июле 2007 года в рамках международной программы AMEC. Было установлено, что первый контур реакторных установок АПЛ оставался на тот момент герметичным, и выхода радионуклидов из АПЛ в окружающую морскую среду обнаружено не было. После осмотра корпуса АПЛ был сделан вывод о том, что подъем АПЛ возможен в соответствии с проектом, разработанным СПМБМ «Малахит» еще в 2003 году (после внесения некоторых незначительных изменений).

В настоящее время ни состояние защитных барьеров затонувшей АПЛ Б-159, ни радиационная обстановка в районе затопления не известны. [В 2007 году на АПЛ был установлен автономный датчик радиоактивности, который закончил в свою работу в ноябре 2008 года].

АПЛ К-27 проекта 645

В мае 1968 года на АПЛ К-27 произошла авария паропроизводящей установки (ППУ) с разрушением около 20% активной зоны реактора левого борта. После аварии ППУ была выведена из эксплуатации, теплоноситель первого контура «заморожен», а АПЛ – переведена в отстой. В сентябре 1981 года К-27 была затоплена в заливе Степового Карского моря с открытым люком реакторного отсека. С целью предотвращения проникновения воды в свободные объемы реакторов и оборудования ППУ была проведена их консервация путем заполнения внутренних полостей оборудования и части помещений реакторного отсека консервирующими составами на основе битума и фурфурола. По расчетным оценкам, активность ОЯТ в реакторах К-27 в настоящий момент составляет 629,8 ТБк (17,1 кКи).

Обследование К-27 проводилось в совместных российско-норвежских экспедициях в 1993 и 1994 годах, а также в экспедициях МЧС России 2004, 2005 и 2006 годов. В 2004 году К-27 была обнаружена во время съемки ГБО лежащей на ровном киле (рис. 8).

Рис. 8. Залив Степового. Место затопления АПЛ К-27.
На вставном фрагменте – гидроакустическое изображение К-27 (2004)

Во время экспедиции 2006 года были проведены несколько серий измерений и получены данные о радиационном загрязнении места затопления. Было установлено, что в одной из точек измерения поверхность легкого корпуса АПЛ сильно загрязнена ¹³⁷Cs. Однако, анализ формы спектра показал, что выявленное загрязнение связано, скорее всего, не с выходом активности из АПЛ после ее затопления в заливе Степового, а с последствиями радиационной аварии, произошедшей в 1968 году [7]. Этот вывод был подтвержден результатами измерения уровней гаммаактивности воды в районе рубки и донных отложений в месте затопления АПЛ, которые показали, что концентрация ¹³⁷Cs не превышает пределов обнаружения спектрометра.

Анализ проб грунта, которые были отобраны при обследовании района затопления К-27, показал, что максимум активности ¹³⁷Cs в грунте расположен на горизонте 5 см и не превышает 8,9 ± 0,8 Бк/кг (рис. 9).

Рис. 9. Профиль распределения ¹³⁷Cs в районе затопления К-27 не отличается от типичного для залива Степового

Таким образом, результаты обследования говорят о том, что

• выхода радионуклидов из реакторов АПЛ К-27 в окружающую морскую среду не обнаружено;
• основные защитные барьеры на момент проведения последнего обследования (2006) не утратили своей герметичности.

Последние данные [11], полученные в 2011 году при утилизации реакторной установки с ЖМТ показали, что консервант на основе фурфурола со временем деградирует. Это означает, что и в реакторном отсеке К-27 идет процесс разрушения консерванта, что, в свою очередь, неизбежно приведет к его разгерметизации и попаданию морской воды в активную зону в обозримом будущем.

На рабочей встрече экспертов МАГАТЭ в феврале 2011 года разработчиками реакторной установки К-27 было заявлено о возможном возникновении самоподдерживающейся цепной реакции в реакторах этой АПЛ в случае попадания в активную зону морской воды в объеме 5-6 л. При этом «возможна ядерная вспышка, классифицируемая как взрыв», которая приведет к разрушению корпуса лодки и радиоактивному загрязнению окружающей морской среды [10]. Согласно наиболее консервативным оценкам, мощность такого взрыва может составить ~ 1 тонна в тротиловом эквиваленте.

В реакторах АПЛ К-27 находится большое количество высокообогащенного урана (~180 кг ²³⁵U). Глубина затопления составляет всего 33 метра, при этом обеспечить физическую защиту объекта практически невозможно. Таким образом, АПЛ К-27 может представлять определенный соблазн для террористического акта на месте затопления или попытки извлечения радиоактивных материалов для оснащения взрывных устройств.

В итоговом протоколе семинара экспертной группы КЭГ МАГАТЭ, прошедшем в Хельсинки в апреле 2012 года указывается следующее: «Исходя из текущей информации о состоянии затопленной АПЛ К-27 и ее интерпретации в частности в том, что касается расчетных темпов коррозии и разрушения отдельных основных элементов ее реакторов, подъем этой подводной лодки вместе с двумя реакторами, содержащими высокообогащенный уран, был представлен как самый приоритетный проект для международного сообщества».

АПЛ К-278 («Комсомолец»)

АПЛ К-278 «Комсомолец», проект 685, затонула 7 апреля 1989 года в Норвежском море на глубине 1680 м (рис. 10). Согласно расчетным оценкам, суммарная активность ОЯТ в реакторах «Комсомольца» в настоящее время составляет 3,4 ПБк (92,9 кКи).

В 1994 году была сделана верхняя оценка скорости поступления ¹³⁷Cs из трубы вентиляции реакторного отсека «Комсомольца» в окружающую среду – 0,37 ТБк/год (10 Ки/год). Содержание ¹³⁷Cs в воде за неделю менялось от 300 до 1600 Бк/л.

Рис. 10. Место аварии АПЛ «Комсомолец»

 

В 2007 году было установлено, что с момента последних измерений 1994 года концентрация радионуклидов в месте их выхода из АПЛ снизилась более чем в 30 раз (¹³⁷Cs – не более 15-20 Бк/л, ⁶⁰Сo ~ 1 Бк/л) (рис. 11 и 12). На основании этого можно сделать вывод, что за 18 лет после затопления АПЛ выход радионуклидов из топлива в морскую воду замедлился. Одной из вероятных причин такого замедления могут быть, например, образующиеся продукты коррозии (как самого топлива, так и оболочек тепловыделяющих элементов), которые перекрывают пути выхода радионуклидов из топлива в морскую воду.

Рис. 11. Рубка АПЛ «Комсомолец» с установленным гамма-спектрометром (2007),
на вставном фрагменте – интенсивный выход радиоактивной взвеси из трубы реакторного отсека в 1994 году

Рис. 12. Измерение скорости поступления ¹³⁷Cs из трубы реакторного отсека;
измерения выполнялись с помощью автономного гамма-спектрометра в течение 1,5 суток

Сейчас нельзя однозначно утверждать, что снижение концентрации вызвано именно уменьшением выхода радионуклидов из топлива. Другой возможной причиной этого явления может быть изменение гидрологической ситуации в районе аварии. Для окончательного определения скорости выхода радионуклидов из АПЛ «Комсомолец» необходима установка системы долговременного мониторинга.

Особую важность этому объекту, как потенциальному источнику радиационного загрязнения, придает тот факт, что из всех затонувших или затопленных АПЛ с ОЯТ, «Комсомолец» – единственная лодка, из которой был зарегистрирован выход радионуклидов. Кроме того, место аварии находится в зоне интенсивного промыслового рыболовства, что объясняет заинтересованность международной общественности в регулярном радиоэкологическом мониторинге этого района мирового океана.

Экранная сборка с частью отработанного ядерного топлива
и реакторный отсек атомного ледокола «Ленин»

В 1965 году во время плановых ремонтных работ, в результате ошибки операторов, произошло кратковременное прекращение циркуляции воды через активную зону второго реактора, что привело к частичному повреждению тепловыделяющих сборок. Активная зона была полностью выгружена из 1-го и 3-го реакторов, а из 2-го реактора – лишь частично (около 40%). Остаток топлива – 125 тепловыделяющих сборок – был удален вместе с экранной сборкой и затоплен у берегов архипелага Новая Земля в заливе Цивольки в 1967 году на глубине 44 м. По расчетным оценкам ее активность на настоящий момент составляет 1196,7 ТБк (32,4 кКи)

---

Атомный ледокол «Ленин» – первое гражданское ядерное судно в мире –
спущен на воду в 1959 году в Ленинграде. Был оснащен атомной паропроизводящей установкой ОК-150,
которая имела в своем составе три атомных реактора номинальной мощностью 3x90 МВт.
Ледокол успешно проработал в шести навигациях по 100-150 суток каждая,
при этом время работы судовой ядерной энергетической установки
составило около 25 тысяч часов.

---

Радиационных последствий произошедшая на ледоколе «Ленин» авария не имела. В 1970 году реакторный отсек ледокола был заменен новым не в результате аварии, а в связи с модернизацией судовой ядерной энергетической установки, которая к тому времени выработала свой ресурс и морально устарела. При замене реакторный отсек был вырезан подрывом из корпуса судна и также затоплен в заливе Цивольки.

Обследование экранной сборки

Во время экспедиции 2006 года использование современного оборудования и продвинутых методик обследования акваторий позволило обнаружить точное место подводного захоронения контейнера с частью топлива и экранной сборкой атомного ледокола «Ленин» и реакторной паропроизводящей установки ОК-150 с тремя реакторами, поиски которых велись с 1992 года. Схема контейнера и ППУ ОК-150 представлены на рисунке 13 [14, 15].

 

 

Рис. 13. Вверху – схема контейнера с частью топлива и экранной сборкой атомного ледокола «Ленин»; 
внизу – его вид по данным съемки ГБО 2004 года.
Основные размеры упаковки: длина (макс.) – 15 м; диаметр – 4,5 м; высота – 5 м

Обследования, проведенные в 2006 и 2010 годах показали, что внешний защитный барьер – оболочка понтона из углеродистой стали – уже разрушился в результате коррозии (в 2006 году еще существовала верхняя часть контейнера). Обнажившаяся поверхность бетонной заливки находится в хорошем состоянии и не имеет следов явных повреждений – трещин, сколов и пр.

Результаты прямых спектрометрических измерений, проведенных в верхней части понтона, у его основания, а также на небольшом удалении от понтона (1-3 м) показали, что радиационная обстановка в месте захоронения ППОО с экранной сборкой не отличается от фоновой (см. рис. 5). Таким образом, можно утверждать, что, несмотря на разрушение внешней оболочки понтона, герметичность остальных защитных барьеров объекта не нарушена и выхода техногенных радионуклидов в окружающую морскую среду не происходит.

Рис. 14. Фрагменты видеосъемки обследования экранной сборки атомного ледокола «Ленин» в 2006 году

Тем не менее, этот контейнер содержит около 30% всей активности объектов с ОЯТ, затопленных в заливах Новой Земли (то есть без учета затонувших АПЛ Б-159 и «Комсомолец»), и, в случае коррозионного разрушения защитных барьеров и разгерметизации контейнера, может заметно ухудшить радиационную ситуацию в этом районе Мирового океана [2, 3].

Обследование реакторного отсека

Перед затоплением реакторного отсека с паро-производящей установкой ОК-150 первые контуры всех трех реакторов были промыты, осушены и герметизированы. Затопление произведено без предварительной консервации с фурфуролом. Вид отсека перед затоплением показан на рисунке 15.

Рис. 15. Реакторный отсек атомного ледокола «Ленин»
с реакторной установкой ОК-150

Согласно результатам нескольких независимых оценок [2, 12, 13], суммарная (наведенная) активность трехреакторной установки ОК-150 атомного ледокола «Ленин» в 1998 году составляла около 60 ТБк (1,6 кКи).

Несмотря на значительное число экспедиций к местам затопления твердых радиоактивных отходов в заливах Новой Земли, точная идентификация затопленного реакторного отсека была проведена только во время экспедиции 2006 года на научно-исследовательском судне «Профессор Штокман» [17]. По результатам ГБО-съемки 2004 года на некотором удалении от указанного в архивных данных места затопления реакторного отсека обнаружен объект, вид и размеры которого подходили под описание отсека. На рисунке 16 приведено изображение объекта, полученное в 2004 году с помощью ГБО.

Рис. 16. Изображение ППУ ОК-150 атомного ледокола «Ленин»,
полученное с помощью гидролокатора бокового обзора [15]

Рис. 17. Фрагменты видеосъемки обследования ППУ ОК-150 атомного ледокола «Ленин» [16]

Во время экспедиции 2006 года было проведено визуальное и радиационное обследования объекта с помощью деокамеры телеуправляемого подводного аппарата «ГНОМ».

Объект представляет собой сложную конструкцию, состоящую как бы из 2-х, находящихся друг над другом прямоугольных фрагментов общей высотой более 10 метров. На объекте явно видны решетчатые настилы, ограждения и трапы. На горизонтальных плоскостях наблюдается слой иловых отложений толщиной до 20-40 см. Результаты ви- зуального обследования позволяют идентифицировать объект как стоящий вертикально на дне реакторных отсек ППУ ОК-150 атомного ледокола «Ленин».

Радиационное обследование объекта проведено также с использованием ТПА «ГНОМ» с размещенным на нем подводным гамма-спектрометром РЭМ-26К. Из-за опасности зацепа кабель-троса за выступающие конструкции проведено только одно измерение уровней гамма-излучения на поверхности отсека. Вероятнее всего, в соответствии с приведенной выше схемой (рис. 15), измерения проведены в районе верхней палубы. Полученный спектр гамма- излучения приведен на рисунке 18. На этом же рисунке для сравнения показан спектр донных отложений, зарегистрированный на удалении около 20 метров от реакторного отсека. Как видно из спектра, на поверхности отсека явно видно присутствие техногенного радионуклида 60Co активационного происхождения, что еще раз подтверждает правильность идентификации объекта как реакторного отсека ППУ ОК-150 атомного ледокола «Ленин».

Рис. 18. Спектры гамма-излучения,
зарегистрированные у реакторного отсека атомного ледокола «Ленин»

Выводы

Радиационная обстановка в заливах Новой Земли на сегодняшний день остается нормальной и не представляет опасности для локальных водных экосистем региона. На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что защитные барьеры затопленных объектов до настоящего времени не потеряли своей эффективности, а скорость выхода в окружающую среду радионуклидов в несколько раз ниже ранее выполненных экспертных оценок. Однако состояние наиболее опасных затопленных объектов исследовано явно не достаточно, что не позволяет сделать надежный прогноз на будущее.

В заливах Абросимова, Степового и Цивольки удалось уточнить местоположение большинства затопленных объектов, в том числе – точные места подводного захоронения реакторной паропроизводящей установки ОК-150 и контейнера с экранной сборкой атомного ледокола «Ленин».

До сих пор не решена задача точной идентификации части обнаруженных объектов (в том числе – объектов с ОЯТ). Точные места затопления объектов в Новоземельской впадине Карского моря и их состояние неизвестны, в частности, не найден реакторный отсек с невыгруженным ОЯТ АПЛ зак. № 421.

Радиационная ситуация в заливах Седова, Ога, Благополучия и Течений также до сих пор остается практически неисследованной.

Состояние защитных барьеров затопленных объектов с ОЯТ (в том числе – состояние защитных барьеров АПЛ К-27 с ЖМТ-реактором) исследовано недостаточно полно, в частности, нет достоверных оценок степени их деградации. Учитывая высокий радиационный потенциал этих объектов, нельзя утверждать, что в дальнейшем в этом регионе не произойдет ухудшения радиационной ситуации.

Ведомственная принадлежность затопленных объектов до сих пор окончательно не определена, что затрудняет принятие официальных решений по обращению с этими объектами. В существующей редакции ФЦП «Ядерная и радиационная безопасность России» отсутствуют какие-либо прямые упоминания о проблеме затопленных в морях Арктики радиоактивных отходов и объектов с ядерным топливом. До сих пор не выработана единая концепция обращения с такими затопленными объектами.

---

ЛИТЕРАТУРА

1. Сивинцев Ю.В., Вакуловский С.М., Васильев А.П. и др. Радиоэкологические последствия затопления радиоактивных отходов в морях, омывающих Россию («Белая книга – 2000»). – Москва: ИздАТ, 2005.
2. IAEA-97. Predicted Radionuclide Release from Marine Reactors Dumped in the Kara Sea.  IAEA-TECDOC – 938. – International Atomic Energy Agency. – Vienna, 1997.
3. Dumping of radioactive waste and radioactive contamination in the Kara Sea. Results from 3 years of investigations (1992-1994) performed by the joint Norwegian-Russian Expert Group. –ISBN 82-993079-4-5. – March 1996.
4. Казеннов А.Ю., Кикнадзе О.Е. Программа и методика проведения измерений и обобщение экспериментальных данных о подводных потенциально опасных объектах, затопленных в заливах Степового, Абросимова и Цивольки архипелага Новая Земля. – Москва: РНЦ «Курчатовский институт», 2006.
5. Казеннов А.Ю. Методы и средства обследования морских радиационно-опасных объектов. – «Подводные технологии и мир океана». – № 2. – Москва, 2005. – С. 4-14.
6. Владимиров М.В., Казеннов А.Ю., Кикнадзе О.Е., Кобылянский В.В. Обследование подводных потенциально опасных объектов в заливах архипелага Новая Земля. – «Подводные технологии и мир океана». – № 1. – Москва, 2006.
7. Владимиров М.В., Вялышев А.И., Казеннов А.Ю., Кикнадзе О.Е., Кобылянский В.В. Современное состояние подводной лодки К-27. Краткое сообщение по результатам экспедиции 2006 года. – «Подводные технологии и мир океана». – № 5-6. – Москва, 2006.
8. Владимиров М.В., Казеннов А.Ю., Кикнадзе О.Е., Кобылянский В.В. Обследование затоплений радиоактивных отходов в Карском море. – «Подводные технологии и мир океана». – № 5-6. – Москва, 2006. – С. 30-37.
9. Казеннов А.Ю., Кикнадзе О.Е., Кобылянский В.В. Поиск и идентификация экранной сборки и реакторного отсека атомного ледокола «Ленин». – «Подводные технологии и мир океана». – № 5-6. – Москва, 2006. – С. 38-43.
10. Сомов И.Е. «О подъеме АПЛ пр. 645 (К-27) для снижения ядерного и радиационного риска в Северо-Западном регионе». Материалы еминара КЭГ МАГАТЭ «Исследование АПЛ и объектов с ядерным топливом и радиоактивными отходами, затопленных в Арктических морях, и стратегии радиоэкологической реабилитации Арктического региона». – 16-17 февраля 2011, Осло, Норвегия.
11. Panteleyev V. «Discharging of fuel from the reactor of «Alpha» Class submarine and dismantling of the active zone». – Материалы семинара КЭГ МАГАТЭ «Implementation of International Nuclear Legacy Programmes in Russia». – 26-27 April 2012. – Helsinki, Finland.
12. Сивинцев Ю.В. Исследование состава радионуклидов и характеристики топлива в затопленных лодочных реакторах и атомном ледоколе «Ленин». – Отчет РНЦ «Курчатовский институт» № 31/7281. – Москва, 1993.
13. Pilot Study for the update of the MARINA Project on the radiological exposure of the European Community from radioactivity in North European marine waters. Final Report. – EC, 1999.
14. Cruise report, Norwegian/Russian expedition to the dump sites for radioactive waste in the open Kara Sea, the Tsivolki Fjord and the Stepovogo Fjord. – September-October 1993.
15. «Проведение работ по обследованию подводных потенциально опасных объектов в Карском море». – Итоговый отчет по государственному контракту №4 ПРСН-ЦФР от 22.04.04 г. МЧС РФ.
16. «Обследование подводных потенциально-опасных объектов в Карском море». – Итоговый отчет по государственному контракту №1 ПРСН от 10.03.06 г. МЧС РФ.