Радиоактивный йод-129: какой способ утилизации ядерных отходов безопаснее

Одним из самых опасных компонентов ядерных отходов является йод-129 – радиоактивный изотоп, который остается активным в течение миллионов лет и при попадании в организм человека накапливается в щитовидной железе. В мире существуют кардинально разные подходы к обращению с этим веществом. В США отработанное топливо, содержащее йод-129, планируется захоранивать в глубоких подземных хранилищах, которые, по мнению ученых, обеспечат достаточную изоляцию.

В то же время Франция routinely сбрасывает низкоактивные радиоактивные стоки, содержащие йод-129 и другие радионуклиды, прямо в океан. В стране практикуется переработка отработанного ядерного топлива, и завод по переработке ежегодно выбрасывает около 153 килограммов йода-129, что находится в пределах французских нормативных ограничений. Новое исследование ученых из Массачусетского технологического института (MIT) и их коллег из национальных лабораторий количественно оценивает выбросы йода-129 при трех различных сценариях: захоронение в США, разбавление и сброс во Франции, а также использование фильтров для улавливания изотопа с последующим захоронением.

Исследователи обнаружили, что текущая практика переработки топлива во Франции приводит к выбросу в биосферу около 90 процентов йода-129, содержащегося в отходах. Хотя в водах Ла-Манша и Северного моря вблизи французских и бывших британских заводов по переработке фиксируются низкие уровни этого изотопа, которые не считаются опасными для здоровья, подход США с глубоким подземным захоронением обеспечивает несравнимо меньшие выбросы.

«Объединение этих данных для получения комплексного представления о йоде-129 очень важно, – говорит доцент MIT Харуко Уэйнрайт, один из авторов статьи, опубликованной в журнале Nature Sustainability. – Есть ученые, которые посвящают жизнь очистke зараженных участков от йода-129. Иногда они шокированы, узнав, что некоторые страны выбрасывают так много этого вещества». Работа также предоставляет жизненный цикл проблемы, показывая, когда и где происходят выбросы, а не только конечную утилизацию.

В целом, текущая практика переработки отработанного ядерного топлива с последующим сбросом приводит к попаданию большей части йода-129 в окружающую среду уже сегодня. Прямое захоронение отработанного топлива, напротив, приводит к выбросу примерно в 100 миллионов раз меньшего количества в течение миллиона лет. Третий вариант – переработка с использованием газовых фильтров для улавливания йода-129 – позволяет изолировать до 94% вещества, но затем эти фильтры захораниваются в неглубоких хранилищах. Это создает риск случайного выброса в будущем из-за человеческого вмешательства после истечения срока государственного контроля.

Исследователи также проанализировали концентрацию йода-129 в поверхностных водах. Сравнение показало, что на объекте в Южной Каролине, где стоки сбрасывались вдали от крупных рек, концентрация оказалась значительно выше, чем в реке Колумбия в штате Вашингтон. «Это предостерегающий пример того, что утилизация может концентрировать загрязняющие вещества и должна быть тщательно спроектирована для защиты местных сообществ», – отмечает Уэйнрайт.

Авторы исследования не стремятся отговорить страны от переработки ядерного топлива. Они подчеркивают, что история охраны окружающей среды с 1960-х годов – это переход от сброса отходов к их изоляции. Такие страны, как Япония, планируют использовать усовершенствованные фильтры для улавливания йода-129. Ученые считают, что ядерное сообщество, которое было пионером в стратегиях изоляции отходов с 1950-х годов, должно ускорять эти усилия. Отказ от ядерной энергии из-за проблем с отходами, по их мнению, может стимулировать развитие других отраслей с гораздо более низкими экологическими стандартами.