Обгрунтування оцінки еколого-економічної ефективності захоронення радіоактивних відходів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рівненський державний гуманітарний університет

ОБГРУНТУВАННЯ ОЦІНКИ ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ЗАХОРОНЕННЯ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ

Петрівський Я.Б., к.ф.-м.н., доцент

Анотація

Запропоновано методику проведення еколого - економічної оцінки ефективності захоронення радіоактивних відходів, що забезпечить прийняття економічно вигідних та екологічно надійних технологічних рішень в галузі іммобілізації радіоактивних відходів.

It is offered a technique of realization ecological and economical estimation of productivity of a disposal of radioactive wastes, that will ensure acceptance economic favourable and ecology of the reliable technological decisions in management of radioactive waste.

На даний час загальноприйнятою та етичною по відношенню до майбутніх поколінь концепцією ізоляції відпрацьованого ядерного палива, високоактивних та тривало існуючих радіоактивних відходів (РАВ), що дозволяє технічну реалізацію, є захоронення їх у стабільних геологічних формаціях [1-3]. Радіаційна безпека мультибар'єрної системи геологічної ізоляції РАВ, що складається із упаковки РАВ, інженерних (геологічне сховище) та природних (геологічне середовище) бар'єрів, повинна бути обґрунтованою на термін не менше 1 млн. років. Напрями діяльності по створенню геологічного сховища включають роботи по вибору місця для розміщення сховища, проектування сховища та аналіз його безпеки, весь цикл яких може тривати від 20 до 35 років і більше. Вартість створення сховища залежить від масштабів розвитку ядерної енергетики та може досягнути від одного до декількох млрд. євро. Згідно положень, сформульованих у документі - "Національна доповідь України про безпеку поводження з відпрацьованим паливом та про безпеку поводження з радіоактивними відходами" на Україні передбачено будівництво Центрального сховища високоактивних відходів до 2020 року із наступним пуском в експлуатацію у 2021 році [4].

За час експлуатації існуючих реакторів на Україні буде накопичено приблизно 76 тис. м³ високоактивних та тривало існуючих РАВ, що мають бути ізольовані в геологічному середовищі. На Україні склалась критична ситуація по відношенню до ізоляції вказаних радіоактивних відходів. За їх кількістю на 1 ГВт потужності АЕС Україна випереджує багато країн за рахунок значних об'ємів РАВ чорнобильського походження. Терміни та вартість ізоляції РАВ у геологічному сховищі можуть бути зменшені при захороненні певних їх типів у свердловинних сховищах [5].

Згідно джерела [6] захоронення відпрацьованого ядерного палива та осклованних високоактивних РАВ у свердловинному сховищі на 2,2 рази більш вигідно у порівнянні із захороненням їх у шахтному сховищі. Однак, захоронення у свердловинному сховищі крупно габаритних РАВ (наприклад, частини РАВ об'єкту "Укриття", Чорнобильської зони відчуження та елементів від демонтажу реакторів АЕС) невигідно, внаслідок габаритних обмежень контейнерів у свердловинах.

Таким чином, для того щоб досягти зниження вартості ізоляції високоактивних РАВ та тривалоіснуючих відходів, необхідно використовувати комбінований спосіб їх захоронення, а саме: відпрацьоване ядерне паливо та високоактивні РАВ захоронювати у свердловинному сховищі, а інші типи РАВ - у шахтному.

Ще один спосіб, що дозволяє знизити вартість захоронення РАВ у шахтному сховищі полягає у встановлені відповідних критеріїв прийняття відходів на захоронення у приповерхневих сховищах, що означає необхідність вивчення можливості переведення частини тривалоіснуючих РАВ у РАВ проміжного типу, для яких є допустимим захоронення у приповерхневих сховищах.

У даний час на Україні роботи по створенню геологічного сховища виконуються згідно реалізації Комплексної програми по обходженню з РАВ [7]. Внаслідок об'єктивних причин (відсутність окремої державної цільової програми створення геологічного сховища, фонду для фінансування робіт, державного замовника) роботи просуваються повільно. Найбільшого прогресу досягнуто в роботі по вибору території для розміщення геологічного сховища.

Роботи по розробці технологій створення інженерних бар'єрів, проектування сховища та розробка нормативних та методичних документів, що регламентують виконання аналізу безпеки для геологічних сховищ, ведуться не достатньо швидко, що стримує роботи геологічного напрямку.

Важливим аспектом проблеми поводження з РАВ є вибір адекватних критеріїв оцінювання та інших заходів пов'язаних із РАВ. Відома методика оцінки вартості створення геологічного сховища в Україні описана в роботі [6], де вихідними даними по виконанню розрахунків є об'єми РАВ та орієнтовні показники питомої активності захоронення різного типу РАВ у країнах Європейського Союзу. При оцінюванні вартості враховувалась різна частка заробітної плати у структурі цін на Україні та Західній Європі. Таким чином, в цінах 2002р. вартість створення геологічного сховища шахтного типу для ізоляції всього об'єму високоактивних та тривалоіснуючих РАВ, накопичених на Україні до даного часу та на перспективу до 2035р, оцінювалось приблизно в 4 млрд. грн. З ростом рівня життя населення та в силу розвитку інфляційних процесів буде зростати і вартість створення геологічного сховища. При щорічному рівні інфляції у 6% та зростанню добробуту у 1,5 - 2,5 рази до 2020 р. вартість створення геологічного сховища може досягнути 6 - 9 млрд. грн.

Витрати спрямовані на забезпечення надійності захисту екосистеми від різного роду техногенних забруднень та катастроф, мають тенденцію до зростання, що є очевидним в силу значущості та актуальності проблеми, у зв'язку із чим важливими є задачі оптимального використання ресурсів при захороненні радіоактивних відходів, а отже, і проблема оцінки економічної ефективності природоохоронних витрат.

Тривалий час для адекватної оцінки економічної ефективності діяльності при захороненні радіоактивних відходів використовувалась "Методика визначення економічної ефективності різних методів переробки та захоронення радіоактивних відходів", що була прийнята на нараді країн - членів колишнього СЕВ у 1968р., яка у певній мірі лише відображала специфіку витрат проте не вказувала оцінки ефекту захоронення радіоактивних відходів. Ефект даного роду (попереджений збиток) тяжко піддається оцінці, тому довгий час природоохоронні витрати розглядались як невиробничі, як вирахування з національного прибутку.

Разом з тим, вони забезпечують досягнення однієї з кінцевих цілей того ж рангу та значення, що і задоволення потреб у продукції та послугах. Природоохоронні витрати розглядаються зараз, як частина сукупних витрат, ефектом яких є попередження збитку від можливих екологічних відхилень.

Зауважимо, що проблема адекватної оцінки попередженого економічного збитку та еколого-економічної ефективності технологічних процесів захоронення радіоактивних відходів є достатньо складною та недостатньо вивченою.

Для комплексної адекватної еколого-економічної оцінки різних методів захоронення радіоактивних відходів та обґрунтування вибору оптимального варіанту ключове значення має системний підхід та фундаментальний принцип теорії ефективності - тотожність ефекту (результату).

Системний підхід передбачає оцінку локальних елементів з позиції системи в цілому, врахування всіх спряжених витрат. У зв'язку з цим при економічному оцінюванні різних технологій захоронення радіоактивних відходів розрахунки необхідно здійснювати за повним технологічним циклом поводження з радіоактивними відходами (переробка - захоронення - наступний контроль та утримання могильника), включаючи знешкодження вторинних відходів, що утворюються як в технологічному процесі захоронення радіоактивних відходів, так і виникають в процесі їх тривалого зберігання. радіоактивний ядерний захоронення екологічний

Правило тотожності ефекту вимагає порівнювати варіанти, що розглядаються по соціальним, у тому числі екологічним факторам. Для реалізації цього принципу використовується "метод доповнюючих витрат", що означає включення у базовий варіант витрат, необхідних для досягнення соціальних, екологічних параметрів альтернативного варіанту, незалежно від того, чи будуть ці витрати дійсно мати місце.

Такий підхід дозволяє кількісно виразити екологічні переваги варіанту в економічному еквіваленті. При цьому варіант, що не забезпечує досягнення встановлених соціальних параметрів (обмежень), не приймається до розгляду та не може бути реалізованим.

Для економічного обґрунтування радіоекологічної діяльності застосовуються показники загальної та порівняльної економічної ефективності природоохоронних витрат та чистого економічного ефекту інноваційних проектів та технологічних рішень в сфері захоронення радіоактивних відходів.

Значення попередженого економічного збитку (П) дорівнює різниці між розрахунковими значеннями збитку, що мав місце до впровадження пропозиції (З ₁), та збитку після реалізації даної пропозиції (З ₂):

П= З₁- З₂.

Еколого-економічна ефективність природоохоронних витрат визначається з метою:

- характеристики фактичної та прогнозованої ефективності витрат;

- прийняття рішень про доцільність тих або інших технічних та технологічних нововведень в галузі захоронення радіоактивних відходів та вибору оптимального варіанту технічного рішення;

- оцінки степеня освоєння інвестицій.

Зведення варіантів у порівняльний вигляд здійснюється шляхом включення в базовий варіант "додаткових" витрат, необхідних для досягнення показників нової техніки. Порівняння варіантів згідно вихідних даних здійснюють при рівності всіх інших умов, крім змін, пов'язаних із використанням результатів технічних рішень.

За базу порівняння при визначенні річного економічного ефекту нової техніки в процесі вибору варіанта створення нової техніки приймаються показники кращої вітчизняної або закордонної техніки, що може бути закупленою у необхідній кількості або розроблена на Україні на основі придбання ліцензії, яка має найменші витрати в розрахунку на одиницю виробленої за її допомогою продукції (роботи), а на етапі впровадження та експлуатації нової техніки - показники замінної техніки.

Що до нових технічних рішень спрямованих на попередження збитку від забруднення оточуючого середовища радіоактивними відходами, у якості бази порівняння використовується ситуація, що могла би мати місце при відсутності розробленої нової техніки (метод порівняння "забрудненого" та контрольного "не забрудненого" районів).

Особливості формування поточних та капітальних витрат по варіантах технічних рішень такі. При визначенні річного економічного ефекту в основі капітальних вкладень враховуються як безпосередні капітальні вкладення, так і інші разові витрати, необхідні для створення та використання техніки, що не залежить від джерел фінансування. До таких витрат відносять:

- витрати на виконання всіх етапів та стадій науково - дослідних та дослідно-конструкторських робіт на початку виробництва. Якщо результати робіт по створенню нової техніки мають перспективу значного розширення масштабів їх застосування, тоді до даної категорії витрат потрібно відносити тільки частину відповідних попередніх витрат, що визначається експертним шляхом. Якщо обладнання, виробничні території та інше будуть задіяні на інших роботах, то до виробничих витрати відносять тільки частину витрат на їх придбання, що визначається експертним шляхом;

- витрати на придбання, доставку, монтаж, модернізацію, демонтаж, технічну підготовку, налаштування виробництва;

- витрати на проектування (у тому числі на розробку нестандартного обладнання, геологорозвідувальні та дослідницькі роботи);

- вартість будівництва та реконструкції необхідних виробничих площ та інших елементів основних фондів, безпосередньо пов'язаних із виробництвом та використанням нової та базової техніки;

- витрати на технічні дії, спрямовані на попередження негативного впливу техніки на навколишнє середовище та умови праці;

- витрати на придбання необхідних ліцензій.

Особливою складністю є визначення величини попередженого збитку, структуру якого важко однозначно визначити та виділити степінь впливу різних антропогенних факторів на окремі реципієнти. В результаті дослідження основних підходів до оцінювання збитку в якості ефекту витрат на захоронення радіоактивних відходів було вибрано попереджений збиток від потенційного радіоактивного забруднення об'єктів навколишнього середовища та людини за виключенням витрат на попередження збитків.

Внаслідок відсутності необхідних статистичних даних у поточний момент розмір попередженого економічного збитку від радіаційного забруднення екосистеми визначається збільшено на основі прийнятих показників питомого ефекту (попередженого збитку) на одиницю забруднення - до моменту побудови методик та інформаційної бази для економічного оцінювання зміни стану окремих видів реципієнтів від впливу.

Початкові дані для розрахунку показників вартості багатобар'єрної ізоляції радіоактивних відходів полягають у наступному. Для захоронення радіоактивних відходів є могильник. Вартість захоронення 1 м³ радіоактивних відходів у даному могильнику, припустимо, дорівнює гр/м ³. Для різних могильників ефективність ізоляції радіоактивних відходів різна. Ефективність могильника характеризується коефіцієнтом , що означає у скільки разів могильник зменшує витік радіонуклідів з радіоактивних відходів у навколишнє середовище.

Для приповерхневих могильників - одиниці, десятки, проте для випадку створення досконалої системи їх герметизації з стійких непроникних матеріалів, може бути практично необмеженою величиною. Однак у такому випадку і величина значно зросте. Час зберігання радіоактивних відходів у могильнику повинен бути не менше, ніж

, (1)

де - період піврозпаду; - активність нукліда на момент захоронення ; - мінімальний рівень активності нукліда [8].

При згідно СОПРО - 85, відходи вже не повинні відноситись до категорії радіоактивних відходів, а отже і ті речовини, з якими вони контактують не можуть бути радіоактивними відходами.

Для ізоляції радіоактивних відходів у могильнику необхідні витрати на розміщення в могильник об'єму та додаткові витрати на розміщення у могильник усіх вторинних відходів, що виникають внаслідок витоку радіонуклідів із заборонених радіоактивних відходів. Потік радіонуклідів, що вилуговується із радіоактивних відходів, зменшується могильником у разів. Породи, що оточують могильник теж поступово забруднюються радіонуклідами, але як тільки його питома активність , він може бути класифікованим як радіоактивні відходи, а отже це означає його ізоляцію від біосфери.

Таким чином об'єм виникаючих вторинних відходів залежить від ефективності ізолюючих бар'єрів:

, (2)

де - відносна частка речовин радіоактивних відходів, що потрапляє в навколишнє середовище за час зберігання. Матеріали, які мають питому активність, більшу, ніж допустима, але меншу ніж у даний час не розглядаються як радіоактивні відходи.

В межах пропонованого підходу вони можуть бути включеними за допомогою математичного апарату теорії множин. Необхідно враховувати, що для при поверхневих порід коефіцієнт розподілу радіонуклідів .

, (3)

де , , , - об'єм, густина, площа поверхні радіоактивних відходів, - густина порід, - фактор вилуговування, - інтеграл похибок,

- стала розпаду радіонукліда.

Формула (2) є справедливою поки відносна частка речовин радіоактивних відходів, які потрапляють в навколишнє середовище, набагато менше одиниці. Для рідких радіоактивних відходів, внаслідок їх високої рухомості, це твердження не є справедливим. Покладаючи при цьому у формулі (2) , отримуємо для рідких радіоактивних відходів об'єм

. (4)

Таким чином вартість ізоляції радіоактивних відходів , що характеризуються параметрами -

, , , , ,

, , ,

та розміщуються у могильник з параметрами -

, , ,

визначається виразом:

. (5)

Для рідких радіоактивних відходів при їх потраплянні в навколишнє середовище вартість захоронення вторинних відходів отримаємо з виразу

(6)

Вартість захоронення перероблених радіоактивних відходів визначається по формулі (5) згідно зміни наступних параметрів: за рахунок скорочення об'єму РАВ,, за рахунок зміни їх питомої активності, , за рахунок фіксації токсичних речовин в матриці, за рахунок зміни площі контакту з навколишнім середовищем. Тоді економічна ефективність від захоронення перероблених РАВ (Е) визначається різницею:

. (7)

Зменшення витрат на ізоляцію РАВ у могильниках приповерхневого типу можна отримати шляхом зменшення об'єму відходів та покращення властивостей матричного матеріалу. Процес переробки з цією метою економічно є вигідним, доки додаткові витрати на його здійснення .

Розглянемо випадок розміщення радіоактивних відходів у сховища в герметичних контейнерах, що є практично не проникними на протязі деякого періоду . Для таких сховищ

(8)

Внаслідок корозії стінок контейнеру через деякий скінчений проміжок часу радіоактивні відходи можуть потрапляти в оточуюче середовище. Проте до цього часу їх активність, внаслідок природного розпаду, стане меншою у разів. Якщо при цьому

, (9)

то вторинних радіоактивних відходів вже не буде, тому витрати на захоронення пов'язані з розміщенням початкових радіоактивних відходів у сховища:

, (10)

де - вартість захоронення одиниці об'єму із врахуванням витрат на контейнери. Якщо нерівність (9) не виконується, то після руйнування контейнерів виникають вторинні радіоактивні відходи, а отже витрати визначаються по формулі -

. (11)

Таким чином введення нового непроникного бар'єру на протязі часу призводить з однієї сторони до подорожчання захоронення початкового об'єму , а з іншої - до зменшення кількості вторинних радіоактивних відходів, а отже і до зменшення витрат на їх захоронення (економічна доцільність такого захоронення визначається у кожному конкретному випадку).

Запропонований підхід, що ґрунтується на вивченні витрат по створенню бар'єрів та врахуванню їх ефективності дозволяє оцінити витрати на захоронення радіоактивних відходів. Кількісна оцінка витрат відповідає всім якісним міркуванням, що використовуються при розробці концепції переробки та захоронення радіоактивних відходів. Чим вищої є питома активність радіоактивних відходів, чим більш вони є токсичні, чим більшою міграційною здатністю вони володіють, тим суттєвою для них є переробка та фіксація у матричному матеріалі. З іншої сторони, могильник, максимально ізольований від біосфери, зменшує вимоги до методу переробки, однак значно може збільшити вартість захоронення. Вибір при цьому повинен ґрунтуватись на певному аналізі - відношенні додаткових витрат та додаткових переваг. Запропонований підхід дозволить забезпечити прийняття економічно вигідних та екологічно надійних технологічних рішень в галузі надійної іммобілізації радіоактивних відходів.

Література

1. IАЕА-ТЕСDОС-1323: Institutional framework for long term management of high level waste and / or spend nuclear fuel. Vienna: IАЕА, 2002. 161 р.

2. Шестопалов В.М., Яковлєв Є.О., Руденко Ю.Ф. Обґрунтування можливості ізоляції радіоактивних відходів в кристалічних породах Чорнобильської зони відчуження // Екологія і природокористування. №5, 2003. С.185-197.

3. Закономерность стабилизации температуры горных пород на границах геологических формаций, вмещающих точечные термические источники / Черней Э.И., Постоловський Р.М., Садовенко И.А. и др. Рівне: Волин. обереги, 2007. - 867с.

4. Національна доповідь України про безпеку поводження з відпрацьованим паливом та про безпеку поводження з радіоактивними відходами. К., 2003. - www.snrcu.gov.ua. 95 с.

5. Шестопалов В., Шибецький Ю. Ізоляція радіаційних відходів у геологічному середовищі - навіщо, як, коли та скільки? // Геолог України. №3, 2005. С.50-60.

6. Шестопалов В.М., Гошовський С.В., Луцько В.С., Токаревський В.В., Шибецький Ю.О. Ізоляція високоактивних і довгоіснуючих радіоактивних відходів в Україні (правовий і технічний статус, підходи, стан вирішення, проблеми і перспективи) // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. 2003. №4. С.30-35.

7. Комплексна програма поводження з радіоактивними відходами, 25.12.2002, № 2015.

8. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. - М: Энергоатомиздат, 1999. -520с.

Размещено на Allbest.ru