Замыкание ядерного топливного цикла позволит снизить радиотоксичность РАО в 100–200 раз

В чем радиоэкологические преимущества реакторов на быстрых нейтронах и почему проблема замыкания ядерного топливного цикла касается каждого? Объясняет Виктор Иванов, главный радиоэколог проектного направления «Прорыв», член президиума НТС «Росатома», заместитель директора по научной работе Медицинского радиологического научного центра им. Цыба. 

ДОСЬЕ

Виктор Иванов родился в 1952 году в городе Джезказгане (Казахстан). Окончил МИФИ по специальности «прикладная математика», защитил кандидатскую и докторскую диссертации в Институте проблем управления АН СССР. С 1978  года работал в НИИ медицинской радиологии АМН СССР. С  1994 года — ​заместитель директора по научной работе МРНЦ им. Цыба. Участник ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Руководил созданием Национального радиационно-эпидемиологического регистра. Член-корреспондент РАН, заслуженный деятель науки РФ. Автор более чем 500 научных трудов. Главный редактор журнала «Радиация и риск». Награжден орденами «За заслуги перед Отечеством» III и IV степени, орденами Мужества и «Знак Почета». 

Откуда берутся нормы 

Одной из первых проблемами радиоэкологии занялась Международная комиссия по радиологической защите. В 1950–1960-е бурно развивалась ядерная энергетика, прошли испытания атомной и водородной бомб, в Обнинске состоялся пуск первой в мире АЭС. В связи с этим в  1956  году при ООН был учрежден Научный комитет по действию атомной радиации. Я в нем работаю уже 25 лет как делегат России. В ООН нет других научных комитетов. Понимаете, как высока значимость радиоэкологии, если комитет создается при Организации объединенных наций? В 1957 году основано МАГАТЭ. Все решения по радиационной безопасности принимаются в три этапа. Первый — ​заключения комитета ООН. Их готовят ежегодно в Вене представители 22 стран. Эти заключения передаются в Международную комиссию по радиологической защите. Там на их основе разрабатывают рекомендации. Третий этап — ​по рекомендациям формируются стандарты радиационной безопасности МАГАТЭ, обязательные для всех государств, развивающих атомную энергетику. 

А что на национальном уровне? В нашей стране действует Российская научная комиссия по радиологической защите, я ее председатель. Главная задача комиссии — ​разработка отечественных норм радиационной безопасности. 

Как оценить риски 

МАГАТЭ формулирует основополагающие принципы безопасности, седьмой принцип гласит: «Нынешние и будущие население и окружающая среда должны быть защищены от радиационных рисков». Публикация № 103 МКРЗ расшифровывает, что для оценки этих рисков требуется знать дозы в органах и тканях, а не эффективные дозы. Что это за дозы такие? 

Японские специалисты после Хиросимы и Нагасаки создали вместе с американцами регистр хибакусей — ​лиц, переживших атомную бомбардировку. В 1954  году их было порядка 92 тыс. Наблюдение ведется по сей день и будет продолжаться. Затрачено более 4 млрд долларов. Главная задача — ​выявить связь частоты онкозаболеваний хибакусей с дозой облучения, а также с полом и возрастом. Научный комитет ООН в 1975 году ввел понятие ожидаемой эффективной дозы. По сути, это метрика канцерогенного риска с учетом ограниченной информации, накопленной за первые 20 лет наблюдения облученных. Всего главных органов человека, по которым надо считать дозы и риски, 13. Но в 1975 году, поскольку данных не хватало, получилась приблизительная рисковая оценка, довольно грубая. В 1996 году МАГАТЭ одобрило технологию оценки радиационных канцерогенных рисков по эффективной дозе. 

Через 30 лет, в 2005 году, японцы дали оценки канцерогенных рисков по всем 13 органам. Кроме того, обнаружилось, что у женщин после облучения риск заболеть раком на 40 % выше, чем у мужчин, при одинаковых дозах. Также японцы доказали возрастную зависимость: у детей риск канцерогенных эффектов после облучения в два-три раза выше, чем у взрослых. Появилась новая метрика канцерогенного риска — ​пожизненный обусловленный риск. 

В этом году МАГАТЭ издаст документ о новой технологии оценки радиационных канцерогенных рисков — ​по дозе в органах и тканях, органной дозе. В авторском коллективе документа — ​сотрудники «Прорыва», то есть моя команда. 

Почему надо строить быстрые реакторы 

МАГАТЭ недавно выпустило важный обобщающий документ, в котором официально заявило: замыкание ЯТЦ на базе реакторов на быстрых нейтронах позволит снизить радиотоксичность РАО в 100–200 раз, сократить время выдержки РАО с более чем 100 тыс. лет до менее чем 1 тыс. за счет дожигания долгоживущих компонентов ОЯТ — ​минорных актинидов. 

Мы в проекте «Прорыв» математически доказали экологические преимущества быстрых реакторов для замыкания ЯТЦ. Чтобы понять, как мы это сделали, надо разобраться, что такое радиационная и радиологическая эквивалентность. Потенциальная биологическая опасность РАО и потребляемого ядерной энергетикой природного урана различна. Основная задача радиоэкологов состояла в том, чтобы определить время, по истечении которого наступит равенство потенциальной биологической опасности РАО и исходного природного сырья. К решению этой задачи существует два подхода: определение времени достижения равенства ожидаемых эффективных доз (радиационной эквивалентности) и определение времени достижения равенства пожизненных радиационных рисков (радиологической эквивалентности). 

Три года назад ученые «Прорыва» подсчитали, что если к 2100 году быстрые реакторы полностью заменят тепловые, то радиационной эквивалентности можно достичь приблизительно к 2400 году. Полтора года назад моя команда получила новые данные: радиологическая эквивалентность при таких условиях достигается к 2200 году. Мы использовали новейшую технологию оценки радиационных канцерогенных рисков — ​по дозе в органах и тканях.

Почему так важно достичь эквивалентности? Контейнеры, в которых хранится ОЯТ, по последним расчетам, могут быть в рабочем состоянии не более 1 тыс. лет. Потом радионуклиды начинают мигрировать из контейнера. Если эквивалентность не будет достигнута через 1 тыс. лет, то онкозаболеваемость в регионах размещения ОЯТ вырастет на 15 % по сравнению со спонтанным уровнем. 

Нужно понимать, что даже в условиях однокомпонентной ядерной энергетики, только на тепловых реакторах, радиологическая эквивалентность все равно достигнута будет, но только через 500 тыс. лет. Почему наши потомки в течение 500 тыс. лет должны иметь дополнительные риски развития рака? 

Пока вовсе не очевидно, что к новому веку быстрые реакторы полностью вытеснят тепловые. По оценке президиума НТС «Росатома», к 2100 году быстрые реакторы займут 42 % в ядерной энергетике, тепловые — ​18 %, а остальные 40 % — ​зона неопределенности. Позиция радиоэкологов: всю эту зону неопределенности должны занять быстрые реакторы. Полученные нами данные убедительно свидетельствуют о радиоэкологическом преимуществе реакторов на быстрых нейтронах.