Сброс очищенных вод с АЭС Фукусима: реальность и возможные прогнозы.

25.01.2023

Прошло более 10 лет после серьезнейшей аварии на атомной электростанции Фукусима, вызванной катастрофичными последствиями землетрясения и цунами в марте 2011 года.

Помимо колоссальных финансовых потерь самого японского государства, оператора АЭС – компании TEPCO (в результате банкротства перешла под контроль государства), серьезные проблемы возникли с загрязнением окружающей среды, в большей степени морской.

На самой станции активно идут работы по подготовке АЭС к выводу из эксплуатации. В 2014-м году было выгружено топливо из аварийного блока №4; в конце февраля 2021 года выгружено топливо из бассейна выдержки на блоке №3. К 2028 году планируется выгрузить и разместить в безопасном хранилище топливо из остальных блоков. Но, несмотря на уникальность операции по извлечению топлива из аварийных блоков, это интересно для специалистов. Как и обращение с твердыми отходами, образующимися при очистке загрязненных территорий вне и на станции. Серьезная по масштабам задача, но опыт и технологии для ее решения имеются. К 2028 году все их планируют переработать и разместить в специализированных хранилищах.

Главная проблема вокруг Фукусимы, которая волнует мировую общественность в последние годы (и которая крайне специфична для этой аварии) — это обращение более чем с миллионом тонн загрязненной главным образом тритием воды, накопленной на площадке АЭС. Ее (воду) предполагается слить в океан.

С самого начала аварии в марте 2011-го главной проблемой на АЭС Фукусима-Дайичи было охлаждение реакторов. Его недостаток из-за обесточивания станции, вызванного цунами, привел к расплавлению топлива в трех реакторах, образованию водорода и взрыву гермооболочек трех энергоблоков. Для охлаждения реакторов в них и заливали воду, сначала морскую, а затем пресную. Из-за негерметичности конструкций в разрушенные здания постоянно подтекает грунтовая вода, стекающая через площадку АЭС в сторону океана. Попадая в здания АЭС, она загрязняется, поэтому ее приходится откачивать и очищать. Постепенно объем этой добавки удалось снизить с 540 м³ в сутки в 2014-м и до около 140 м³ в сутки сейчас. К 2025 году ее собираются снизить до 100 м³/сутки. Но в итоге суммарный объем воды, прошедшей частичную очистку, только накапливался.

В результате, к текущему моменту на площадке АЭС накоплено более 1 200 000 м³, собранных примерно в 1000 контейнерах. К 2023 году места для хранения отходов просто не осталось. Эта вода прошла многоступенчатую очистку, благодаря чему из нее удалены 62 вида радионуклидов. 30% ее даже уже отвечают всем нормативам (кроме содержания трития). Но 70% имеют превышения по некоторым нуклидам и помимо трития.

Что такое тритий? Это изотоп водорода, т.е. этот тот же атом водорода, но с парой лишних нейтронов в ядре. Поэтому он не накапливается в организме или в каком-то органе, а участвует в обмене веществ, как и водород, в основном в составе воды. Он радиоактивен, но не сильно. Это мягкий бета-излучатель, поэтому его излучение еще и экранируется окружающей водой. А несмотря на период полураспада в 12,3 года, его период выведения из организма человека составялет всего 10 дней. Поэтому тритий гораздо менее опасен для организма чем, например, цезий-137. Это видно и по рекомендациям ВОЗ по допустимому содержанию трития в питьевой воде в 10 000 Бк/л, в то время как у цезия-137 оно всего 10 Бк/л.

К тому же тритий — это природный радионуклид. Ежегодно под действием солнечных и космических лучей его на Земле образуется 70 000 ТБк. А общий запас трития в хранилищах на Фукусиме — 860 ТБк, т.е. около 1% этой величины, и это накоплено за 10 лет. При этом среднее содержание трития в воде хранилищ Фукусимы около 700 000 Бк/л, в 11 раз выше требований японских регуляторов для сброса в океан – 60 000 Бк/л. Выше норматива для питьевой воды, но ниже отнесения к радиоактивным отходам (1 млн. Бк/л). Такое требование регулятора появилось не на пустом месте. Оно действовало и до аварии. На самом деле сброс трития делают все АЭС в штатном режиме – в допустимых регуляторами пределах, которые рассчитываются исходя из минимальной дозовой нагрузки на окружающую среду и людей.

Поэтому та же АЭС Фукусима-Дайичи в 2010 году, до аварии, спокойно сливала в океан суммарно около 2,2 ТБк воды с тритием. При том, что регулятор разрешал в 10 раз больше — 22 ТБк в год. Если сбросить весь объем воды с тритием Фукусимы за один год, то это даст дозу для местных жителей в 0,8 мкЗв. Это доза, которую они получают от природных источников за 3 часа. Такую же дозу можно получить, просто съев 8 обыкновенных бананов.

Подобные штатные сбросы осуществляют все АЭС — от десятых долей до сотен ТБк в год. А перерабатывающие заводы еще больше.

Похожая же история и с углеродом-14 (C₁₄). Гринпис рассказывает о нем страшное, как и про тритий – что он может изменить человеческую ДНК. Но дело как обычно в цифрах, поскольку риск мутаций связан с дозой, а значит с количеством радионуклида, попавшего в организм, а не с самим фактом его попадания. На самом деле он в нас с самого рождения, и даже с зачатия. В теле 70-кг человека содержится около 3000 Бк C₁₄. Т.е. каждую секунду в нашем теле распадается с испусканием бета-частиц 3000 атомов углерода-14. Всю жизнь. Что дает нам прибавку по 10 мкЗв в год. Но больший вклад дает другой природный нуклид – калий-40, которого в каждом из нас по 5000 Бк, и от которого мы получаем более 200 мкЗв в год.

Что по Фукусиме. Содержание C₁₄ в воде хранилищ от 2 до 220 Бк/л. Норматив ВОЗ для питьевой воды — 100 Бк/л. Это не всегда питьевая вода, но явно всегда ниже нормативов для сброса в океан. Но даже если в течение года ежедневно пить по 2 л воды с 220 Бк/л С₁₄, вы получите максимум 100 мкЗв, что ниже, чем вы получаете от содержащегося в организме калия 40 (K₄₀). Общее же содержание C₁₄ в хранилищах Фукусимы называется в 63,6 ГБк. В атмосфере Земли благодаря космическому излучению такое количество C₁₄ синтезируется (считай - сбрасывается для изменения человеческой ДНК) каждые 40 минут.

Ретроспектива.

В результате аварии на АЭС «Фукусима-1» в воды Тихого океана поступило большое количество радионуклидов. По разным оценкам, только в первый год после аварии в океан было сброшено от 8,5 до 26 ТБк Cs₁₃₇ и примерно такое же количество Cs₁₃₄ [1, 2, 3, 4]. До этой аварии загрязнение вод Тихого океана цезием-137 было обусловлено, в основном, испытаниями ядерного оружия в атмосфере.

Рис. 10.1. Уровень активности Cs₁₃₇ в 2000 г. по районам Тихого океана. Указано местоположение АЭС «Фукусима-1» – источника аварийного загрязнения вод Тихого океана в 2011 г.

Схема циркуляции вод в северной части Тихого океана такова, что вероятность поступления загрязнённых вод от восточного побережья острова Хонсю к российским берегам очень невелика. Это связано с тем, что Берингово, Охотское и Японское моря по потокам постоянных течений находятся «выше» (севернее) Японии, а сток из этого района направлен на восток в открытый океан и далее к берегам Америки (рис. 10.2).

Воды, вынесенные течением Куросио от берегов Японии в океан, возвращаются к азиатскому побережью, только пройдя по часовой стрелке весь северотихоокеанский круговорот, что составляет более 10 тыс. км, что занимает около 10 лет. Результаты измерений активности цезия-137 и цезия-134 в пробах воды, отобранных во время экспедиции НИС «Павел Гордиенко» (ДВНИИГМИ в апреле-мае 2011 г., показали, что максимальный уровень активности Cs₁₃₇ (24 Бк/м³) наблюдался на ближайшей к АЭС «Фукусима-1» станции 3, расположенной в 560 км на северо-восток от АЭС.

Схема течений в бассейне Тихого океана

В июне 2011 г. экспедицией Океанографического института (Вудс-Холл, США) также обнаружено распространение области высокой активности Cs₁₃₇ на восток, северо-восток от места аварии, при этом на расстоянии до 500 км на поверхности океана регистрировались уровни до 300 Бк/м³, а на глубине 100 м – до 30 Бк/м³. В последующие годы Океанографическим институтом выявлено повышение активности цезия-137 в центральной части океана (4,8 Бк/м³ в 2013 г.) и у побережья Американского материка (4,5 Бк/м³ в 2014 г.), при этом концентрации вдвое превысили доаварийные уровни.

Активность 137Cs на поверхности Тихого океана в 2013 г. (слева) и в 2014 г. (справа)

По заключению специалистов, участвовавших 3 октября 2011 г. во встрече ЕС – Япония, риск радиоактивного загрязнения людей, потребляющих рыбу, выловленную в открытых районах Тихого океана и окраинных морях, незначителен. Однако для поддержания доверия потребителей было рекомендовано обеспечить контроль, исключающий поступление на рынок Евросоюза продуктов, загрязненных выше допустимых уровней. По мнению экспертов ЕС, контролю должны были подвергаться мигрирующие пелагические рыбы – тунец (длинноперый тунец, тихоокеанский голубой тунец, большеглазый тунец и полосатый тунец), рыба-меч и марлин. Кроме того, было рекомендовано продолжать наблюдение за результатами японского контроля проб рыбы, отобранных в водах префектуры Фукусима. Для выявления продукции рыболовства, поступающей из указанных районов, Регламентом Евросоюза введено требование о том, чтобы импортируемые в ЕС морепродукты сопровождались сертификатом улова, в котором должны указываться районы и даты вылова.

По результатам измерений радиоактивности разных экологических типов рыб, выполненных в 2011–2012 гг. у побережья префектуры Фукусима, наибольшему радиоактивному загрязнению подвержены донные морские и пресноводные рыбы, активность цезия в тканях которых в среднем в 10–50 раз больше, чем в тканях пелагических и эпипелагических рыб. Отмечены пространственные изменения уровня радиоактивного загрязнения придонных рыб вдоль побережья Японии: наиболее загрязненными были рыбы, выловленные у побережья префектур Фукусима и Ибараки, в то время как в водах более северных (Мияги, Иватэ) и более южных префектур (Чиба) уровни загрязнения были ниже установленного в Японии допустимого уровня 100 Бк/кг.

В последующие годы, по данным Министерства здравоохранения Японии, наблюдалось постепенное снижение числа проб рыбы, в которых активность цезия-137 превышала установленный норматив 100 Бк/кг. Примерно для 95% из 21139 проб отмечена минимально детектируемая активность, величина которой, в зависимости от средства измерений, не превышает 10 Бк/кг.

За 9 лет, прошедших от начала аварии на АЭС «Фукусима-1», уровни загрязнения морских и пресноводных рыб цезием-137 снизились примерно в 10 раз. При этом наиболее загрязненной остается пресноводная рыба, в которой сохраняется вероятность превышения норматива по Cs₁₃₇.

После аварии на АЭС Фукусима Росрыболовство крайне оперативно отреагировало на возможность попадания загрязненной рыбы и морепродуктов на российской рынок.

В филиале ВНИРО – ТИНРО-Центре (тогда ФГУП «Тихоокеанский рыбохозяйственный центр») был организован мониторинг радиоактивного загрязнения воздуха, морской воды и уловов в районах работы всех морских и береговых экспедиций.

Ежесуточно выполнялись измерения радиационного фона воздуха, воды и уловов с использованием дозиметров-радиометров МКС-01СА1М, МКС-05 «Терра» и дозиметра ДКГ-АТ2503А. За период с марта по декабрь 2011 г. выполнено более 12000 измерений радиационного фона воздуха, воды и уловов. Данные измерений с судов обобщались, анализировались и сводная информация ежедневно передавалась в Федеральное агентство по рыболовству. В течение почти всего 2011 г. радиационная обстановка в пределах экономической зоны России и на территории Дальневосточного региона характеризовалась уровнями естественного гамма-фона 8–13 мкР/ч. Исключением были 2 дня: 26 и 28 марта 2011 г., когда радиационный фон в приводном слое атмосферы в районе южных Курильских островов повышался до 20 мкР/ч, что, впрочем, тоже не превышало предельно-допустимого значения по Нормам радиационной безопасности (60 мкР/ч).

По результатам трёхлетних исследований, проведённых непосредственно после аварии на АЭС «Фукусима-1», можно уверенно утверждать, что, несмотря на случаи кратковременного повышения активности Cs₁₃₇ в тканях тихоокеанских лососей, нагуливавшихся в СЗТО в первые недели после аварии, радиоактивное загрязнение уловов лососевых стабильно было не менее чем в 10 раз ниже допустимого по санитарным нормам Российской Федерации уровня, установленного для рыбы и рыбной продукции (130 Бк/кг), т.е. продукция из этих видов рыб безопасна для использования в пищу.

Места измерений радиоактивности поверхности моря и отбора проб на радиоактивное загрязнение уловов лососей в 2011–2013 гг.

Размеры кругов пропорциональны активности Cs₁₃₇ в тканях рыб

Потенциально более подвержен опасности радиоактивного заражения после аварии на АЭС «Фукусима-1» мог быть другой важный объект российского промысла в Тихом океане, хотя и не столь массовый, как лососи, – тихоокеанская сайра Cololabis saira, которая нерестится к востоку от Японии, но ежегодно в летне-осенний период приходит на нагул в субарктические воды к востоку от Курильских островов, где формирует промысловые скопления и вылавливается отечественным флотом. Это пелагический вид, обитающий в основном на удалении от берега, но в районе к востоку от Японии сайра может подвергаться радиационному воздействию вследствие переноса радиоактивных веществ из района аварии атмосферными и морскими потоками. По мере весенне-летнего прогрева вод косяки сайры мигрировали через зону смешения субтропических и субарктических вод (зона Субарктического фронта) в северном и северо-восточном направлении с выходом ранним летом в прикурильские воды, вплоть до юго-восточного побережья Камчатки.

В период сайровой путины 2011 г. в районе промысла работало научно-исследовательское судно ТИНРО «Владимир Сафонов», с борта которого выполнены замеры радиационного фона и отбор проб из уловов сайры (в основном взрослой) для радиологического исследования. Проведенный в береговой лаборатории радиохимический анализ проб показал, что удельная активность радионуклида Cs₁₃₇ в тканях сайры находилась в пределах 1,0–1,5 Бк/кг, радионуклид Cs₁₃₄, присутствовавший в «свежих» выбросах во время аварии на АЭС «Фукусима-1», зарегистрирован не был.

Отмеченный летом 2011 г. уровень радиоактивного загрязнения сайры незначительно превышает уровни, наблюдавшиеся до аварии (например, летом 2010 г. образцы сайры длиной 26–29 см имели удельную активность по Cs₁₃₇ 0,8–1,2 Бк/кг), что, вероятно, связано с загрязнением акватории, в которой находилась сайра в конце зимы – весной, радиоактивными атмосферными осадками после аварии на АЭС «Фукусима-1». Тем не менее, даже максимальные из наблюдаемых в 2011 г. значения удельной активности Cs₁₃₇ не выходили за пределы регионального фонового уровня, установленного ранее для рыб дальневосточного бассейна (1,5–2,5 Бк/кг).

Среди донных гидробионтов наибольший интерес представляет радиоактивное загрязнение ракообразных, поскольку, в отличие от рыб, они не совершают дальних миграций и при этом отличаются большой продолжительностью жизни, что может способствовать накоплению радионуклидов в тканях. Промысел крабов и креветок ведётся, в основном, на шельфах дальневосточных морей, наиболее близким к району аварии на АЭС «Фукусима-1» является шельф Японского моря. Активность долгоживущих искусственных радионуклидов Cs₁₃₇ и Sr₉₀ определена в съедобных тканях крабов Chionoecetes opilio и Paralithodes camtschaticus и креветок Pandalus borealis, Pandalus hypsinotus и Sclerocrangon salebro, обитающих на шельфе Приморья, включая зал. Петра Великого, в 2014–2015 гг.

Активность Cs₁₃₇ в мясе ракообразных не превышала 2,6 Бк/кг, а Sr₉₀ – 0,6 Бк/кг сырой массы, что значительно (на 2 порядка) ниже допустимых уровней для морепродуктов (морских беспозвоночных и водорослей), предусмотренных санитарными нормами Российской Федерации и едиными требованиями Таможенного союза: 200 Бк/кг по Cs₁₃₇ и 100 Бк/кг по Sr₉₀.

Карта-схема отбора проб донных ракообразных на шельфе и склоне северного Приморья (слева) и в заливе Петра Великого (справа).

На основе анализа данных, полученных в процессе морских экспедиций Русского географического общества, исследований, выполненных Тихоокеанским филиалом Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии, опубликованных литературных данных или данных, представленных в Интернете Министерством здравоохранения Японии или Океанографическим институтом США, стало очевидным, что в пределах дальневосточного бассейна можно выделить регионы с большей и меньшей вероятностью загрязнения, возникшего после аварии на АЭС «Фукусима-1».

Вся экономическая зона России относится к регионам малой вероятности загрязнения радионуклидами после этой аварии, так как постоянные течения направлены из зоны России в зону Японии, а не наоборот. Тихоокеанская часть экономической зоны Японии, где также ведётся промысел российскими рыбаками, является регионом более высокой вероятности повышенного содержания радионуклидов.

Такой вывод подтверждается, в частности, результатами измерений активности цезия-137 и цезия-134 в пробах воды, отобранных во время экспедиции НИС «Павел Гордиенко» в апреле – мае 2011 г., когда максимальный уровень активности Cs₁₃₇ (24 Бк/м³) наблюдался на ближайшей к АЭС «Фукусима-1» станции 3, расположенной в 560 км на северо-восток от АЭС. В пробах воды, отобранных в Японском море и у островов Курильской гряды, активность цезия-137 не превышала 3,6 Бк/м³.

Особенность тихоокеанских течений способствовала распространению радиоактивности, поступившей в океан, на восток в сторону западного побережья США.

Краткие выводы. Основной элемент, содержащийся в очищенных водах, планируемых к сбросу на АЭС Фукусима – тритий. Он выводится из организмов рыб в среднем в течение 2 суток (человека-10 суток); возможные негативные последствия минимальны, на уровне погрешностей. На примере лосося: средний ход мигрирующих тихоокеанских лососей – 20/25 км в сутки. Даже в случае «подхвата» воды внутрь, лососи избавятся от трития, пройдя около 40-50 км (меньше 27 морских миль).

Карта течений Тихого океана наглядно свидетельствует о том, что водные массы со сброшенными водами пойдут к берегам Калифорнии (США). Далее, системные научные исследования, проведенные российскими и зарубежными специалистами, убедительно доказывают, что основные накопители возможного радиоактивного заражения – донные рыбы и гидробионты, живущие в прибрежных японских водах. Для пелагических, проходных видов рыб риски заражения стремятся к нулю.

Для исключения случаев попадания в торговую сеть добываемых ВБР, рекомендуется не реже раза в квартал на всякий случай отбирать пробы и проводить анализ рыбопродукции на содержание радионуклидов, но, полагаем, данная работа компетентными органами - в зоне их ответственности, проводится на постоянной основе.

Риски заражения сбрасываемыми водами для добываемых рыб и морепродуктов в результате рыбохозяйственной деятельности Российской Федерации в Дальневосточном бассейне - минимальны.