Зона відчуження чи тяжіння?

Про деякі перспективи й ризики Чорнобильської зони відчуження

Органи державної влади вирішили широко відзначити 30-ту річницю Чорнобильської катастрофи. Верховна Рада України ухвалила постанову про вшановування учасників ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС (ЧАЕС). Президент підписав указ про заходи у зв'язку з 30-річчям Чорнобильської катастрофи. Кабінет Міністрів створив організаційний комітет з підготовки й проведення заходів, пов'язаних із цією річницею.

В указі президента, зокрема, звернено увагу на необхідність ужити заходи для законодавчого врегулювання низки питань стосовно територій зон відчуження та обов'язкового відселення, а також дано доручення до середини року уточнити межі цієї зони і підготувати пропозиції щодо створення біосферного заповідника.

На жаль, згадувань про необхідність розробити стратегічне бачення майбутнього цієї території і неухильно виконувати відповідні плани, що випливають з такого бачення, у зазначених документах ми не виявили. Попри те, що окремі досить важливі елементи цього бачення давно розроблені, вони практично не реалізуються.

Так, Стратегія і Загальнодержавна цільова екологічна програма поводження з радіоактивними відходами, що розроблені і затверджені Кабінетом Міністрів і Верховною Радою України, "успішно" ігноруються. В2015 р., очевидно під впливом експертної громадськості, було створено міжвідомчу робочу групу під головуванням віце-прем'єр-міністра В.Вощевського для розробки проекту концепції вдосконалення управління зоною відчуження й беззастережного (обов'язкового) відселення. Однак у зв'язку з його відставкою цю роботу припинили, а Кабінет Міністрів не вважав за потрібне її продовжити.

Утім, проблема вдосконалення управління Чорнобильською зоною відчуження (ЧЗВ) є тільки частиною загальної проблеми розвитку цієї території на перспективу.

Після річних зволікань нарешті призначили нового голову Державної адміністрації зони відчуження (ДАЗВ), який активно взявся виконувати завдання, що накопичилися. Сподіватимемося, що підготовка нової концепції ЧЗВ буде тепер у сфері його відповідальності. Але важливість створення такого стратегічного документа мають усвідомити й на вищому державному рівні, чого поки що не бачимо. Підтверджують це згадані на початку статті документи, а також торішня ініціатива Міністерства екології, яке намагалося вирішити проблеми ЧЗВ досить просто. Воно запропонувало виділити невелику промислову зону (усічену частину нинішньої десятикілометрової зони), що включає територію ЧАЕС, наявних сховищ радіоактивних відходів, ставок-охолоджувач тощо, а решту цієї великої території оголосити біосферним заповідником. При цьому ігнорується той факт, що це небезпечна радіоактивна територія, яка потребує виконання спеціальних захисних заходів і жорсткої охорони. Крім того, у межах частини зони розташовано захисні гідротехнічні споруди, які в міру потреби слід удосконалювати і які мають функціонувати відповідно до завдань радіаційного захисту. Тимчасові могильники радіоактивних відходів знаходяться не тільки в 10-кілометровій частині зони, а й в інших її місцях. Не враховано й того, що роботи з пошуку місць для створення глибинного сховища радіоактивних відходів у зв'язку з особливостями геологічної будови території мають проводитися південніше від 10-кілометрової зони. А побудовані на цій території в майбутньому геологічні сховища радіоактивних відходів мають стати невід'ємною частиною промислової зони з прокладанням відповідних комунікацій до ЧАЕС та інших об'єктів.

Тому слід розглядати й інші варіанти бачення майбутнього зони. Доручення, що міститься в указі президента, переглянути межі зони протягом півроку, неможливо (якщо діяти законним шляхом) виконати без проведення радіологічної зйомки території. Для виконання цих робіт потрібні додаткові фінанси і час. Тому про реальність цих термінів не говоритимемо.

Очевидно, що уточнення меж слід проводити у південній, відносно менш забрудненій частині території зони. Правда, як правило, не враховується те, що відносно невелике забруднення характерне лише для радіоактивних цезію і стронцію. Що ж до плутонію й америцію, то ця територія (вся або її переважна частина) залишається забрудненою на багато-багато десятиліть. Тому залучати такі землі в сільськогосподарське виробництво небезпечно.

А от широке використання цієї території для створення електроустановок для освоєння сонячної і вітрової енергії видається досить перспективним з кількох підстав. Система електропередачі, що з'єднує Чорнобильську АЕС з населеними територіями, розташована поруч. Частину технічно підготовленого складу працівників, які задіяні на ЧАЕС та інших об'єктах у ЧЗВ, за потреби можна швидко перевчити і задіяти на нових сучасних об'єктах енергетики.

Такий напрям використання частини території зони за відповідного законодавчого забезпечення матиме значний економічний і соціальний ефект.

У передових країнах згадані різновиди енергетики бурхливо розвиваються. Так, 2015 р. у Німеччині за рахунок сонячної енергії вироблено стільки електрики, скільки на атомних електростанціях країни. Україна, що має сонячних днів у рік більше, ніж Німеччина, на цьому напрямі істотно відстає.

Радіаційні ризики для персоналу за такого використання території будуть набагато нижчі, ніж при сільськогосподарському, а економічний ефект значно більший. Сонячно-вітрові установки для виробництва електроенергії можуть стати важливою частиною промислової системи зони. Для зняття піків, характерних для цих установок, доцільно оцінити можливість використання систем теплових насосів.

Для радіоекологічного заповідника найбільш придатними є північна й північно-західна заліснені частини зони, що лежать поза основним впливом захисних гідротехнічних споруд. Такий заповідник повинен перебувати в підпорядкуванні Державної адміністрації зони і бути охоплений системою радіаційного, протипожежного й фітозоосанітарного захисту.

Важливо зазначити, що, крім післяаварійних радіаційних ризиків, на цій території можуть бути й інші, що потребують відповідного реагування, а в разі їх підтвердження відкривають і нові перспективи.

Річ у тім, що в результаті виконання підготовчих робіт із виявлення оптимальних геологічних умов для безпечного захоронення радіоактивних відходів у надра на великі глибини фахівці НАН України й Геологічної служби отримали нові уявлення про геологічну будову території ЧЗВ.

Зокрема, вперше виявлено, що ЧАЕС розташована в межах великої тектонічної зони - Південного прибортового розламу, який має, очевидно, мантійне закладення. У межах цієї зони є елементарні порушення, частина з яких - безпосередньо під станцією. Їхня сучасна активність проявляється трасуванням уздовж них локальних блюдцеподібних знижень-западин, частина з яких нині активно розвивається. Спеціальними геофізичними роботами в аналогічних умовах установлено, що під вивченими западинами є специфічні зони - вертикальні видовжені канали, в межах яких породи змінені й мають підвищену проникність. Западини й підзападинні канали досить поширені на рівнинних територіях у різних частинах земної кулі. Їх вибіркове вивчення в різних місцях (у Росії, Україні, США, на поверхні дна багатьох морів і океанів) показало, що формування підзападинних каналів відбувається в результаті висхідного проникнення газів з різних глибин. Серед цих газів слід виокремити насамперед метан і особливо водень. Метан може як утворюватися за рахунок захороненої в морських відкладах органіки, так і мігрувати з більших глибин. Водень має глибинне походження. Численні сучасні дослідження В.Ларіна й М.Ларіна, Ф.Лєтнікова, В.Сивороткіна та інших підтверджують ідею В.Вернадського про "газове дихання" Землі. Згідно із цими новими поглядами, ядро й частина мантії Землі дуже насичені воднем. Ослабленими зонами він активно проникає в земну кору й атмосферу. Є вагомі припущення, що водень визначає формування в надрах вуглеводневих газів, нафти, металевих корисних копалин, впливає на кліматичні й інші процеси. Дегазація Землі воднем досягає колосальних обсягів. Вважається, що тільки з земної кори щорічно виходить в атмосферу близько 2,5 трлн тонн водню. При цьому періоди активної дегазації змінюються періодами мінімальних виходів газу.

Установлено також, що виходи газів на поверхню землі можуть відбуватися у спокійному режимі й у вигляді вибухів із викидом ґрунту, часто - пульпи, води, нерідко гарячої. Такі вибухи небезпечні. Так, у 1991 р. на околиці м. Сасово Рязанської області Росії стався вибух потужністю близько 30 т тротилу з викидом ґрунту. Вибух водню в кисневмісному повітрі призводить до сполучення цих газів, утворення води й різкого дефіциту тиску. В 1999 р. сталося десять вибухів з утворенням вирв приблизно у смузі пролягання глибинного розламу, поширеного в напрямку розташування Курської АЕС. Останніми роками зафіксовано утворення вибухових кратерів глибиною до 60 м на півночі Сибіру. Вибухова потужність цих подій становить близько 100 т тротилу. У згаданих вибухах, очевидно, "винувата" суміш метану й водню. Спостереженнями встановлено, що вибухові кратери заповнюються твердим матеріалом, який обвалюється зі стінок, водою і поступово перетворюються на звичайні озера. Багато сотень таких озер є на згаданій території, і частина з них продовжує газувати. Дослідник морських западин Мосс згадує про вибухові западини в скельних породах на одному з островів у Греції, на піщаному узбережжі в Англії. Відомі вони й на півночі Канади та в інших місцях.

Якщо концентрації водню, що виділяється, відносно невеликі (менше ніж 4% в суміші), то він, мігруючи вгору, сполучається з киснем мінералів, поступово руйнуючи їх, змінюючи властивості навколишніх порід. Відомі російські дослідники В.Ларін і М.Ларін, обстеживши територію навколо Калінінської АЕС, дійшли висновку, що водень, який мігрує з надр, змінює властивості глин, роблячи їх проникними, провокує прискорений розвиток карсту у вапняках. У результаті інженерно-геологічні умови території розташування АЕС істотно погіршуються. Металурги добре знають, що водень спричиняє крихкість металів. Фундаменти споруд під тривалим його впливом поступово руйнуються.

А тепер звернімося до аварії на Чорнобильській АЕС. Відомо, що в 80–90-х рр. ХХ ст. на території, умовно виділеній між Мінськом, Москвою і Києвом, відбувалася активізація сейсмічних явищ. У Чорнобилі сейсмопрояви зафіксовано з 16 квітня по 8 травня 1986 р. Особливо активними й частими були сейсмічні поштовхи 25 і 26 квітня. А пікові активності було зафіксовано до і під час аварії. Виявлено кілька супутніх явищ і наслідків, які дозволяють припустити, що сейсмічна активність призвела до мобілізації глибинного водню, його інтенсивного підняття системою елементарних розломів і підзападинними каналами і, зрештою, до вибуху в четвертому блоці станції. Результати сучасного аналізу землетрусів у різних частинах планети свідчать про інтенсивний вихід глибинних газів (і водню зокрема) під час і до цих подій.

Ми не ставимо метою сперечатися з прихильниками поглядів, що склалися, на причини аварії на ЧАЕС, а лише наголошуємо на доцільності враховувати маловивчені природні процеси, які, можливо, посилили аварію. Якщо наші припущення, які базуються на подіях у різних країнах і деяких даних щодо ЧАЕС, правильні, то є серйозні ризики для безпеки нового конфайнмента, що споруджується над зруйнованим четвертим блоком станції на міжнародні гроші (понад 1 млрд євро). Повторення вибухового виходу глибинного водню, пов'язаного з новим сплеском сейсмічності, може статися й у майбутньому. Малоінтенсивне проникнення водню спричинятиме прискорене руйнування фундаменту під конфайнментом. Отже, ця гіпотеза вимагає ретельної перевірки. У разі її підтвердження необхідно буде розробити і реалізувати програму захисту нового конфайнменту. Слід також буде перевірити майданчики діючих АЕС України.

Передбачувані ризики в разі їх підтвердження одночасно відкривають і нові перспективи для інноваційного використання території зони відчуження.

Річ у тім, що водень - це не тільки вибухонебезпечний і агресивний газ, а й потенційно ефективне джерело енергії. Так, його ефективність у двигуні внутрішнього згоряння значно вища, ніж бензину. Саме тому передові автомобільні компанії Toyota, Hyundai й інші поспішають створювати автомобілі з двигунами на водневому або змішаному паливі. Водень - найбільш екологічний енергоносій. При його згорянні утворюється тільки вода. У світі (США, Німеччина, Японія, Франція, Індія й ін.) діють численні програми розробки різних аспектів водневої енергетики.

Нині водень добувають хімічним шляхом з метану, що значно дорожче за бензин з розрахунку на одиницю енергії. Перспективним напрямом отримання водню є електроліз води. Створення нових типів дешевих каталізаторів реакції розкладання води на водень і кисень - завдання найближчого майбутнього.

Перспектива отримувати чистий водень безпосередньо з надр - ще одна можливість технологічного інноваційного прориву в цій галузі.

Безумовно, тут багато невизначеного і, відповідно, невирішених проблем. Насамперед - ступінь розсіювання/концентрації водню в надрах, з чого випливає або можливість прямого відбору, або необхідність створити спеціальні умови для його попередньої концентрації на глибині. Оцінювання на підставі вимірювань дегазації водню в деяких западинах Підмосков'я дало такий результат - до 27 тис. куб. м на добу з поверхонь западин. Це означає, що в глибині надр щільність потоку водню може бути набагато більша.

Відомо, що дегазація водню з надр відбувається шпаринними порожнинами або трубоподібними каналами, що складаються з порід із вищою проникністю, ніж у межах навколишнього тла. У Малі пробурено свердловину, з якої подається чистий водень для енергетичних потреб населення. Але часто водень є лише одним з компонентів суміші газів. У цих випадках потрібне застосування спеціальної технології для його виділення.

Раніше ми встановили, що ЧЗВ має дуже високі бар'єрні властивості щодо мігруючих радіонуклідів. Ці властивості зони забезпечуються активною сорбцією та міцним утриманням радіонуклідів породами геологічного середовища. Підтверджують це водозабори підземних вод у Прип'яті й Чорнобилі, які й досі подають воду, що відповідає нормативам. Тому ми обґрунтували, що глибинні геологічні сховища радіоактивних відходів з погляду безпеки й економіки найдоцільніше створювати в ЧЗВ. Це ще один вагомий аргумент проти безоглядної зміни меж зони без попереднього проведення геологорозвідувальних робіт для вибору місць глибинного захоронення. Ціною ігнорування цього питання можуть стати десятки мільярдів доларів додаткових витрат і як результат - провал реалізації Стратегії поводження з радіоактивними відходами в Україні (DT.UA, №19, 2015 р.). З одного боку, ми маємо шукати перспективні ділянки в надрах з низькою проникністю й мінімальною порушеністю порід для створення підземних сховищ радіоактивних відходів. З іншого - враховуючи водневі ризики, водночас слід вивчати прояви водню на різних глибинах і в різних геологічних умовах. У результаті, цими роботами може бути покладено початок цільовим пошукам глибинних ресурсів водню.

У разі виявлення в надрах ЧЗВ високих концентрацій водню ми можемо перейти до обґрунтування перспективності його видобування. Наявність у межах території великих зон розломів, сітки елементарних розривних порушень і підзападинних каналів створює передумови для активної дегазації водню з надр і підвищує перспективи знайти значні його накопичення.

Крім енергетичного використання, а також у разі, якщо обсягів видобутого водню буде недостатньо для енергетичних потреб, його можна буде направити на отримання білка за допомогою водневих бактерій. Експериментами встановлено, що це дуже ефективний спосіб отримання значних обсягів білка, придатного для годівлі худоби й птиці. В результаті, можна створити високопродуктивну кормову базу для інтенсивного розвитку скотарства й птахівництва на промисловій основі.

Таким чином територія зони може стати місцем відродження енергетики на новій сучасній, значною мірою інноваційній, основі, а також створення умов для інноваційного розвитку тваринництва й птахівництва. Разом зі здобуттям унікального досвіду щодо закриття АЕС, переробки, захоронення радіоактивних відходів, відходів інших виробництв зона відчуження може перетворитися з зони небезпеки, що потребує ресурсів, на територію економічного розвитку й отримання прибутку на важливих сучасних напрямах, в одне з місць економічного відродження країни на передовій основі.