Зона отчуждения или притяжения?

О некоторых перспективах и рисках Чернобыльской зоны отчуждения

Органы государственной власти приняли решение широко отметить 30-ю годовщину Чернобыльской катастрофы. Верховная Рада Украины приняла постановление о чествовании участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС). Президент подписал указ о мероприятиях в связи с 30-летием Чернобыльской катастрофы. Кабинет министров создал организационный комитет по подготовке и проведению мероприятий, связанных с этой годовщиной.

В указе президента, в частности, обращается внимание на необходимость принятия мер по законодательному урегулированию ряда вопросов по территориям зоны отчуждения и зоны обязательного отселения, а также дается поручение до середины года уточнить границы этой зоны и подготовить предложения по созданию биосферного заповедника.

К сожалению, упоминаний о необходимости разработки стратегического видения будущего этой территории и неукоснительного выполнения соответствующих планов, вытекающих из такого видения, в указанных документах мы не обнаружили. Хотя отдельные весьма важные элементы этого видения давно разработаны, но практически не реализуются.

Так, например, Стратегия и Общегосударственная целевая экологическая программа обращения с радиоактивными отходами разработаны, утверждены Кабинетом министров и Верховной Радой Украины и "успешно" игнорируются. В 2015 году, по-видимому, под влиянием экспертной общественности, была создана межведомственная рабочая группа под председательством вице-премьер-министра В.Вощевского с целью разработки проекта концепции усовершенствования управления зоной отчуждения и зоной безусловного (обязательного) отселения. Однако в связи с его отставкой эта работа прекратилась, а Кабинет министров не счел необходимым ее продолжить.

Впрочем, проблема усовершенствования управления Чернобыльской зоной отчуждения (ЧЗО) является только частью общей проблемы развития этой территории на перспективу.

После годичных проволочек был, наконец, назначен новый глава Государственной администрации зоны отчуждения (ГАЗО), активно взявшийся за выполнение накопившихся задач. Будем надеяться, что подготовку новой концепции ЧЗО можно отнести теперь к его ответственности. Но важность создания такого стратегического документа должна быть осознана на высшем государственном уровне, чего пока не наблюдается. Подтверждением этому являются упомянутые в начале статьи документы, а также прошлогодняя инициатива Министерства экологии, которое пыталось решить проблемы ЧЗО достаточно просто. Им было предложено выделить небольшую промышленную зону (усеченную часть теперешней десятикилометровой зоны), включающую территорию ЧАЭС, существующих хранилищ радиоактивных отходов, пруда-охладителя и т.п., а остальную часть этой обширной территории объявить биосферным заповедником. При этом было проигнорировано то, что это опасная радиоактивная территория, требующая выполнения специальных защитных мероприятий, жесткой охраны. Кроме того, в пределах части зоны расположены защитные гидротехнические сооружения, которые по мере необходимости должны совершенствоваться и функционировать в соответствии с задачами радиационной защиты. Временные могильники радиоактивных отходов находятся не только в 10-километровой части зоны, но и в других ее местах. Не учтено и то, что работы по поиску мест для создания глубинного хранилища радиоактивных отходов в связи с особенностями геологического строения территории должны проводиться южнее 10-километровой зоны. А построенные на этой территории в будущем геологические хранилища радиоактивных отходов должны стать неотъемлемой частью промышленной зоны с прокладкой соответствующих коммуникаций к ЧАЭС и другим объектам.

Поэтому следует рассматривать и другие варианты видения будущего зоны. Отмеченное в указе президента поручение пересмотреть границы зоны в течение полугода невозможно (если действовать законным путем) выполнить без проведения радиологической съемки территории. Для выполнения этих работ нужны дополнительные финансовые ресурсы и время. Поэтому о реальности этих сроков говорить не будем.

Очевидно, что уточнение границ следует выполнять в южной, относительно менее загрязненной части территории зоны. Правда, как правило, не учитывается то, что относительно небольшое загрязнение характерно лишь для радиоактивных цезия и стронция. Что касается плутония и америция, то эта территория (вся или ее преобладающая часть) остается загрязненной на многие, многие десятилетия. Поэтому вовлечение таких земель в сельскохозяйственное производство небезопасно.

А вот широкое использование этой территории для создания электроустановок по освоению солнечной и ветровой энергии представляется весьма перспективным по нескольким причинам. Система электропередач, соединяющая Чернобыльскую АЭС с населенными территориями, находится рядом. Часть технически подготовленного состава работников, задействованных на ЧАЭС и других объектах в ЧЗО, по мере необходимости, может быть быстро переучена и задействована на новых современных объектах энергетики.

Такое направление использования части территории зоны при соответствующем законодательном обеспечении будет иметь значительный экономический и социальный эффект.

В передовых странах упомянутые виды энергетики бурно развиваются. Так, например, в 2015 г. в Германии за счет солнечной энергии выработано столько электричества, сколько на атомных электростанциях страны. Украина, имеющая солнечных дней в году больше, чем Германия, в этом направлении существенно отстает.

Радиационные риски для персонала при таком использовании территории будут существенно ниже, чем при сельскохозяйственном, а экономический эффект значительно большим. Солнечно-ветровые установки производства электроэнергии могут стать важной частью промышленной системы зоны. Для снятия пиков, характерных для этих установок, целесообразно оценить возможность использовать системы тепловых насосов.

Для радиоэкологического заповедника наиболее подходящими являются северная и северо-западная залесенные части зоны, находящиеся вне основного влияния защитных гидротехнических сооружений. Такой заповедник должен находиться в подчинении Государственной администрации зоны и быть охваченным системой радиационной, противопожарной, фитозоосанитарной защиты.

Важно отметить, что кроме послеаварийных радиационных рисков на этой территории могут быть и другие виды рисков, требующие соответствующего реагирования, а в случае их подтверждения открывающие и новые перспективы.

Дело в том, что в результате выполнения подготовительных работ с целью выявления оптимальных геологических условий для безопасного захоронения радиоактивных отходов в недра на большие глубины специалистами НАН Украины и Геологической службы были получены новые представления о геологическом строении территории ЧЗО.

В частности, впервые было выявлено, что ЧАЭС расположена в пределах крупной тектонической зоны - Южного прибортового разлома, имеющего, по-видимому, мантийное заложение. В пределах этой зоны имеются элементарные нарушения, часть из которых расположена непосредственно под станцией. Их современная активность проявляется трассированием вдоль них локальных блюдцеобразных понижений - западин, часть из которых активно развивается в настоящее время. Специальными геофизическими работами в аналогичных условиях установлено, что под изученными западинами расположены специфические зоны - вертикальные вытянутые каналы, в пределах которых породы изменены и имеют повышенную проницаемость. Западины и подзападинные каналы весьма широко распространены на равнинных территориях в разных частях земного шара. Их выборочное изучение в различных местах (в России, Украине, США, на поверхности дна многих морей и океанов) показало, что формирование подзападинных каналов происходит в результате восходящего проникновения газов с различных глубин. Среди этих газов следует выделить, прежде всего, метан и особенно водород. Метан может образовываться как за счет захороненной в морских отложениях органики, так и мигрировать с больших глубин. Водород имеет глубинное происхождение. Многочисленные современные исследования В.Ларина и Н.Ларина, Ф.Летникова, В.Сывороткина и др. подтверждают идею В.Вернадского о "газовом дыхании" Земли. Согласно этим новым воззрениям ядро и часть мантии Земли весьма насыщены водородом. По ослабленным зонам он активно проникает в земную кору и атмосферу. Существуют веские предположения о том, что водород предопределяет формирование в недрах углеводородных газов, нефти, металлических полезных ископаемых, влияет на климатические и другие процессы. Дегазация Земли водородом достигает колоссальных объемов. Считается, что только из земной коры ежегодно выходит в атмосферу около 2,5 трлн тонн водорода. При этом периоды активной дегазации сменяются периодами минимальных выходов газа.

Установлено также, что выходы газов на поверхность земли могут осуществляться в спокойном режиме и в виде взрывов с выбросом грунта, часто пульпы, воды, нередко горячей. Такие взрывы опасны. Так, в 1991 г. на окраине г.Сасово Рязанской области России произошел взрыв мощностью около 30 т тротила с выбросом грунта. Взрыв водорода в кислородсодержащем воздухе приводит к соединению этих газов, образованию воды и резкому дефициту давления. В 1999 г. произошло десять взрывов с образованием воронок предположительно в полосе простирания глубинного разлома, распространенного в направлении расположения Курской АЭС. В последние годы зафиксировано образование взрывных кратеров глубиной до 60 м на севере Сибири. Взрывная мощность этих событий составляет около 100 т тротила. В упомянутых взрывах, по-видимому, "виновата" смесь метана и водорода. Наблюдениями установлено, что взрывные кратеры заполняются обваливающимися со стенок твердым материалом, водой и постепенно превращаются в обычные озера. Многие сотни таких озер расположены на упомянутой территории и часть из них продолжает газировать. Исследователь морских западин Мосс упоминает о взрывной западине в скальных породах на одном из островов в Греции, на песчаном побережье в Англии. Известны они на севере Канады, в других местах.

Если концентрации выделяемого водорода относительно невелики (меньше 4% в смеси), то он, мигрируя вверх, соединяется с кислородом минералов, постепенно разрушая их, меняя свойства окружающих пород. Известные российские исследователи В.Ларин и Н.Ларин, обследовав территорию вокруг Калининской АЭС, пришли к выводу, что мигрирующий из недр водород изменяет свойства глин, делая их проницаемыми, провоцирует ускоренное развитие карста в известняках. В результате инженерно-геологические условия территории расположения АЭС существенно ухудшаются. Металлурги хорошо знают, что водород приводит к охрупчиванию металлов. Его длительное воздействие на фундаменты сооружений также способствует постепенному их разрушению.

А теперь обратимся к аварии на Чернобыльской АЭС. Известно, что в 80–90-е годы двадцатого столетия на территории, условно выделенной между Минском, Москвой и Киевом, происходила активизация сейсмических явлений. В Чернобыле с 16 апреля по 8 мая 1986 г. происходила активизация сейсмопроявлений. Особенно активны и часты были сейсмические толчки 25 и 26 апреля. А пиковые активности были зафиксированы перед аварией и во время аварии. Обнаружено несколько сопутствующих явлений и последствий, которые позволяют предположить, что сейсмическая активность привела к мобилизации глубинного водорода, его интенсивному подъему по системе элементарных разломов и подзападинным каналам и к взрыву в четвертом блоке станции. Результаты современного анализа землетрясений в разных частях планеты свидетельствуют об интенсивном выходе глубинных газов (и водорода в том числе) во время и перед этими событиями.

Мы не ставим целью полемизировать со сторонниками утвердившихся взглядов на причины аварии на ЧАЭС, а лишь обращаем внимание на целесообразность учета малоизученных естественных процессов, которые возможно, усугубили аварию. Если наши предположения, базирующиеся на событиях в разных странах и некоторых данных по ЧАЭС, верны, то существуют серьезные риски для безопасности нового конфайнмента, который сооружается над разрушенным четвертым блоком станции за международные деньги (свыше 1 млрд евро). Повторение взрывного выхода глубинного водорода, связанного с новым всплеском сейсмичности, может произойти в будущем. Малоинтенсивное проникновение водорода может способствовать ускоренному разрушению фундамента конфайнмента. При подтверждении этой гипотезы необходимо будет составить и реализовать программу защиты нового конфайнмента.

Предполагаемые риски в случае их подтверждения одновременно открывают новые перспективы для инновационного использования территории зоны отчуждения.

Дело в том, что водород - не только взрывоопасный и агрессивный газ, но и потенциально эффективный источник энергии. Так, например, его эффективность в двигателе внутреннего сгорания существенно выше, чем бензина. Именно поэтому передовые автомобильные компании Toyota, Hyundai и другие спешат создавать автомобили с двигателями на водородном или смешанном топливе. Водород - самый экологический энергоноситель. При его сгорании образуется только вода. В мире (США, Германия, Япония, Франция, Индия и др.) действуют многочисленные программы по разработке различных аспектов водородной энергетики.

Сейчас водород добывается химическим путем из метана, что существенно дороже бензина из расчета на единицу энергии. Перспективным направлением получения водорода является электролиз воды. Создание новых типов дешевых катализаторов реакции разложения воды на водород и кислород - задача ближайшего будущего.

Очевидно, что повышение эффективности энергетических ресурсов и их экономичности - основные стратегические задачи развития энергетики в первой половине 21 столетия.

Перспектива получения чистого водорода непосредственно из недр - еще одна возможность технологического инновационного прорыва в этой области.

Безусловно, здесь много неопределенностей и соответственно нерешенных проблем. Прежде всего, степень рассеянности/концентрации водорода в недрах, из которой вытекает возможность прямого отбора, либо необходимости создания специальных условий для его предварительной концентрации на глубине. Выполненные на основе замеров оценки дегазации водорода в некоторых западинах Подмосковья дали результаты - до 27 тыс. кубических метров в сутки с поверхностей западин. Это означает, что в глубине недр плотность потока водорода может быть гораздо большей.

Известно, что дегазация водорода из недр происходит по трещинным полостям либо трубообразным каналам, состоящим из пород с более высокой проницаемостью, чем в пределах окружающего фона. В Мали пробурена скважина, из которой подается чистый водород для энергетических потребностей населения. Но во многих случаях водород является лишь одним из компонентов смеси газов. В этих случаях необходимо применение специальной технологии для его выделения.

Ранее нами было установлено, что ЧЗО обладает очень высокими барьерными свойствами по отношению к мигрирующим радионуклидам. Эти свойства зоны обеспечиваются активной сорбцией и прочным удержанием радионуклидов породами геологической среды. Подтверждением этому являются водозаборы подземных вод, работающие в Припяти и Чернобыле и до сих пор подающие воду, отвечающую требованиям нормативов. Поэтому нами было обосновано, что создание глубинных геологических хранилищ радиоактивных отходов с точки зрения безопасности и экономически наиболее целесообразно создавать в ЧЗО. Это еще один веский аргумент против безоглядного изменения границ зоны без предварительного проведения геолого-разведочных работ по выбору мест для глубинного захоронения. Ценой игнорирования данного вопроса могут стать десятки миллиардов долларов дополнительных расходов и как результат - провал реализации Стратегии обращения с радиоактивными отходами в Украине (ZN.UA, №19, 2015 г.).

С одной стороны, мы должны искать перспективные участки в недрах с низкой проницаемостью и минимальной нарушенностью пород для создания подземных хранилищ радиоактивных отходов. С другой стороны, с учетом водородных рисков, попутно необходимо изучать проявления водорода на разных глубинах и в разных геологических условиях. В результате, этими работами может быть положено начало целевым поискам глубинных ресурсов водорода.

В случае выявления высоких концентраций водорода в недрах ЧЗО, мы можем перейти к обоснованию перспективности его добычи. Наличие в пределах территории крупных зон разломов, сетки элементарных разрывных нарушений и подзападинных каналов создает предпосылки активной дегазации водорода из недр и повышает перспективы нахождения значительных его скоплений.

Кроме энергетического использования, а также в случае, если объемы добываемого водорода будут недостаточны для энергетических нужд, он может быть направлен на получение белка с помощью водородных бактерий. Экспериментами установлено, что это весьма эффективный способ получения значительных объемов белка, пригодного для кормления скота и птицы. В результате, может быть создана высокопроизводительная кормовая база для интенсивного развития скотоводства и птицеводства на промышленной основе.

Таким образом, территория Зоны может стать местом возрождения энергетики на новой современной в значительной мере инновационной основе, а также создания условий для инновационного развития животноводства и птицеводства. Вместе с приобретением уникального опыта по закрытию АЭС, переработке, захоронению радиоактивных отходов, отходов других производств Зона отчуждения может превратиться из зоны опасности, требующей ресурсов, в территорию экономического развития и получения прибыли по важным современным направлениям, в одно из мест экономического возрождения страны на передовой основе.