Специалисты многих стран мира продолжают исследовать различные аспекты самой, пожалуй, важной на сегодняшний день проблемы атомной энергетики - проблемы окончательного захоронения радиоактивных отходов. В каких горных формациях лучше размещать могильники, из каких материалов изготовлять контейнеры для консервации отходов, - на эти вопросы разные эксперты дают разный ответы. Однако все едины во мнении, что ни при каких обстоятельствах не удастся предотвратить контакт этих контейнеров с микроорганизмами. А потому последствия этого контакта представляют особый интерес.

Стеклование - не гарантия безопасности

Сегодня для консервации высокорадиоактивных отходов чаще всего используют технологию витрификации (или стеклования). Это довольно сложный процесс, при котором отходы помещают во вращающуюся индукционную печь особой конструкции и подвергают специальной обработке, включая деазотирование, дегидратацию и кальцинирование.

Благодаря добавлению измельченного стекла образуется стекловидная масса, обладающая высокой долговременной стабильностью. В результате радиоактивные отходы оказываются прочно связаны со стеклянной матрицей, которая в расплавленном виде заливается в специальные цилиндры из высоколегированной стали. Именно эти цилиндры с остеклованными отходами и планируется помещать в устроенных в недрах Земли могильниках, именно эти цилиндры и должны выдерживать сотни тысяч лет хранения, не допуская утечки радиации.

Однако проблема в том, что и там, в толще горных пород, на глубинах в километр и больше, обитают микроорганизмы. Эта так называемая глубинная биосфера является важным фактором, влияющим на безопасность могильника, однако соответствующих научных исследований до сих пор не проводилось.

Теперь этот пробел решили восполнить ирландские и французские ученые. "Нас интересовало, какое воздействие микроорганизмы оказывают на остеклованные отходы в могильнике, - поясняет Элена Хатченз (Elena Hutchens), сотрудница Университетского колледжа в Дублине. - Мы хотели выяснить, разъедают ли они матрицу, способствуя утечке радиоактивности? Или, может быть, наоборот, образуют пленку, еще лучше изолирующую радиоактивные отходы от остальной окружающей среды?"

От синегнойной палочка - сплошная польза

Жан-Луи Кровизье (Jean-Louis Crovisier), сотрудник Национального центра научных исследований в Страсбурге, добавляет: "Мы решили экспериментально проверить, что произойдет, если эта стекломасса войдет в соприкосновение с широко распространенными в природе бактериями, которые вполне могут оказаться и в будущем могильнике. Для своих опытов мы отобрали два вида микроорганизмов - синегнойную палочку (Pseudomonas aeruginosa) и аутотрофной тионовой бактерии Acidithiobacillus thiooxidans".

Опыты были устроены довольно просто: образцы стекломассы подвергались воздействию стерильной воды и воды, содержащей культуру той или ной бактерии. Результаты экспериментов с синегнойной палочкой были однозначными, - говорит Элена Хатченз: "Мы обнаружили, что бактерия образует на поверхности стекла толстую защитную биопленку, которая повышает коррозионную устойчивость образца и удерживает некоторые из ядовитых субстанций, выделяемых образцом".

Под конец эксперимента концентрация радионуклидов и токсичных веществ в воде, содержащей культуру синегнойной палочки, оказалась гораздо выше, чем в стерильной воде. К тому же биопленка лучше удерживала в образце трудно растворимые субстанции, чем чистая поверхность. Иными словами, этот микроорганизм способствует сохранности отходов, - таково единодушное мнение обоих исследователей.

И бактерии преподносят сюрпризы

Что же касается второй бактерии, то тут все не так ясно. "Acidithiobacillus thiooxidans относится к так называемым бактериям-экстремофилам, - говорит Элена Хатченз. - Мы специально остановили свой выбор на ней, поскольку она вызывает интенсивную коррозию и образует кислоты из серосодержащих соединений. В ходе экспериментов этот микроорганизм преподнес нам сюрприз: образовал биопленку на остеклованных радиоактивных отходах. Прежде ничего подобного не наблюдалось".

Поначалу, впрочем, бактерия вела себя в полном соответствии с ожиданиями исследователей. Раствор культуры быстро стал очень кислой средой, - говорит Жан-Луи Кровизье: "Бактерия Acidithiobacillus thiooxidans известна тем, что сильно снижает водородный показатель. Но 17 дней спустя образовалась эта самая биопленка. После этого водородный показатель хоть и оставался постоянным на очень низком уровне, однако коррозионная активность пошла на спад".

Правда, за время эксперимента она не снизилась до уровня, характерного для стерильной среды. Но Элена Хатченз не теряет оптимизма: "Наши опыты продолжались всего несколько недель. Вполне возможно, что биопленка выполняла бы эту защитную функцию чем дальше, тем лучше, так что коррозионная активность продолжала бы снижаться".

Так или иначе, ясно, что изучение вопроса о влиянии глубинной биосферы на остеклованные радиоактивные отходы должно быть продолжено.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева