Классификация радиоактивных отходов


При каких обстоятельствах, образуются отходы, содержащие радиоактивные элементы

Радиоактивные отходы содержатся в ядерном топливе, они образуются во время эксплуатации атомных электростанций, это один из основных источников. Также их можно получить в результате:

  • добычи радиоактивной руды;
  • переработки руды;
  • производства элементов тепловыделения;
  • утилизации отработанного ядерного топлива.

Во время разработки вооружёнными силами России ядерного оружия, также были образованы радиоактивные отходы, такие действия, как, производство, консервация и ликвидация использовавших этот материал объектов не реабилитировали предыдущие работы с этим материалом. В результате чего на территории страны находится немало отходов, образовавшихся в процессе производства ядерных материалов.

Военный флот, подводные лодки, а также гражданские корабли, использующие ядерные реакторы, тоже оставляют радиоактивные отходы во время своей эксплуатации и даже после их выхода из строя.

Радиоактивные отходы

Работа с радиоактивными отходами в России связана с такими отраслями:


  • В народном хозяйстве, используя изотопную продукцию.
  • В лечебных или фармацевтических учреждениях и лабораториях.
  • Химическая, металлургическая и прочие промышленные отрасли, работающие в сфере обработки.
  • Проведение научных опытов и исследований, используя ядерное топливо или подобные элементы.
  • Даже службы безопасности, в частности, таможенный контроль.
  • Добыча нефти или газа, также требует использовать ядерные вещества, оставляющие после себя, радиоактивные отходы.

Важно знать. Отработанное ядерное топливо, не подпадёт, под категорию радиоактивные отходы, согласно российскому законодательству.

Разделение на виды

Постановление от Правительства РФ, внесло коррективы, по которым радиоактивные отходы могут быть:

  • твёрдого;
  • жидкого;
  • газ подобного;

видов. Классификация радиоактивных отходов, относит к твёрдым, жидким и газ подобным все элементы и вещества, содержащие радионуклиды. Исключение, возможно, лишь в том случае, если образование не связано с атомной энергетикой, и содержание радионуклидов обусловлено добычей или переработкой природных минералов и органического сырья с повышенным уровнем радионуклидов или вблизи его природного источника. Концентрация, которого в пределах допустимых норм, установленных постановлением российского Правительства, не превышает 1.


Радиоактивные отходы

РАО, принадлежащие к виду «твёрдых», содержат техногенные радионуклиды, из которых исключают такие источники, как закрытые предприятия, работающие с подобными веществами. Их делят на четыре категории:

  • высокоактивные;
  • средне неактивные;
  • низко активные;
  • очень низко активные.

РАО, прибывающие, в «жидком» состояние делят всего на три категории:

  • высокоактивные;
  • средне активные;
  • низко активные.

Закрытые, отработавшие предприятия и заводы, работавшие с радионуклидами, относятся к другим категориям РАО.

Классификация РАО

Существует Федеральный закон, в целях которого, классификация радиоактивных отходов разделяет их на такие виды:

  • Удаляемые – это вещества, для которых риск, связанный с их воздействием на окружающую среду не возрастает. И в случае их извлечения с места хранения для последующего захоронения, не превышает риск их пребывания на территории их нахождения. Данный вид требует довольно больших финансовых затрат, для выполнения всех манипуляций с ним и подготовки специального оборудования и обучения персонала утилизирующих организаций.

  • Особые – РАО, этот вид подвергает очень большой опасности окружающую среду, в случае их извлечения, транспортировки и дальнейших действий, для очищения территории или захоронении в другом месте. Манипуляции с таким видом также очень затратные с финансовой стороны. В случаях с подобным видом более безопасно и выгодно с экономической стороны проводить процесс захоронения в месте их первичного расположения.

Радиоактивные отходы захоронение

Классификация радиоактивных отходов проходит в зависимости от таких признаков:

  • Период полураспада радионуклидов – короткоживущие или долгоживущие.
  • Удельная активность – высокоактивная, средне активная и низко активная РАО.
  • Агрегатное состояние – может быть жидким, твёрдым и газо подобным.
  • Содержание ядерных элементов, присутствует или отсутствует в отработанном материале.
  • Отработавшие, закрытые предприятия по добычи или переработке урановых пород, которые излучают ионизирующие лучи.
  • РАО, не связанные с использованием или работой над атомной энергетикой. Источниками, которых являются перерабатывающие предприятия по добычи органических и минеральных сырьевых руд, с повышенным уровнем содержания радионуклидов природного происхождения.

Классификация РАО разработана Правительством Российской Федерации, для разделения их на виды. А также дальнейшего удаления или захоронения на месте их нахождения.

Система классификации

В данное время, система классификации разработана не досконально и требует постоянных доработок, это определяется отсутствием согласованности национальных систем.

Основа классификации содержит учёт вариантов, последующего захоронения РАО. Основным признаком чего, служит длительность периода распада нуклида, потому, что технология захоронения напрямую зависит от этого показателя. Они захороняются специальными укрепляющими растворами как минимум на тот период, который они могут быть опасны для окружающей среды. Согласно этим данным, система классификации делит все отработанные и опасные вещества на следующие категории.

Освобождённые от контроля

Отходы, содержащие низкую концентрацию радионуклидов, которые могут быть исключены из списка, подконтрольных видов, поскольку не несут в себе угрозы или содержат минимальный уровень нуклидов, который практически неопасный для живых существ и экологии. Такая категория называется освобождённой, лишь в том случае, если доза облучения ежегодно не превышает 10 мкЗв.

Высоко активные отходы

Низко активные и средне активные РАО


Они содержат в себе достаточный уровень радионуклидов, чтобы нести угрозу персоналу, работающему с ними и населению, проживающему в ближайшей округе. Порой они имеют настолько высокий уровень активности, что требуют охлаждения и применения мер по защите от них. Это категория содержит в себе две группы: долгоживущие и коротко живущие виды. Способы их захоронения очень разнообразны и индивидуальны.

Высоко активные отходы

Этот тип имеет такое количество радионуклидов, что требует постоянного охлаждения в процессе работы с ним. По окончании, каких-либо действий, он требует надёжной изоляции от биосферы, иначе процесс заражения захватит всю округу, территории на которой он находится.

Типичные характеристики

Класс отходов, освобождённый от контроля (CW), имеет уровень активности, равный 0,01 мЗв или ниже с учётом годовой дозы для населения. Не имеет ограничений, по радиологическому захоронению.

Средне и низко активные (LILW) характеризуются уровнем активности выше величины для CW, но при этом тепловыделение у этого класса ниже 2Вт/м3.

Класс коротко живущий (LILW-SL) – имеет такие типичные характеристики. Долго живучесть радионуклидов имеет ограниченную концентрацию (менее 400 Бк/г на все упаковки). Местами захоронения таких классов являются глубинные или приповерхностные хранилища.

Долгоживущие отходы (LILW-LL) – концентрация у которых выше, чем у короткоживущих. Захоронятся такие классы, должны лишь в глубинных хранилищах. Это одно из главных требований, по отношению к ним.

Класс высокоактивных (HLW) – характеризуются очень высокой концентрацией долгоживущих радионуклидов, тепловая отдача у них более 2Вт/м3. Местами их захоронения также должны быть глубинные хранилища.

Правила обращения с РАО


Продолжение статьи — утилизация радиоактивных отходов.

Радиоактивные отходы требуют классификации не только ради их разделения по уровню опасности и возможности выбирать методы утилизации, но ещё и для определения указаний, по методам обращения с ними, в зависимости от их класса. Они должны отвечать следующим показателям:

  • Принципы обеспечения защиты здоровья человека, или хотя бы приемлемого уровня защиты, в зависимости от радиационного излучения элементами РАО.
  • Охраной окружающей среды – приемлемым уровнем защищенности экологии от воздействия РАО.
  • Взаимозависимость между всеми стадиями образования РАО, а также обращения с их элементами.
  • Защита будущего поколения, методом прогнозирования уровня облучения, и нормированием количества захороненного материала на каждом могильнике, основываясь на информации нормативных документов.
  • Не возлагать слишком больших надежд на будущее поколение, связанных с необходимостью утилизировать радиоактивные отходы.
  • Контролировать образование и накопление РАО, ограничивать их скопление и минимизировать достигнутый уровень.
  • Предотвращать аварии, или ослаблять возможные последствия, в случае возникновения таких ситуаций.

Радиоактивные отходы – самый опасный вид мусора на земле, требующей очень внимательного и осторожного обращения. Приносящий самый большой урон экологии, населению и всем живим существам, на территории его основания.

Вам будет интересно почитать статью — Могильники радиоактивных отходов.

Источник: ecology-of.ru

По видам РАО разделяют:

  • по состоянию – твердые, газообразные, жидкие;
  • по удельной активности – высокоактивные, средней активности, низко активные, очень низкой активности
  • по типам – удаляемые и особые;
  • по сроку полураспада радионуклидов – долго- и короткоживущие;
  • по элементам ядерного типа – с их наличием, с отсутствием;
  • по добыче – при переработке урановых руд, при добыче минерального сырья.

Данная классификация актуальна и для России, и приняты на международном уровне. В целом разделение на классы не является окончательным, оно требует согласования с различными национальными системами.

Существуют виды радиоактивных отходов, в которых совсем низкая концентрация радионуклидов. Они практически не несут опасности для окружающей среды. Такие вещества относятся к освобожденной категории. Ежегодное количество облучения от них не превышает уровня 10 мк3в.

Радиоактивные вещества разделяются на классы не только для определения уровня опасности, но и для разработки правил обращения с ними:


  • необходимо обеспечить защиту человека, который работает с РАО;
  • следует повышать защиту окружающей среды от опасных веществ;
  • контролировать процесс обезвреживания отходов;
  • указывать уровень облучения на каждом могильнике на основе документов;
  • контролировать накопление и использование радиоактивных элементов;
  • в случае опасности нужно предотвращать аварии;
  • в чрезвычайных случаях необходимо устранять все последствия.

Мусор, содержащий радиоактивные элементы, опасен и для природы и для людей. Он повышает радиоактивный фон среды. Вместе с водой и продуктами питания РАО попадают в организм, что приводит к мутациям, отравлению и летальному исходу. Человек умирает в муках.

Чтобы предотвратить такой исход, все предприятия, использующие радиоактивные элементы, обязуются применять системы фильтрации, контролировать деятельность производства, обеззараживать и утилизировать отходы. Это помогает предотвратить экологическую катастрофу.

Уровень опасности РАО зависит от нескольких факторов. Прежде всего, это количество отходов в атмосфере, мощность радиации, площадь зараженной территории, количество людей, которые на ней обитают. Поскольку эти вещества смертельно опасные, нужно в случае аварии ликвидировать катастрофу и эвакуировать население с территории. Также важно предотвратить и остановить перемещение РАО на другие территории.


Предприятие, работающее с радиоактивными веществами, должно обеспечить надежное хранение отходов. Оно предполагает сбор РАО, их передачу на захоронение. Необходимые для хранения средства и способы устанавливаются документами. Для них изготавливают специальные контейнеры из резины, бумаги и пластмассы. Также они сберегаются в холодильниках, металлических барабанах. Перевозка РАО осуществляется в специальных герметичных емкостях. В транспорте они должны надежно фиксироваться. Транспортировку могут осуществлять только те компании, которые имеют на это специальную лицензию.

Выбор методов переработки зависит от особенностей отходов. Некоторые виды мусора измельчают и прессуют, чтобы оптимизировать объем отходов. Определенные остатки принято сжигать в печи. Переработка РАО должна соответствовать следующим требованиям:

  • изоляция веществ от воды и других продуктов;
  • устранить облучение;
  • изолировать влияние на сырье и полезные ископаемые;
  • оценить целесообразность переработки.

Сбор и удаление РАО должен производиться в местах, где отсутствуют не радиоактивные элементы. При этом нужно учитывать агрегатное состояние, категорию отходов, их свойства, материалы, время полураспада радионуклидов, потенциальную угрозу вещества. В связи с этим нужно разработать стратегию обращения с РАО.


Для сбора и удаления нужно применять специализированное оборудование. Специалисты утверждают, что данные операции возможны только средне и низко активными веществами. Во время процесса каждый этап должен контролироваться, чтобы предотвратить экологическую катастрофу. Даже маленькая ошибка способна привести к аварии, загрязнению окружающей среды и гибели огромного количества людей. На устранение влияния радиоактивных веществ и восстановление природы понадобится много десятилетий.

Источник: ECOportal.info

Какие первые ассоциации возникают у вас, когда вы слышите «хранилище радиоактивных отходов»? Уверен, кто-то сразу представляет глубокую яму, в которую сваливают без разбора требуху из ядерного реактора и списанные боеголовки. Или ангар с бесконечными рядами жёлтых бочек с характерным значком радиации на боку, из которых постоянно что-то вытекает и просачивается в землю. И это не случайно — нужно «сказать спасибо» американским боевикам 90-х, которые привили этот устойчивый образ. Но в жизни всё совсем не так. Хранение радиоактивных отходов — задача, которую совместно решают учёные и инженеры разных стран, несмотря на политические ситуации и экономические санкции. О том, как это делают у нас в России, я и хочу рассказать.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Откуда берутся радиоактивные отходы?

За более чем полувековую историю атомной отрасли в России накопилось большое количество радиоактивных отходов. Это химическая посуда из лабораторий, отслужившие свой срок приборы, строительный мусор, фильтры удерживающих выбросы установок — всё, что уже не подлежит переработке и повторному использованию. Чего греха таить, опасного мусора хватит на тысячи, а то и миллионы лет — именно такой период полураспада у отдельных изотопов и радиоактивных элементов периодической системы Менделеева. И никуда от этих отходов нам не деться — в обозримом будущем серьёзной альтернативы атомной энергетике не ожидается, а о безотходном термоядерном реакторе пока можно только мечтать. А на отказавшуюся от мирного атома Германию всегда найдётся какая-нибудь Франция или Бельгия, которая эту атомную энергию в ту же Германию будет поставлять.

Бельгия, Belgium, Doel, Nuclear Power Station, Tihange, Тианж, Дул, АЭС

До определённой поры этими отходами занималось каждое предприятие в отдельности, которое их и производило. Худо-бедно удавалось как-то всё это консервировать, закачивая на полуторакилометровую глубину под землю жидкие отходы или складируя во временных хранилищах твёрдые. Здесь ключевое слово «временных».  Это значит, что проблема изоляции материалов, представляющих большую опасность для всего живого, решалась только на ближайшие 50-70 лет. А потом само хранилище становилось опасными отходами, которые нужно было как-то изолировать вместе с тем, что в нём находилось раньше. И так по кругу. Понятно, что это не могло продолжаться вечно. Остро встал вопрос о создании надёжных хранилищ, рассчитанных на сотни и тысячи лет. И решить его нужно было так, чтобы решение не стало большой головной болью для следующих поколений.

Как хранят радиоактивные отходы?

В 2011 году в России появилось специализированное предприятие, которое только и занимается захоронением радиоактивных отходов (давайте сократим до РАО) — «Национальный оператор по обращению с РАО», или коротко «НО РАО». Сегодня это единственная организация, которая уполномочена спасать и охранять нас от тонн РАО.

«НО РАО» не стартовал свою деятельность с чистого листа — ему досталось советское ядерное наследие в виде многочисленных временных хранилищ при химических комбинатах, АЭС и НИИ, вроде нашего, Димитровградского. Отсюда и появилось два основных направления работ оператора: поддерживать в надлежащем порядке существовавшие до появления «НО РАО» пункты глубинной геологической изоляции жидких РАО и строить более надёжные новые пункты финальной изоляции твёрдых РАО.

«НО РАО» состоит из нескольких филиалов, разбросанных по всей стране:

  • «Димитровградский» в г. Димитровград Ульяновской области,
  • «Железногорский» в г. Железногорск Красноярского края,
  • «Северский» в г. Северск Томской области,
  • Отделение «Новоуральское» филиала «Северский» в г. Новоуральск Свердловской области,
  • «Озёрский» в г. Озёрск Челябинской области.

Как вы уже наверное поняли, в этих городах либо уже существуют старые, либо строятся новые хранилища РАО. К примеру, в Димитровграде, при НИИАР, где делают самый дорогой металл в мире Калифорний и лечат людей от сложных форм рака, уже давно изолируют отходы производства на своей территории. Делается это закачкой жидких РАО в две скважины, глубиной в 1380 и 1250 метров каждая. Глубина подобрана таким образом, чтобы опасная жидкость находилась между двумя водоносными горизонтами и ни в коем случае не попала ни в один из них. К сожалению, это не самый идеальный вариант надёжно спрятать продукты жизнедеятельности ядерного реактора, но на период 60-х годов иного придумать не смогли. Правда, были предложения по выпариванию воды из этой массы, дабы перевести отходы из опасной категории жидких в менее опасную твёрдых, но пока всё остаётся так, как есть. «НО РАО» постоянно мониторит параметры окружающей среды и никаких отклонений, судя по ежегодным отчётам, не выявляет — отходы находятся там, где и должны находиться.

Классификация радиоактивных отходов

Если с советским наследием пока ничего не получается сделать, то текущие отходы уже можно и нужно изолировать по современным стандартам, используя международный опыт. Хотя неужели вы думаете, что за границей как-то иначе хоронили свои РАО? До какой-то поры даже в Европе, не говоря уж об американцах, отходы просто отвозили подальше от берега и сбрасывали бочками в море. Океан таит в себе более страшную угрозу, нежели острова пластикового мусора и полиэтиленовых пакетиков….

Делали так, потому что считали, что лучший способ избавиться от радиоактивных веществ — распылить их в окружающей среде, а она уже сама с ними разберётся. Но вышло совсем иначе. Выяснилось, что радионуклиды обладают способностью скапливаться в одном месте — в биологических тканях животных и растений. Стало ясно, что вернуть природе изотопы Стронция и Цезия просто так не получится. Придётся подождать, пока они распадутся на более безопасные вещества. А ждать нужно долго. И не просто ждать, а еще и контролировать, чтобы радиоактивные изотопы не попали случайно в окружающую среду.

Если с высокоактивными веществами всё понятно — их надо прятать глубоко и надолго, то с низкоактивными можно поступить проще — оставить их у самой поверхности земли в специальных бункерах, потому что так проще контролировать. Эти пункты финальной изоляции РАО назвали приповерхностными. Они рассчитаны на 10 000 лет безопасного хранения отходов на весь период их потенциальной опасности.

Такой современный пункт уже работает в одном из филиалов «НО РАО» — в закрытом городе Новоуральске, куда не попасть простому смертному. Но для меня сделали исключение — я побывал там и своими глазами увидел, как устроено приповерхностное хранилище РАО.

Какие бывают радиоактивные отходы?

Тут нужно сделать небольшое лирическое отступление и рассказать о классах радиоактивных отходов. Их всего 6:

Классификация радиоактивных отходов

Отходы 1-го и 2-го классов самые опасные, но их меньше всего по количеству. Это высокоактивные РАО, период полураспада которых измеряется сотнями тысяч лет. По нормам МАГАТЭ, изолировать такие отходы можно только  в глубинных хранилищах.

РАО 3 и 4 класса — это низко и очень низко активные отходы: ветошь, приборы, одежда, загрязненные радиоактивными веществами перчатки, строительный мусор и так далее. Как раз их и можно изолировать в приповерхностных хранилищах, до ста метров глубиной.

Класс 5 — жидкие радиоактивные отходы.
Класс 6 — отвалы горнорудной промышленности с повышенным радиационным фоном.

Отходы последних двух классов допускается хранить в пунктах временного хранения.

Итак, если с классами всё понятно, то уже вырисовывается более-менее полная картина: в неглубоких бункерах хранят только среднеактивные короткоживущие и низкоактивные отходы 3 и 4 классов. Нельзя сказать, что они совсем не опасны — еще как опасны! Но только в том случае, если вы потрогаете их руками или полижите языком. Основная опасность, исходящая от подобных отходов — альфа- и бета-частицы, которые способны нарушить работу ваших клеток. Но для этого им нужно попасть внутрь организма. На расстоянии альфа- и бета-излучение не представляет никакой опасности. Дело в том, что свободный пролёт бета-частицы (электрон или позитрон) в воздухе ограничен всего несколькими метрами, а альфа-частицы и того меньше — несколько сантиметров. Она не способна даже пробить верхний слой кожи. Поэтому вы можете спокойно подойти к открытому контейнеру с радиоактивным мусором на расстояние до 20 метров и вам ничего не будет. Серьёзные проблемы начнутся только после того, как источники этих частиц попадут с водой или пылью вам в лёгкие или желудок.

В герметичных контейнерах низкоактивные отходы вообще себя никак не проявляют. Понятно, что со временем оболочка всё равно разрушится под действием частиц, но в этом случае на их пути встанут толстые стены бункера, а затем и многометровые толщи специального наполнителя, глины и горной породы.

Как устроено приповерхностное хранилище отходов?

Новоуральск не случайно был выбран для строительства новой площадки. С 1945 года здесь работает Уральский электрохимический комбинат (АО «УЭХК»), который производит обогащённый гексафторид урана для атомных электростанций. За десятилетия работы комбината скопилось большое количество РАО, которые были захоронены в 4 километрах от города. «НО РАО» создал на базе этого хранилища новое, значительно расширив его. В 2016 году пункт принял первую партию отходов 3 и 4 классов от электрохимического комбината.

На примере нового строящегося пункта финальной изоляции РАО в Новоуральске можно понять, как выглядит хранилище. Строить его начинают с инженерно-геологических изысканий. Нужно детально изучить особенности строения грунта на месте будущего объекта, чтобы никуда и ничего не уползло и не протекло со временем. Пласты должны быть очень устойчивыми и не сдвигаться в результате землетрясений. В Новоуральске хранилище строят в скальном массиве, взрывами расчищая необходимую площадку.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Со всех сторон бетонный бункер будет защищён толстым горным массивом — ни одна бета не должна вылететь наружу. Порода массива — габбро-диорит — высочайшей прочности камень.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

На этой схеме видно, что представляет из себя приповерхностное хранилище РАО:

Классификация радиоактивных отходов

На втором этапе в получившемся котловане заливают прочное основание, которое не даст радионуклидам просочиться сквозь пол.  После этого его покрывают слоем специальной глины, которая способна сдерживать распространение радиоактивных веществ на протяжении тысяч лет.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Далее, на этой подушке начинают возводить бетонные пол и стены бункера, толщиной 70 см. Бетон, как и глина, тоже особой марки, рассчитанный минимум на 100 лет работы.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Глубина пункта финальной изоляции —  7 метров. Это практически двухэтажный дом, закопанный под землю.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Когда стены «дома» будут готовы, строители приступят к следующему этапу — заполнению пространства между бетоном и скальной породой глиной. Толщина этого «глиняного замка» будет равна примерно 2 метрам.

После этого хранилище начнёт свою работу, и его будут постепенно загружать контейнерами с РАО. Слой за слоем внутри выстроятся металлические и бетонные кубы, в которых будет запечатан уже никому не нужный мирный атом. Когда хранилище полностью заполнится, его закроют. Поверх него положат еще один слой глины и почвы, которая будет засеяна травой. Внешне это будет выглядеть как зелёный холм. Примеры уже есть во Франции, где подобные хранилища располагаются в нескольких сотнях метров от сельскохозяйственных полей.

Рядом с каждым участком хранилища, который называются «картой», предусмотрены специальные скважины. В них опускаются измерительные приборы, позволяющие контролировать целостность хранилищ и фиксировать утечки радиации в почву, если таковые имеются.

Классификация радиоактивных отходов

Как загружают хранилище радиоактивных отходов?

Теперь, когда вы знаете, как устроено хранилище, давайте посмотрим, как оно наполняется.

«НО РАО» не занимается транспортировкой отходов от предприятия до своего хранилища — это делает специальная транспортная организация. Грузовик к с контейнерами заезжает на территорию хранилища, где его встречают сотрудники ФГУП «РосРАО». Они тщательно замеряют фон вокруг него, чтобы убедиться, что герметичность не нарушена и с грузом можно работать.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Радиоактивный фон на площадке рядом с контейнерами не должен превышать естественного. Прибор, выданный мне при входе на территорию, показал всего 0,05 мкЗв/ч, при норме в 0,1-0,16 мкЗв/ч. При ненарушенной целостности контейнер с РАО не представляет вообще никакой опасности. Видите серую коробочку на фоне? Это как раз он, свеженький — приготовили к загрузке в хранилище.

Классификация радиоактивных отходов

Всё в порядке, можно разгружать.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Наверняка вам интересно, что там внутри.  В левом, судя по надписи мелом, строительный мусор. А в правом — что-то металлическое. Возможно, корпуса каких—то приборов или конструкций.  Обломки ракеты, взорвавшейся недавно в Северодвинске, наверняка поедут в таком же контейнере в одно их хранилищ на территории России.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Толщина стенок такого контейнера составляет 12 см. Внутри него стоят четыре 200-литровые металлические бочки, в которых и находятся сами отходы.

Считаете, сколько слоёв защиты?

  1. Стенки бочек, 1-2 мм,
  2. Стенки контейнера, 12 см,
  3. Стенки бетонного бункера, 70 см,
  4. Слой глины, 2 м,
  5. Слой почвы, 50 см.

Итого, почти 3,5 метра комбинированной преграды из бетона, металла и глины.

Контейнеры по одному достают из фургона мощным автопогрузчиком.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

И везут на площадку загрузки в хранилище.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Но прежде, чем он попадёт внутрь, его тщательно просканируют на следы утечек радиации. Только после этого руководитель полигона принимает контейнер на вечное хранение.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Специальный козловой кран поднимает контейнер.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Обратите внимание на внутреннее убранство кабины крана — у женщин везде уют и порядок.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Кран опускает контейнер вниз…

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Туда, где уже стоят сотни таких же контейнеров.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Подобное хранилище, как в Новоуральске, рассчитано на 20 тыс. кубометров РАО 3 и 4 классов.

радиоактивные, отходы, хранилище, НО РАО, Россия, Новоуральск

Сколько стоит хранить радиоактивные отходы?

Конечно, «НО РАО» делает всё это не бесплатно. Оставить один такой контейнер с отходами в хранилище стоит немалых денег. Ведь речь идёт не только о разовой процедуре погрузки/выгрузки, а о постоянном мониторинге на протяжении всех последующих лет.

На сайте «НО РАО» можно найти открытый прайс на этот вид услуг с 2018 по 2022 годы:

Классификация радиоактивных отходов

К примеру, в следующем году похоронить кубометр РАО 3-го класса будет стоить 157 тыс рублей. Кубометр — это примерно один такой синий контейнер. А вот за закачку под землю кубометра жидкой высокоактивной бяки с предприятия возьмут уже почти 1,5 млн. рублей.

А что дальше?

В Димитровграде, несмотря на слухи и разговоры, «НО РАО» пока не планирует строить ничего нового. Но на территории НИИАР и так уже существует временное хранилище остеклованных РАО, которые находятся  в обычных ангарах на поверхности. По-хорошему, их бы тоже нужно закатать в бетон и глину. Но пока не было ни общественных слушаний, ни инженерно-геологических изысканий.

Пункт приповерхностного захоронения в Новоуральске — самый первый запущенный в работу в России. Скоро подобные объекты появятся в Озёрске Челябинской области и Северске Томской области. А в закрытом городе Железногорске «НО РАО» начал строительство целой подземной исследовательской лаборатории. На глубине 500 метров будут проводиться исследования возможности финальной изоляции радиоактивных отходов 1 и 2 классов. Ну чем не Black Mesa из Half-Life?

В лаборатории специалисты будут решать одну единственную задачу: сделать так, чтобы отходы атомной энергетики не создали проблем следующим поколениям.


Автор фото и текста: Алексей Мараховец
Использование (полный перенос на другой ресурс, перепечатка) текста и фотографий статьи без согласия автора запрещено!  Любые фотографии моего авторства из этой статьи можно купить — обращайтесь, контакты в верхнем посте. Фотографии без подписи и инфографика предоставлены пресс-службой «НО РАО».

​*** Почитайте и другие интересные статьи на тему:
1. Где и как делают самый дорогой металл в мире
2. Как делают Технеций-99 — радиоактивный металл для диагностики заболеваний
3. Батарейка для ядерного реактора: как делают твэлы
4. Смоленская атомная электростанция в Десногорске
5. Doel: Бельгийский Чернобыль
6. В обнимку с реактором в городе Huy

Источник: alexio-marziano.livejournal.com

Источники появления отходов

Радиоактивные отходы образуются в различных формах с весьма разными физическими и химическими характеристиками, такими, как концентрации и периоды полураспада составляющих их радионуклидов. Эти отходы могут образовываться:

  • в газообразной форме, как, например, вентиляционные выбросы установок, где обрабатываются радиоактивные материалы;
  • в жидкой форме, начиная от растворов сцинтилляционных счётчиков из исследовательских установок до жидких высокоактивных отходов, образующихся при переработке отработавшего топлива;
  • в твёрдой форме (загрязнённые расходные материалы, стеклянная посуда из больниц, медицинских исследовательских установок и радиофармацевтических лабораторий, остеклованные отходы от переработки топлива или отработавшего топлива от АЭС, когда оно считается отходами).

Примеры источников появления радиоактивных отходов в человеческой деятельности:

  • ПИР (природные источники радиации). Существуют вещества, обладающие природной радиоактивностью, известные как природные источники радиации (ПИР). Бо́льшая часть этих веществ содержит долгоживущие нуклиды, такие как калий-40, рубидий-87 (являются бета-излучателями), а также уран-238, торий-232 (испускают альфа-частицы) и их продукты распада.[2].

Работа с такими веществами регламентируются санитарными правилами, выпущенными Санэпиднадзором.[3]

  • Уголь. Уголь содержит небольшое число радионуклидов, таких как уран или торий, однако содержание этих элементов в угле меньше их средней концентрации в земной коре.

Их концентрация возрастает в зольной пыли, поскольку они практически не горят.[4]

Однако радиоактивность золы также очень мала, она примерно равна радиоактивности чёрного глинистого сланца и меньше, чем у фосфатных пород, но представляет известную опасность, так как некоторое количество зольной пыли остаётся в атмосфере и вдыхается человеком. При этом совокупный объём выбросов достаточно велик и составляет эквивалент 1000 тонн урана в России и 40000 тонн во всём мире.[4]

  • Нефть и газ. Побочные продукты нефтяной и газовой промышленности часто содержат радий и продукты его распада[источник не указан 846 дней]. Сульфатные отложения в нефтяных скважинах могут быть очень богаты радием; вода, нефть и газ в скважинах часто содержат радон[источник не указан 846 дней]. При распаде радон образует твёрдые радиоизотопы, образующие осадок внутри трубопроводов. На нефтеперерабатывающих заводах участок производства пропана обычно является одной из самых радиоактивных зон, так как радон и пропан обладают одинаковой температурой кипения[источник не указан 846 дней].
  • Обогащение полезных ископаемых. Отходы, полученные при обогащении полезных ископаемых, могут обладать природной радиоактивностью[источник не указан 846 дней].
  • Медицинские РАО. В радиоактивных медицинских отходах преобладают источники бета- и гамма-лучей[источник не указан 835 дней]. Эти отходы разделены на два основных класса. В диагностической ядерной медицине используются короткоживущие гамма-излучатели, такие как технеций-99m (99Tcm). Большая часть этих веществ распадается в течение короткого времени, после чего может быть утилизирована как обычный мусор[источник не указан 835 дней]. Примеры других изотопов, используемых в медицине (в круглых скобках указан период полураспада): Иттрий-90, используется при лечении лимфом(2,7 дня); Иод-131, диагностика щитовидной железы, лечение рака щитовидной железы (8 дней); Стронций-89, лечение рака костей, внутривенные инъекции (52 дня); Иридий-192, брахитерапия (74 дня); Кобальт-60, брахитерапия, внешняя лучевая терапия (5,3 года); Цезий-137, брахитерапия, внешняя лучевая терапия (30 лет).
  • Промышленные РАО. Промышленные РАО могут содержать источники альфа-, бета-, нейтронного или гамма-излучения[источник не указан 846 дней]. Альфа-источинки могут применять в типографии (для снятия статического заряда); гамма-излучатели используются в радиографии; источники нейтронного излучения применяются в различных отраслях, например, при радиометрии нефтяных скважин. Пример применения бета-источников: радиоизотопные термоэлектрические генераторы для автономных маяков и иных установок в труднодоступной для человека местности (например, в горах).

Классификация

Условно радиоактивные отходы делятся на:

  • низкоактивные (делятся на четыре класса: A, B, C и GTCC (самый опасный);
  • среднеактивные (законодательство США не выделяет этот тип РАО в отдельный класс, термин в основном используется в странах Европы);
  • высокоактивные.

Законодательство США выделяет также трансурановые РАО. К этому классу относятся отходы, загрязненные альфа-излучающими трансурановыми радионуклидами, с периодами полураспада более 20 лет и концентрацией большей 100 нКи/г, вне зависимости от их формы или происхождения, исключая высокоактивные РАО[5]. В связи с долгим периодом распада трансурановых отходов их захоронение проходит тщательнее, чем захоронение малоактивных и среднеактивных отходов. Также особое внимание этому классу отходов выделяется потому, что все трансурановые элементы являются искусственными и поведение в окружающей среде и в организме человека некоторых из них уникально.

Ниже приведена классификация жидких и твёрдых радиоактивных отходов в соответствии с «Основными санитарными правилами обеспечения радиационной безопасности» (ОСПОРБ 99/2010).

Удельная (объёмная) активность, Бк/кг (Бк/л)
Категория отходов Бета-, гамма излучающие нуклиды Альфаизлучающие нуклиды

(исключая трансурановые)

Трансурановые радионуклиды
Низкоактивные Менее 106 Менее 105 Менее 104
Среднеактивные От 106 до 1010 От 105 до 1010 От 104 до 108
Высокоактивные Более 1010 Более 109 Более 108

Одним из критериев такой классификации является тепловыделение. У низкоактивных РАО тепловыделение чрезвычайно мало. У среднеактивных оно существенно, но активный отвод тепла не требуется. У высокоактивных РАО тепловыделение настолько велико, что они требуют активного охлаждения.

Обращение с радиоактивными отходами

Изначально считалось, что достаточной мерой является рассеяние радиоактивных изотопов в окружающей среде, по аналогии с отходами производства в других отраслях промышленности. На предприятии «Маяк» в первые годы работы все радиоактивные отходы сбрасывались в близлежащие водоёмы. Вследствие чего загрязнёнными оказались теченский каскад водоёмов и сама река Теча.

Позже выяснилось, что за счёт естественных природных и биологических процессов радиоактивные изотопы концентрируются в тех или иных подсистемах биосферы (в основном в животных, в их органах и тканях), что повышает риски облучения населения (за счёт перемещения больших концентраций радиоактивных элементов и возможного их попадания с пищей в организм человека). Поэтому отношение к радиоактивным отходам было изменено.

На данный момент МАГАТЭ сформулирован ряд принципов, нацеленных на такое обращение с радиоактивными отходами, которое обеспечит защиту здоровья человека и охрану окружающей среды сейчас и в будущем, не налагая чрезмерного бремени на будущие поколения[6]:

1) Защита здоровья человека. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень защиты здоровья человека.

2) Охрана окружающей среды. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень охраны окружающей среды.

3) Защита за пределами национальных границ. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы учитывались возможные последствия для здоровья человека и окружающей среды за пределами национальных границ.

4) Защита будущих поколений. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы предсказуемые последствия для здоровья будущих поколений не превышали соответствующие уровни последствий, которые приемлемы в наши дни.

5) Бремя для будущих поколений. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы не налагать чрезмерного бремени на будущие поколения.

6) Национальная правовая структура. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется в рамках соответствующей национальной правовой структуры, предусматривающей чёткое распределение обязанностей и обеспечение независимых регулирующих функций.

7) Контроль за образованием радиоактивных отходов. Образование радиоактивных отходов удерживается на минимальном практически осуществимом уровне.

8) Взаимозависимости образования радиоактивных отходов и обращения с ними. Надлежащим образом учитываются взаимозависимости между всеми стадиями образования радиоактивных отходов и обращения с ними.

9) Безопасность установок. Безопасность установок для обращения с радиоактивными отходами надлежащим образом обеспечивается на протяжении всего срока их службы.

Основные стадии обращения с радиоактивными отходами

  • При хранении радиоактивных отходов их следует содержать таким образом, чтобы:
    • обеспечивались их изоляция, охрана и мониторинг окружающей среды;
    • по возможности облегчались действия на последующих этапах (если они предусмотрены).

В некоторых случаях хранение может осуществляться главным образом по техническим соображениям, например, хранение радиоактивных отходов, содержащих в основном короткоживущие радионуклиды, в целях их распада и последующего сброса в санкционированных пределах, или хранение радиоактивных отходов высокого уровня активности до их захоронения в геологических формациях в целях уменьшения тепловыделения.

  • Предварительная обработка отходов является первоначальной стадией обращения с отходами. Она включает сбор, регулирование химического состава и дезактивацию и к ней может относиться период промежуточного хранения. Эта стадия очень важна, так как во многих случаях в ходе предварительной обработки представляется наилучшая возможность для разделения потоков отходов.
  • Обработка радиоактивных отходов включает операции, цель которых состоит в повышении безопасности или экономичности посредством изменения характеристик радиоактивных отходов. Основные концепции обработки: уменьшение объёма, удаление радионуклидов и изменение состава. Примеры:
    • сжигание горючих отходов или уплотнение сухих твёрдых отходов;
    • выпаривание, фильтрация или ионный обмен потоков жидких отходов;
    • осаждение или флокуляция химических веществ.
  • Кондиционирование радиоактивных отходов состоит из таких операций, в процессе которых радиоактивным отходам придают форму, приемлемую для перемещения, перевозки, хранения и захоронения. Эти операции могут включать иммобилизацию радиоактивных отходов, помещение отходов в контейнеры и обеспечение дополнительной упаковки. Общепринятые методы иммобилизации включают отверждение жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности путём их включения в цемент (цементирование) или битум (битумирование), а также остекловывание жидких радиоактивных отходов. Иммобилизованные отходы в свою очередь в зависимости от характера и их концентрации могут упаковываться в различные контейнеры, начиная от обычных 200-литровых стальных бочек до имеющих сложную конструкцию контейнеров с толстыми стенками. В многих случаях обработка и кондиционирование проводятся в тесной связи друг с другом.
  • Захоронение главным образом состоит в том, что радиоактивные отходы помещаются в установку для захоронения при соответствующем обеспечении безопасности без намерения их изъятия и без обеспечения долгосрочного наблюдения за хранилищем и технического обслуживания. Безопасность в основном достигается посредством концентрации и удержания, что предусматривает изоляцию надлежащим образом концентрированных радиоактивных отходов в установке для захоронения.

Технологии

Обращение со среднеактивными РАО

Обычно в ядерной индустрии среднеактивные РАО подвергаются ионному обмену или другим методам, целью которых является концентрация радиоактивности в малом объёме. После обработки уже гораздо менее радиоактивное тело полностью обезвреживают. Существует возможность использовать гидроксид железа в качестве флокулянта для удаления радиоактивных металлов из водных растворов. После абсорбции радиоизотопов гидроксидом железа полученный осадок помещают в металлический барабан, где он перемешивается с цементом, образуя твердую смесь. Для большей стабильности и долговечности бетон изготовляют из зольной пыли или печного шлака и портландцемента (в отличие от обычного бетона, который состоит из портландцемента, гравия и песка).

Обращение с высокоактивными РАО

Хранение

Для временного хранения высокоактивных РАО предназначены резервуары для хранения отработанного ядерного топлива и хранилища с сухотарными бочками, позволяющие распасться короткоживущим изотопам перед дальнейшей переработкой.

Витрификация

Долговременное хранение РАО требует консервации отходов в форме, которая не будет вступать в реакции и разрушаться на протяжении долгого времени. Одним из способов достижения подобного состояния является витрификация (или остеклование). В настоящее время в Селлафилде (Великобритания) высокоактивные РАО (очищенные продукты первой стадии пурекс-процесса) смешивают с сахаром и затем кальцинируют. Кальцинирование подразумевает прохождение отходов через нагретую вращающуюся трубу и ставит целью испарение воды и деазотирование продуктов деления, чтобы повысить стабильность получаемой стекловидной массы.

В полученное вещество, находящееся в индукционной печи, постоянно добавляют измельченное стекло. В результате получается новая субстанция, в которой при затвердении отходы связываются со стеклянной матрицей. Это вещество в расплавленном состоянии вливается в цилиндры из легированной стали. Охлаждаясь, жидкость затвердевает, превращаясь в стекло, которое является крайне устойчивым к воздействию воды. По данным международного технологического общества, потребуется около миллиона лет, чтобы 10 % такого стекла растворилось в воде[источник не указан 835 дней].

После заполнения цилиндр заваривают, затем моют. После обследования на предмет внешнего загрязнения стальные цилиндры отправляют в подземные хранилища. Такое состояние отходов остаётся неизменным в течение многих тысяч лет.

Стекло внутри цилиндра имеет гладкую чёрную поверхность. В Великобритании вся работа проделывается с использованием камер для работы с высокоактивными веществами. Сахар добавляется для предотвращения образования летучего вещества RuO4, содержащего радиоактивный рутений. На Западе к отходам добавляют боросиликатное стекло, идентичное по составу пирексу; в странах бывшего СССР обычно применяют фосфатное стекло. Количество продуктов деления в стекле должно быть ограничено, так как некоторые элементы (палладий, металлы платиновой группы и теллур) стремятся образовать металлические фазы отдельно от стекла. Один из заводов по витрификации находится в Германии, там перерабатываются отходы деятельности небольшой демонстрационной перерабатывающей фабрики, прекратившей своё существование.

В 1997 году в 20 странах, обладающих большей частью мирового ядерного потенциала, запасы отработанного топлива в хранилищах внутри реакторов составляли 148 тыс. тонн, 59 % из которых были утилизированы[источник не указан 835 дней]. Во внешних хранилищах находилось 78 тыс. тонн отходов, из которых утилизировано 44 %[источник не указан 835 дней]. С учетом темпов утилизации (около 12 тыс. тонн ежегодно), до окончательного устранения отходов ещё достаточно далеко.

В 1989 и 1992 годах Франция ввела в строй коммерческие заводы по витрификации высокоактивных РАО, оставшихся от переработки оксидного топлива, несмотря на наличие аналогичных заводов во многих других странах, особенно в Великобритании и Бельгии. Пропускная способность западноевропейских заводов составляет порядка 1000 тонн в год, некоторые из них работают уже 18 лет.

Синрок

Более сложным методом нейтрализации высокоактивных РАО является использование материалов типа СИНРОК (synthetic rock — синтетическая порода). СИНРОК был разработан профессором Тедом Рингвудом в Австралийском национальном университете. Изначально СИНРОК разрабатывался для утилизации военных высокоактивных РАО США, но в будущем возможно его использование для гражданских нужд. СИНРОК состоит из таких минералов, как пирохлор и криптомелан. Первоначальный вариант СИНРОК (СИНРОК С) был разработан для жидких РАО (рафинатов пурекс-процесса) — отходов деятельности реакторов на легкой воде. Главными составляющими этого вещества являются голландит (BaAl2Ti6O16), цирконолит (CaZrTi2O7) и перовскит (CaTiO3). Цирконолит и перовскит связывают актиноиды, перовскит нейтрализует стронций и барий, голландит — цезий.[источник не указан 835 дней]

Геологическое захоронение

Поиски подходящих мест для глубокого окончательного захоронения отходов в настоящее время ведутся в нескольких странах; ожидается, что первые подобные хранилища вступят в эксплуатацию после 2010 года. Международная исследовательская лаборатория в швейцарском Гримзеле занимается вопросами, посвящёнными захоронению РАО. Швеция говорит о своих планах по прямому захоронению использованного топлива с использованием технологии KBS-3, после того, как шведский парламент счёл её достаточно безопасной. В Германии в настоящее время ведутся дискуссии о поисках места для постоянного хранения РАО, активные протесты заявляют жители деревни Горлебен региона Вендланд. Это место вплоть до 1990 года казалось идеальным для захоронения РАО благодаря своей близости к границам бывшей Германской демократической республики. Сейчас РАО находятся в Горлебене на временном хранении, решение о месте их окончательного захоронения пока не принято. Власти США выбрали местом захоронения Юкка-Маунтин, штат Невада, однако данный проект встретил сильное противодействие и стал темой жарких дискуссий. Существует проект создания международного хранилища высокоактивных РАО, в качестве возможных мест захоронения предлагаются Австралия и Россия. Однако власти Австралии выступают против подобного предложения.

Существуют проекты захоронения РАО в океанах, среди которых — захоронение под абиссальной зоной морского дна, захоронение в зоне субдукции, в результате чего отходы будут медленно опускаться к земной мантии, а также захоронение под природным или искусственным островом[источник не указан 835 дней]. Данные проекты имеют очевидные достоинства и позволят решить на международном уровне неприятную проблему захоронения РАО, но, несмотря на это, в настоящее время они заморожены из-за запрещающих положений морского права. Другая причина состоит в том, что в Европе и Северной Америке всерьёз опасаются утечки из подобного хранилища, что приведет к экологической катастрофе. Реальная возможность подобной опасности не доказана; тем не менее, запреты были усилены после сброса РАО с кораблей. Однако, в будущем о создании океанских хранилищ РАО всерьёз способны задуматься страны, которые не смогут найти других решений данной проблемы.

В 1990-х годах было разработано и запатентовано несколько вариантов конвейерного захоронения в недра радиоактивных отходов. Технология предполагалась следующая: пробуривается стартовая скважина большого диаметра глубиной до 1 км, внутрь опускается капсула, загруженная концентратом радиоактивных отходов весом до 10 т, капсула должна саморазогреваться и в форме «огненного шара» проплавлять земную породу. После заглубления первого «огненного шара» в ту же скважину должна опускаться вторая капсула, затем третья и т. д., создавая некий конвейер.[источник не указан 229 дней]

Более реальным[источник не указан 835 дней] выглядит проект под названием «Remix & Return» (Перемешивание и возврат), суть которого состоит в том, что высокоактивные РАО, смешанные с отходами из урановых рудников и обогатительных фабрик до первоначального уровня радиоактивности урановой руды, будут затем помещены в пустые урановые рудники. Достоинства данного проекта: исчезновение проблемы высокоактивных РАО, возврат вещества на место, предназначенное ему природой, обеспечение работой горняков, и обеспечение цикла удаления и обезвреживания для всех радиоактивных материалов.

Трансмутация

Существуют разработки реакторов, потребляющих в качестве топлива РАО, превращая их в менее вредные отходы, в частности, интегральный ядерный реактор на быстрых нейтронах, не производящий трансурановых отходов, а, по сути, потребляющий их. Проект был заморожен правительством США на стадии крупномасштабных испытаний. Другим предложением, более безопасным, но требующим дополнительных исследований, является переработка подкритическими реакторами трансурановых РАО.

Существуют также теоретические исследования, посвящённые использованию термоядерных реакторов в качестве «актиноидных печей». В таком комбинированном реакторе быстрые нейтроны термоядерной реакции делят тяжелые элементы (с выработкой энергии) или поглощаются долгоживущими изотопами с образованием короткоживущих. В результате исследований, недавно проведённых Массачусетским технологическим институтом, было обнаружено, что всего 2-3 термоядерных реактора, схожих по параметрам с международным экспериментальным термоядерным реактором ИТЭР, способны преобразовывать количество актиноидов, вырабатываемое всеми ядерными реакторами на легкой воде. Кроме этого, каждый термоядерный реактор будет вырабатывать порядка 1 гигаватт энергии.[источник не указан 835 дней]

Повторное использование РАО

Ещё одним применением изотопам, содержащимся в РАО, является их повторное использование. Уже сейчас цезий-137, стронций-90, технеций-99 и некоторые другие изотопы используются для облучения пищевых продуктов и обеспечивают работу радиоизотопных термоэлектрических генераторов.

Удаление РАО в космос

Отправка РАО в космос является заманчивой идеей, поскольку РАО навсегда удаляются из окружающей среды. Однако у подобных проектов есть значительные недостатки, один из самых важных — возможность аварии ракеты-носителя. Кроме того, значительное число запусков и большая их стоимость делает это предложение непрактичным. Дело также усложняется тем, что до сих пор не достигнуты международные соглашения по поводу данной проблемы.

Ядерный топливный цикл

Начало цикла

Отходы начального периода ядерного топливного цикла — обычно полученная в результате извлечения урана пустая порода, испускающая альфа-частицы. Она обычно содержит радий и продукты его распада.

Радиоактивность диоксида урана (UO2), получаемого при добыче урана, всего в тысячу раз превышает радиоактивность гранита, используемого в строительстве[источник не указан 846 дней]. Его получают из желтого кека (U3O8), затем перерабатывают в газообразный гексафторид урана (UF6). Газ проходит стадию обогащения, в результате содержание урана-235 (235U) повышается с 0,7 % до 3,5 % (низкообогащенный уран). Затем он превращается в твёрдый оксид урана (UO2), используемый в качестве топливных элементов ядерных реакторов.

Главный побочный продукт обогащения — обеднённый уран, состоящий главным образом из урана-238, с содержанием урана-235 менее 0,3 %[источник не указан 846 дней]. Он находится на хранении в форме UF6 (отвальный гексафторид урана) и может быть также переведен в форму U3O8. В небольших количествах обедненный уран находит применение в областях, где ценится его крайне высокая плотность, например при изготовлении килей яхт и противотанковых снарядов. Между тем, в России и за рубежом накопилось несколько миллионов тонн отвального гексафторида урана[источник не указан 835 дней], планов по дальнейшему использованию которого в обозримой перспективе нет. Отвальный гексафторид урана может использоваться (вместе с повторно используемым плутонием) для создания смешанного оксидного ядерного топлива (которое может иметь спрос при условии строительства в стране в значительных количествах реакторов на быстрых нейтронах) и для разбавления высокообогащенного урана, входящего ранее в состав ядерного оружия. Это разбавление, называемое также обеднением, означает[источник не указан 835 дней], что любая страна или группировка, получившая в своё распоряжение ядерное топливо, должна будет повторить очень дорогой и сложный процесс обогащения, прежде чем сможет создать оружие.

Окончание цикла

Вещества, в которых подошёл к концу ядерный топливный цикл (в основном это отработавшие топливные стержни), содержат продукты деления, испускающие бета- и гамма-лучи. Они также могут содержать актиноиды, испускающие альфа-частицы, к которым относятся уран-234 (234U), нептуний-237 (237Np), плутоний-238 (238Pu) и америций-241 (241Am), а иногда даже источники нейтронов, такие как калифорний-252 (252Cf)[источник не указан 835 дней]. Эти изотопы образуются в ядерных реакторах.

Важно различать обработку урана с целью получения топлива и переработку использованного урана. Использованное горючее содержит высокорадиоактивные продукты деления. Многие из них являются поглотителями нейтронов, получив, таким образом, название «нейтронных ядов». В конечном итоге их количество возрастает до такой степени, что, улавливая нейтроны, они останавливают цепную реакцию даже при полном удалении стержней-поглотителей нейтронов.

Достигшее этого состояния топливо необходимо заменить свежим, несмотря на по-прежнему достаточное количество урана-235 и плутония. В настоящее время в США использованное топливо отправляется на хранение. В других странах (в частности, в России, Великобритании, Франции и Японии), это топливо перерабатывается с целью удаления продуктов деления, затем после дообогащения возможно его повторное использование.[источник не указан 835 дней] В России такое топливо называется регенерированным. Процесс переработки включает работу с высокорадиоактивными веществами, а удалённые из топлива продукты деления — это концентрированная форма высокоактивных РАО, так же, как используемые в переработке химикаты.

Для замыкания ядерного топливного цикла предполагается использовать реакторы на быстрых нейтронах, который позволяет перерабатывать топливо, являющееся отходами работы реакторов на тепловых нейтронах.

К вопросу о распространении ядерного оружия

При работе с ураном и плутонием часто рассматривается возможность их использования при создании ядерного оружия. Активные ядерные реакторы и запасы ядерного оружия тщательно охраняются. Однако, высокоактивные РАО из ядерных реакторов могут содержать плутоний. Он идентичен плутонию, используемому в реакторах, и состоит из 239Pu (идеально подходящего для создания ядерного оружия) и 240Pu (нежелательный компонент, крайне радиоактивен); эти два изотопа очень тяжело разделить. Более того, высокоактивные РАО из реакторов полны высокорадиоактивных продуктов деления; впрочем, их большая часть — короткоживущие изотопы. Это означает, что возможно захоронение отходов, и через много лет продукты деления распадутся, уменьшив радиоактивность отходов и облегчив работу с плутонием. Более того, нежелательный изотоп 240Pu распадается быстрее, чем 239Pu, таким образом, качество сырья для создания оружия со временем растет (несмотря на уменьшение количества). Это вызывает споры о том, что с течением времени хранилища отходов могут превратиться в своеобразные «рудники плутония», из которых относительно легко можно будет добыть сырье для оружия[источник не указан 835 дней]. Против этих предположений говорит тот факт, что период полураспада 240Pu составляет 6560 лет, а период полураспада 239Pu — 24110 лет, таким образом, сравнительное обогащение одного изотопа относительно другого произойдет только через 9000 лет (это означает, что в течение этого времени доля 240Pu в веществе, состоящем из нескольких изотопов, самостоятельно уменьшится вдвое — типичное превращение реакторного плутония в оружейный плутоний)[источник не указан 835 дней]. Следовательно, «рудники оружейного плутония» если и станут проблемой, то только в очень отдаленном будущем.

Одно из решений этой проблемы — повторно использовать переработанный плутоний в качестве топлива, например, в быстрых ядерных реакторах. Однако само существование фабрик по регенерации ядерного топлива, необходимой для отделения плутония от других элементов, создает возможность для распространения ядерного оружия. В пирометаллургических быстрых реакторах получаемые отходы имеют актиноидную структуру, что не позволяет использовать их для создания оружия.

Переработка ядерного оружия

Отходы от переработки ядерного оружия (в отличие от его изготовления, которое требует первичного сырья из реакторного топлива), не содержат источников бета- и гамма-лучей, за исключением трития и америция[источник не указан 846 дней]. В них содержится гораздо большее число актиноидов, испускающих альфа-лучи, таких как плутоний-239, подвергающийся ядерной реакции в бомбах, а также некоторые вещества с большой удельной радиоактивностью, такие как плутоний-238 или полоний.

В прошлом в качестве ядерного заряда в бомбах предлагались бериллий и высокоактивные альфа-излучатели, такие как полоний. Сейчас альтернативой полонию является плутоний-238. По причинам государственной безопасности, подробные конструкции современных бомб не освещаются в литературе, доступной широкому кругу читателей.

Некоторые модели также содержат радиоизотопные источники энергии (РИТЭГ), в которых в качестве долговечного источника электрической мощности для работы электроники бомбы используется плутоний-238[источник не указан 846 дней].

Возможно, что расщепляющееся вещество старой бомбы, подлежащее замене, будет содержать продукты распада изотопов плутония. К ним относятся альфа-излучающий нептуний-236, образовавшийся из включений плутония-240, а также некоторое количество урана-235, полученного из плутония-239. Количество этих отходов радиоактивного распада ядра бомбы будет очень мало, и в любом случае они гораздо менее опасны (даже в переводе на радиоактивность как таковую), чем сам плутоний-239.

В результате бета-распада плутония-241 образуется америций-241, увеличение количества америция — большая проблема, чем распад плутония-239 и плутония-240, так как америций является гамма-излучателем (возрастает его внешнее воздействие на рабочих) и альфа-излучателем, способным вызвать выделение тепла. Плутоний может быть отделен от америция различными путями, среди которых — пирометрическая обработка и извлечение при помощи водного/органического растворителя. Видоизмененная технология извлечения плутония из облучённого урана (PUREX) — также один из возможных методов разделения.

В массовой культуре

В художественной литературе и фильмах РАО обычно рассматриваются в качестве источника сверхвозможностей для человека или вызывают мутации, проявляющиеся сразу же после облучения или через несколько дней.

Пример подобного сценария — снятый в 1981 году фильм «Современные проблемы», в котором актёр Чеви Чейз сыграл ревнивого, доведенного до ручки авиадиспетчера Макса Фидлера. Макс, которого оставила любимая девушка, попадает в контакт с радиоактивными отходами и обретает способности к телекинезу, при помощи которого не только возвращает любимую, но и совершает маленькую месть.

Также приобретение сверхспособностей в результате контакта с РАО часто обыгрывается в западных мультфильмах. Например, в эпизоде «Family Guy Viewer Mail №1» мультсериала «Гриффины».

Реально же воздействие радиоактивных отходов описывается воздействием ионизирующего излучения на вещество и зависит от их состава (какие радиоактивные элементы входят в состав). Радиоактивные отходы не приобретают никаких новых свойств, не становятся опаснее от того, что они — отходы. Их бо́льшая опасность обсуловлена только тем, что часто их состав очень разнообразен (как качественно, так и количественно) и иногда неизвестен, что усложняет оценку степени их опасности, в частности, доз, получаемых в результате аварии.

См. также

  • Утилизация атомных подводных лодок

Ссылки

  • Безопасность при обращении с радиоактивными отходами. Общие положения. НП-058-04
  • Key Radionuclides and Generation Processes(недоступная ссылка)
  • Alsos Digital Library — Radioactive Waste
  • Belgian Nuclear Research Centre — Activities(недоступная ссылка)
  • Belgian Nuclear Research Centre — Scientific Reports(недоступная ссылка)
  • Critical Hour: Three Mile Island, The Nuclear Legacy, And National Security
  • Environmental Protection Agency — Yucca Mountain
  • Grist.org — How to tell future generations about nuclear waste
  • A discussion on the secrecy surrounding plans for radioactive waste in the UK
  • International Atomic Energy Agency — Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology Program(недоступная ссылка)
  • International Atomic Energy Agency — Internet Directory of Nuclear Resources(недоступная ссылка)
  • Nuclear Files.org — Yucca Mountain
  • Nuclear Regulatory Commission — Radioactive Waste
  • Nuclear Regulatory Commission — Spent Fuel Heat Generation Calculation(недоступная ссылка)
  • Oak Ridge National Laboratory — Coal Combustion: Nuclear Resource or Danger
  • Radwaste.org
  • Radwaste Blog
  • Surviving on Nuclear Waste
  • The Nuclear Energy Option — Hazards of High-Level Radioactive Waste
  • Uranium Information Center — Radioactive Waste
  • United States Geological Survey — Radioactive Elements in Coal and Fly Ash
  • World Nuclear Association — Radioactive Waste
  • Satirical look at radioactive nuclear waste disposal plans

Источник: academic.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.