Радиационные отходы


Как и во всех отраслях промышленности, производство электроэнергии производит радиоактивные отходы. Независимо от того, какое топливо используется, отходы, образующиеся при выработке электроэнергии, должны управляться таким образом, чтобы обеспечить охрану здоровья человека и минимизировать воздействие на окружающую среду. Для радиоактивных отходов это означает выделение или разбавление таким образом, чтобы скорость или концентрация любых радионуклидов была безвредна.

утилизация радиоактивных отходов

Виды радиоактивных отходов

Радиоактивные отходы включают любой материал, который либо является радиоактивным, либо загрязнен радиоактивностью. Каждый радионуклид имеет период полураспада — время, затрачиваемое на то, чтобы половина его атомов распалась и, следовательно, потерялась половину его радиоактивности.


Радионуклиды с длинным периодом полураспада имеют тенденцию обладать альфа- и бета-излучением, что облегчает их обработку, в то время как те, у кого короткие периоды полураспада, как правило, излучают более проникающие гамма-лучи. В конце концов все радиоактивные отходы распадаются на нерадиоактивные элементы. Чем больше радиоактивный изотоп, тем быстрее он распадается. Радиоактивные отходы обычно классифицируются как низкоуровневые, промежуточные и высокоуровневые, категория зависит от уровня радиоактивности.

утилизация радиоактивных отходов

Очень низкоактивные отходы

Очень низкоактивные отходы содержат радиоактивные материалы на уровне, который не считается вредным для людей или окружающей среды. Он состоит в основном из разрушенного материалов (например, бетона, штукатурки, кирпича, металла, клапанов, трубопроводов и т.д.), образующихся при восстановлении или демонтаже на ядерных промышленных объектах.

Другие отрасли промышленности, такие как пищевая промышленность, химическая промышленность, сталь и т.д., также производят отходы в результате концентрации естественной радиоактивности, присутствующей в некоторых минералах, используемых в их производственных процессах.

Поэтому отходы утилизируются вместе с бытовым мусором, хотя в настоящее время такие страны, как Франция, разрабатывают специально разработанные установки для захоронения очень низкоактивных отходов.


утилизация радиоактивных отходов

Низкоактивные отходы

Низкоактивные отходы имеют радиоактивное содержание, не превышающее четыре гига-беккереля на тонну (ГБк/т) альфа-активности или активность бета-гамма 12 ГБк / т. Эти отходы не требует экранирования при транспортировки и подходят для утилизации в приповерхностных сооружениях.

Низкоактивные отходы получают из больниц и промышленности, а также ядерного топливного цикла. Он включает в себя бумагу, ветошь, инструменты, одежду, фильтры, которые содержат небольшое количество, преимущественно короткоживущей радиоактивности. Чтобы уменьшить его объем, такие отходы часто уплотняют или сжигают перед удалением.

утилизация радиоактивных отходов

Среднеактивные отходы

Отходы промежуточного уровня (среднеактивные отходы) являются более радиоактивными, чем низкоактивные, но тепло, которое он генерирует (менее 2 кВт/м3), недостаточно для учета при проектировании или выборе хранилищ и объектов захоронения.


Из-за более высоких уровней радиоактивности такие отходы требует некоторого экранирования. Обычно в жидкой среде содержатся смолы, химические осадки и металлическая оболочка из горючего, а также загрязненные материалы из снятия с эксплуатации реактора.

Меньшие предметы и любые твердые вещества для утилизации могут быть отверждены в бетоне или битуме.

утиутилизация радиоактивных отходовлизация радиоактивных отходов

Высокоактивные отходы

Высокоактивные отходы достаточно радиоактивны, тепло их распада (>2 кВт/м3), чтобы значительно увеличивает их температуру и температуру их окружения. В результате ВАО требуют охлаждения и экранирования.

ВАО содержит продукты деления и трансурановые элементы, образующиеся в активной зоне реактора.

Существует два различных типа ВАО:

  • Использованное топливо, которое было обозначено как отходы.
  • Отдельные отходы при переработке использованного топлива.

ВАО имеют как долгоживущие, так и короткоживущие компоненты, в зависимости от продолжительности времени, необходимого для радиоактивности отдельных радионуклидов, до уровней, которые считаются неопасными для людей и окружающей среды.

утилизация радиоактивных отходов

Компания «Утилит Сервис» занимается:

  • Утилизацией медицинских отходов;
  • Утилизацией люминесцентных ламп;
  • Утилизацией ТБО;
  • Утилизацией биологических отходов;
  • Кремацией домашних животных;
  • Разработкой экологической документации.

ООО «УтилитСервис» ответственно подходит к своей работе. Мы понимаем всю важность и нужность нашего дела.

Источник: utilit.ru

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].

    и 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: dic.academic.ru

Понятие ядерных отходов

Такие материалы представляют собой опасные вещества с радионуклидами. Согласно ФЗ № 170 «Об использовании ядерной энергии» субстанции с радиоактивными составляющими повторно применять запрещается. Они излучают огромные дозы радиации, что приводит к разрушению организма. В Россию нельзя ввозить ядерные отходы из других стран.

В зависимости от степени насыщенности опасными элементами РАО делят на такие виды:

  1. Низкорадиоактивные — до 0,1 Кюри на 1 м³.
  2. Средней активности — от 0,1 до 1 тыс. Кюри на 1 м³.
  3. Высокорадиоактивные — от 1 тыс. Кюри на 1 м³.

Как утилизируются ядерные отходыОтходы классифицируются на твёрдый ядерный мусор, жидкие растворы и части конструкций реакторов на АЭС. Первая группа включает предметы техобслуживания энергетических предприятий, одежду персонала, бытовой мусор. Утилизация происходит путём сжигания в печи, а пепел смешивают с цементом. Жидкий состав заливают в ёмкости и перемещают в хранилище.

Ко второй категории относят воду для очистки костюмов и мытья сотрудников, технологические растворы. Жидкость перерабатывают, и она становится топливом для атомных реакторов. Элементы механизмов, транспорта и инструментов технического контроля предприятий относятся к третьему виду. Утилизация таких вещей — дорогостоящий процесс. Для подобных объектов строят саркофаг или частично демонтируют с целью снизить уровень радиации. Снятые фрагменты отправляют на захоронение.

Ядерные отходы в России

РАО путают с отработанным ядерным топливом. Последнее содержит в себе тепловыделяющие элементы с фрагментами цезия 137 и стронция 90. Эти радиоактивные нуклиды применяются в промышленности, медицине, сельском хозяйстве. Такие растворы — ценный источник получения нового топлива для АЭС и изотопов. Отдельным видом отходов считаются жидкие технологические РАО. Они формируются после работы оборонных предприятий, АЭС и изготовления радиоизотопной продукции.

Методы утилизации

Как уничтожаются ядерные отходыСубстанции с нуклидами применяются в различных сферах. Источники заражённого материала — АЭС, электростанции и научные институты при исследовании излучений. В промышленности эти материалы используют для ликвидации микроорганизмов, бактерий и вирусов на продуктах питания.

Переработка ядерных отходов в России проводится на специальных комбинатах. Когда на предприятии появляются РАО, начинают сбор, дают характеристику мусору и проводят сортировку. После временного хранения ненужные материалы отправляются на заводы, где происходит их уничтожение. Технология утилизации зависит от вида остатков и правил обращения с ними.

Сжигание опасного мусора

Процесс происходит в специализированной печи. Она проектируется так, чтобы снизить выброс радиации в атмосферу. Пепел смешивают с цементным раствором и наполняют резервуары. Эти контейнеры отправляют на склады в шахты или соляные штоки. Таким способом избавляются от облучённого сырья: дерева, бумаги, одежды и других вещей со средним или маленьким уровнем радиации.

Сжатие и цементирование

Захоронение ядерных отходовТвёрдые отходы уменьшают в размере. Метод не применяют для легко воспламеняющихся и взрывоопасных материалов. Уплотнение подходит для веществ с невысоким уровнем опасности. Утилизация ядерных отходов в России с помощью цементирования считается распространённой практикой. Облучённые фрагменты помещают в контейнеры и заливают раствором из химических элементов. На такие смеси не влияет внешняя среда. Способом пользуются при захоронении жидкостей со средним уровнем радиации. Текучие вещества соединяют с битумом. Эта процедура сложнее, чем цементирование. Главное преимущество битумирования — испарение влаги.

Вторичное использование

Правила захоронения ядерных отходовВ энергетике радиоактивные материалы эксплуатируются не до конца. Отработанные элементы используются повторно как источник энергии. Изотопы помогают обрабатывать продукты и запускают термоэлектрические реакторы. За границей проводят регенерацию топлива. В процессе выделяют до 3% урана 235 и плутония 239. Европейские АЭС переправляют ядерные отходы для подобной переработки в США, но утилизация радиоактивных отходов в России таким методом не развивается.

Остекловывание и захоронение

Стекло в состоянии поглотить инородные вещества в огромных объёмах. Такой обработке подвергают вещества разного уровня загрязнения. Опасный мусор заливают расплавленным стеклом в стальных ёмкостях — кокилях. В РФ процедура реализуется с помощью печи прямого электрического нагрева. Она создаётся из огнеустойчивого материала и делится на 3 зоны. В каждую из них закрепляют молибденовые электроды для проведения тока. Полученная стекломасса переливается в бидоны.

Контейнеры после охлаждения и герметизации скрепляют по 3 штуки и транспортируют в хранилище. Для отвержения отходов применяют другие материалы: стеклокерамику, витромет, суперкальцинаты. После переработки отходы отправляют в специально оборудованные места — могильники. Из предприятий РАО забирают в твёрдом состоянии и в правильной упаковке. Захоронения делятся на следующие виды:

  1. Как утилизируются ядерные отходыГеологические — для отходов используют постройки в крепких слоях породы на глубине от 100 метров. Они подходят для высокорадиоактивных материалов.
  2. Приповерхностные — сооружения с контейнерами размещаются близко к земле или в шахтах. В таких местах прячут вещества с незначительной степенью радиации.
  3. Глубоководные — заражённые ёмкости опускают в море до 1 тыс. м.
  4. Могильники в глубинных отложениях дна — контейнеры опускают ниже 1 тыс. м.
  5. Под дном океана — ядерный мусор хранится в постройках прибережной линии.

Могильники радиоактивных отходов в России на воде прекратили создавать в 1984 году, поскольку они выдерживали десятилетие. Хранилища сооружают в местах, где они не подвергнутся влиянию воды, землетрясения или других природных явлений. На АЭС строят конструкции для временного содержания таких контейнеров.

Сохранение РАО на территории РФ

Способы переработки ядерных отходовУтилизация проходит на специальных комбинатах с соответствующим оборудованием. Каждый год в стране набирается до 5 млн тонн РАО, а переработке поддаются 60%. До 2025 года планируется содержать 89,5% веществ в безопасной форме, а остальное — в ёмкостях и временных сооружениях.

Для хранения ядерных отходов в России использовали реку Теча — первый могильник РАО времён СССР. В 1957 году, кроме хранения радиоактивных материалов, добавились фрагменты воспламенения опасных контейнеров. Появившееся после взрыва облако развеяло вредные элементы на 300—350 км. После аварии хранилище построили на озере Карачай.

Засуха 1967 года привела к распространению отходов в радиусе десятков километров. После этого водоём начали консервировать. В озере сохраняется до 200 тыс. м3 суглинков с радиацией.

Способы переработки ядерных отходов и утилизация их в России

В 1978 году для сейсмического зондирования провели подрыв объекта Кратон-3 в Якутии. Выброс радиоактивных веществ способствовал формированию облака, которое накрыло ближние посёлки. После аварии заражённое оборудование и землю из площадки закопали на глубину 2,5 м и засыпали грунтом. Радионуклиды распространились на территории в 5 тыс. м2 и в систему реки.

В районе Красноярска расположилось огромное геологическое захоронение радиоактивных отходов. На территории собрали жидкие РАО. Отходы закачивали в землю на глубину от 50 до 500 м. По состоянию на 2012 год полигон вмещал от 88 тыс. м3 мусора. Каждый год его количество увеличивается на 100 тыс. м3.

На Кольском полуострове в губе Андреева размещается хранилище непригодного ядерного горючего из реакторов подводных лодок. В 1982 году после аварии в здании комплекса в Баренцевом море вытекло 700 тыс. тонн заражённой воды. В бетонных стержнях заключены 22 тыс. опасных элементов. В 2017 году началась процедура вывоза РАО из этой территории.

Источник: vtothod.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

Общая характеристика

Радиоактивный мусор имеет разнообразную форму, образуется различными способами и различается по свойствам.

характеристика

Значимые показатели радиоактивного утильсырья:

  • Степень концентрации. Характеристика отражает величину удельной активности (активность элемента, приходящаяся на единицу веса). Чаще используют единицу измерения Ки/Т. Чем выше этот показатель, тем опаснее влияние радиоактивного мусора на окружающую среду и человека в частности.
  • Период полураспада. Отображает длительность распада 50 % атомов в радиоактивном веществе. Чем выше скорость распада, тем больший вред причинит вещество, но и скорее потеряет свою эффективность.

По форме радиоактивные элементы бывают нескольких разновидностей:

  • Газообразная форма (в первую очередь это отходы из систем вентиляции на предприятиях по переработке радиоактивных отходов)
  • Жидкая форма (к примеру, жидкие отходы после переработки использованного топлива – с высокой активностью, потому крайне опасны для окружающей среды)
  • Твердая форма (стеклянные пробирки, колбы, куски стекла из лабораторий и больниц)

Классифицируется радиоактивный мусор по следующим критериям.

По серьезности риска:

  • Удаляемые отходы. Риск возникает при извлечении или применении. Однако этот риск не должен быть выше риска, который может возникнуть при создании и использовании, так называемого, могильника.
  • Особые отходы. Здесь опасная ситуация может возникнуть в случае возможного воздействия радиации, или при извлечении и эксплуатации опасного вторсырья из хранилищ. Эти риски должны быть ниже, чем опасность их закапывания на той местности, где они расположены.

Классифицируется радиоактивный мусор

По длительности полураспада радионуклеидных веществ:

  • Долгоживущие отходы.
  • Короткоживущие отходы.

По удельной активности:

  • Со слабой активностью.
  • Со средней активностью.
  • С низкой активностью.
  • С очень низкой активностью.

Отдельно выделяют еще одну разновидность радиоактивного мусора – трансурановую.

Это высокоактивные отходы характеризуются содержанием трансурановых радионуклидов с долгим периодом полураспада. Представить степень опасности данных отходов для человека затруднительно.

По агрегатному состоянию:

  • Жидкая форма (жро).
  • Твердая форма.
  • Газообразная форма.

Присутствие в составе ядерных элементов:

  • Присутствие.
  • Отсутствие.

Отдельно выделяются отходы:

  • Мусор, образуемый во время добычи или использования урана.
  • Мусор, появившийся в процессе добывания минеральных ресурсов, не связанных с использованием атомной энергии.

Мусор такого типа очень опасен для окружающей среды, так как повышается уровень радиации вокруг скопления отходов.

Для людей это представляет прямую угрозу, так как продукты распада могут попасть в еду и воду. Последствия могут быть серьезными, вплоть до мутаций, серьезной интоксикации и даже летального исхода.

Степень радиационной опасности
Степень радиационной опасности зависит от нескольких факторов:

  • Массы радиоактивного мусора в биосфере.
  • Силы единовременной полученной дозы радиации, гамма-лучей.
  • Масштабов радиационного загрязнения.
  • Количества людей, подвергшихся излучению.

Опасность отходов, в первую очередь, объясняется их возможностью беспрепятственно проникать в организм человека.

Радиоактивный мусор

Сбор

Радиоактивный мусор должен собираться, сортироваться и уничтожаться отдельно от отходов иного класса опасности.
Во время данного процесса учитываются некоторые характеристики отходов:

  • В каком состоянии находится вещество (жидком, твердом, в форме газа).
  • Категория, к которой относится вещество.
  • Объемы отходов, которые необходимо собрать.
  • Физические и химические показатели, и свойства каждого элемента.
  • Средняя продолжительность полураспада.
  • Возможная опасность (к примеру, некоторые вещества могут загореться или взорваться во время проведения каких-либо манипуляций).
  • Возможное использование или обращение с опасным отходом в будущем.

Собрать и удалить можно только отходы низко- или среднеактивные. К примеру, низкой активностью обладают выбросы в вентиляцию, которые собираются через трубу, и потом рассеиваются в воздухе или воде на определенной высоте и при особых условиях сброса.

Таким образом, можно контролировать предел допустимого поступления радионуклеидов в организм человека через воздух или воду.

Хранение и перевозка

Хранение и перевозка

Стоит различать такие понятия, как хранение и захоронение радиоактивного мусора. Для хранения отходов их вначале собирают, а потом осуществляют перевозку и размещают в могильнике.

В могильниках располагается только твердый мусор, поэтому жидкие отходы кристаллизуют или купируют при помощи цемента и битума.

Захоронению подлежат не все виды опасного мусора. Отходы с радиоактивным излучением, максимальный срок опасности которых составляет пятьсот лет, будут захоронены в отдаленных территориях вдали от населенных пунктов.

Допустимое количество отходов, которое можно хранить на специальной территории или отправлять на захоронение, определено в нормативных документах.

Контейнеры

Контейнеры

Емкости и упаковка для опасных отходов могут изготавливаться из бумаги, пластмассы или резины. Представляют собой они одноразовые пакеты.

Специальный оборудованный радиоактивный контейнер помогает осуществить сбор, хранение и перевозку отходов. Хранится он в помещениях с защитными экранами, контейнерами и холодильным оборудованием.

Хранятся РАО различными способами:

  • При помощи холодильников (в них содержат трупы животных, на которых проводились исследования, иные органические материалы).
  • В барабанах из металла (для хранения порошкообразных отходов) с запаянными крышками.
  • При помощи стойкой водоупорной краски (ими обрабатывают оборудование лабораторий перед перемещением в другое место).

Дезактивация

Окружающая среда загрязняется постоянно, и большинство стран заинтересованы в решении этой проблемы и, в частности, поиске наилучшего пути уничтожения радиоактивного мусора.

Сейчас существует несколько способов дезактивации опасных отходов.

При помощи карбоната натрия

Применим только для твердого радиоактивного мусора, который загрязняет почву. Карбонат натрия вступает в реакцию с радионуклидами.

Далее, из щелочного раствора извлекают опасные вещества разными путями. Способ удаления вредных элементов эффективен, хоть имеет и свои минусы: невозможность стопроцентного извлечения радионуклидов из грунта и перевод их в состояние жидкости, а также большие затраты.

Дезактивация

Растворение в азотной кислоте

Осадки и пульпы с радионуклидами поддаются диффузии в смеси азотной кислоты и гидразина. После этого раствор плотно упаковывается и переводится в твердое состояние.

Элюирование почвы

Способ подходит для нейтрализации вредного воздействия радиационных отходов на почву. Преимущество метода – в наименьшем повреждении окружающей среды.

Процесс представляет собой заливание пораженных участков грунта специальными растворами с аммониевой солью и аммиаком для извлечения радионуклидов. Недостаток способа – в низкой эффективности.

Дезактивация жидких отходов

Наибольшую сложность при хранении и нейтрализации представляют отходы в жидкой форме. Потому легче всего проводить дезактивацию жидких РАО.

Путей дезактивации несколько:

  • Физическим способом (жидкость выпаривается и вымораживается, герметично упаковывается и закапывается).
  • Физико-химическим способом (радионуклиды извлекаются путем экстракции со специальными растворами).
  • Химическим способом (отходы очищаются от радионуклидов природными реагентами, но при этом остается много утильсырья, которое направляют на захоронение).

Захоронение РАО

Захоронение РАО

Захоронение опасных отходов в России проводится в специально отведенных местах – федеральных и государственных могильниках для РАО.

Место захоронения радиоактивных отходов должно быть расположено в максимальном отдалении от грунтовых вод, строек, населенных пунктов и пастбищ.

Захоронения бывают нескольких видов, их выбор зависит от особенностей отходов:

  • Для длительного захоронения — около десяти лет (траншеи, специальные сооружения под землей или на ней). Отходы хранятся на специальных площадках в контейнерах до тех пор, пока отходы перестанут быть опасными, а далее могут утилизироваться как обычный мусор. К таким отходам относятся материалы ЛПУ (больниц, клиник, медицинских лабораторий). Контейнером в данном случае может служить обычная металлическая бочка объемом в 200 литров. Для герметичности отходы заливаются битумом или цементом.
  • На несколько сотен лет. Могильники располагаются гораздо глубже, часто на дне океанов.
  • Утилизация ядерных отходов после трансмутации. Радиоактивный мусор с особенно длительным периодом полураспада предварительно облучают с целью сокращения периода разложения.

Выбор способа захоронения зависит от активности элементов, герметичности упаковок и приблизительного срока хранения.

Могильники радиоактивных отходов в России

Могильники радиоактивных отходов в России

Одним из первых могильников радиоактивных отходов в России стала река Теча. В середине прошлого столетия в нее сбрасывали вредные отходы. Территория была подвержена заражению вплоть до комбината «Маяк», где создавался оружейный плутоний (для создания ядерного оружия).

После случившейся аварии было найдено новое место для хранения РАО – озеро недалеко от Челябинска.

Но спустя десять лет озеро Карачай засохло, а радиоактивный мусор был рассеян на множество километров вокруг него. Место захоронения – дно озера — законсервировали. В нем до сих пор хранится огромное количество опасных отходов.

Следующим местом устройства могильников стала Якутия. После взрывов пятидесятилетней давности, территория Якутии загрязнена радионуклидами, а создание могильников улучшило экологическую ситуацию.

В Нижегородской области известен Семеновский могильник, расположенный в 20 километрах от города Семенов. Объект считается экологически опасным.

В России немало населенных пунктов, где существенно превышена допустимая доза радиации. В перечень таких городов входят также Москва, Санкт-Петербург, Калининград и т.д.

Так произошло из-за того, что ранее считалось допустимым сбрасывание некоторого количества радиоактивного мусора прямо в сточные воды и на свалки.

Сжигание

Сжигание

Предметы, подвергшиеся облучению (бумажные, деревянные изделия, твердые бытовые отходы, одежда и т.д.) сжигают в специальных печах.

Плюсы плазменной обработки радиоактивного мусора:

  • Отсутствие необходимости тщательной сортировки отходов.
  • Многоступенчатая очистка минимизирует выделение вредных газов с примесями в воздух.
  • Обработка проходит автономно.
  • Утилизация радиоактивных отходов в больших объемах.

Плазменная обработка применяется в атомных электростанциях, так как в данной промышленности опасные отходы образуются постоянно.

Мусор при этом превращается в стекловидное тело, которое подвергается помещению в хранилище радиоактивных отходов безвозвратно

Источник: stop-othod.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.