Рао відходи. Як безпечно утилізувати радіоактивні відходи? Коли з'явилися відходи

У сучасному світіпроблема утилізації радіоактивних відходів стоїть одному рівні з іншими екологічними проблемами. Зі збільшенням населення та розвитком технічного прогресу кількість таких відходів постійно зростає. Тим часом їх правильний збір, зберігання та подальша утилізація – складний та трудомісткий процес.

У чому небезпека радіоактивних речовин?

Небезпеку таких матеріалів важко переоцінити. Кожна територія має своє радіаційне тло, яке вважається нею нормальним. У разі потрапляння в повітря, землю або воду такий вид відходів підвищує місцевий радіаційний фон. Шкідливі речовини потрапляють до організмів тварин і людей, провокуючи розвиток мутацій та отруєнь, підвищуючи рівень смертності серед населення.

З огляду на небезпеку подібних матеріалів сьогодні законодавець зобов'язує підприємства, на яких використовуються радіоактивна сировина, встановлювати спеціальні фільтри, що зменшують забруднення. довкілля. Попри це кількість шкідливих елементів постійно зростає. Ступінь радіаційної небезпеки безпосередньо залежить від наступних факторів:

чисельності населення, що проживає у небезпечній зоні;
території, яка зазнала забруднення (площа, характер);
потужності доз;
кількості відходів, що містяться у біосфері.

Після потрапляння в організм людини шкідливі речовини можуть призвести до серйозних захворювань, для яких характерний високий рівень смертності. Запобігти переміщенню подібних речовин харчовими ланцюгами – важливе завдання. У разі невдачі вони поширюватимуться неконтрольовано.

Джерела небезпечних відходів

Радіоактивні відходи - це речовини, які становлять небезпеку навколишньому середовищу і є непотрібними для подальшого виробництва. Утилізація радіоактивних відходів повинна проводитись за спеціальними правилами, окремо від інших видів використаних речовин.

Існує кілька видів класифікації таких відходів. Вони можуть мати різну фізичну формута хімічні характеристики. Відмінності також полягають у концентрації речовин та періодах напіврозпаду їх основних елементів. Сьогодні радіоактивні відходи виникають унаслідок:

створення палива, призначеного для роботи ядерних реакторів;
роботи ядерних реакторів;
обробки палива випромінюванням;
переробки сцинтиляційних лічильників;
переробки використаного раніше палива;
функціонування вентиляційних систем (якщо на підприємстві використовуються радіоактивні речовини, вони викидатимуться вентиляційною системою у формі газу).

Джерелами також можуть виступати використані медичні пристосування, посуд, який знаходився у спеціальних лабораторіях, склотара, до якого вливалося паливо. Не можна також забувати про існування ПІР – природних джерел радіації, які можуть забруднювати навколишні території.

Класифікація

Існує кілька ознак, якими розділяють радіоактивні речовини. Наприклад, у них можуть бути або відсутні елементи ядерного типу. Виділяють також матеріали, що утворилися внаслідок видобутку уранових руд, та речовини, що ніяк не пов'язані атомною енергетикою.

Залежно від стану виділяють три форми небезпечних матеріалів:

тверда. Сюди належить посуд зі скла, що застосовується у лікарнях та спеціальних дослідницьких лабораторіях;
рідка. Утворюються внаслідок переробки раніше використаного палива. Активність подібних речовин зазвичай досить висока, тому вони здатні завдати значної шкоди навколишньому середовищу;
газоподібна. До цієї групи речовин входять матеріали, що вивільняються вентиляційними системами підприємств, що займаються обробкою радіоактивної сировини.

Залежно від радіоактивності відходів їх поділяють на:

високоактивні;
середньоактивні;
низькоактивні.

Найнебезпечнішою є група високоактивних відходів, найменш небезпечною – низькоактивних. Має значення також період напіврозпаду. Цей показник відображає час, протягом якого розпадається половина атомів, що містяться в радіоактивній речовині. Що показник, то швидше розпадаються відходи. Це скорочує час, за який речовина втрачає негативні властивості, проте до того моменту виділяється більша кількість енергії.

Зберігання РАВ

Під зберіганням РАВ мається на увазі збір шкідливих елементів з їх подальшою передачею до пунктів переробки чи поховання. Це тимчасова міра, яка дозволяє сконцентрувати РАВ в одному місці, доставивши їх потім в інше. Під похованням мається на увазі розміщення радіоактивних відходів на постійній основі у спеціальних могильниках, де вони не будуть завдавати шкоди навколишньому середовищу.

У деяких випадках підприємства, на яких утворюються подібні речовини, вважають за краще зберігати їх на своїй території до повної дезактивації. Подібне можливо, тільки якщо період напіврозпаду елементів не перевищує кількох десятиліть. В інших випадках використовуються могильники.

Слід зазначити, що на могильники потрапляють речовини, які становитимуть загрозу навколишньому середовищу трохи більше п'ятисот років. Ця обставина пояснюється тим, що матеріал, що зберігається, повинен стати безпечним раніше, ніж зруйнуватися місце його зберігання. До ємностей, у яких зберігатиметься матеріал, також висуваються певні вимоги. Так:

зберігати таким чином можна лише тверді речовини або матеріали, що затверділи внаслідок переробки;
контейнер має бути повністю герметичним. Необхідно виключити можливість найменшого виходу матеріалу із ємності;
контейнер повинен зберігати свої характеристики за температури від п'ятдесяти (мінус) до сімдесяти (плюс) градусів. Під час зливу речовин, що володіють високою температурою, Місткість повинна витримувати розігрів до ста тридцяти градусів;
обов'язковою умовою є міцність. Контейнер повинен нормально витримувати вплив на нього фізичних сил (наприклад, залишитися неушкодженим після землетрусу).

У процесі зберігання відходів повинна забезпечуватись їх ізоляція та полегшення подальших процедур, які будуть проводитись у процесі наступних етапів захоронення/переробки. Держава, або юридична особа, що забезпечує зберігання, має спостерігати за ємностями та стежити за довкіллям.

Утилізація відходів

Сьогодні існують різні способипереробки та подальшої утилізації РАВ. Їх застосування залежить від конкретної речовини та її активності. Залежно від кількох параметрів може бути застосовано:

скління. Переробка радіоактивних відходів проводиться із застосуванням боросилікатного скла. Воно має стабільну форму, завдяки чому радіоактивні елементи в такому матеріалі безпечно зберігатимуться протягом кількох тисяч років;
спалювання. Метод може застосовуватися для обмеженого зменшення обсягу випромінюючих матеріалів. Оскільки при їх спалюванні може забруднитись повітря, використовувати спосіб можна для утилізації зараженої макулатури, дерева, одягу, гуми. Спеціальна конструкція печей дозволяє уникнути надмірного викиду небезпечних матеріалів у повітря;
ущільнення. Використовується у разі потреби утилізації великих предметів. Пресування дозволяє ущільнити матеріал зменшивши його остаточний розмір;
цементування. Відходи поміщаються у спеціальний контейнер, після чого останній заливається великою кількістю цементу, створеного з підбором спеціальних хімічних речовин.

Незважаючи на те, що такі способи застосовуються сьогодні досить активно, вони не вирішують проблеми повної ліквідації відходів. Небезпечні матеріали все одно мають можливість впливати на навколишнє середовище. У зв'язку з цим сьогодні ведеться розробка нових методів утилізації (наприклад, поховання на Сонці).

Переробка РАВ залежно від їхньої активності

Наведені вище способи застосовуються для утилізації різноманітних радіоактивних речовин. Велику роль виборі конкретного методу грає такий показник, як активність радіоактивних відходів. Так:

низькоактивні відходи найлегше піддаються утилізації. Вони стають безпечними протягом кількох років. Для зберігання достатньо використовувати спеціальні герметичні контейнери. Після того, як небезпека зникне, їх можна буде утилізувати звичайним способом;
середньоактивні відходи дезактивуються значно довше (у кілька разів). Для зберігання використовуються спеціальні бочки, виготовлені з кількох сплавів. Після заповнення вони заливаються цементом і бітумом у кілька шарів;
Високоактивні відходи є найнебезпечнішими. Вони зберігають загрозу навколишнього середовища протягом багатьох століть. Тому перед утилізацією таких відходів (у більшості випадків це використане на АЕС паливо) на заводах провадиться їх рециклінг. Процедура дозволяє повторно використовувати більшу частину палива. Некорисний залишок заливають склом (скло) і залишають на зберігання в глибоких колодязях, які знаходяться в скельних породах.

Високоактивні відходи в деяких випадках можуть зберігати свою небезпеку протягом тисячоліть. І хоча кількість резервуарів із ними порівняно невелика, у майбутньому вони можуть стати серйозною проблемою для людства.

Таким чином, РАВ становлять небезпеку як довкілля, так людства. Тому вони мають утилізуватися спеціальним чином. Сьогодні РАВ класифікуються залежно від різних параметрів. Найбільш небезпечними є високоактивні речовини. Їхня утилізація передбачає засклювання з подальшим розміщенням у скельних глибоких колодязях. Оскільки всі існуючі на Наразіспособи не дозволяють повністю позбавитися небезпечних матеріалів, сьогодні ведуться роботи з пошуку нових методів утилізації РАВ.

Будь-яке виробництво залишає після себе відходи. І сфери, що використовують властивості радіоактивності, не є винятком. Вільне обіг ядерних відходів, як правило, неприпустимо вже на законодавчому рівні. Відповідно, їх необхідно ізолювати та зберігати, враховуючи особливості окремих елементів.

Знак, що є попередженням про небезпеку іонізуючого випромінювання РАВ (радіоактивних відходів)

Радіоактивні відходи (РАО) – це речовини, які мають у своєму складі елементи, що мають радіоактивність. Такі відходи немає практичної значимості, тобто вони непридатні для вторинного застосування.

Зверніть увагу!Досить часто використовується синонімічний поняття - .

Від терміна «радіоактивні відходи» варто розрізняти поняття «ядерне паливо, що відпрацювало – ВЯП». Відмінність ВЯП від РАВ полягає в тому, що відпрацювання ядерного палива після належної переробки можуть повторно використовуватися у вигляді свіжих матеріалів для ядерних реакторів.

Додаткова інформація: ВЯП є сукупністю тепловиділяючих елементів, в основному складаються з залишків палива ядерних установок і великої кількостіпродуктів напіврозпаду, як правило, ними є ізотопи 137 Cs та 90 Sr. Їх активно використовують у роботі наукових та медичних установ, а також на промислових та сільськогосподарських підприємствах.

У нашій країні існує лише одна організація, яка має право проводити заходи щодо остаточного поховання РАВ. Це Національний оператор поводження з радіоактивними відходами (ФГУП «АЛЕ РАТ»).

Дії цієї організації регламентуються Законодавством РФ (№190 ФЗ від 11.07.2011). Закон передбачає обов'язкове поховання радіоактивних відходів, вироблених на території Росії, а також забороняє їх ввезення з-за кордону.

Класифікація

Класифікація даного виду відходів включає декілька класів РАВ і складається з:

низькоактивних (їх можна поділити на класи: A, B, C та GTCC (найнебезпечніший));
середньоактивних (у Сполучених Штатах цей вид РАВ не виділяється в окремий клас, тому поняттям користуються зазвичай у Європейських країнах);
високоактивних РАВ.

Іноді відокремлюють ще один клас РАВ: трансурановий. До цього класу належать відходи, що характеризуються вмістом трансуранових α-випромінюючих радіонуклідів з великими періодами розпаду і вкрай високими значеннямиїх концентрацій. Через тривалий період напіврозпаду цих відходів, поховання відбувається набагато ґрунтовніше, ніж ізоляція малоактивних і середньоактивних РАВ. Передбачити, наскільки небезпечними для екологічної обстановки та людського організму будуть дані речовини, вкрай проблематично.

Проблема поводження з радіоактивними відходами

Під час функціонування перших підприємств, що використовують радіоактивні сполуки, було прийнято вважати, що розсіювання певної кількості РАВ на ділянках навколишнього середовища допустиме, на відміну відходів, що утворюються в інших виробничих галузях.

Так, на сумнозвісному підприємстві «Маяк» на початковому етапіздійснення діяльності всі РАВ виводилися в найближчі водні джерела. Таким чином, сталося серйозне забруднення річки Теча і ряду водойм, що розташовані на ній.

Згодом з'ясувалося, що у різних галузях біосфери відбувається накопичення та концентрування небезпечних РАВ і тому простий скидання їх у навколишнє середовище неприпустимо. Разом із зараженою їжею радіоактивні елементи надходять до організму людини, що призводить до значного підвищення ризику опромінення. Тому в Останніми рокамиактивно розробляються різні методи збирання, транспортування та зберігання РАВ.

Утилізація та переробка

Утилізація радіоактивних відходів може відбуватися по-різному. Це залежить від класу РАВ, до якого вони належать. Найбільш примітивною вважається утилізація низькоактивних та середньоактивних РАВ. Зазначимо також, що за будовою радіоактивні відходи поділяються на короткоживучі речовини з нетривалим періодом напіврозпаду та відходи з довготривалим періодом напіврозпаду. Останні відносяться до класу довготривалих.

Для короткоживущих відходів найбільше простим способомутилізації вважається їхнє нетривале зберігання на спеціально призначених майданчиках у герметичних контейнерах. Протягом певного часу відбувається знешкодження РАВ, після чого радіоактивно нешкідливі відходи можуть бути схильними до переробки подібно до того, як переробляється. побутове сміття. До таких відходів можуть належати, наприклад, матеріали лікувально-профілактичних установ (ЛПЗ). Контейнером для нетривалого зберігання може бути стандартна двосотлітрова бочка, виготовлена з металу. Щоб уникнути проникнення радіоактивних елементів із ємності у середу, відходи зазвичай заливаються бітумною або цементною сумішшю.

На фото позначені технології поводження з РАВ на одному із сучасних підприємств Росії

Утилізація відходів, що постійно утворюються на атомних електростанціях, значно складніша у здійсненні та потребує застосування особливих методів, таких як, наприклад, плазмова переробка, нещодавно реалізована на Нововоронезькій АЕС. У цьому випадку РАВ піддають перетворенню на речовини, подібні до скла, які згодом поміщаються в контейнери з метою безповоротного поховання.

Така переробка є абсолютно безпечною і дозволяє в кілька разів скоротити кількість РАВ. Сприяє цьому багатоступінчасте очищення продуктів спалювання. Процес може протікати в автономному режимі протягом 720 годин з продуктивністю до 250 кг відходів на годину. Температурний показник у пічній установці при цьому досягає 1800 0 С. Вважається, що такий новий комплекс пропрацює ще протягом 30 років.

Переваги плазмового процесу утилізації РАВ перед іншими, як кажуть, очевидні. Так, немає потреби здійснювати ретельне сортування відходів. Крім того, численні методи очищення дають змогу скоротити виділення газоподібних домішок в атмосферу.

Радіоактивне забруднення, могильники радіоактивних відходів у Росії

Протягом багатьох років підприємство «Маяк», розташоване в північно-східній частині Росії, було ядерною електростанцією, але в 1957 там трапилася одна з най катастрофічніших ядерних аварій. Внаслідок інциденту в природне середовище виділилося до 100 тонн небезпечних РАВ, які вразили величезні за площею території. При цьому катастрофа аж до 1980-х років ретельно ховалася. Протягом великої кількості років у річку Карачай виробляли скидання відходів зі станції та із забрудненої навколишньої області. Це спричинило забруднення водного джерела, такого необхідного для тисяч людей.

«Маяк» далеко не єдине місцев нашій країні, схильне до радіоактивного забруднення. Одним з основних екологічно небезпечних об'єктів у Нижегородській області є ділянка поховання радіоактивних відходів, розташована за 17 кілометрів від міста Семенів, широко відома також як Семенівський могильник.

У Сибіру розташовується сховище, де ядерні відходи розміщуються вже понад 40 років. Для зберігання радіоактивних матеріалів там застосовують незакриті басейни та контейнери, де вже міститься приблизно 125 тисяч тонн відходів.

У Росії взагалі виявлено величезну кількість територій з рівнем радіації, що перевищує допустимі норми. До них входять навіть такі великі міста, як Санкт-Петербург, Москва, Калінінград та ін. Наприклад, в дитячому садкупоблизу інституту ім. Курчатова у нашій столиці було виявлено пісочницю для дітей з рівнем радіації у 612 тис. мР/год. Якби людина знаходилася на цьому «безпечному» дитячому об'єкті протягом 1 доби, то вона була б опромінена смертельною дозою радіації.

Під час існування СРСР, особливо в середині минулого століття, найнебезпечніші радіоактивні відходи могли звалювати в найближчі яри, так що утворювалося ціле звалище. А з розростанням міст, у цих заражених місцях будувалися нові спальні та виробничі квартали.

Оцінити, яка доля радіоактивних відходів у біосфері є досить проблематичною. Дощі та вітри активно розповсюджують забруднення по всіх навколишніх територіях. Так, за останні роки значно зросла швидкість, з якою відбувається забруднення Білого морявнаслідок поховання РАВ.

Проблеми поховання

У здійсненні процесів зберігання та поховання ядерних відходів сьогодні існують два підходи: локальний та регіональний. Поховання РАВ на місці їх виробництва з різних точок зору дуже зручне, однак такий підхід може призводити до зростання кількості небезпечних ділянок поховання при будівництві нових споруд. З іншого боку, якщо кількість цих місць буде обмежена, то виникне проблема собівартості та забезпечення безпечних транспортувань відходів. Адже незалежно від того, чи є перевезення радіоактивних відходів процесом виробництва, варто виключити неіснуючі критерії небезпеки. Безкомпромісний вибір у цьому питанні зробити досить складно, якщо взагалі можливе. У різних державах таке питання вирішують по-різному і єдиної думки поки що не існує.

Однією з головних проблем вважатимуться визначення геологічних формацій, придатних у тому, щоб організувати цвинтар радіоактивних відходів. Найкраще для цієї мети підходять глибокі штольні та шахти, які використовувалися для видобутку кам'яної солі. А також часто пристосовують свердловини на територіях, багатих на глиняні та скальні породи. Висока водонепроникність так чи інакше одна з найважливіших характеристик при виборі місця поховання. Своєрідний могильник радіоактивних відходів з'являється у місцях підземних ядерних вибухів. Так, у штаті Невада, США, на ділянці, яка послужила полігоном приблизно для 450 вибухів, практично кожен із таких вибухів утворив сховище високоактивних ядерних відходів, похованих у гірській породі без будь-яких технічних перешкод.

Таким чином, проблема утворення радіоактивних відходів вкрай важка та неоднозначна. Досягнення в ядерній енергетиці, звичайно, приносять людству колосальну вигоду, але при цьому створюють безліч неприємностей. І однією з головних та невирішених на сьогодні проблем є проблема поховання радіоактивних відходів.

Докладніше про історію питання, а також про сучасний погляд на проблематику ядерних відходів можна побачити у спеціальному випуску програми «Ядерна спадщина» телеканалу «Наука 2.0».

Радіоактивні відходи

Радіоактивні відходи (РАВ) - відходи, що містять радіоактивні ізотопи хімічних елементів та не мають практичної цінності.

Відповідно до російського «Закону про використання атомної енергії» (Від 21 листопада 1995 року № 170-ФЗ) радіоактивні відходи (РАО) - це ядерні матеріали та радіоактивні речовини, подальше використання яких не передбачається. За російським законодавством, ввезення радіоактивних відходів у країну заборонено.

Часто плутають і вважають синонімами радіоактивні відходи і ядерне паливо, що відпрацювало. Слід розрізняти ці поняття. Радіоактивні відходи – це матеріали, використання яких не передбачається. Відпрацьоване ядерне паливо являє собою тепловиділяючі елементи, що містять залишки ядерного палива і безліч продуктів поділу, в основному 137 Cs і 90 Sr широко застосовуються в промисловості, сільському господарстві, медицині та наукової діяльності. Тому воно є цінним ресурсом, у результаті переробки якого одержують свіже ядерне паливо та ізотопні джерела.

Джерела появи відходів

Радіоактивні відходи утворюються в різних формахз дуже різними фізичними і хімічними характеристиками, такими, як концентрації та періоди напіврозпаду їх радіонуклідів. Ці відходи можуть утворюватися:

у газоподібній формі, як, наприклад, вентиляційні викиди установок, де обробляють радіоактивні матеріали;
у рідкій формі, починаючи від розчинів сцинтиляційних лічильників з дослідницьких установок до рідких високоактивних відходів, що утворюються при переробці палива;
у твердій формі (забруднені витратні матеріали, скляний посуд із лікарень, медичних дослідницьких установок та радіофармацевтичних лабораторій, засклені відходи від переробки палива або відпрацьованого палива від АЕС, коли воно вважається відходами).

Приклади джерел появи радіоактивних відходів у людській діяльності:

p align="justify"> Робота з такими речовинами регламентуються санітарними правилами, випущеними Санепіднаглядом.

Вугілля. Вугілля містить невелику кількість радіонуклідів, таких як уран або торій, проте вміст цих елементів у вугіллі менший за їхню середню концентрацію в земній корі.

Їхня концентрація зростає в зольному пилу, оскільки вони практично не горять.

Однак радіоактивність золи також дуже мала, вона приблизно дорівнює радіоактивності чорного глинистого сланцю і менше, ніж у фосфатних порід, але представляє відому небезпеку, так як деяка кількість пилу зольного залишається в атмосфері і вдихається людиною. При цьому сукупний обсяг викидів досить великий і становить еквівалент 1000 тонн урану в Росії та 40 000 тонн у всьому світі.

Класифікація

Умовно радіоактивні відходи поділяються на:

низькоактивні (діляться на чотири класи: A, B, C та GTCC (найнебезпечніший);
середньоактивні (законодавство США не виділяє цей тип РАВ в окремий клас, термін переважно використовується в країнах Європи);
Високоактивні.

Законодавство США виділяє також трансуранові РАВ. До цього класу відносяться відходи, забруднені альфа-випромінюючими трансурановими радіонуклідами, з періодами напіврозпаду понад 20 років і концентрацією більшою за 100 нКі/г, незалежно від їх форми або походження, крім високоактивних РАВ. У зв'язку з тривалим періодом розпаду трансуранових відходів їхнє поховання проходить ретельніше, ніж поховання малоактивних та середньоактивних відходів. Також особлива увага цьому класу відходів виділяється тому, що всі трансуранові елементи є штучними та поведінка у навколишньому середовищі та в організмі людини деяких з них унікальна.

Нижче наведено класифікацію рідких та твердих радіоактивних відходів відповідно до «Основних санітарних правил забезпечення радіаційної безпеки» (ОСПОРБ 99/2010).

Одним із критеріїв такої класифікації є тепловиділення. У низькоактивних РАВ тепловиділення надзвичайно мало. У середньоактивних воно суттєво, але активне відведення тепла не потрібно. У високоактивних РАВ тепловиділення настільки велике, що вони потребують активного охолодження.

Поводження з радіоактивними відходами

Спочатку вважалося, що достатньою мірою є розсіювання радіоактивних ізотопів у навколишньому середовищі, за аналогією з відходами виробництва в інших галузях промисловості. На підприємстві «Маяк» у перші роки роботи всі радіоактивні відходи скидалися у довколишні водоймища. Внаслідок чого забрудненими виявились теченський каскад водойм і сама річка Теча.

Пізніше з'ясувалося, що за рахунок природних і біологічних процесів радіоактивні ізотопи концентруються в тих чи інших підсистемах біосфери (в основному в тварин, в їх органах і тканинах), що підвищує ризики опромінення населення (за рахунок переміщення великих концентрацій радіоактивних елементів і можливого їх з їжею в організм людини). Тому ставлення до радіоактивних відходів було змінено.

1) Захист здоров'я людини. Поводження з радіоактивними відходами здійснюється таким чином, щоб забезпечити прийнятний рівень захисту здоров'я людини.

2) Охорона навколишнього середовища. Поводження з радіоактивними відходами здійснюється таким чином, щоб забезпечити прийнятний рівень охорони навколишнього середовища.

3) Захист за межами національних кордонів. Поводження з радіоактивними відходами здійснюється таким чином, щоб враховувалися можливі наслідки для здоров'я людини та навколишнього середовища за межами національних кордонів.

4) Захист майбутніх поколінь. Поводження з радіоактивними відходами здійснюється таким чином, щоб передбачувані наслідки для здоров'я майбутніх поколінь не перевищували відповідних рівнів наслідків, прийнятних у наші дні.

5) Тягар для майбутніх поколінь. Поводження з радіоактивними відходами здійснюється таким чином, щоб не накладати надмірного тягаря на майбутні покоління.

6) Національна правова структура. Поводження з радіоактивними відходами здійснюється в рамках відповідної національної правової структури, яка передбачає чіткий розподіл обов'язків та забезпечення незалежних регулюючих функцій.

7) Контроль за утворенням радіоактивних відходів. Утворення радіоактивних відходів утримується на мінімальному практично здійсненному рівні.

8) Взаємозалежність утворення радіоактивних відходів та поводження з ними. Належно враховуються взаємозалежності між усіма стадіями утворення радіоактивних відходів та поводження з ними.

9) Безпека установок. Безпека установок для поводження з радіоактивними відходами належним чином забезпечується протягом усього терміну їхньої служби.

Основні стадії поводження з радіоактивними відходами

При зберіганнірадіоактивних відходів їх слід містити таким чином, щоб:
- забезпечувалися їх ізоляція, охорона та моніторинг навколишнього середовища;
- по можливості полегшувалися дії наступних етапах (якщо вони передбачені).

У деяких випадках зберігання може здійснюватися головним чином з технічних міркувань, наприклад, зберігання радіоактивних відходів, що містять в основному короткоживучі радіонукліди, з метою їх розпаду та подальшого скидання в санкціонованих межах, або зберігання радіоактивних відходів високого рівня активності до їх поховання в геологічних формаціях з метою зменшення тепловиділення.

Попередня обробкавідходів є початковою стадією поводження з відходами. Вона включає збирання, регулювання хімічного складуі дезактивацію і до неї може належати період проміжного зберігання. Ця стадія дуже важлива, оскільки у багатьох випадках під час попередньої обробки надається найкраща можливість розділення потоків відходів.

Обробкарадіоактивних відходів включає операції, мета яких полягає у підвищенні безпеки чи економічності за допомогою зміни характеристик радіоактивних відходів. Основні концепції обробки: зменшення обсягу, видалення радіонуклідів та зміна складу. Приклади:
- спалювання горючих відходів чи ущільнення сухих твердих відходів;
- випарювання, фільтрація або іонний обмін потоків рідких відходів;
- осадження чи флокуляція хімічних речовин.

Капсула для радіоактивних відходів

Кондиціюваннярадіоактивних відходів складається з таких операцій, у процесі яких радіоактивним відходам надають форму, прийнятну для переміщення, перевезення, зберігання та поховання. Ці операції можуть включати іммобілізацію радіоактивних відходів, розміщення відходів у контейнерах та забезпечення додаткової упаковки. Загальноприйняті методи іммобілізації включають затвердіння рідких радіоактивних відходів низького та середнього рівнів активності шляхом їх включення в цемент (цементування) або бітум (бітумування), а також засклювання рідких радіоактивних відходів. Іммобілізовані відходи у свою чергу в залежності від характеру та їх концентрації можуть упаковуватися в різні контейнери, починаючи від звичайних 200-літрових стальних бочок до тих, хто має складну конструкціюконтейнери з товстими стінками. У багатьох випадках обробка та кондиціювання проводять у тісному зв'язку один з одним.

Похованняголовним чином полягає в тому, що радіоактивні відходи поміщаються в установку для поховання при відповідному забезпеченні безпеки без наміру їх вилучення та без забезпечення довгострокового спостереження за сховищем та технічне обслуговування. Безпека в основному досягається за допомогою концентрації та утримання, що передбачає ізоляцію належним чином концентрованих радіоактивних відходів у установці для поховання.

Технології

Поводження з середньоактивними РАВ

Зазвичай в ядерної промисловості середньоактивні РАВ піддаються іонному обміну чи іншим методам, метою яких є концентрація радіоактивності у малому обсязі. Після обробки вже менше радіоактивне тіло повністю знешкоджують. Існує можливість використовувати гідроксид заліза як флокулянт для видалення радіоактивних металів з водних розчинів. Після абсорбції радіоізотопів гідроксидом заліза отриманий осад поміщають у металевий барабан, де він перемішується з цементом, утворюючи тверду суміш. Для більшої стабільності та довговічності бетон виготовляють із зольного пилу або пічного шлаку та портландцементу (на відміну від звичайного бетону, що складається з портландцементу, гравію та піску).

Поводження з високоактивними РАВ

Видалення малоактивних РАВ

Перевезення опок з високоактивними РАВ поїздом, Великобританія

Зберігання

Для тимчасового зберігання високоактивних РАВ призначені резервуари для зберігання відпрацьованого ядерного палива та сховища з сухотарними бочками, що дозволяють розпастися короткоізолюючим ізотопам перед подальшою переробкою.

Вітрифікація

Довготривале зберігання РАВ вимагає консервації відходів у формі, яка не вступатиме в реакції та руйнуватиметься протягом тривалого часу. Одним із способів досягнення такого стану є вітрифікація (або засклення). В даний час в Селлафілд (Великобританія) високоактивні РАВ (очищені продукти першої стадії пурекс-процесу) змішують з цукром і потім кальцинують. Кальцинування передбачає проходження відходів через нагріту трубу, що обертається, і ставить за мету випаровування води і деазотування продуктів поділу, щоб підвищити стабільність одержуваної склоподібної маси.

В отриману речовину, що знаходиться в індукційній печі, постійно додають подрібнене скло. В результаті виходить нова субстанція, у якій при затвердінні відходи зв'язуються зі скляною матрицею. Ця речовина в розплавленому стані вливається в циліндри з легованої сталі. Охолоджуючись, рідина твердне, перетворюючись на скло, яке є вкрай стійким до дії води. За даними міжнародного технологічного товариства, потрібно близько мільйона років, щоб 10% такого скла розчинилося у воді.

Після заповнення циліндр заварюють, потім миють. Після обстеження щодо зовнішнього забруднення сталеві циліндри відправляють у підземні сховища. Такий стан відходів залишається незмінним протягом багатьох тисяч років.

Скло усередині циліндра має гладку чорну поверхню. У Великій Британії вся робота проводиться з використанням камер для роботи з високоактивними речовинами. Цукор додається для запобігання утворенню летючої речовини RuO 4 , що містить радіоактивний рутеній. На Заході до відходів додають боросилікатне скло, ідентичне за складом пірексу; у країнах колишнього СРСР зазвичай застосовують фосфатне скло. Кількість продуктів поділу у склі має бути обмежена, оскільки деякі елементи (паладій, метали платинової групи та телур) прагнуть утворити металеві фази окремо від скла. Один із заводів з вітрифікації знаходиться в Німеччині, там переробляються відходи діяльності невеликої демонстраційної переробної фабрики, яка припинила своє існування.

У 1997 році в 20 країнах, які володіють здебільшого світового ядерного потенціалу, запаси відпрацьованого палива у сховищах усередині реакторів становили 148 тис. тонн, 59% з яких було утилізовано. У зовнішніх сховищах було 78 тис. тонн відходів, з яких утилізовано 44 %. З урахуванням темпів утилізації (близько 12 тис. тонн щорічно) до остаточного усунення відходів ще досить далеко.

Геологічне поховання

Пошуки відповідних місць для глибокого остаточного захоронення відходів нині ведуться у кількох країнах; очікується, що перші подібні сховища набудуть чинності після 2010 року. Міжнародна дослідницька лабораторія у швейцарському Гримзелі займається питаннями, присвяченими похованню РАВ. Швеція говорить про свої плани щодо прямого поховання використаного палива з використанням технології KBS-3, після того, як шведський парламент вважав її досить безпечною. У Німеччині наразі тривають дискусії про пошуки місця для постійного зберігання РАВ, активні протести заявляють мешканці села Горлебен регіону Вендланд. Це місце аж до 1990 року здавалося ідеальним для поховання РАВ завдяки своїй близькості до кордонів колишньої Німецької демократичної республіки. Наразі РАВ перебувають у Горлебені на тимчасовому зберіганні, рішення про місце їхнього остаточного поховання поки не прийнято. Влада США вибрала місцем поховання Юкка-Маунтін, штат Невада, проте даний проектзустрів сильну протидію та став темою жарких дискусій. Існує проект створення міжнародного сховища високоактивних РАВ, як можливі місця поховання пропонуються Австралія та Росія. Однак влада Австралії виступає проти подібної пропозиції.

Існують проекти поховання РАВ в океанах, серед яких - поховання під абісальною зоною морського дна, поховання в зоні субдукції, внаслідок чого відходи повільно опускатимуться до земної мантії, а також поховання під природним або штучним островом. Дані проекти мають очевидні переваги і дозволять вирішити на міжнародному рівні неприємну проблему поховання РАВ, але, незважаючи на це, нині вони заморожені через забороняючі положення морського права. Інша причина полягає в тому, що в Європі та Північній Америці серйозно побоюються витоку з подібного сховища, що призведе до екологічної катастрофи. Реальну можливість подібної небезпеки не доведено; Проте заборони були посилені після скидання РАВ з кораблів. Проте, у майбутньому створення океанських сховищ РАО всерйоз здатні замислитися країни, які зможуть знайти інших рішень цієї проблеми.

У 1990-х роках було розроблено та запатентовано кілька варіантів конвеєрного поховання у надра радіоактивних відходів. Технологія передбачалася наступна: пробурюється стартова свердловина великого діаметра глибиною до 1 км, опускається всередину капсула, завантажена концентратом радіоактивних відходів вагою до 10 т, капсула повинна саморозігріватися і у формі «вогненної кулі» проплавляти земну породу. Після заглиблення першої «вогняної кулі» в ту ж свердловину повинна опускатися друга капсула, потім третя і т. д., створюючи конвеєр.

Повторне використання РАВ

Ще одним застосуванням ізотопів, що містяться в РАВ, є їх повторне використання. Вже зараз цезій-137, стронцій-90, технецій-99 та деякі інші ізотопи використовуються для опромінення. харчових продуктівта забезпечують роботу радіоізотопних термоелектричних генераторів.

Видалення РАВ у космос

Відправлення РАВ у космос є привабливою ідеєю, оскільки РАВ назавжди видаляються з навколишнього середовища. Однак такі проекти мають значні недоліки, один із найважливіших - можливість аварії ракети-носія. Крім того, значна кількість запусків і велика їх вартість робить цю пропозицію непрактичною. Справа також ускладнюється тим, що досі не досягнуто міжнародних угод щодо цієї проблеми.

Ядерний паливний цикл

Початок циклу

Відходи початкового періоду ядерного паливного циклу - зазвичай отримана в результаті вилучення урану порожня порода, що випускає альфа-частинки. Вона зазвичай містить радій та продукти його розпаду.

Головний побічний продукт збагачення - збіднений уран, що складається головним чином із урану-238, із вмістом урану-235 менше 0,3%. Він знаходиться на зберіганні у формі UF 6 (відвальний гексафторид урану) і може бути переведений у форму U 3 O 8 . У невеликих кількостях збіднений уран знаходить застосування в областях, де цінується вкрай висока щільність, наприклад при виготовленні кілей яхт і протитанкових снарядів. Тим часом, у Росії і за кордоном накопичилося кілька мільйонів тонн відвального гексафториду урану, планів щодо подальшого використання якого в найближчій перспективі немає. Відвальний гексафторид урану може використовуватися (разом із повторно використовуваним плутонією) для створення змішаного оксидного ядерного палива (яке може мати попит за умови будівництва в країні у значних кількостях реакторів на швидких нейтронах) і для розведення високозбагаченого урану, що раніше входить до складу ядерної зброї. Це розведення, зване також збідненням, означає, що будь-яка країна або угруповання, яке отримало у своє розпорядження ядерне паливо, має повторити дуже дорогий і складний процес збагачення, перш ніж зможе створити зброю.

Закінчення циклу

Речовини, в яких добіг кінця ядерний паливний цикл (в основному це відпрацьовані паливні стрижні), містять продукти поділу, що випускають бета-і гамма-промені. Вони також можуть містити актиноїди, що випускають альфа-частинки, до яких відносяться уран-234 (234 U), нептуній-237 (237 Np), плутоній-238 (238 Pu) та америцій-241 (241 Am), а іноді навіть джерела нейтрони, такі як каліфорній-252 (252 Cf). Ці ізотопи утворюються у ядерних реакторах.

Важливо розрізняти обробку урану з метою одержання палива та переробку використаного урану. Використане пальне містить високорадіоактивні продукти поділу. Чимало їх ми є поглиначами нейтронів, отримавши, в такий спосіб, назву «нейтронних отрут». Зрештою їх кількість зростає настільки, що, вловлюючи нейтрони, вони зупиняють ланцюгову реакцію навіть при повному видаленні стрижнів-поглиначів нейтронів.

Паливо, що досягло цього стану, необхідно замінити свіжим, незважаючи на як і раніше достатню кількість урану-235 і плутонію. В даний час у США використане паливо вирушає на зберігання. В інших країнах (зокрема, в Росії, Великій Британії, Франції та Японії), це паливо переробляється з метою видалення продуктів поділу, потім після збагачення можливе його повторне використання. У Росії таке паливо називається регенерованим. Процес переробки включає роботу з високорадіоактивними речовинами, а видалені з палива продукти поділу - це концентрована форма високоактивних РАВ, так само, як хімікати, що використовуються в переробці.

Для замикання ядерного паливного циклу передбачається використовувати реактори на швидких нейтронах, що дозволяє переробляти паливо, що є відходами роботи реакторів на теплових нейтронах.

До питання про поширення ядерної зброї

При роботі з ураном та плутонією часто розглядається можливість їх використання під час створення ядерної зброї. Активні ядерні реактори та запаси ядерної зброї ретельно охороняються. Однак високоактивні РАВ з ядерних реакторів можуть містити плутоній. Він ідентичний плутонію, що використовується в реакторах, і складається з 239 Pu (ідеально підходить для створення ядерної зброї) та 240 Pu (небажаний компонент, вкрай радіоактивний); ці два ізотопи дуже важко розділити. Більше того, високоактивні РАВ з реакторів сповнені високорадіоактивних продуктів поділу; втім, їх більшість - короткоживучі ізотопи. Це означає, що можливе поховання відходів, і через багато років продукти поділу розпадуться, зменшивши радіоактивність відходів і полегшивши роботу з плутонію. Більш того, небажаний ізотоп 240 Pu розпадається швидше, ніж 239 Pu, таким чином, якість сировини для створення зброї поступово зростає (незважаючи на зменшення кількості). Це викликає суперечки, що з часом сховища відходів можуть перетворитися на своєрідні «рудники плутонію», з яких відносно легко можна буде видобути сировину для зброї. Проти цих припущень говорить той факт, що період напіврозпаду 240 Pu становить 6560 років, а період напіврозпаду 239 Pu - 24110 років, таким чином, порівняльне збагачення одного ізотопу щодо іншого відбудеться лише через 9000 років (це означає, що протягом цього часу частка 240 Pu в речовині, що складається з декількох ізотопів, самостійно зменшиться вдвічі – типове перетворення реакторного плутонію на збройовий плутоній). Отже, «рудники збройового плутонію» якщо й стануть проблемою, то лише у дуже віддаленому майбутньому.

Одне з вирішення цієї проблеми - повторно використовувати перероблений плутоній як паливо, наприклад, у швидких ядерних реакторах. Проте саме існування фабрик з регенерації ядерного палива, необхідної відділення плутонію з інших елементів, створює можливість поширення ядерної зброї. У пірометаллургічних швидких реакторах одержувані відходи мають актиноїдну структуру, що не дозволяє використовувати їх для створення зброї.

Переробка ядерної зброї

Відходи від переробки ядерної зброї (на відміну від її виготовлення, яка потребує первинної сировини з реакторного палива), не містять джерел бета- та гамма-променів, за винятком тритію та америцію. Вони містяться набагато більша кількістьактиноїдів, що випускають альфа-промені, таких як плутоній-239, що піддається ядерній реакції в бомбах, а також деякі речовини з великою питомою радіоактивністю, такі як плутоній-238 або полоній.

У минулому як ядерний заряд у бомбах пропонувалися берилій та високоактивні альфа-випромінювачі, такі як полоній. Наразі альтернативою полонію є плутоній-238. З причин державної безпеки, докладні конструкції сучасних бомб не висвітлюються в літературі, яка доступна широкому колу читачів.

Деякі моделі також містять (РІТЕГ), в яких як довговічне джерело електричної потужності для роботи електроніки бомби використовується плутоній-238.

Можливо, що речовина старої бомби, що розщеплюється, підлягає заміні, міститиме продукти розпаду ізотопів плутонію. До них відносяться альфа-випромінюючий нептуній-236, що утворився з включень плутонію-240, а також деяку кількість урану-235, отриманого з плутонію-239. Кількість цих відходів радіоактивного розпаду ядра бомби буде дуже мало, і в будь-якому випадку вони набагато менш небезпечні (навіть у перекладі на радіоактивність як таку), ніж плутоній-239.

В результаті бета-розпаду плутонію-241 утворюється америцій-241, збільшення кількості америцію - більша проблема, ніж розпад плутонію-239 і плутонію-240, так як америцій є гамма-випромінювачем (зростає його зовнішній вплив на робочих) і альфа-випромінювачем, здатним викликати виділення тепла. Плутоній може бути відокремлений від америцію різними шляхами, серед яких - пірометрична обробка та вилучення за допомогою водного/органічного розчинника. Видозмінена технологія вилучення плутонію з опроміненого урану (PUREX) - також один з можливих методівподілу.

У масовій культурі

Реально ж вплив радіоактивних відходів описується впливом іонізуючого випромінювання на речовину залежить від їх складу (які радіоактивні елементи входять до складу). Радіоактивні відходи не набувають ніяких нових властивостей, не стають небезпечнішими від того, що вони - відходи. Їх велика небезпека обумовлена лише тим, що часто їх склад дуже різноманітний (як якісно, так і кількісно) і іноді невідомий, що ускладнює оцінку ступеня їх небезпеки, зокрема, доз, які отримуються внаслідок аварії.

Див. також

Примітки

Посилання

Безпека поводження з радіоактивними відходами. Загальні положення. НП-058-04
Key Radionuclides and Generation Processes (недоступне посилання)
Belgian Nuclear Research Centre - Activities (недоступне посилання)
Belgian Nuclear Research Centre - Scientific Reports (недоступне посилання)
International Atomic Energy Agency - Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology Program (недоступне посилання)
(недоступне посилання)
Nuclear Regulatory Commission - Spent Fuel Heat Generation Calculation (недоступне посилання)

Радіоактивні відходи

Відповідно до російського «Закону про використання атомної енергії» (від 21 листопада 1995 року № 170-ФЗ) радіоактивні відходи (РАО) – це ядерні матеріали та радіоактивні речовини, подальше використання яких не передбачається. За російським законодавством, ввезення радіоактивних відходів у країну заборонено.

Часто плутають і вважають синонімами радіоактивні відходи і ядерне паливо, що відпрацювало. Слід розрізняти ці поняття. Радіоактивні відходи – це матеріали, використання яких не передбачається. Відпрацьоване ядерне паливо є тепловиділяючі елементи, що містять залишки ядерного палива і безліч продуктів поділу, в основному 137 Cs і 90 Sr широко застосовуються в промисловості, сільському господарстві, медицині та науковій діяльності. Тому воно є цінним ресурсом, у результаті переробки якого одержують свіже ядерне паливо та ізотопні джерела.

Джерела появи відходів

Радіоактивні відходи утворюються в різних формах з дуже різними фізичними і хімічними характеристиками, такими, як концентрації та періоди напіврозпаду їх радіонуклідів. Ці відходи можуть утворюватися:

у газоподібній формі, як, наприклад, вентиляційні викиди установок, де обробляють радіоактивні матеріали;
у рідкій формі, починаючи від розчинів сцинтиляційних лічильників з дослідницьких установок до рідких високоактивних відходів, що утворюються при переробці палива;
у твердій формі (забруднені витратні матеріали, скляний посуд із лікарень, медичних дослідницьких установок та радіофармацевтичних лабораторій, засклені відходи від переробки палива або відпрацьованого палива від АЕС, коли воно вважається відходами).

Приклади джерел появи радіоактивних відходів у людській діяльності:

p align="justify"> Робота з такими речовинами регламентуються санітарними правилами, випущеними Санепіднаглядом.

Вугілля. Вугілля містить невелику кількість радіонуклідів, таких як уран або торій, проте вміст цих елементів у вугіллі менший за їхню середню концентрацію в земній корі.

Їхня концентрація зростає в зольному пилу, оскільки вони практично не горять.

Класифікація

Умовно радіоактивні відходи поділяються на:

низькоактивні (діляться на чотири класи: A, B, C та GTCC (найнебезпечніший);
середньоактивні (законодавство США не виділяє цей тип РАВ в окремий клас, термін переважно використовується в країнах Європи);
Високоактивні.

Поводження з радіоактивними відходами

Основні стадії поводження з радіоактивними відходами

При зберіганнірадіоактивних відходів їх слід містити таким чином, щоб:
- забезпечувалися їх ізоляція, охорона та моніторинг навколишнього середовища;
- по можливості полегшувалися дії наступних етапах (якщо вони передбачені).

Попередня обробкавідходів є початковою стадією поводження з відходами. Вона включає збирання, регулювання хімічного складу та дезактивацію і до неї може належати період проміжного зберігання. Ця стадія дуже важлива, оскільки у багатьох випадках під час попередньої обробки надається найкраща можливість розділення потоків відходів.

Обробкарадіоактивних відходів включає операції, мета яких полягає у підвищенні безпеки чи економічності за допомогою зміни характеристик радіоактивних відходів. Основні концепції обробки: зменшення обсягу, видалення радіонуклідів та зміна складу. Приклади:
- спалювання горючих відходів чи ущільнення сухих твердих відходів;
- випарювання, фільтрація або іонний обмін потоків рідких відходів;
- осадження чи флокуляція хімічних речовин.

Капсула для радіоактивних відходів

Кондиціюваннярадіоактивних відходів складається з таких операцій, у процесі яких радіоактивним відходам надають форму, прийнятну для переміщення, перевезення, зберігання та поховання. Ці операції можуть включати іммобілізацію радіоактивних відходів, розміщення відходів у контейнерах та забезпечення додаткової упаковки. Загальноприйняті методи іммобілізації включають затвердіння рідких радіоактивних відходів низького та середнього рівнів активності шляхом їх включення в цемент (цементування) або бітум (бітумування), а також засклювання рідких радіоактивних відходів. Іммобілізовані відходи у свою чергу в залежності від характеру та їх концентрації можуть упаковуватися в різні контейнери, починаючи від звичайних 200-літрових сталевих бочок до складних конструкцій контейнерів з товстими стінками. У багатьох випадках обробка та кондиціювання проводять у тісному зв'язку один з одним.

Похованняголовним чином полягає в тому, що радіоактивні відходи поміщаються в установку для поховання при відповідному забезпеченні безпеки без наміру їх вилучення та без забезпечення довгострокового спостереження за сховищем та технічним обслуговуванням. Безпека в основному досягається за допомогою концентрації та утримання, що передбачає ізоляцію належним чином концентрованих радіоактивних відходів у установці для поховання.

Технології

Поводження з середньоактивними РАВ

Поводження з високоактивними РАВ

Видалення малоактивних РАВ

Перевезення опок з високоактивними РАВ поїздом, Великобританія

Зберігання

Вітрифікація

У 1997 році у 20 країнах, які володіють більшою частиною світового ядерного потенціалу, запаси відпрацьованого палива у сховищах усередині реакторів становили 148 тис. тонн, 59% з яких було утилізовано. У зовнішніх сховищах було 78 тис. тонн відходів, з яких утилізовано 44 %. З урахуванням темпів утилізації (близько 12 тис. тонн щорічно) до остаточного усунення відходів ще досить далеко.

Геологічне поховання

Пошуки відповідних місць для глибокого остаточного захоронення відходів нині ведуться у кількох країнах; очікується, що перші подібні сховища набудуть чинності після 2010 року. Міжнародна дослідницька лабораторія у швейцарському Гримзелі займається питаннями, присвяченими похованню РАВ. Швеція говорить про свої плани щодо прямого поховання використаного палива з використанням технології KBS-3, після того, як шведський парламент вважав її досить безпечною. У Німеччині наразі тривають дискусії про пошуки місця для постійного зберігання РАВ, активні протести заявляють мешканці села Горлебен регіону Вендланд. Це місце аж до 1990 року здавалося ідеальним для поховання РАВ завдяки своїй близькості до кордонів колишньої Німецької демократичної республіки. Наразі РАВ перебувають у Горлебені на тимчасовому зберіганні, рішення про місце їхнього остаточного поховання поки не прийнято. Влада США вибрала місцем поховання Юкка-Маунтін, штат Невада, проте цей проект зустрів сильну протидію і став темою спекотних дискусій. Існує проект створення міжнародного сховища високоактивних РАВ, як можливі місця поховання пропонуються Австралія та Росія. Однак влада Австралії виступає проти подібної пропозиції.

Повторне використання РАВ

Ще одним застосуванням ізотопів, що містяться в РАВ, є їхнє повторне використання. Вже зараз цезій-137, стронцій-90, технецій-99 та деякі інші ізотопи використовуються для опромінення харчових продуктів та забезпечують роботу радіоізотопних термоелектричних генераторів.

Видалення РАВ у космос

Ядерний паливний цикл

Початок циклу

Закінчення циклу

До питання про поширення ядерної зброї

Працюючи з ураном і плутонієм часто розглядається можливість їх використання під час створення ядерної зброї. Активні ядерні реактори та запаси ядерної зброї ретельно охороняються. Однак високоактивні РАВ з ядерних реакторів можуть містити плутоній. Він ідентичний плутонію, що використовується в реакторах, і складається з 239 Pu (ідеально підходить для створення ядерної зброї) та 240 Pu (небажаний компонент, вкрай радіоактивний); ці два ізотопи дуже важко розділити. Більше того, високоактивні РАВ з реакторів сповнені високорадіоактивних продуктів поділу; втім, їх більшість - короткоживучі ізотопи. Це означає, що можливе поховання відходів, і через багато років продукти поділу розпадуться, зменшивши радіоактивність відходів і полегшивши роботу з плутонію. Більш того, небажаний ізотоп 240 Pu розпадається швидше, ніж 239 Pu, таким чином, якість сировини для створення зброї поступово зростає (незважаючи на зменшення кількості). Це викликає суперечки, що з часом сховища відходів можуть перетворитися на своєрідні «рудники плутонію», з яких відносно легко можна буде видобути сировину для зброї. Проти цих припущень говорить той факт, що період напіврозпаду 240 Pu становить 6560 років, а період напіврозпаду 239 Pu - 24110 років, таким чином, порівняльне збагачення одного ізотопу щодо іншого відбудеться лише через 9000 років (це означає, що протягом цього часу частка 240 Pu в речовині, що складається з декількох ізотопів, самостійно зменшиться вдвічі – типове перетворення реакторного плутонію на збройовий плутоній). Отже, «рудники збройового плутонію» якщо й стануть проблемою, то лише у дуже віддаленому майбутньому.

Переробка ядерної зброї

Відходи від переробки ядерної зброї (на відміну від її виготовлення, яка потребує первинної сировини з реакторного палива), не містять джерел бета- та гамма-променів, за винятком тритію та америцію. Вони містяться набагато більше актиноїдів, що випускають альфа-промені, таких як плутоній-239, що піддається ядерної реакції в бомбах, а також деякі речовини з великою питомою радіоактивністю, такі як плутоній-238 або полоній .

У масовій культурі

Див. також

Примітки

Посилання

Безпека поводження з радіоактивними відходами. Загальні положення. НП-058-04
Key Radionuclides and Generation Processes (недоступне посилання)
Belgian Nuclear Research Centre - Activities (недоступне посилання)
Belgian Nuclear Research Centre - Scientific Reports (недоступне посилання)
International Atomic Energy Agency - Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology Program (недоступне посилання)
(недоступне посилання)
Nuclear Regulatory Commission - Spent Fuel Heat Generation Calculation (недоступне посилання)

Вивезення, переробка та утилізація відходів з 1 до 5 класу небезпеки

Працюємо з усіма регіонами Росії. Чинна ліцензія. Повний комплект документів, що закривають. Індивідуальний підхід до клієнта та гнучка цінова політика.

За допомогою цієї форми ви можете залишити заявку на надання послуг, запросити комерційну пропозицію або отримати безкоштовну консультацію наших спеціалістів.

У 20 столітті безперервний пошук ідеального джерела енергії, начебто завершився. Цим джерелом стали ядра атомів та реакції, що відбуваються в них – у всьому світі почалася активна розробка ядерної зброї та будівництво атомних електростанцій.

Але планета швидко зіткнулася з проблемою – переробки та знищення ядерних відходів. Енергія атомних реакторів несе у собі масу небезпек, як і і відходи цієї галузі. Досі ретельно опрацьованої технології переробки не існує, тоді як сама сфера активно розвивається. Тому безпека залежить насамперед від правильної утилізації.

Визначення

Ядерні відходи містять у собі радіоактивні ізотопипевні хімічні елементи. У Росії, згідно з визначенням, даним у ФЗ №170 «Про використання атомної енергії» (від 21 листопада 1995 року), подальше використання таких відходів не передбачається.

Головна небезпека матеріалів полягає у випромінюванні гігантських доз радіації, яка згубно діє на живий організм. Наслідками радіоактивного впливу стають генетичні порушення, променева хворобата смерть.

Карта класифікацій

Основним джерелом ядерних матеріалів у Росії є сфера атомної енергетикита військові розробки. Усі відходи ядерного виробництва мають три ступені радіації, знайомі багатьом ще з курсу фізики:

Альфа – випромінюючі.
Бета – випромінюючі.
Гамма - випромінюючі.

Перші вважаються найнешкідливішими, тому що дають безпечний рівень радіації, на відміну від двох інших.Щоправда, це не заважає їм входити до класу найнебезпечніших відходів.

У цілому нині, карта класифікацій ядерних відходів у Росії ділить їх у три виду:

Тверде ядерне сміття. До нього відноситься безліч матеріалів технічного обслуговування в сферах енергетики, одяг персоналу, сміття, що накопичується в ході роботи. Такі відходи спалюють у печах, після чого попіл змішується із спеціальною цементною сумішшю. Її заливають у бочки, запаюють і відправляють у сховище. Поховання докладно описано нижче.
Рідкі. Процес роботи атомних реакторів неможливий без використання технологічних розчинів. Крім того, сюди належить вода, яку використовують для обробки спеціальних костюмів і миття працівників. Рідини ретельно випарюють, а далі відбувається поховання. Рідкі відходи нерідко переробляються і використовуються як паливо для атомних реакторів.
Елементи конструкції реакторів, транспорту та засобів технічного контролю на підприємстві складають окрему групу. Їхня утилізація - найдорожча. На сьогоднішній день існує два виходи: встановлення саркофагу або демонтаж з його частковою дезактивацією та подальше відправлення до сховища на поховання.

Карта ядерних відходів у Росії також визначає низькоактивні та високоактивні:

Низькоактивні відходи виникають у процесі діяльності лікувальних закладів, інститутів та дослідницьких центрів. Тут радіоактивні речовини застосовуються щодо хімічних тестів. Рівень радіації, що випромінюється цими матеріалами, дуже низький. Правильна утилізація дозволяє перетворити небезпечне сміття на звичайне приблизно за кілька тижнів, після чого його можна знищити як звичайні відходи.
Високоактивні відходи – це відпрацьоване паливо реакторів та матеріали, що застосовуються у військовій промисловості для розробки ядерної зброї. Паливо на станціях є спеціальні стрижні з радіоактивною речовиною. Реактор функціонує приблизно 12-18 місяців, після чого паливо необхідно міняти. Об'єм відходів при цьому просто колосальний. І ця цифра зростає у всіх країнах, що розвивають сферу атомної енергетики. Утилізація високоактивних відходів має враховувати всі нюанси, щоб уникнути катастрофи для довкілля та людини.

Переробка та утилізація

На даний момент існує кілька методів утилізації ядерних відходів. Всі вони мають свої переваги та недоліки, але як не крути, не дозволяють повністю позбутися небезпеки радіоактивного впливу.

Поховання

Поховання відходів - найбільш перспективний метод утилізації, який особливо активно застосовується у Росії. Спочатку відбувається процес вітрифікації чи «скляння» відходів. Відпрацьовану речовину кальцинують, після чого суміш додається кварц, і таке «рідке скло» вливається в спеціальні циліндричні форми зі сталі. Отриманий скляний матеріал стійкий до дії води, що зменшує можливість потрапляння радіоактивних елементів у середу.

Готові циліндри заварюють і ретельно миють, позбавляючись найменшого забруднення. Далі вони вирушають у сховище на дуже тривалий час. Сховище влаштовують на стійких геологічних територіях, щоб сховище не було пошкоджене.

Геологічне поховання здійснюють на глибині понад 300 метрів таким чином, щоб протягом тривалого часу відходи не потребували подальшого обслуговування.

Спалювання

Частина ядерних матеріалів, як говорилося вище, є безпосередні результати виробництва, а свого роду побічний сміття у сфері енергетики. Це матеріали, під час виробництва піддані опроміненню: макулатура, дерево, одяг, побутове сміття.

Все це спалюється у спеціально спроектованих печах, що дозволяють мінімізувати рівень токсичних речовин в атмосферу. Попіл, серед інших відходів, піддається цементуванню.

Цементування

Поховання (один із способів) ядерних відходів у Росії шляхом цементування – одна з найпоширеніших практик. Суть полягає в приміщенні опромінених матеріалів та радіоактивних елементів у спеціальні контейнери, які потім заливають спеціальним розчином. До складу такого розчину входить цілий коктейль із хімічних елементів.

В результаті він практично не піддається впливу довкілля, що дозволяє досягти практично необмеженого терміну. Але варто зробити застереження, що таке поховання можливе лише для утилізації відходів середнього рівня небезпеки.

Ущільнення

Давня та досить надійна практика, націлена на поховання та зменшення обсягу відходів. Вона не застосовується для переробки основних паливних матеріалів, але дозволяє обробити інші відходи. низького рівнянебезпеки. У даній технології застосовуються гідравлічні та пневматичні преси з низькою силою тиску.

Повторне застосування

Використання радіоактивного матеріалу в галузі енергетики відбувається не повною мірою – через специфіку активності даних речовин. Відходи, які відпрацювали своє, все ще залишаються потенційним джерелом енергії для реакторів.

У сучасному світі і тим більше в Росії ситуація з енергетичними ресурсами досить серйозна, і тому вторинне використання ядерних матеріалів як паливо для реакторів не здається неймовірним.

Сьогодні існують методи, що дозволяють застосовувати відпрацьовану сировину для застосування у сферах енергетики. Радіоізотопи, що містяться у відходах, використовують для обробки харчових продуктів і як «батарейку» для роботи термоелектричних реакторів.

Але поки що технологія ще перебуває у розвитку, і ідеального методу переробки не знайдено. Тим не менш, переробка та знищення ядерних відходів дозволяє частково вирішити питання з подібним сміттям, використовуючи його як паливо для реакторів.

На жаль у Росії подібний метод позбавлення ядерного сміття практично не розвивається.

Обсяги

У Росії у всьому світі обсяги ядерних відходів, що вирушають на поховання, становлять десятки тисяч кубометрів щорічно. Щороку європейські сховища беруть близько 45 тисяч кубометрів відходів, а в США такий обсяг поглинає лише один полігон у штаті Невада.

Ядерні відходи та роботи пов'язані з ними за кордоном та в Росії – це діяльність спеціалізованих підприємств, забезпечених якісною технікою та обладнанням. На підприємствах відходи піддаються різним способам обробки, описаним вище. В результаті вдається зменшити обсяг, знизити рівень небезпеки і навіть використати деяке сміття у сфері енергетики як паливо для атомних реакторів.

Мирний атом давно довів, що це не так просто. Область енергетики розвивається, і розвиватиметься. Те саме можна сказати і про військову сферу. Але якщо на викид інших відходів ми іноді заплющуємо очі, неправильно утилізоване ядерне сміття може стати причиною тотальної катастрофи для всього людства. Тому це питання вимагає якнайшвидшого вирішення, поки не пізно.