Захоронение радиоактивных отходов

Количество людей на земле растёт. Каждый землянин является потребителем продуктов, производимых планетой и её жителями. Стремительное развитие научно-технического прогресса ведёт к тому, что вместе с благами люди получают и свалки, куда выбрасывается часть отработавших своё благ. В числе выбрасываемого гражданами и предприятиями мусора есть и опасные отходы, к утилизации которых предъявляются жёсткие требования, разработанные на высоком государственном уровне. Ниже рассмотрим, что представляет собой захоронение самых опасных радиоактивных отходов, и как в России и в мире утилизируется мусор.

Содержание
  1. Что понимают под радиоактивными отходами?
  2. По каким критериям отходы относят в категорию радиоактивных?
  3. Как утилизируются радиоактивные отходы в РФ?
  4. Каких принципов придерживаются при захоронении РАО?
  5. Безопасность захоронения ядерных отходов
  6. Особенности обработки ядерных отходов
  7. Трансмутация радиоактивных отходов
  8. Синрок
  9. Витрификация или остекловывание радиоактивных отходов
  10. Особенности переработки радиоактивных отходов
  11. Особенности хранения ядерных отходов
  12. Территории захоронения РАО
  13. Что собой представляют «мокрые» хранилища радиоактивного мусора?
  14. Что представляют собой «сухие» хранилища?
  15. Контейнер для твердых РАО
  16. Альтернативные способы захоронения радиоактивных отходов
  17. Помещение радиоактивных отходов в ледниковые щиты
  18. Выброс в космическое пространство
  19. Помещение радиоактивных отработок в зоны подвижек
  20. Помещение в море
  21. Помещение радиоактивного мусора под морское дно
  22. Разработка международных проектов
  23. О концепции замкнутого ядерного цикла
  24. Ядерные могильники в РФ
  25. Заключение

Захоронение радиоактивных отходов

Что понимают под радиоактивными отходами?

Прогрессивный XX век порадовал человечество многими знаковыми открытиями. В их числе и находки в области ядерной физики, благодаря которым человечество стало активно использовать энергию атома.

Сегодня радиоактивные материалы применяются во многих сферах:

  • наука;
  • сельское хозяйство;
  • медицина;
  • промышленность;
  • образование и т. д.

Любая практика связана с образованием отходов. Ядерная практика привела к тому, что на земле стали образовываться отходы с наличием радиоактивных элементов.

Важно: Радиация всегда была на Земле. Небольшой уровень радиации не опасен. Повышение радиационного фона ведёт к распространению заболеваний в животном и растительном мире.

Ядерные или радиоактивные отходы – РАО – это отработанные атомной энергетикой вещества. Также в категорию относят заражённые радиацией расходные материалы и оборудование. Топливо ОЯТ  (отработанное ядерное топливо) не относится к категории отходов. Его подвергают переработке и продолжают использовать в виде полученных продуктов производства.

Ядерные отходы – это то, что не может использоваться вторично.

По каким критериям отходы относят в категорию радиоактивных?

Захоронение радиоактивных отходов

Не всякий фонящий «мусор» относят в группу радиоактивных отходов. Отделить безопасное от опасного помогают нормативы.

Есть 3 агрегатных состояния РАО:

  • твёрдое;
  • газообразное;
  • жидкое.

В СанПин 2.6.1.2523-09 указывается на то, что в разряд радиационных могут отнесены только те вещества, у которых результат сложения отношений удельных (жидкие и твёрдые) и объемных (газообразные) активностей радионуклидов в отходах к их минимальной удельной активности превышает единицу.

Не всегда получается сделать вычисления. В этом случае радиоактивными будут отходы с такими показателями:

Жидкие:

  • 0,05 Бк/г – излучение α-частиц;
  • 0,5 Бк/г — излучение β-частиц.

Твёрдые:

  • 1 Бк/г – излучение α-частиц;
  • 100 Бк/г – излучение β-частиц.

При условии излучения γ-частиц и мощности дозы в мкЗв/ч на расстоянии 10 см все отходы будут расцениваться, как радиоактивные. Активность y-излучения твёрдых отходов на указанном выше расстоянии оценивается так:

  • свыше 10 мЗв/ч – высокая;
  • от 0,3 до 10 мЗв/ч – средняя;
  • от 1 до 0,3 мЗв/ч – низкая.

Также предусмотрена категория ОНАО, которой характерна доза y-излучения, не превышающая 1 мкЗв/ч. Короткоживущая категория – это отслуживший материал, содержащий нуклиды, распадающиеся менее года до уровня, непредставляющего угрозы.

Важно: Зв, или Зиверт, равняется 1 распаду в сек. на 1 гр. (кг) вещества. Бк, или Беккерель, равняется 1 распаду в сек. на 1 гр. (кг) вещества.

В отдельную группу относят радиоактивные отходы средств тех. контроля, транспортных средств и реакторных конструкций.

Читайте также:  Отходы класса "Б"

Как утилизируются радиоактивные отходы в РФ?

Захоронение радиоактивных отходов

Производителями фонящего мусора средней и низкой активности являются медицинские и научные организации, а также промышленность.

В РФ функции сбора, транспортировки, переработки и хранения опасных радиоактивных отходов выполняют  располагающиеся в центре государства предприятия Радон и РосРАО — 2 дочерних предприятия Росатома.

Помимо уже сказанного, в ведении РосРАО находится утилизация топлива и других материалов, списываемых с кораблей и подлодок ВМФ. Помимо того, предприятие осуществляет экологическую реабилитацию заражённых радиацией территорий и объектов.

Каких принципов придерживаются при захоронении РАО?

Процессом утилизации РАО в Российской Федерации управляет государство. По российскому законодательству создавать и обслуживать опасные могильники могут юридические лица. Им вменяется в обязанность соблюдение всех экологических норм и требований ТБ. Все нормативы прописываются в лицензии, выдаваемой предприятиям.

Так как проблема утилизации излучающих радиацию отходов касается всего мира, Россия обязана придерживаться международных норм, основной идеей которых является непричинение вреда природе и человеку, ни тем, кто живёт в наши дни, ни тем, кто будет жить в далёком будущем.

Главным в процессе захоронения является правильный выбор территорий для организации радиоактивных кладбищ и способов погребения. Учитываются:

  • удельная активность РАО и период полураспада;
  • условия выбранной местности.

Безопасность захоронения ядерных отходов

Захоронение радиоактивных отходов

Современные захоронения радиоактивных отходов бывают 2-х типов:

  1. Специальные хранилища, содержимое которых может сохраняться в течение сотен лет. Такие сборники располагаются на дне океана или в закрытых шахтах. В России множество таких захоронений отходов АЭС и других служб.
  2. Могильники. В них опасные вещества могут храниться десятилетиями. Располагаются сборники в неглубоких земных впадинах или на поверхности. Наиболее часто роль могильников выполняют специально возведённые здания или траншеи.

В целях безопасности к местам захоронения предъявляются такие требования:

  1. Ближайший населённый пункт должен располагаться не ближе 20 км. Радиус 1 км от могильника – санитарная зона.
  2. Законсервированное захоронение должно быть на 100% автономным.
  3. Все здания, располагающиеся на территории полигона, перерабатывающий завод, служебные помещения и т. д., должны быть выполнены из материалов, которые не пропускают радиацию.
  4. Под организацию хранилищ радиоактивного мусора должны выбираться территории, на которых нет грунтовых вод и отсутствует возможность затопления и оползней.
  5. Зона должна быть абсолютно безопасна в плане сейсмической активности. Не допускается близкое расположение строек.

Ничего не должно угрожать сохранности контейнеров, содержащих радиоактивные отходы.

Особенности обработки ядерных отходов

Радиоактивные отходы, принимаемые для помещения в безопасные хранилища, проверяется на:

  • дозу излучения;
  • мощность излучения;
  • целостность упаковки.

Обнаруженные вещества высокой активности предварительно обрабатывают, чтобы снизить уровень их активности. В России применяют несколько способов обработки РАО. В числе уже используемых или планируемых такие:

  • трансмутация;
  • синрок;
  • витрификация.

Рассмотрим, что они собой представляют.

Трансмутация радиоактивных отходов

Захоронение радиоактивных отходов

Данный способ признан теоретически возможным, но на практике пока не применяется, так как ещё разрабатывается. Технология направлена на то, чтобы в процессе дезактивации радиоактивных отходов вырабатывать энергию. Суть методики в изменении срока существования нуклидов.

Синрок

Метод придуман учёными Австрии. В его основе лежит создание особых синтетических материалов, по своим характеристикам напоминающего керамику, пригодную для долгого срока хранения. Такой продукт можно не только хранить, но и использовать. Для его создания конструируются специальные печи, в которых материал подвергается давлению и воздействию высоких температур.

Витрификация или остекловывание радиоактивных отходов

Методика подходит для переработки жидкого РАО атомных электростанций. На настоящий момент это наиболее прогрессивный путь обеззараживания. Его суть в том, что в отработанные материалы всыпают сахар, чтобы получить влажные испарения. Для выпаривания опасных веществ используют вращающуюся сильно разогретую трубку.

Продуктом применения описанного метода является порошок. Его смешивают с осколками стекла и доводят до нужного состояния в индукционной печи. Смесь стекла и РАО в расплавленном состоянии заливают в стальные контейнеры.

На последнем этапе осуществляется промывка водой под высоким напором. После контроля полученный материал отправляется в хранилище.

Читайте также:  Классификация отходов по классам опасности

Особенности переработки радиоактивных отходов

В структурных подразделениях РосАтома РФ осуществляется переработка РАО. Принцип такой:

  1. Горючие низкоактивные отходы сжигаются.
  2. Дым пропускают через многоступенчатую систему фильтрования.
  3. Продукты горения заливают жидким стеклом с бором или цементом.
  4. Твёрдый мусор подвергается прессованию.
  5. Жидкие радиоактивные отходы выпариваются. В процессе выпаривания снижают радиоактивность паров.

Радиоактивный мусор в спрессованном состоянии помещают в специальные бочки на 100 либо 200 л. Бочки вместе со своим содержимым снова подвергаются прессованию. На завершающем этапе уже смятая тара помещается в контейнеры, которые обильно заливают цементом.

Особенности хранения ядерных отходов

Захоронение радиоактивных отходов

Радиоактивные отходы хранят в контейнерах, которые изготавливаются из материалов, невступающих в реакцию с ядерными отработками. К таким относятся:

  • полиэтилен, обогащённый бромом;
  • сталь;
  • железобетон;
  • свинец.

Контейнеры, сделанные из перечисленных материалов, после наполнения радиоактивными отходами должны быть помещены в сухотарные бочки.

РАО направляются в хранилища на определённое время для дальнейшего распределения по местам захоронения.

Краткоживущие радиоактивные отходы распадаются ещё в хранилищах, после чего их перерабатывают. Долгоживущие подвергаются одному из применяемых на данный момент способам захоронения.

До недавнего времени большую экологическую угрозу представляли неиспользуемые атомные подлодки. Только в конце XX века был найдет способ утилизации 180 законсервированных суден, в течение многих лет излучавших радиацию в окружающую среду.

Атомные реакторы подлодок были извлечены с глубины и подготовлены к длительному сроку хранения в Кольском заливе. Комплекс получил название «Сайда Губа». Это крупная площадка, состоящая из 120 отсеков, в основании которых лежат скальные породы.

Бочки выкрашены антикоррозийным покрытием. Внешне комплекс напоминает производственную площадку. Способу такого хранения придумали оригинальное название — «коричневая лужайка».

Важно: Использование термина «коричневая лужайка» предполагает, что территория не опасна, фон радиоактивности в норме.

Территории захоронения РАО

Отслужившее ядерное топливо содержит продукты деления в огромных количествах. Если оставить его на открытом воздухе, оно разогреется до высоких температур. Чтобы избежать этого, на первом этапе топливо хранят в специально образованных для этих целей бассейнах, располагающихся рядом с АЭС. Это временные захоронения, в которых стержни хранятся в течение нескольких лет. Вода бассейнов нейтрализует жар, делая содержимое водоёмов неопасным.

Как только радиоактивное содержимое хранилищ начинает обходиться без охлаждения, его отправляют на дальнейшее хранение в специально оборудованные для длительных сроков содержания РАО хранилища. Применяется 2 вида:

  • «мокрые»;
  • «сухие».

Рассмотрим их подробнее.

Что собой представляют «мокрые» хранилища радиоактивного мусора?

Захоронение радиоактивных отходов

Пока ОЯТ находится в пути, постепенно повышается его температура. К прибытию на место она приблизительно равняется 50-80°C. Чтобы охладить отработавшее топливо, его помещают не менее чем на 3 часа в водоохлаждающий узел. В процессе охлаждения температура радиоактивного материала должна снизиться не менее, чем на 30°C.

Прошедшие охлаждающую процедуру контейнеры помещают в бассейн, где происходит вскрытие крышки защитного кожуха и перенос радиоактивного материала в специальный чехол, который далее отправляется на дезактивацию.

Всё вышеперечисленное происходит под водой в автоматическом режиме. Люди в процессе не участвуют.

На завершающем этапе ОЯТ помещают в «мокрые» хранилища, которые представляют собой масштабные, устеленные металлом залы. РАО хранятся в чехлах, состоящих из объединённых отсеков, скрытых слоем дистиллированной воды. Толщина слоя не менее 2-х метров. Это радиационный барьер, делающий нахождение людей на поверхности хранилища совершенно безопасным.

Что представляют собой «сухие» хранилища?

Альтернативой «мокрым» захоронениям радиоактивных отработок являются «сухие» хранилища, представляющие собой залы с бетонными модулями, каждый из которых разбит на герметичные отсеки.

Читайте также:  Отходы класса "Д"

Охладителем в данном случае служит воздух. В системе устанавливаются воздуховоды для создания подобия печной тяги.

Важно: У «сухого» способа хранения есть ряд преимуществ над «мокрым» аналогом. Он безопасней, дешевле и не привязан к системам подачи электричества и водоснабжения.

Контейнер для твердых РАО

 

Захоронение радиоактивных отходов

К контейнерам, в которых хранятся и транспортируются твёрдые радиоактивные отходы, предъявляется обширный перечень требований. Наиболее существенные из них такие:

  1. Даже внешние факторы, такие как стихийные бедствия и резкие температурные перепады, не должны нарушить герметичность тары.
  2. Не разрешается хранение жидких радиоактивных отходов.

Альтернативные способы захоронения радиоактивных отходов

Помимо перечисленных, есть и другие пути захоронения радиоактивного мусора. Все они теоретически возможны, но не применяются на практике, так как запрещены мировым сообществом.

Часть альтернативных способов ранее практиковалась, другая часть осталась теорией и никогда не имела практического применения.

Рассмотрим альтернативы описанным выше способам.

Помещение радиоактивных отходов в ледниковые щиты

Этот способ основан на том, что контейнеры, наделённые свойством самонагрева, можно помещать в ледниковых зонах Гренландии и Антарктиды.

За счёт действия высоких температур, контейнеры разогревали бы лёд и постепенно перемещались вниз под ледяные толщи щитов. Вновь образованный на расплавленной поверхности лёд обеспечил бы защиту среды от радиации.

В силу определённых причин данный способ захоронений никогда не был применён.

Выброс в космическое пространство

Захоронение радиоактивных отходов

Ещё один способ, оставшийся только в теории – удаление ОЯТ в космос. Суть идеи состоит в том, что радиоактивные отходы будут навсегда помещаться на околоземную орбиту или направляться в сторону солнца.

Дерзкая идея была признана небезопасной и дорогостоящей, потому её отвергли.

Помещение радиоактивных отработок в зоны подвижек

В основе проекта лежит удаление ОАО в разломы литосферных плит, располагающиеся на глубинах океанов и морей. Предполагалось, что лава и магма поглотят опасный мусор и навсегда захоронят его под своими толщами.

Идею отвергли, как аналог захоронения на морском дне.

Помещение в море

Данный способ некоторое время практиковали ФРГ, Франция и Бельгия. Радиоактивные отходы в специальных упаковках перевозили на кораблях к нужному месту и сбрасывали на морское дно.

Сегодня данный метод находится под запретом.

Помещение радиоактивного мусора под морское дно

Предусматривалось формирование захоронений под океаническим дном, располагающимся неподалёку от необитаемых островов.

Способ не запретили, но и не реализовали.

Разработка международных проектов

Сегодня, когда окончена «холодная война», мировая общественность на уровне ООН занимается разработкой глобальных проектов захоронения радиоактивных отходов. Процесс движется очень медленно из-за большого числа разногласий.

Предполагалось создать в России или Австралии массовое захоронение всех РАО. Однако инициатива столкнулась с протестами и не была воплощена в жизнь.

О концепции замкнутого ядерного цикла

Перспективным направлением является применение концепции замкнутого ядерного цикла (ЗЯТЦ). Суть её в том, что отработанные и выгруженные из ядерных реакторов стержни можно переработать и использовать вторично. Это может повторяться множество раз, что приведёт к возможности снижения добычи урана и в дальнейшем к её полной заморозке.

В РФ реализацией идеи занимается компания РосАТОМ. Направление находится в стадии изучения и тестирования.

Ядерные могильники в РФ

Захоронение радиоактивных отходов

Ещё в советское время на территории России начали организовывать захоронения РАО. Карту расположения могильников можно найти в интернете. Наиболее известными являются:

  • Озёрск;
  • Река Теча;
  • озеро Качай.

Ежегодно в РФ перерабатывается 5 млн. тонн РАО, три из них помещается в захоронения.

Заключение

Несмотря на стремительное развитие научно-технического прогресса, всё ещё не придуман путь, который полностью обезопасит для человечества и окружающей среды радиоактивные отходы. Многие страны принимают решение отказаться от всегда представляющей опасность ядерной энергии и отдают предпочтение альтернативным способам получения электричества и тепла.

Ольга Борищук
Оцените автора
Добавить комментарий

5 × 3 =