Todo sobre los residuos radiactivos. Tema2. Desechos radiactivos Cómo se eliminan los desechos radiactivos

Los residuos radiactivos (RW) son un subproducto de la actividad técnica que contiene radionucleidos biológicamente peligrosos. RAW se forma:

• en todas las etapas de la energía nuclear (desde la producción de combustible hasta la operación de centrales nucleares (NPP), incluidas las centrales nucleares (NPP);
• en la producción, uso y destrucción de armas nucleares en la producción y uso de isótopos radiactivos.

RW se clasifica según varios criterios (Fig. 1): según el estado de agregación, según la composición (tipo) de radiación, según el tiempo de vida (vida media T 1/2), por actividad (intensidad de radiación).

Entre los RW, los líquidos y sólidos se consideran los más comunes en términos de estado agregado, principalmente derivados de la operación de centrales nucleares, otras centrales nucleares y en plantas radioquímicas para la producción y procesamiento de combustible nuclear. Los residuos radiactivos gaseosos se generan principalmente durante la operación de centrales nucleares, plantas radioquímicas para regeneración de combustible, así como durante incendios y otras emergencias en instalaciones nucleares.

Los radionucleidos contenidos en los desechos radiactivos experimentan una descomposición espontánea (espontánea), durante la cual se produce uno (o varios en sucesión) de los tipos de radiación: un -radiación (flujo un -partículas - átomos de helio doblemente ionizados), b -radiación (flujo de electrones), gramo -radiación (radiación electromagnética dura de onda corta), radiación de neutrones.

Los procesos de desintegración radiactiva se caracterizan por una ley exponencial de disminución en el tiempo del número de núcleos radiactivos, mientras que el tiempo de vida de los núcleos radiactivos se caracteriza por media vidaT 1/2 - el período de tiempo durante el cual el número de radionucleidos se reducirá a la mitad en promedio. En la tabla se dan las vidas medias de algunos radioisótopos formados durante la desintegración del principal combustible nuclear, el uranio-235, y que representan el mayor peligro para los objetos biológicos.

Mesa

Vidas medias de algunos radioisótopos

Estados Unidos, que en un momento estuvo probando activamente armas atómicas en el Océano Pacífico, usó una de las islas para la eliminación de desechos radiactivos. Los contenedores con plutonio almacenados en la isla estaban cubiertos con potentes caparazones de hormigón armado con inscripciones de advertencia visibles a varios kilómetros: ¡manténgase alejado de estos lugares durante 25 mil años! (Recuerde que la edad de la civilización humana es de 15 mil años). Algunos contenedores fueron destruidos bajo la influencia de desintegraciones radiactivas incesantes, el nivel de radiación en las aguas costeras y las rocas del fondo excede los límites permisibles y es peligroso para todos los seres vivos.

La radiación radiactiva provoca la ionización de átomos y moléculas de materia, incluida la materia de los organismos vivos. El mecanismo de la acción biológica de la radiación radiactiva es complejo y no se comprende completamente. La ionización y excitación de átomos y moléculas en los tejidos vivos, que se produce cuando absorben radiación, es solo la etapa inicial de una cadena compleja de transformaciones bioquímicas posteriores. Se ha establecido que la ionización conduce a la ruptura de enlaces moleculares, cambios en la estructura de los compuestos químicos y, en última instancia, a la destrucción de ácidos nucleicos y proteínas. Bajo la acción de la radiación, las células se ven afectadas, principalmente sus núcleos, se interrumpe la capacidad de las células para la división normal y el metabolismo en las células.

Los órganos hematopoyéticos (médula ósea, bazo, glándulas linfáticas), el epitelio de las membranas mucosas (en particular, los intestinos) y la glándula tiroides son los más sensibles a la exposición a la radiación. Como resultado de la acción de la radiación radiactiva sobre los órganos, se producen enfermedades graves: enfermedad por radiación, tumores malignos (a menudo mortales). La irradiación tiene un fuerte efecto sobre el aparato genético, lo que lleva a la aparición de descendientes con feas desviaciones o enfermedades congénitas.

Arroz. 2

Una característica específica de las radiaciones radiactivas es que no son percibidas por los sentidos humanos e incluso en dosis letales no le causan dolor en el momento de la exposición.

El grado de los efectos biológicos de la radiación depende del tipo de radiación, su intensidad y la duración de la exposición del cuerpo.

La unidad de radiactividad en el sistema de unidades SI es becquerel(Bq): 1 Bq corresponde a un acto de desintegración radiactiva por segundo (unidad no sistémica - curie (Ci): 1 Ci = 3,7 10 10 actos de desintegración por 1 s).

dosis absorbida (o dosis de radiación) es la energía de cualquier tipo de radiación absorbida por 1 kg de materia. La unidad de dosis en el sistema SI es gris(Gy): a una dosis de 1 Gy en 1 kg de una sustancia, al absorber radiación, se libera energía de 1 J (unidad no sistémica - contento: 1 Gy = 100 rad, 1 rad = 1/100 Gy).

La sensibilidad radiactiva de los organismos vivos y sus órganos es diferente: la dosis letal para bacterias es 10 4 Gy, para insectos - 10 3 Gy, para humanos - 10 Gy. La dosis máxima de radiación que no causa daño al cuerpo humano con exposición repetida es de 0,003 Gy por semana, con una sola exposición: 0,025 Gy.

La dosis equivalente de radiación es la principal unidad dosimétrica en el campo de la seguridad radiológica, introducida para evaluar los posibles daños a la salud humana por exposición crónica. La unidad SI de dosis equivalente es sievert(Sv): 1 Sv es la dosis de radiación de cualquier tipo que produce el mismo efecto que la radiación de rayos X de referencia en 1 Gy, o en 1 J/kg, 1 Sv = 1 Gy = 1 J/kg (no unidad sistémica - movimiento rápido del ojo(equivalente biológico de un roentgen), 1 Sv = 100 rem, 1 rem = 1/100 Sv).

La energía de una fuente de radiación ionizante (IRS) generalmente se mide en electronvoltios (eV): 1 eV = 1.6 10 -19 J, está permitido que una persona reciba no más de 250 eV de IRS por año (dosis única - 50 eV).

unidad de medida radiografía(P) se utiliza para caracterizar el estado del medio ambiente sometido a contaminación radiactiva: 1 P corresponde a la formación de 2.082 millones de pares de iones de ambos signos en 1 cm 3 de aire en condiciones normales, o 1 P \u003d 2.58 10 - 4 C/kg (C - colgante) .

Antecedentes radiactivos naturales: la tasa de dosis equivalente permisible de las fuentes de radiación naturales (la superficie de la Tierra, la atmósfera, el agua, etc.) en Rusia es de 10-20 μR/h (10-20 μrem/h, o 0,1-0,2 µSv/h) .

La contaminación radiactiva tiene un carácter global no solo en términos de la escala espacial de su influencia, sino también en términos de la duración de su acción, amenazando la vida de las personas durante muchas décadas (las consecuencias de los accidentes de Kyshtym y Chernobyl) e incluso siglos. Por lo tanto, el principal "relleno" de las bombas atómicas y de hidrógeno, el plutonio-239 (Pu-239), tiene una vida media de 24 mil años. Incluso microgramos de este isótopo, una vez en el cuerpo humano, causan cáncer en varios órganos; tres "naranjas" de plutonio-239 podrían potencialmente destruir a toda la humanidad sin ninguna explosión nuclear.

En vista del peligro absoluto que representan los desechos radiactivos para todos los organismos vivos y para la biosfera en su conjunto, es necesario descontaminarlos y (o) enterrarlos completamente, lo que aún es un problema sin resolver. El problema de la lucha contra la contaminación radiactiva del medio ambiente se destaca entre otros problemas ambientales por su enorme escala y sus consecuencias especialmente peligrosas. Según el famoso ecologista A.V. Yablokov, "problema ambiental número 1 en Rusia: su contaminación radiactiva".

La situación radiológica desfavorable en ciertas regiones del mundo y Rusia es principalmente el resultado de una larga carrera armamentista durante la Guerra Fría y la creación de armas de destrucción masiva.

Para la producción de plutonio apto para armas (Pu-239) en la década de 1940. se construyeron las primeras centrales nucleares - reactores (se requieren decenas de toneladas de Pu-239 para las armas nucleares; una tonelada de este "explosivo" es producida por un reactor nuclear de neutrones lentos con una capacidad de 1000 MW - una unidad de un central nuclear convencional del tipo de Chernobyl tiene tal potencia). Los ensayos por parte de las potencias nucleares (Estados Unidos, la URSS y luego Rusia, Francia y otros países) de armas nucleares en la atmósfera y bajo el agua, las explosiones nucleares subterráneas con fines “pacíficos”, que ahora están en moratoria, han provocado una grave contaminación. de todos los componentes de la biosfera.

Bajo el programa "átomo pacífico" (el término fue propuesto por el presidente estadounidense D. Eisenhower) en la década de 1950. La construcción de centrales nucleares comenzó primero en los EE. UU. y la URSS, y luego en otros países. En la actualidad, la participación de las centrales nucleares en la producción de energía eléctrica en el mundo es del 17% (en la estructura de la industria eléctrica rusa, la participación de las centrales nucleares es del 12%). Hay nueve plantas de energía nuclear en Rusia, de las cuales ocho están ubicadas en la parte europea del país (todas las estaciones se construyeron durante la existencia de la URSS), incluida la más grande, Kursk, con una capacidad de 4000 MW.

Además del arsenal de armas nucleares (bombas, minas, ojivas), las plantas de energía nuclear que producen explosivos y las plantas de energía nuclear, las fuentes de contaminación radiactiva del medio ambiente en Rusia (y territorios adyacentes) son:

• flota de rompehielos nucleares, la más poderosa del mundo;
• buques de guerra submarinos y de superficie con plantas de energía nuclear (y que transportan armas nucleares);
• reparación de barcos y astilleros de dichos barcos;
• empresas involucradas en el procesamiento y eliminación de desechos radiactivos del complejo militar-industrial (incluidos los submarinos fuera de servicio) y plantas de energía nuclear;
• barcos nucleares hundidos;
• naves espaciales con centrales nucleares a bordo;
• Sitios de disposición de RW.

Cabe agregar a esta lista que la situación de la radiación en Rusia todavía está determinada por las consecuencias de los accidentes que ocurrieron en 1957 en la Asociación de Producción Mayak (PO) (Chelyabinsk-65) en Kyshtym (Urales del Sur) y en 1986 en Chernobyl central nuclear (ChNPP) 1 .

Hasta ahora, las tierras agrícolas en la República de Mordovia y 13 regiones de la Federación Rusa en un área de 3,5 millones de hectáreas todavía están sujetas a contaminación radiactiva como resultado del accidente en la central nuclear de Chernobyl. (Las consecuencias del accidente de Kyshtym se analizan a continuación).

El área total del territorio desestabilizado por radiación de Rusia supera 1 millón de km 2 con más de 10 millones de personas viviendo en él. En la actualidad, la actividad total de desechos radiactivos no enterrados en Rusia es de más de 4 mil millones de Ci, lo que equivale en términos de las consecuencias de ochenta desastres de Chernobyl.

La situación ambiental de radiación más desfavorable se ha desarrollado en el norte del territorio europeo de Rusia, en la región de los Urales, en el sur de las regiones de Siberia Occidental y Oriental, en los lugares donde tiene su base la Flota del Pacífico.

La región de Murmansk supera a todas las demás regiones y países en cuanto al número de instalaciones nucleares per cápita. Los objetos que utilizan diversas tecnologías nucleares están muy extendidos aquí. De las instalaciones civiles, esta es principalmente la central nuclear de Kola (KAES), que tiene cuatro unidades de energía (dos de ellas están llegando al final de su recurso). Alrededor de 60 empresas e instituciones utilizan varios dispositivos de control tecnológico de radioisótopos. Murmansk Atomflot tiene siete rompehielos y un portaaviones más ligero con 13 reactores.

El mayor número de instalaciones nucleares está asociado a las fuerzas armadas. La Flota del Norte está armada con 123 barcos de propulsión nuclear con 235 reactores nucleares; baterías costeras incluyen un total de 3-3.5 mil ojivas nucleares.

La extracción y el procesamiento de materias primas nucleares se lleva a cabo en la península de Kola en dos plantas especializadas de extracción y procesamiento. Los desechos radiactivos generados durante la producción de combustible nuclear, durante la operación de la KNPP y los barcos con plantas de energía nuclear, se acumulan directamente en el territorio de la KNPP y en empresas especiales, incluidas las bases militares. Los desechos radiactivos de bajo nivel de empresas civiles están enterrados cerca de Murmansk; Los desechos de la KNPP después de retenerlos en la estación se envían para su procesamiento a los Urales; parte de los residuos nucleares de la marina se almacenan temporalmente en bases flotantes.

Se tomó la decisión de crear depósitos de RW especiales para las necesidades de la región, en los que se enterrarán los residuos ya acumulados y los residuos de nueva generación, incluidos los que se generarán durante el desmantelamiento de la primera etapa de la KNPP y las centrales nucleares de barcos. .

En las regiones de Murmansk y Arkhangelsk, se forman anualmente hasta 1 mil m 3 de RW sólido y 5 mil m 3 de líquido. El nivel de residuos indicado se ha mantenido durante los últimos 30 años.

Desde finales de la década de 1950 Hasta 1992, la Unión Soviética eliminó residuos radiactivos sólidos y líquidos con una actividad total de 2,5 millones de Ci en los mares de Barents y Kara, incluidos 15 reactores de submarinos nucleares (NPS), tres reactores del rompehielos Lenin (de los cuales 13 eran de emergencia reactores nucleares submarinos, incluidos seis con combustible nuclear descargado). También se produjeron inundaciones de reactores nucleares y residuos radiactivos líquidos en el Lejano Oriente: en el Mar de Japón y el Mar de Okhotsk y frente a la costa de Kamchatka.

Los accidentes de submarinos nucleares crean una situación radiológica peligrosa. De estos, la tragedia más famosa del submarino nuclear Komsomolets (7 de abril de 1989), que recibió resonancia mundial, resultó en la muerte de 42 tripulantes, y el barco quedó en tierra a una profundidad de 1680 m cerca de Bear Island en el Mar de Barents, a 300 millas náuticas de la costa de Noruega. El núcleo del reactor del barco contiene aproximadamente 42 mil Ki estroncio-90 y 55 mil Ki cesio-137. Además, el barco tiene armas nucleares con plutonio-239.

La región del Atlántico Norte, donde ocurrió el desastre, es una de las más productivas biológicamente en el Océano Mundial, tiene una importancia económica particular y está incluida en la esfera de intereses de Rusia, Noruega y varios otros países. Los resultados de los análisis mostraron que, hasta el momento, la liberación de radionucleidos del barco al ambiente externo es insignificante, pero se está formando una zona de contaminación en el área de inundación. Este proceso puede ser impulsivo, especialmente peligroso es la contaminación con plutonio-239 contenido en las ojivas del barco. La transferencia de radionucleidos a lo largo de la cadena trófica agua de mar-plancton-peces amenaza con graves consecuencias ambientales, políticas y económicas.

En los Urales del Sur en Kyshtym, se encuentra la Asociación de Producción Mayak (Chelyabinsk-65), donde desde finales de la década de 1940. regeneración del combustible nuclear gastado. Hasta 1951, los RW líquidos que surgían durante el procesamiento simplemente se fusionaban con el río Techa. A través de la red de ríos: Techa-Iset-Ob, se llevaron sustancias radiactivas al mar de Kara y con corrientes marinas a otros mares de la cuenca del Ártico. Aunque dicha descarga se detuvo posteriormente, después de más de 40 años, la concentración de estroncio-90 radiactivo en algunas secciones del río Techa superó el fondo entre 100 y 1000 veces. Desde 1952, los desechos nucleares se vierten en el lago Karachay (denominado reservorio técnico No. 3) con un área de 10 km2. Debido al calor generado por los desechos, el lago eventualmente se secó. Se inició el relleno del lago con tierra y hormigón; para el relleno final, según los cálculos, todavía se requerirán ~800 mil m de suelo rocoso a un costo de 28 mil millones de rublos (a precios de 1997). Sin embargo, bajo el lago se formó una lente llena de radionúclidos, cuya actividad total es de 120 millones de Ci (casi 2,5 veces mayor que la actividad de radiación durante la explosión de la cuarta unidad de energía de Chernobyl).

Recientemente se supo que en 1957 ocurrió un grave accidente de radiación en la Asociación de Producción de Mayak: como resultado de la explosión de un contenedor con desechos radiactivos, se formó una nube con una radiactividad de 2 millones de Ci, con una extensión de 105 km de longitud y 8 km de ancho. La grave contaminación por radiación (aproximadamente 1/3 de Chernobyl) fue objeto de un área de 15 mil km 2, que estaba habitada por más de 200 mil personas. Se creó una reserva en el territorio contaminado por radiación, donde se llevaron a cabo observaciones del mundo vivo durante décadas en condiciones de mayor radiación. Lamentablemente, los datos de estas observaciones se consideraron secretos, lo que imposibilitó dar las recomendaciones médicas y biológicas necesarias en la liquidación del accidente de Chernóbil. Los accidentes en "Mayak" ocurrieron muchas veces, la última vez, en 1994. Al mismo tiempo, como resultado de la destrucción parcial del almacenamiento de desechos radiactivos cerca de Petropavlovsk-Kamchatsky, un aumento temporal de la radiación en comparación con el fondo en 1000 veces ocurrió.

Hasta el momento, en la Asociación de Producción de Mayak se generan anualmente hasta 100 millones de Ci de residuos radiactivos líquidos, algunos de los cuales simplemente se vierten en cuerpos de agua superficiales. Los residuos radiactivos sólidos se almacenan en cementerios tipo trinchera que no cumplen con los requisitos de seguridad, por lo que más de 3 millones de hectáreas de tierra están contaminadas radiactivamente. En la zona de influencia de la Asociación Productiva Mayak, los niveles de contaminación radiactiva del aire, agua y suelo son entre 50 y 100 veces superiores a los valores promedio del país; se observó un aumento en el número de enfermedades oncológicas y leucemia infantil. La empresa ha iniciado la construcción de complejos para la vitrificación de residuos radiactivos de alta actividad y la bituminización de residuos radiactivos de actividad media, así como la operación de prueba de un contenedor de metal y hormigón para el almacenamiento a largo plazo de combustible nuclear gastado de los reactores de la serie RBMK-1000 (reactores de este tipo se instalaron en la central nuclear de Chernóbil).

La radiactividad total de los desechos radiactivos existentes en la zona de Chelyabinsk, según algunas estimaciones, alcanza una cifra enorme: 37 mil millones de GBq. Esta cantidad es suficiente para convertir todo el territorio de la antigua URSS en un análogo de la zona de reasentamiento de Chernobyl.

Otro foco de "tensión radiactiva" en el país es la planta minera y química (MCC) para la producción de plutonio apto para armas y el procesamiento de desechos radiactivos, ubicada a 50 km de Krasnoyarsk. A primera vista, es una ciudad sin un nombre oficial definido (Sotsgorod, Krasnoyarsk-26, Zheleznogorsk) con una población de 100.000 habitantes; la planta en sí está ubicada a gran profundidad bajo tierra. Por cierto, hay objetos similares (uno a la vez) en los EE. UU., Gran Bretaña, Francia; una instalación de este tipo está en construcción en China. Por supuesto, poco se sabe sobre el Combinado Químico y Minero de Krasnoyarsk, excepto que el procesamiento de RW importado del extranjero genera un ingreso de $ 500,000 por tonelada de desechos. Según los expertos, la situación de la radiación en el complejo minero y químico no se mide en microR/h, ¡sino en mR/s! Durante décadas, la planta ha estado bombeando desechos radiactivos líquidos hacia horizontes profundos (según datos de 1998, ~50 millones de m El Yenisei se puede rastrear a una distancia de más de 800 km.

Sin embargo, el entierro de desechos altamente radiactivos en horizontes subterráneos también se usa en otros países: en los EE. UU., por ejemplo, los desechos radiactivos se entierran en minas de sal profundas y en Suecia, en rocas.

La contaminación radiactiva del medio ambiente por parte de las plantas de energía nuclear ocurre no solo como resultado de circunstancias de emergencia, sino también con bastante regularidad. Por ejemplo, en mayo de 1997, durante las reparaciones tecnológicas en la central nuclear de Kursk, se produjo una peligrosa fuga de cesio-137 a la atmósfera.

Las empresas de la industria nuclear se ocupan de la producción, el uso, el almacenamiento, el transporte y la eliminación de sustancias radiactivas. En otras palabras, la generación de RW acompaña todas las etapas del ciclo del combustible de la energía nuclear (Fig. 2), lo que impone requisitos especiales para garantizar la seguridad radiológica.

El mineral de uranio se extrae en minas mediante minería subterránea o a cielo abierto. El uranio natural es una mezcla de isótopos: uranio-238 (99,3%) y uranio-235 (0,7%). Dado que el combustible nuclear principal es el uranio-235, después del procesamiento primario, el mineral ingresa a la planta de enriquecimiento, donde el contenido de uranio-235 en el mineral se lleva al 3-5%. El procesamiento químico del combustible consiste en la obtención de hexafluoruro de uranio enriquecido 235 UF 6 para la posterior producción de barras combustibles (elementos combustibles).

El desarrollo de los yacimientos de uranio, como cualquier otra rama de la industria minera, deteriora el medio ambiente: grandes áreas quedan fuera de uso económico, el paisaje y el régimen hidrológico cambian, el aire, el suelo, las aguas superficiales y subterráneas se contaminan con radionucleidos. La cantidad de residuos radiactivos en la etapa de procesamiento primario del uranio natural es muy alta y asciende al 99,8%. En Rusia, la extracción y el procesamiento primario de uranio se llevan a cabo solo en una empresa: la Asociación de Minería y Química de Priargunsky. En todas las empresas de extracción y procesamiento de mineral de uranio que han estado operando hasta hace poco tiempo, 108 m 3 de desechos radiactivos con una actividad de 1,8 10 5 Ci se encuentran en vertederos y relaves.

Los elementos combustibles, que son varillas de metal que contienen combustible nuclear (3% de uranio-235), se colocan en el núcleo del reactor de una planta de energía nuclear. Son posibles varios tipos de reacciones en cadena de fisión de uranio-235 (diferencia en los fragmentos resultantes y el número de neutrones emitidos), por ejemplo, tales como:

235U+1 norte ® 142 Ba + 91 Kr + 31 norte,
235U+1 norte ® 137 Te + 97 Zr + 21 norte,
235U+1 norte ® 140 Xe + 94 Sr + 21 norte.

El calor liberado durante la fisión del uranio calienta el agua que fluye a través del núcleo y lava las varillas. Después de unos tres años, el contenido de uranio-235 en las barras de combustible cae al 1%, se vuelven fuentes de calor ineficientes y necesitan ser reemplazadas. Cada año, un tercio de las barras de combustible se extraen del núcleo y se reemplazan por otras nuevas: para una planta de energía nuclear típica de 1000 MW, esto significa que se extraen 36 toneladas de barras de combustible al año.

Durante las reacciones nucleares, los elementos combustibles se enriquecen con radionúclidos, productos de fisión del uranio-235 y también (a través de una serie de desintegraciones b) del plutonio-239:

238U+1 norte® 239 U(b ) ® 239 Np(b ) ® 239 Pu.

Las barras de combustible gastado se transportan desde el núcleo a través de un canal submarino hasta las instalaciones de almacenamiento llenas de agua, donde se almacenan en recipientes de acero durante varios meses, hasta que la mayoría de los radionucleidos altamente tóxicos (en particular, el yodo-131 más peligroso) se descomponen. Posteriormente, las barras de combustible se envían a plantas de regeneración de combustible, por ejemplo, para obtener núcleos de plutonio para reactores nucleares de neutrones rápidos o plutonio apto para armas.

Los residuos líquidos de los reactores nucleares (en particular, el agua del circuito primario, que debe renovarse) después del procesamiento (evaporación) se colocan en instalaciones de almacenamiento de hormigón ubicadas en el territorio de la central nuclear.

Una cierta cantidad de radionúclidos durante el funcionamiento de las centrales nucleares se libera al aire. El yodo-135 radiactivo (uno de los principales productos de desintegración en un reactor en funcionamiento) no se acumula en el combustible nuclear gastado, ya que su vida media es de solo 6,7 horas, pero como resultado de desintegraciones radiactivas posteriores, se convierte en gas radiactivo xenón-135 , que absorbe activamente los neutrones y, por lo tanto, evita una reacción en cadena. Para evitar el "envenenamiento por xenón" del reactor, el xenón se elimina del reactor a través de tuberías altas.

Ya se ha comentado la generación de residuos en las etapas de procesamiento y almacenamiento del combustible nuclear gastado. Desafortunadamente, todos los métodos de neutralización de RW existentes y usados ​​(cementación, vitrificación, bituminización, etc.), así como la incineración de RW sólido en cámaras de cerámica (como en NPO Radon en la región de Moscú) son ineficaces y representan un peligro ambiental significativo.

El problema de la eliminación y disposición final de los residuos radiactivos de las centrales nucleares se agudiza especialmente ahora, cuando llega el momento del desmantelamiento de la mayoría de las centrales nucleares del mundo (según el OIEA 2 , se trata de más de 65 reactores de centrales nucleares y 260 reactores utilizados con fines científicos). Cabe señalar que durante la operación de una central nuclear, todos los elementos de la central se vuelven radiactivamente peligrosos, especialmente las estructuras metálicas de la zona del reactor. El desmantelamiento de centrales nucleares en términos de costo y tiempo es comparable a su construcción, mientras que todavía no existe una tecnología científica, técnica y ambiental aceptable para el desmantelamiento. Una alternativa al desmantelamiento es sellar la estación y protegerla durante 100 años o más.

Incluso antes del final del incendio en la planta de energía nuclear de Chernobyl, comenzó la colocación de un túnel debajo del reactor, la creación de un hueco debajo de él, que luego se llenó con una capa de hormigón de varios metros. Tanto el bloque como los territorios adyacentes se vertieron con hormigón: este es un "milagro de construcción" (y un ejemplo de heroísmo sin comillas) del siglo XX. llamado "sarcófago". ¡La explosión de la cuarta unidad de potencia de la planta de energía nuclear de Chernobyl sigue siendo la instalación de almacenamiento de desechos radiactivos pobremente equipada más grande y peligrosa del mundo!

Cuando se utilizan materiales radiactivos en instituciones médicas y de investigación, se genera una cantidad significativamente menor de desechos radiactivos que en la industria nuclear y el complejo militar-industrial: varias decenas de metros cúbicos de desechos por año. Sin embargo, el uso de materiales radiactivos se está expandiendo, y con ello el volumen de residuos va en aumento.

El problema de los desechos radiactivos es parte integral de la “Agenda para el Siglo XXI”, adoptada en la Cumbre Mundial sobre Problemas de la Tierra en Río de Janeiro (1992) y el “Programa de Acción para la Continuación de la Implementación de la “Agenda para el Siglo XXI”. Siglo””, adoptado por la Sesión Especial de la Asamblea General de las Naciones Unidas (junio de 1997). Este último documento, en particular, esboza un sistema de medidas para mejorar los métodos de gestión de residuos radiactivos, ampliar la cooperación internacional en este ámbito (intercambio de información y experiencia, asistencia y transferencia de tecnologías pertinentes, etc.), reforzar la responsabilidad de los estados para garantizar el almacenamiento y la eliminación seguros de los desechos radiactivos.

El Programa de Acción reconoce el deterioro de las tendencias generales en el desarrollo sostenible del mundo, pero expresa la esperanza de que para el próximo foro ambiental internacional, programado para 2002, se noten progresos tangibles para asegurar un desarrollo sostenible dirigido a crear condiciones de vida favorables para generaciones futuras

EE Borovsky

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1 Todos los datos a continuación se tomaron de publicaciones abiertas en los informes estatales "Sobre el estado del medio ambiente natural de la Federación Rusa" del Comité Estatal de la Federación Rusa para la Protección del Medio Ambiente y en el periódico ambiental ruso "Green World" (1995 –1999).
2 Organismo Internacional de Energía Atómica.

Los residuos radiactivos (RW) son aquellas sustancias que contienen elementos radiactivos y no pueden ser reutilizados en el futuro, ya que no tienen ningún valor práctico. Se forman durante la extracción y el procesamiento de minerales radiactivos, durante el funcionamiento de equipos que generan calor y durante la eliminación de desechos nucleares.

Tipos y clasificación de residuos radiactivos

Por tipos de residuos radiactivos se dividen:

• por estado - sólido, gaseoso, líquido;
• por actividad específica - muy activo, actividad media, actividad baja, actividad muy baja
• por tipo: eliminado y especial;
• según la vida media de los radionucleidos, de larga y corta duración;
• por elementos del tipo nuclear - con su presencia, con su ausencia;
• para minería: en el procesamiento de minerales de uranio, en la extracción de materias primas minerales.

Esta clasificación también es relevante para Rusia y se acepta a nivel internacional. En general, la división en clases no es definitiva, debe armonizarse con varios sistemas nacionales.

Liberado del control

Hay tipos de residuos radiactivos en los que existe una concentración muy baja de radionucleidos. Prácticamente no representan un peligro para el medio ambiente. Tales sustancias se clasifican como exentas. La cantidad anual de exposición de ellos no excede el nivel de 10 μ3v.

Reglas de gestión de RW

Las sustancias radiactivas se dividen en clases no solo para determinar el nivel de peligro, sino también para desarrollar reglas para manejarlas:

• es necesario garantizar la protección de una persona que trabaja con desechos radiactivos;
• debe incrementarse la protección del medio ambiente frente a sustancias peligrosas;
• controlar el proceso de eliminación de residuos;
• indicar el nivel de exposición en cada depósito sobre la base de los documentos;
• controlar la acumulación y el uso de elementos radiactivos;
• en caso de peligro, se deben prevenir los accidentes;
• en casos de emergencia, todas las consecuencias deben ser eliminadas.

¿Cuál es el peligro de la OAR?

Para evitar tal resultado, todas las empresas que utilizan elementos radiactivos están obligadas a aplicar sistemas de filtración, controlar las actividades de producción, descontaminar y eliminar los desechos. Esto ayuda a prevenir un desastre ambiental.

El nivel de peligro RW depende de varios factores. En primer lugar, esta es la cantidad de desechos en la atmósfera, el poder de la radiación, el área del territorio contaminado, la cantidad de personas que viven en él. Dado que estas sustancias son mortales, en caso de accidente, es necesario eliminar el desastre y evacuar a la población del territorio. También es importante prevenir y detener la transferencia de residuos radiactivos a otros territorios.

Reglas para el almacenamiento y el transporte.

Una empresa que trabaje con sustancias radiactivas debe garantizar el almacenamiento seguro de los desechos. Implica la recogida de residuos radiactivos, su traslado a disposición final. Los medios y métodos necesarios para el almacenamiento se establecen mediante documentos. Para ellos, los contenedores especiales están hechos de caucho, papel y plástico. También se almacenan en frigoríficos, bidones metálicos. El transporte de residuos radiactivos se realiza en contenedores especiales sellados. En el transporte, deben fijarse de forma segura. El transporte sólo puede ser realizado por empresas que cuenten con una licencia especial para ello.

Reciclaje

La elección de los métodos de reciclaje depende de las características de los residuos. Algunos tipos de residuos se trituran y compactan para optimizar el volumen de residuos. Es costumbre quemar ciertos residuos en un horno. El procesamiento de RW debe cumplir con los siguientes requisitos:

• aislamiento de sustancias del agua y otros productos;
• eliminar la radiación;
• aislar el impacto sobre materias primas y minerales;
• evaluar la viabilidad del reciclaje.

Recogida y eliminación

La recogida y disposición final de los residuos radiactivos debe realizarse en lugares donde no existan elementos no radiactivos. En este caso, es necesario tener en cuenta el estado de agregación, la categoría de los desechos, sus propiedades, materiales, la vida media de los radionucleidos y la amenaza potencial de la sustancia. En este sentido, es necesario desarrollar una estrategia para la gestión de los RW.

Para la recolección y eliminación, debe utilizar equipos especializados. Los expertos dicen que estas operaciones son posibles solo con sustancias activas medias y bajas. Durante el proceso, cada paso debe ser controlado para evitar un desastre ambiental. Incluso un pequeño error puede provocar un accidente, contaminación ambiental y la muerte de una gran cantidad de personas. Tomará muchas décadas eliminar la influencia de las sustancias radiactivas y restaurar la naturaleza.

Eliminación, procesamiento y eliminación de residuos de clase de peligro 1 a 5

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Enviar

Los residuos radiactivos son una sustancia no apta para una actividad posterior, que contiene elementos peligrosos en grandes cantidades.

Diversas fuentes de radiación naturales y artificiales provocan la aparición de residuos peligrosos. Dicha basura se genera durante los siguientes procesos:

• al crear combustible nuclear
• funcionamiento de un reactor nuclear
• tratamiento de elementos combustibles por radiación
• producción y uso de radioisótopos naturales o artificiales

La legislación de la Federación de Rusia establece la recogida y posterior manipulación de los desechos radiactivos.

Clasificación

En Rusia, la clasificación de los desechos radiactivos se basa en la Ley Federal N° 190 del 11 de julio de 2011, que regula la recolección y gestión de los desechos radiactivos.

Los residuos radiactivos pueden ser de los siguientes tipos:

• Remoto. El riesgo que pueda surgir durante la extracción, así como el posterior aprovechamiento de los residuos peligrosos. Estos costos no deben ser superiores al riesgo asociado a la creación de un repositorio en el país.
• Especial. Un riesgo que incluye la posible exposición a radiaciones peligrosas, así como otros riesgos basados ​​en la recuperación y posterior uso de los elementos. Deben exceder los riesgos asociados con su entierro en el territorio de ubicación.

Los criterios de distribución los establece el Gobierno de Rusia.

La clasificación de los residuos radiactivos se realiza en base a:

La vida media de los radionucleidos, esto incluye:

• longevo
• de corta duración

actividad específica. Así, en función del grado de actividad, los residuos radiactivos se suelen dividir en:

• Débilmente activo, la concentración de radioisótopos emisores de beta alcanza 10 - 5 curie / l en dicha sustancia.
• Actividad media, la concentración de radioisótopos emisores de beta alcanza más de 1 curio / l.
• Bajo activo.
• Actividad muy baja.

Expresar. Hay tres tipos de tal basura:

• LRW (residuos radiactivos líquidos)
• Sólido

Presencia de elementos de tipo nuclear:

• Disponibilidad
• ausencia

También es costumbre destacar:

• Materiales formados en el proceso de extracción (procesamiento) de minerales de uranio.
• Materiales formados como resultado de la extracción de materias primas minerales (orgánicas) no asociadas con el uso de energía atómica.

Peligro

Estos residuos son extremadamente peligrosos para la naturaleza, ya que aumentan el nivel de fondo radiactivo. También existe el peligro de que sustancias nocivas entren en el cuerpo humano con los alimentos y el agua consumidos. El resultado es mutación, envenenamiento o muerte.

Es por eso que se recomienda a las empresas que utilicen todo tipo de filtros para evitar que los desechos dañinos ingresen al ambiente externo. Actualmente, la legislación obliga a la instalación de limpiadores especiales que recogen elementos nocivos.

El nivel de riesgo de radiación depende de:

• Cantidades de residuos radiactivos en la biosfera.
• Tasa de dosis de radiación gamma presente.
• Zonas del territorio expuestas a la contaminación.
• Población.

Los desechos radiactivos son peligrosos cuando ingresan al cuerpo humano. Debido a esto, es necesario localizar dicha minería en el territorio de su formación. Es muy importante prevenir la posible migración de estas materias primas a través de las cadenas alimentarias animales y humanas existentes.

Almacenamiento y transporte

• Almacenamiento de residuos radiactivos. El almacenamiento implica la recolección y posterior transferencia de elementos nocivos para su procesamiento o eliminación.
• El entierro es la colocación de los desechos en vertederos. Así, los residuos peligrosos quedan fuera del ámbito de la actividad humana y no suponen un peligro para el medio ambiente.

Cabe señalar que solo los desechos sólidos y solidificados pueden enviarse a los cementerios para su almacenamiento. El período de riesgo radiactivo de los desechos debe ser inferior a la “vida útil” de las estructuras de ingeniería en las que se lleva a cabo el almacenamiento y la eliminación.

También se deben considerar las siguientes características asociadas con la eliminación de desechos peligrosos:

• Solo los desechos radiactivos con un posible período de amenaza de no más de 500 años se enviarán para su eliminación en un área remota.
• Los residuos, cuyo período de peligro no supere varias décadas, pueden ser detenidos por la empresa para su almacenamiento en su territorio sin enviarlos para su eliminación.

La cantidad máxima de residuos peligrosos enviados para almacenamiento se establece con base en la evaluación de seguridad del repositorio. Los métodos y medios para determinar el contenido permisible de desechos en una sala especial se pueden encontrar en los documentos reglamentarios.

Los contenedores para estos residuos son bolsas desechables que se fabrican con los siguientes elementos:

• caucho
• el plastico
• papel

La recogida, el almacenamiento, el transporte y la manipulación posterior de los desechos radiactivos embalados en dichos contenedores se llevan a cabo en contenedores de transporte especialmente equipados. Los locales destinados al almacenamiento de estos envases deberán estar equipados con mamparas protectoras, frigoríficos o contenedores.

Hay una gran lista de opciones de almacenamiento para varios residuos radiactivos:

• Frigoríficos. Están diseñados para contener cadáveres de animales de laboratorio, así como otros materiales orgánicos.
• Tambores metálicos. En ellos se colocan residuos radiactivos pulverizados y se sellan las tapas.
• Pintura impermeable. Ella cubre el equipo de laboratorio para el transporte.

Reciclaje

El tratamiento de los desechos radiactivos es posible de varias maneras, la elección del método depende del tipo de desechos que se procesarán.

Eliminación de residuos radiactivos:

• Se trituran y prensan. Esto es necesario para optimizar el volumen de materias primas, así como para reducir la actividad.
• Se queman en hornos que se utilizan para eliminar residuos combustibles.

El tratamiento de los residuos radiactivos debe cumplir necesariamente con los requisitos higiénicos:

1. Aislamiento 100% garantizado de alimentos y agua.
2. Ausencia de exposición externa superior al nivel permisible.
3. Sin impacto negativo en los yacimientos minerales.
4. Implementación de acciones rentables.

Recogida y eliminación

La recolección y clasificación durante la destrucción posterior de estos desechos debe llevarse a cabo en los lugares de su ocurrencia separados de las sustancias no radiactivas.

Esto debe tener en cuenta:

• Estado agregado de una sustancia nociva.
• categoría de sustancia.
• La cantidad de material a recolectar.
• Toda propiedad de una sustancia (química y física).
• Vida media aproximada de los radionucleidos. Por regla general, la medición se presenta en días, es decir, más de 15 días o menos de 15 días.
• Peligro potencial de la sustancia (peligro de incendio o explosión).
• Gestión futura de los residuos radiactivos.

Vale la pena señalar un punto importante: la recolección y la eliminación solo se pueden realizar con tipos de desechos de baja y mediana actividad.

NRW: baja actividad son emisiones de ventilación que se pueden eliminar a través de una tubería y disipar aún más. De acuerdo a la norma de la CST, que fue establecida por el operador nacional para el manejo de residuos radiactivos, existe un parámetro para la altura y condiciones de la liberación.

El valor DCS se calcula de la siguiente manera: la relación entre el límite de la ingesta anual de una sustancia y un volumen específico de agua (normalmente se toman 800 litros) o aire (8 millones de litros). En este caso, el parámetro CST es el límite de la entrada anual de sustancias nocivas (radionucleidos) en el cuerpo humano a través del agua y el aire.

Tratamiento de residuos líquidos e intermedios

La recolección y eliminación de una sustancia radiactiva de actividad media se lleva a cabo utilizando dispositivos especiales:

• Portagases. Una tecnología cuya tarea es recibir, almacenar y luego liberar gas. La característica principal es que los residuos con una vida media baja (1 - 4 horas) se encerrarán en el dispositivo exactamente durante el tiempo necesario para desactivar completamente la sustancia nociva.
• columnas de adsorción. El dispositivo está diseñado para una eliminación más completa (alrededor del 98%) de los gases radiactivos. El esquema de descontaminación es el siguiente: el gas se enfría con el proceso de separación de la humedad, seguido de un secado profundo en las propias columnas y el suministro de la sustancia al adsorbedor, que contiene carbón para absorber los elementos nocivos.

Los residuos radiactivos líquidos suelen tratarse por evaporación. Es un intercambio iónico de dos etapas con purificación preliminar de la sustancia de impurezas nocivas.

Hay otra forma: los desechos líquidos, que son peligrosos para el medio ambiente, se pueden limpiar con plantas de irradiación de caucho. En la mayoría de los casos se utiliza un irradiador tipo Co-60, que se almacenó en agua.

El concepto de residuos radiactivos

Fuentes de residuos

Clasificación

Gestión de residuos radiactivos

Principales etapas de la gestión de residuos radiactivos

entierro geológico

Transmutación

residuos radiactivos(RAO) - residuos que contienen isótopos radiactivos de elementos químicos y que no tienen valor práctico.

De acuerdo con la "Ley sobre el uso de la energía atómica" rusa (No. 170-FZ del 21 de noviembre de 1995), los desechos radiactivos son materiales nucleares y sustancias radiactivas, cuyo uso posterior no está previsto. Según la ley rusa, está prohibida la importación de desechos radiactivos al país.

A menudo se confunde y se considera sinónimo de desechos radiactivos y combustible nuclear gastado. Estos conceptos deben distinguirse. Los desechos radiactivos son materiales que no están destinados a ser utilizados. El combustible nuclear gastado es un elemento combustible que contiene residuos de combustible nuclear y muchos productos de fisión, principalmente 137 Cs y 90 Sr, ampliamente utilizados en la industria, la agricultura, la medicina y la ciencia. Por lo tanto, es un recurso valioso, como resultado del procesamiento del cual se obtienen nuevas fuentes de isótopos y combustible nuclear.

Fuentes de residuos

Los desechos radiactivos se presentan en una variedad de formas con características físicas y químicas muy diferentes, como las concentraciones y las vidas medias de los radionucleidos que los componen. Estos residuos se pueden generar:

En forma gaseosa, como las emisiones de ventilación de las instalaciones donde se procesan materiales radiactivos;

En forma líquida, desde soluciones de contador de centelleo de instalaciones de investigación hasta desechos líquidos de alto nivel del reprocesamiento de combustible gastado;

En forma sólida (consumibles contaminados, cristalería de hospitales, instalaciones de investigación médica y laboratorios radiofarmacéuticos, residuos vitrificados del procesamiento de combustible o combustible gastado de centrales nucleares cuando se considere residuo).

Ejemplos de fuentes de desechos radiactivos en actividades humanas:

PIR (fuentes naturales de radiación). Existen sustancias que son naturalmente radiactivas, conocidas como fuentes naturales de radiación (NIR). La mayoría de estas sustancias contienen nucleidos de vida prolongada, como potasio-40, rubidio-87 (que son emisores beta), así como uranio-238, torio-232 (que emiten partículas alfa) y sus productos de desintegración. .

El trabajo con tales sustancias está regulado por las normas sanitarias emitidas por Sanepidnadzor.

Carbón. El carbón contiene una pequeña cantidad de radionúclidos, como el uranio o el torio, pero el contenido de estos elementos en el carbón es menor que su concentración promedio en la corteza terrestre.

Su concentración aumenta en las cenizas volantes, ya que prácticamente no se queman.

Sin embargo, la radiactividad de las cenizas también es muy baja, es aproximadamente igual a la radiactividad del esquisto negro y menor que la de las rocas de fosfato, pero representa un peligro conocido, ya que una cierta cantidad de cenizas volantes permanece en la atmósfera y se inhala. por humanos Al mismo tiempo, la cantidad total de emisiones es bastante grande y equivale a 1,000 toneladas de uranio en Rusia y 40,000 toneladas en todo el mundo.

Petróleo y gas. Los subproductos de la industria del petróleo y el gas a menudo contienen radio y sus productos de descomposición. Los depósitos de sulfato en los pozos de petróleo pueden ser muy ricos en radio; los pozos de agua, petróleo y gas a menudo contienen radón. A medida que se desintegra, el radón forma radioisótopos sólidos que forman un depósito dentro de las tuberías. En las refinerías, la zona de producción de propano suele ser una de las más radiactivas, ya que el radón y el propano tienen el mismo punto de ebullición.

Enriquecimiento de minerales. Los desechos del procesamiento de minerales pueden ser naturalmente radiactivos.

RAO médica. Las fuentes de rayos beta y gamma predominan en los desechos médicos radiactivos. Estos desechos se dividen en dos clases principales. La medicina nuclear de diagnóstico utiliza emisores gamma de vida corta como el tecnecio-99m (99 Tc m). La mayoría de estas sustancias se descomponen en poco tiempo, después de lo cual pueden eliminarse como residuos ordinarios. Ejemplos de otros isótopos utilizados en medicina (vida media indicada entre paréntesis): Itrio-90, utilizado en el tratamiento de linfomas (2,7 días); Yodo-131, diagnóstico de tiroides, tratamiento de cáncer de tiroides (8 días); Estroncio-89, tratamiento del cáncer de hueso, inyecciones intravenosas (52 días); Iridium-192, braquiterapia (74 días); cobalto-60, braquiterapia, terapia de haz externo (5,3 años); Cesio-137, braquiterapia, radioterapia externa (30 años).

Residuos radiactivos industriales. Los desechos radiactivos industriales pueden contener fuentes de radiación alfa, beta, de neutrones o gamma. Las fuentes alfa se pueden usar en una imprenta (para eliminar la carga estática); los emisores gamma se utilizan en radiografía; Las fuentes de radiación de neutrones se utilizan en diversas industrias, por ejemplo, en radiometría de pozos de petróleo. Un ejemplo del uso de fuentes beta: generadores termoeléctricos de radioisótopos para faros autónomos y otras instalaciones en zonas de difícil acceso para el ser humano (por ejemplo, en la montaña).

residuos radiactivos

residuos radiactivos (RAO) - residuos que contienen isótopos radiactivos de elementos químicos y que no tienen valor práctico.

De acuerdo con la "Ley sobre el uso de la energía atómica" rusa (21 de noviembre de 1995 No. 170-FZ), los desechos radiactivos (RW) son materiales nucleares y sustancias radiactivas, cuyo uso posterior no se espera. Según la ley rusa, está prohibida la importación de desechos radiactivos al país.

A menudo se confunde y se considera sinónimo de desechos radiactivos y combustible nuclear gastado. Estos conceptos deben distinguirse. Los desechos radiactivos son materiales que no están destinados a ser utilizados. El combustible nuclear gastado es un elemento combustible que contiene residuos de combustible nuclear y muchos productos de fisión, principalmente 137 Cs y 90 Sr, ampliamente utilizados en la industria, la agricultura, la medicina y la ciencia. Por lo tanto, es un recurso valioso, como resultado del procesamiento del cual se obtienen nuevas fuentes de isótopos y combustible nuclear.

Fuentes de residuos

Los desechos radiactivos se presentan en una variedad de formas con características físicas y químicas muy diferentes, como las concentraciones y las vidas medias de los radionucleidos que los componen. Estos residuos se pueden generar:

• en forma gaseosa, como las emisiones de ventilación de instalaciones donde se procesan materiales radiactivos;
• en forma líquida, desde soluciones de contador de centelleo de instalaciones de investigación hasta desechos líquidos de alto nivel del reprocesamiento de combustible gastado;
• en forma sólida (consumibles contaminados, cristalería de hospitales, instalaciones de investigación médica y laboratorios radiofarmacéuticos, residuos vitrificados del procesamiento de combustible o combustible gastado de centrales nucleares cuando se considere residuo).

Ejemplos de fuentes de desechos radiactivos en actividades humanas:

El trabajo con dichas sustancias está regulado por las normas sanitarias emitidas por Sanepidnadzor.

• Carbón . El carbón contiene una pequeña cantidad de radionúclidos, como el uranio o el torio, pero el contenido de estos elementos en el carbón es menor que su concentración promedio en la corteza terrestre.

Su concentración aumenta en las cenizas volantes, ya que prácticamente no se queman.

Sin embargo, la radiactividad de la ceniza también es muy baja, es aproximadamente igual a la radiactividad del esquisto negro y menor que la de las rocas de fosfato, pero representa un peligro conocido, ya que algunas cenizas volantes permanecen en la atmósfera y son inhaladas por los humanos. Al mismo tiempo, el volumen total de emisiones es bastante grande y asciende al equivalente de 1.000 toneladas de uranio en Rusia y 40.000 toneladas en todo el mundo.

Clasificación

Los residuos condicionalmente radiactivos se dividen en:

• bajo nivel (dividido en cuatro clases: A, B, C y GTCC (el más peligroso);
• medio activo (la legislación estadounidense no clasifica este tipo de residuos radiactivos como una clase separada, el término se utiliza principalmente en los países europeos);
• altamente activo.

La legislación estadounidense también asigna residuos radiactivos transuránicos. Esta clase incluye los desechos contaminados con radionucleidos transuránicos emisores de partículas alfa con vidas medias de más de 20 años y concentraciones de más de 100 nCi/g, independientemente de su forma u origen, excluidos los desechos radiactivos de alto nivel. Debido al largo período de descomposición de los desechos transuránicos, su eliminación es más exhaustiva que la de los desechos de actividad baja e intermedia. Además, se presta especial atención a esta clase de residuos porque todos los elementos transuránicos son artificiales y el comportamiento en el medio ambiente y en el cuerpo humano de algunos de ellos es único.

A continuación se presenta la clasificación de los residuos radiactivos líquidos y sólidos de acuerdo con las “Reglas Sanitarias Básicas para Garantizar la Seguridad Radiológica” (OSPORB 99/2010).

Uno de los criterios para tal clasificación es la disipación de calor. En los desechos radiactivos de bajo nivel, la liberación de calor es extremadamente baja. En los de actividad media, es significativo, pero no se requiere una eliminación activa de calor. Los desechos radiactivos de alto nivel liberan tanto calor que requieren un enfriamiento activo.

Gestión de residuos radiactivos

Inicialmente, se creía que una medida suficiente era la dispersión de isótopos radiactivos en el medio ambiente, por analogía con los residuos de producción en otras industrias. En la planta de Mayak, en los primeros años de funcionamiento, todos los residuos radiactivos se vertían en cuerpos de agua cercanos. Como resultado, la cascada de embalses de Techa y el propio río Techa fueron contaminados.

Posteriormente se supo que debido a procesos naturales y biológicos, los isótopos radiactivos se concentran en varios subsistemas de la biosfera (principalmente en los animales, en sus órganos y tejidos), lo que aumenta los riesgos de exposición pública (por el movimiento de grandes concentraciones de elementos radiactivos y su posible entrada con los alimentos en el cuerpo humano). Por lo tanto, se cambió la actitud hacia los residuos radiactivos.

1) Protección de la salud humana. Los desechos radiactivos se gestionan de manera que proporcionen un nivel aceptable de protección de la salud humana.

2) Protección del medio ambiente. Los desechos radiactivos se gestionan de manera que se asegure un nivel aceptable de protección ambiental.

3) Protección más allá de las fronteras nacionales. Los desechos radiactivos se gestionan de manera que se tengan en cuenta las posibles consecuencias para la salud humana y el medio ambiente más allá de las fronteras nacionales.

4) Protección de las generaciones futuras. Los desechos radiactivos se gestionan de tal manera que las consecuencias previstas para la salud de las generaciones futuras no excedan los niveles apropiados de consecuencias que son aceptables en la actualidad.

5) Carga para las generaciones futuras. Los desechos radiactivos se gestionan de manera que no impongan una carga indebida a las generaciones futuras.

6) Estructura jurídica nacional. La gestión de desechos radiactivos se lleva a cabo en el marco de un marco legal nacional apropiado que prevé una división clara de responsabilidades y la provisión de funciones reguladoras independientes.

7) Control sobre la generación de residuos radiactivos. La generación de desechos radiactivos se mantiene al nivel mínimo practicable.

8) Interdependencia de la generación y gestión de residuos radiactivos. Se tendrán debidamente en cuenta las interdependencias entre todas las etapas de la generación y gestión de desechos radiactivos.

9) Seguridad de la instalación. La seguridad de las instalaciones de gestión de desechos radiactivos se garantiza adecuadamente a lo largo de su vida útil.

Principales etapas de la gestión de residuos radiactivos

• En almacenamiento los desechos radiactivos deberían estar contenidos de tal manera que:
  • aseguraron su aislamiento, protección y vigilancia del medio ambiente;
  • si es posible, se facilitaron acciones en etapas posteriores (si se proporcionan).

En algunos casos, el almacenamiento puede llevarse a cabo principalmente por razones técnicas, como el almacenamiento de desechos radiactivos que contienen principalmente radionucleidos de vida corta para su descomposición y posterior eliminación dentro de los límites autorizados, o el almacenamiento de desechos radiactivos de alto nivel antes de su eliminación en formaciones geológicas con ese fin. de reducción de la generación de calor.

• procesamiento preliminar Los residuos son la etapa inicial de la gestión de residuos. Esto incluye la recolección, el control químico y la descontaminación y puede incluir un período de almacenamiento provisional. Este paso es muy importante porque en muchos casos el pretratamiento brinda la mejor oportunidad para separar los flujos de desechos.

• Tratamiento Los desechos radiactivos incluyen operaciones cuyo propósito es mejorar la seguridad o la economía cambiando las características de los desechos radiactivos. Conceptos básicos de procesamiento: reducción de volumen, remoción de radionúclidos y cambio de composición. Ejemplos:
  • incineración de residuos combustibles o compactación de residuos sólidos secos;
  • evaporación, filtración o intercambio iónico de corrientes de desechos líquidos;
  • precipitación o floculación de productos químicos.

Cápsula para residuos radiactivos

• Acondicionamiento La gestión de desechos radiactivos consiste en aquellas operaciones en las que los desechos radiactivos se convierten en una forma adecuada para su movimiento, transporte, almacenamiento y eliminación. Estas operaciones pueden incluir la inmovilización de desechos radiactivos, la colocación de desechos en contenedores y la provisión de embalaje adicional. Los métodos comunes de inmovilización incluyen la solidificación de desechos radiactivos líquidos de niveles bajos e intermedios por incorporación en cemento (cementación) o betún (bituminización), así como la vitrificación de desechos radiactivos líquidos. Los residuos inmovilizados, a su vez, dependiendo de su naturaleza y concentración, pueden ser empacados en diversos contenedores, que van desde bidones de acero convencionales de 200 litros hasta contenedores de diseño complejo con paredes gruesas. En muchos casos, el procesamiento y el acondicionamiento se llevan a cabo en estrecha relación entre sí.

• entierro principalmente que los desechos radiactivos se colocan en una instalación de disposición final con la seguridad adecuada, sin la intención de retirarlos y sin proporcionar monitoreo y mantenimiento de almacenamiento a largo plazo. La seguridad se logra principalmente mediante la concentración y la contención, lo que implica secuestrar los desechos radiactivos convenientemente concentrados en una instalación de disposición final.

Tecnología

Gestión de residuos radiactivos intermedios

Por lo general, en la industria nuclear, los desechos radiactivos de actividad intermedia se someten a intercambio iónico u otros métodos, cuyo propósito es concentrar la radiactividad en un pequeño volumen. Después del procesamiento, un cuerpo mucho menos radiactivo se neutraliza por completo. Es posible utilizar hidróxido de hierro como floculante para eliminar metales radiactivos de soluciones acuosas. Después de la absorción de los radioisótopos por hidróxido de hierro, el precipitado resultante se coloca en un tambor de metal donde se mezcla con cemento para formar una mezcla sólida. Para una mayor estabilidad y durabilidad, el hormigón se fabrica con cenizas volantes o escoria de horno y cemento Portland (a diferencia del hormigón convencional, que consiste en cemento Portland, grava y arena).

Manipulación de residuos radiactivos de actividad alta

Eliminación de residuos radiactivos de actividad baja

Transporte de matraces con residuos radiactivos de actividad alta por tren, Reino Unido

Almacenamiento

Para el almacenamiento temporal de desechos radiactivos de alto nivel, los tanques de almacenamiento de combustible nuclear gastado y las instalaciones de almacenamiento con barriles empaquetados en seco están diseñados para permitir que los isótopos de vida corta se desintegren antes de continuar con el procesamiento.

vitrificación

El almacenamiento a largo plazo de desechos radiactivos requiere la conservación de los desechos en una forma que no reaccione ni se descomponga durante un largo período de tiempo. Una forma de conseguir este estado es la vitrificación (o vitrificación). Actualmente, en Sellafield (Gran Bretaña), los PW (productos purificados de la primera etapa del proceso Purex) altamente activos se mezclan con azúcar y luego se calcinan. La calcinación implica pasar los desechos a través de un tubo giratorio calentado y tiene como objetivo vaporizar el agua y desnitrogenizar los productos de fisión para aumentar la estabilidad de la masa vítrea resultante.

El vidrio triturado se agrega constantemente a la sustancia resultante en el horno de inducción. Como resultado, se obtiene una nueva sustancia en la que, durante el endurecimiento, los residuos se asocian con una matriz de vidrio. Esta sustancia en estado fundido se vierte en cilindros de acero aleado. Al enfriarse, el líquido se solidifica, convirtiéndose en vidrio, que es extremadamente resistente al agua. Según la Sociedad Internacional de Tecnología, el 10% de este vidrio tardará alrededor de un millón de años en disolverse en agua.

Después del llenado, el cilindro se prepara y luego se lava. Después de ser examinados por contaminación externa, los cilindros de acero se envían a instalaciones de almacenamiento subterráneo. Este estado de desecho permanece sin cambios durante muchos miles de años.

El vidrio dentro del cilindro tiene una superficie negra lisa. En el Reino Unido, todo el trabajo se realiza con cámaras de alta actividad. Se añade azúcar para evitar la formación de la sustancia volátil RuO 4 que contiene rutenio radiactivo. En Occidente, se añade a los residuos vidrio de borosilicato, de composición idéntica al pirex; en los países de la antigua URSS se suele utilizar vidrio fosfatado. La cantidad de productos de fisión en el vidrio debe limitarse, ya que algunos elementos (paladio, metales del grupo del platino y telurio) tienden a formar fases metálicas por separado del vidrio. Una de las plantas de vitrificación está ubicada en Alemania, donde se procesan los residuos de las actividades de una pequeña planta de procesamiento de demostración que ha dejado de existir.

En 1997, los 20 países con mayor potencial nuclear del mundo tenían 148.000 toneladas de combustible gastado en instalaciones de almacenamiento dentro de reactores, el 59% de las cuales fueron dispuestas. Se registraron 78 mil toneladas de residuos en almacenamiento externo, de los cuales el 44% fue reciclado. Teniendo en cuenta la tasa de reciclaje (alrededor de 12 mil toneladas anuales), la eliminación final de los residuos aún está bastante lejos.

entierro geológico

Actualmente se están realizando búsquedas de sitios adecuados para la disposición final profunda en varios países; se espera que las primeras instalaciones de almacenamiento de este tipo entren en funcionamiento después de 2010. El laboratorio de investigación internacional en Grimsel, Suiza, se ocupa de cuestiones relacionadas con la eliminación de desechos radiactivos. Suecia está hablando de sus planes para la eliminación directa de combustible gastado utilizando la tecnología KBS-3 después de que el parlamento sueco la considerara lo suficientemente segura. Actualmente se están llevando a cabo discusiones en Alemania sobre la búsqueda de un lugar para el almacenamiento permanente de desechos radiactivos, los residentes del pueblo de Gorleben en la región de Wendland están protestando enérgicamente. Este lugar hasta 1990 parecía ideal para la eliminación de residuos radiactivos debido a su proximidad a las fronteras de la antigua República Democrática Alemana. Actualmente, RW se encuentra en almacenamiento temporal en Gorleben, aún no se ha tomado la decisión sobre el lugar de su disposición final. Las autoridades estadounidenses eligieron Yucca Mountain, Nevada, como lugar de entierro, pero este proyecto encontró una fuerte oposición y se convirtió en tema de acaloradas discusiones. Existe un proyecto para crear un depósito internacional para desechos radiactivos de alto nivel; se proponen Australia y Rusia como posibles sitios de eliminación. Sin embargo, las autoridades australianas se oponen a tal propuesta.

Existen proyectos para la disposición de desechos radiactivos en los océanos, entre los que se encuentran la disposición bajo la zona abisal del lecho marino, la disposición en la zona de subducción, por lo que los desechos se irán hundiendo lentamente en el manto terrestre, y la disposición bajo una isla natural o artificial. Estos proyectos tienen méritos evidentes y permitirán resolver el desagradable problema de la eliminación de desechos radiactivos a nivel internacional, pero, a pesar de ello, actualmente se encuentran congelados debido a la prohibición del derecho marítimo. Otra razón es que en Europa y América del Norte temen seriamente las fugas de dicho depósito, lo que conducirá a un desastre ambiental. La posibilidad real de tal peligro no ha sido probada; sin embargo, las prohibiciones se endurecieron después del vertido de desechos radiactivos de los barcos. Sin embargo, en el futuro, los países que no puedan encontrar otras soluciones a este problema pueden pensar seriamente en la creación de instalaciones de almacenamiento oceánico para desechos radiactivos.

En la década de 1990, se desarrollaron y patentaron varias opciones para la eliminación de residuos radiactivos en transportadores en los intestinos. Se asumió que la tecnología era la siguiente: se perfora un pozo inicial de gran diámetro de hasta 1 km de profundidad, se baja una cápsula cargada con concentrado de desechos radiactivos que pesan hasta 10 toneladas, la cápsula debe autocalentarse y derretir la roca terrestre en forma de "bola de fuego". Después de profundizar la primera "bola de fuego", la segunda cápsula debe bajarse al mismo pozo, luego la tercera, etc., creando una especie de transportador.

Reutilización de residuos radiactivos

Otro uso de los isótopos contenidos en los residuos radiactivos es su reutilización. Ya se utilizan cesio-137, estroncio-90, tecnecio-99 y algunos otros isótopos para irradiar productos alimenticios y garantizar el funcionamiento de generadores termoeléctricos de radioisótopos.

Eliminación de desechos radiactivos en el espacio

Enviar desechos radiactivos al espacio es una idea tentadora, ya que los desechos radiactivos se eliminan permanentemente del medio ambiente. Sin embargo, tales proyectos tienen importantes inconvenientes, uno de los más importantes es la posibilidad de que falle el vehículo de lanzamiento. Además, el importante número de lanzamientos y su elevado coste hacen poco práctica esta propuesta. El asunto también se complica por el hecho de que aún no se han alcanzado acuerdos internacionales sobre este problema.

ciclo del combustible nuclear

Inicio del ciclo

Residuos de la parte inicial del ciclo del combustible nuclear, generalmente roca de desecho que emite alfa procedente de la extracción de uranio. Por lo general, contiene radio y sus productos de descomposición.

El principal subproducto del enriquecimiento es el uranio empobrecido, que consiste principalmente en uranio-238 con menos del 0,3 % de uranio-235. Se almacena como UF 6 (hexafluoruro de uranio de desecho) y también se puede convertir en U 3 O 8 . En pequeñas cantidades, el uranio empobrecido encuentra uso en aplicaciones donde se valora su densidad extremadamente alta, como en la fabricación de quillas de yates y proyectiles antitanque. Mientras tanto, se han acumulado varios millones de toneladas de hexafluoruro de uranio de desecho en Rusia y en el extranjero, y no hay planes para su uso posterior en el futuro previsible. El hexafluoruro de uranio de desecho se puede usar (junto con el plutonio reciclado) para crear combustible nuclear de óxido mixto (que puede tener demanda si el país construye cantidades significativas de reactores de neutrones rápidos) y para diluir uranio altamente enriquecido, que anteriormente formaba parte de las armas nucleares. Esta dilución, también llamada agotamiento, significa que cualquier país o grupo que tenga en sus manos combustible nuclear tendrá que repetir un proceso de enriquecimiento muy costoso y complejo antes de poder crear un arma.

fin de ciclo

Las sustancias en las que el ciclo del combustible nuclear ha llegado a su fin (principalmente barras de combustible gastado) contienen productos de fisión que emiten rayos beta y gamma. También pueden contener actínidos que emiten partículas alfa, que incluyen uranio-234 (234 U), neptunio-237 (237 Np), plutonio-238 (238 Pu) y americio-241 (241 Am), y en ocasiones incluso fuentes de neutrones como como californio-252 (252 Cf). Estos isótopos se producen en reactores nucleares.

Es importante distinguir entre el procesamiento de uranio para producir combustible y el procesamiento de uranio usado. El combustible usado contiene productos de fisión altamente radiactivos. Muchos de ellos son absorbentes de neutrones, por lo que reciben el nombre de "venenos de neutrones". En última instancia, su número aumenta hasta tal punto que, al atrapar los neutrones, detienen la reacción en cadena incluso cuando las barras de absorción de neutrones se eliminan por completo.

El combustible que ha llegado a este estado debe ser reemplazado por nuevo, a pesar de que todavía hay suficiente cantidad de uranio-235 y plutonio. Actualmente, en EE. UU., el combustible usado se envía a almacenamiento. En otros países (en particular, en Rusia, Gran Bretaña, Francia y Japón), este combustible se reprocesa para eliminar los productos de fisión y luego, después del reenriquecimiento, se puede reutilizar. En Rusia, dicho combustible se llama regenerado. El proceso de reprocesamiento implica trabajar con sustancias altamente radiactivas, y los productos de fisión extraídos del combustible son una forma concentrada de desechos altamente radiactivos, al igual que los productos químicos utilizados en el reprocesamiento.

Para cerrar el ciclo del combustible nuclear, se supone que se utilizan reactores de neutrones rápidos, lo que permite procesar el combustible, que es un producto de desecho de los reactores de neutrones térmicos.

Sobre el tema de la proliferación nuclear

Cuando se trabaja con uranio y plutonio, a menudo se considera la posibilidad de su uso en la creación de armas nucleares. Los reactores nucleares activos y los arsenales de armas nucleares se protegen cuidadosamente. Sin embargo, los desechos altamente radiactivos de los reactores nucleares pueden contener plutonio. Es idéntico al plutonio que se utiliza en los reactores y consta de 239 Pu (ideal para construir armas nucleares) y 240 Pu (componente no deseado, altamente radiactivo); estos dos isótopos son muy difíciles de separar. Además, los desechos altamente radiactivos de los reactores están llenos de productos de fisión altamente radiactivos; sin embargo, la mayoría de ellos son isótopos de vida corta. Esto significa que la eliminación de desechos es posible y, después de muchos años, los productos de fisión se descompondrán, lo que reducirá la radiactividad de los desechos y facilitará el trabajo con plutonio. Además, el isótopo no deseado 240 Pu se descompone más rápido que el 239 Pu, por lo que la calidad de las materias primas para armas aumenta con el tiempo (a pesar de la disminución en la cantidad). Esto genera controversia porque, con el tiempo, las instalaciones de almacenamiento de desechos pueden convertirse en una especie de "minas de plutonio", de las que será relativamente fácil extraer materias primas para armamento. En contra de estas suposiciones está el hecho de que la vida media del 240 Pu es de 6560 años, y la vida media del 239 Pu es de 24110 años; el Pu en un material de múltiples isótopos se reducirá a la mitad por sí solo, una conversión típica de grado de reactor. plutonio a plutonio apto para armas). Por lo tanto, las "minas de plutonio aptas para armas" se convertirán en un problema, si es que lo son, solo en un futuro muy lejano.

Una solución a este problema es reutilizar el plutonio reprocesado como combustible, como en los reactores nucleares rápidos. Sin embargo, la propia existencia de plantas de reprocesamiento de combustible nuclear, necesarias para separar el plutonio de otros elementos, crea una oportunidad para la proliferación de armas nucleares. En los reactores rápidos pirometalúrgicos, los desechos resultantes tienen una estructura actinoide, lo que no permite su uso para crear armas.

Reciclaje de armas nucleares

Los desechos del procesamiento de armas nucleares (a diferencia de su fabricación, que requiere materias primas del combustible del reactor), no contienen fuentes de rayos beta y gamma, a excepción del tritio y el americio. Contienen un número mucho mayor de actínidos que emiten rayos alfa, como el plutonio-239, que sufre una reacción nuclear en las bombas, así como algunas sustancias con una alta radiactividad específica, como el plutonio-238 o el polonio.

En el pasado, el berilio y los emisores alfa altamente activos, como el polonio, se han propuesto como armas nucleares en bombas. Ahora, una alternativa al polonio es el plutonio-238. Por razones de seguridad nacional, los diseños detallados de las bombas modernas no están cubiertos en la literatura disponible para el público en general.

Algunos modelos también contienen (RTG), que utilizan plutonio-238 como fuente duradera de energía eléctrica para operar la electrónica de la bomba.

Es posible que el material fisionable de la vieja bomba que se reemplazará contenga productos de descomposición de isótopos de plutonio. Estos incluyen neptunio-236 emisor alfa, formado a partir de inclusiones de plutonio-240, así como algo de uranio-235, obtenido a partir de plutonio-239. La cantidad de estos desechos de la desintegración radiactiva del núcleo de la bomba será muy pequeña y, en cualquier caso, son mucho menos peligrosos (incluso en términos de radiactividad como tal) que el propio plutonio-239.

Como resultado de la desintegración beta del plutonio-241, se forma americio-241, un aumento en la cantidad de americio es un problema mayor que la desintegración de plutonio-239 y plutonio-240, ya que el americio es un emisor gamma (su aumenta el efecto sobre los trabajadores) y un emisor alfa, capaz de generar calor. El plutonio se puede separar del americio de varias formas, incluido el tratamiento pirométrico y la extracción con un solvente acuoso/orgánico. Una tecnología modificada para la extracción de plutonio a partir de uranio irradiado (PUREX) es también uno de los posibles métodos de separación.

En la cultura popular

En realidad, el impacto de los residuos radiactivos se describe por el efecto de la radiación ionizante sobre una sustancia y depende de su composición (qué elementos radiactivos están incluidos en la composición). Los residuos radiactivos no adquieren nuevas propiedades, no se vuelven más peligrosos por ser residuos. Su mayor peligrosidad se debe únicamente a que su composición suele ser muy diversa (tanto cualitativa como cuantitativamente) y en ocasiones desconocida, lo que complica la evaluación del grado de su peligrosidad, en particular, las dosis recibidas como consecuencia de un accidente.

ver también

notas

Enlaces

• Seguridad en el manejo de residuos radiactivos. Provisiones generales. NP-058-04
• Radionucleidos clave y procesos de generación (enlace no disponible)
• Centro Belga de Investigaciones Nucleares - Actividades (enlace no disponible)
• Centro belga de investigación nuclear - Informes científicos (enlace no disponible)
• Organismo Internacional de Energía Atómica - Ciclo del Combustible Nuclear y Programa de Tecnología de Desechos (enlace no disponible)
• (enlace no disponible)
• Comisión Reguladora Nuclear - Cálculo de generación de calor con combustible gastado (enlace no disponible)