Viss par radioaktīvajiem atkritumiem. 2. tēma. Radioaktīvie atkritumi Kā tiek apglabāti radioaktīvie atkritumi

Radioaktīvie atkritumi (RW) ir tehniskās darbības blakusprodukts, kas satur bioloģiski bīstamus radionuklīdus. RAW veidojas:

• visos kodolenerģijas posmos (no degvielas ražošanas līdz atomelektrostaciju (AES), tostarp atomelektrostaciju (AES) darbībai;
• kodolieroču ražošanā, izmantošanā un iznīcināšanā radioaktīvo izotopu ražošanā un izmantošanā.

RW klasificē pēc dažādiem kritērijiem (1. att.): pēc agregācijas stāvokļa, pēc starojuma sastāva (tipa), pēc kalpošanas laika (pussabrukšanas perioda). T 1/2), pēc aktivitātes (starojuma intensitātes).

Starp RW tiek uzskatīts, ka agregātstāvokļa ziņā visizplatītākie ir šķidrā un cietā viela, kas galvenokārt rodas kodolspēkstaciju, citu atomelektrostaciju un radioķīmisko iekārtu darbības laikā kodoldegvielas ražošanai un pārstrādei. Gāzveida radioaktīvie atkritumi rodas galvenokārt atomelektrostaciju, degvielas reģenerācijas radioķīmisko iekārtu darbības laikā, kā arī ugunsgrēku un citu avārijas situāciju laikā kodoliekārtās.

Radioaktīvajos atkritumos esošie radionuklīdi spontāni (spontāni) sadalās, kura laikā notiek viens (vai vairāki pēc kārtas) no starojuma veidiem: a - starojums (plūsma a -daļiņas - divkārši jonizēti hēlija atomi), b -starojums (elektronu plūsma), g -starojums (cietais īsviļņu elektromagnētiskais starojums), neitronu starojums.

Radioaktīvās sabrukšanas procesus raksturo eksponenciāls radioaktīvo kodolu skaita samazināšanās likums, savukārt radioaktīvo kodolu dzīves ilgumu raksturo: Pus dzīveT 1/2 - laika periods, kurā radionuklīdu skaits samazināsies vidēji uz pusi. Dažu radioizotopu pussabrukšanas periodi, kas veidojas galvenās kodoldegvielas - urāna-235 - sabrukšanas laikā un rada vislielāko bīstamību bioloģiskajiem objektiem, ir norādīti tabulā.

Tabula

Dažu radioizotopu pussabrukšanas periodi

ASV, kas savulaik Klusajā okeānā aktīvi izmēģināja atomieročus, vienu no salām izmantoja radioaktīvo atkritumu apglabāšanai. Salā glabātie konteineri ar plutoniju bija pārklāti ar jaudīgiem dzelzsbetona čaulām ar brīdinājuma uzrakstiem, kas redzami vairāku jūdžu garumā: palieciet prom no šīm vietām 25 tūkstošus gadu! (Atgādinām, ka cilvēka civilizācijas vecums ir 15 tūkstoši gadu.) Daži konteineri tika iznīcināti nemitīgas radioaktīvās sabrukšanas ietekmē, radiācijas līmenis piekrastes ūdeņos un grunts akmeņos pārsniedz pieļaujamās robežas un ir bīstams visam dzīvajam.

Radioaktīvais starojums izraisa vielu atomu un molekulu, tostarp dzīvo organismu vielu, jonizāciju. Radioaktīvā starojuma bioloģiskās iedarbības mehānisms ir sarežģīts un nav pilnībā izprotams. Atomu un molekulu jonizācija un ierosme dzīvos audos, kas notiek, kad tie absorbē starojumu, ir tikai sākuma stadija sarežģītā turpmāko bioķīmisko transformāciju ķēdē. Ir konstatēts, ka jonizācija izraisa molekulāro saišu pārrāvumu, ķīmisko savienojumu struktūras izmaiņas un galu galā nukleīnskābju un olbaltumvielu iznīcināšanu. Radiācijas iedarbībā tiek ietekmētas šūnas, galvenokārt to kodoli, tiek traucēta šūnu spēja normāli dalīties un vielmaiņa šūnās.

Hematopoētiskie orgāni (kaulu smadzenes, liesa, limfātiskie dziedzeri), gļotādu epitēlijs (īpaši zarnas) un vairogdziedzeris ir visjutīgākie pret radiācijas iedarbību. Radioaktīvā starojuma iedarbības rezultātā uz orgāniem rodas smagas slimības: staru slimība, ļaundabīgi audzēji (bieži letāli). Apstarošana spēcīgi ietekmē ģenētisko aparātu, izraisot pēcnācēju parādīšanos ar neglītām novirzēm vai iedzimtām slimībām.

Rīsi. 2

Radioaktīvā starojuma īpatnība ir tāda, ka tos neuztver cilvēka maņas un pat nāvējošās devās iedarbības brīdī viņam neizraisa sāpes.

Radiācijas bioloģiskās ietekmes pakāpe ir atkarīga no starojuma veida, tā intensitātes un iedarbības uz ķermeni ilguma.

Radioaktivitātes mērvienība SI mērvienību sistēmā ir bekerels(Bq): 1 Bq atbilst vienam radioaktīvās sabrukšanas aktam sekundē (nesistēmiskā vienība - kirī (Ci): 1 Ci = 3,7 10 10 sabrukšanas akti 1 s).

absorbētā deva (vai starojuma deva) ir jebkura veida starojuma enerģija, ko absorbē 1 kg vielas. Devas mērvienība SI sistēmā ir pelēks(Gy): pie devas 1 Gy uz 1 kg vielas, absorbējot starojumu, izdalās enerģija 1 J (nesistēmiskā vienība - priecīgs: 1 Gy = 100 rad, 1 rad = 1/100 Gy).

Dzīvo organismu un to orgānu radioaktīvā jutība ir dažāda: nāvējošā deva baktērijām ir 10 4 Gy, kukaiņiem - 10 3 Gy, cilvēkiem - 10 Gy. Maksimālā starojuma deva, kas nerada kaitējumu cilvēka organismam pie atkārtotas iedarbības ir 0,003 Gy nedēļā, ar vienreizēju apstarošanu - 0,025 Gy.

Radiācijas ekvivalentā doza ir galvenā dozimetriskā vienība radiācijas drošības jomā, kas ieviesta, lai novērtētu iespējamo hroniskās apstarošanas radīto kaitējumu cilvēka veselībai. Ekvivalentās devas SI vienība ir zīverts(Sv): 1 Sv ir jebkura veida starojuma doza, kas rada tādu pašu efektu kā atsauces rentgena starojums 1 Gy vai 1 J/kg, 1 Sv = 1 Gy = 1 J/kg (ne- sistēmiskā vienība - rem(rentgena bioloģiskais ekvivalents), 1 Sv = 100 rem, 1 rem = 1/100 Sv).

Jonizējošā starojuma avota (IRS) enerģiju parasti mēra elektronvoltos (eV): 1 eV = 1,6 10 -19 J, cilvēkam ir pieļaujams no IRS saņemt ne vairāk kā 250 eV gadā (vienreizēja deva - 50 eV).

mērvienība rentgens(P) izmanto, lai raksturotu radioaktīvajam piesārņojumam pakļautās vides stāvokli: 1 P atbilst 2,082 miljonu abu zīmju jonu pāru veidošanās 1 cm 3 gaisa normālos apstākļos vai 1 P \u003d 2,58 10 - 4 C / kg (C - kulons) .

Dabiskais radioaktīvais fons - pieļaujamā ekvivalentās dozas jauda no dabiskajiem starojuma avotiem (Zemes virsma, atmosfēra, ūdens utt.) Krievijā ir 10-20 μR / h (10-20 μrem / h jeb 0,1-0,2 µSv/h) .

Radioaktīvajam piesārņojumam ir globāls raksturs ne tikai ietekmes telpiskā mēroga, bet arī darbības ilguma ziņā, apdraudot cilvēku dzīvības daudzus gadu desmitus (Kištimas un Černobiļas avāriju sekas) un pat gadsimtus. Tādējādi galvenā atombumbu un ūdeņraža bumbu "pildījuma" - plutonija-239 (Pu-239) - pussabrukšanas periods ir 24 tūkstoši gadu. Pat mikrogrami šī izotopa, nonākot cilvēka organismā, izraisa vēzi dažādos orgānos; trīs plutonija-239 "apelsīni" potenciāli varētu iznīcināt visu cilvēci bez kodolsprādzieniem.

Ņemot vērā radioaktīvo atkritumu absolūto bīstamību visiem dzīvajiem organismiem un biosfērai kopumā, tie ir jādezinficē un (vai) rūpīgi jāaprok, kas joprojām ir neatrisināta problēma. Vides radioaktīvā piesārņojuma apkarošanas problēma ir izvirzīta priekšplānā starp citām vides problēmām tās milzīgā mēroga un īpaši bīstamo seku dēļ. Pēc slavenā ekologa A.V. Jablokova teiktā, "vides problēma numur 1 Krievijā - tās radioaktīvais piesārņojums."

Nelabvēlīgā radioloģiskā situācija atsevišķos pasaules reģionos un Krievijā galvenokārt ir ilgstošas ​​bruņošanās sacensības aukstā kara laikā un masu iznīcināšanas ieroču radīšanas rezultāts.

Ieroču kvalitātes plutonija (Pu-239) ražošanai 1940. gados. tika uzbūvētas pirmās atomelektrostacijas - reaktori (kodolieročiem nepieciešami desmitiem tonnu Pu-239; vienu tonnu šīs "sprāgstvielas" ražo lēnu neitronu kodolreaktors ar jaudu 1000 MW - viena vienība tradicionālajai Černobiļas atomelektrostacijai ir tāda jauda). Kodolvalstu (ASV, PSRS un pēc tam Krievijas, Francijas un citu valstu) veiktie kodolieroču izmēģinājumi atmosfērā un zem ūdens, pazemes kodolsprādzieni “miermīlīgos” nolūkos, kuriem tagad ir noteikts moratorijs, ir izraisījuši nopietnu piesārņojumu. no visām biosfēras sastāvdaļām.

Programmas "Peaceful atom" ietvaros (terminu ierosināja Amerikas prezidents D. Eizenhauers) 50. gados. AES celtniecība vispirms sākās ASV un PSRS, bet pēc tam citās valstīs. Šobrīd atomelektrostaciju īpatsvars elektroenerģijas ražošanā pasaulē ir 17% (Krievijas elektroenerģijas nozares struktūrā atomelektrostaciju īpatsvars ir 12%). Krievijā ir deviņas atomelektrostacijas, no kurām astoņas atrodas valsts Eiropas daļā (visas stacijas būvētas PSRS pastāvēšanas laikā), tostarp lielākā - Kurskas - ar 4000 MW jaudu.

Papildus kodolieroču (bumbu, mīnu, kaujas galviņu) arsenālam, kodolspēkstacijām, kas ražo sprāgstvielas, un atomelektrostacijām, vides radioaktīvā piesārņojuma avoti Krievijā (un blakus esošajās teritorijās) ir:

• kodolledlaužu flote, visspēcīgākā pasaulē;
• zemūdenes un virszemes karakuģi ar kodolspēkstacijām (un kodolieročus);
• kuģu remonts un šādu kuģu kuģu būvētavas;
• uzņēmumi, kas nodarbojas ar militāri rūpnieciskā kompleksa (arī nojaukto zemūdeņu) un atomelektrostaciju radioaktīvo atkritumu apstrādi un apglabāšanu;
• nogrimušie kodolkuģi;
• kosmosa kuģis ar atomelektrostacijām;
• RW izmešanas vietas.

Jāpiebilst šim sarakstam, ka radiācijas situāciju Krievijā joprojām nosaka avāriju sekas, kas notika 1957. gadā Mayak ražošanas asociācijā (PO) (Čeļabinska-65) Kištimā (Dienvidu Urālos) un 1986. gadā Černobiļā. AES (ChNPP) 1 .

Līdz šim lauksaimniecības zeme Mordovijas Republikā un 13 Krievijas Federācijas reģionos 3,5 miljonu hektāru platībā joprojām ir pakļauta radioaktīvajam piesārņojumam Černobiļas atomelektrostacijas avārijas rezultātā. (Kishtym avārijas sekas ir aplūkotas turpmāk.)

Radiācijas destabilizētās Krievijas teritorijas kopējā platība pārsniedz 1 miljonu km 2, un tajā dzīvo vairāk nekā 10 miljoni cilvēku. Patlaban kopējā neapglabāto radioaktīvo atkritumu aktivitāte Krievijā ir vairāk nekā 4 miljardi Ci, kas ir līdzvērtīga astoņdesmit Černobiļas katastrofu seku izteiksmē.

Visnelabvēlīgākā radiācijas vides situācija izveidojusies Krievijas Eiropas teritorijas ziemeļos, Urālu reģionā, Rietumu un Austrumsibīrijas reģionu dienvidos, vietās, kur bāzējas Klusā okeāna flote.

Murmanskas apgabals pārspēj visus pārējos reģionus un valstis pēc kodoliekārtu skaita uz vienu iedzīvotāju. Šeit plaši izplatīti objekti, kuros izmanto dažādas kodoltehnoloģijas. No civilajiem objektiem tā galvenokārt ir Kolas AES (KAES), kurā ir četri energobloki (divi no tiem tuvojas sava resursa beigām). Apmēram 60 uzņēmumi un iestādes izmanto dažādas radioizotopu tehnoloģiskās kontroles iekārtas. Murmanskas Atomflot rīcībā ir septiņi ledlauži un viens šķiltavu nesējs ar 13 reaktoriem.

Galvenais kodoliekārtu skaits ir saistīts ar bruņotajiem spēkiem. Ziemeļu flote ir bruņota ar 123 kodolkuģiem ar 235 kodolreaktoriem; piekrastes baterijās kopā ietilpst 3-3,5 tūkstoši kodolgalviņu.

Kodolizejvielu ieguvi un pārstrādi Kolas pussalā veic divas specializētas ieguves un pārstrādes rūpnīcas. Radioaktīvie atkritumi, kas rodas kodoldegvielas ražošanas laikā, KNES un kuģu ar atomelektrostacijām darbības laikā, uzkrājas tieši KNPP teritorijā un īpašos uzņēmumos, tostarp militārajās bāzēs. Pie Murmanskas apglabāti zema līmeņa radioaktīvie atkritumi no civilajiem uzņēmumiem; Atkritumi no KNPP pēc uzglabāšanas stacijā tiek nosūtīti pārstrādei uz Urāliem; daļa no flotes kodolatkritumiem uz laiku tiek glabāta peldošās bāzēs.

Tika pieņemts lēmums izveidot reģiona vajadzībām īpašas RW glabātavas, kurās tiks apglabāti jau uzkrātie atkritumi un jaunradītie atkritumi, tostarp tie, kas radīsies KNES pirmās kārtas un kuģu atomelektrostaciju ekspluatācijas pārtraukšanas laikā. .

Murmanskas un Arhangeļskas apgabalos katru gadu veidojas līdz 1 tūkst.m 3 cieto un 5 tūkst.m 3 šķidro RW. Norādītais atkritumu līmenis ir saglabāts pēdējos 30 gadus.

Kopš 1950. gadu beigām līdz 1992. gadam Padomju Savienība Barenca un Karas jūrā apglabāja cietos un šķidros radioaktīvos atkritumus ar kopējo aktivitāti 2,5 miljoni Ci, tostarp 15 reaktorus no kodolzemūdenēm (NPS), trīs reaktorus no Ļeņina ledlauža (no kuriem 13 bija avārijas gadījumi). kodolzemūdeņu reaktori, tostarp seši ar neizkrautu kodoldegvielu). Kodolreaktoru un šķidro radioaktīvo atkritumu applūšana notika arī Tālajos Austrumos: Japānas jūrā un Okhotskas jūrā un pie Kamčatkas krastiem.

Kodolzemūdeņu avārijas rada bīstamu radioloģisko situāciju. No tām slavenākā kodolzemūdenes "Komsomolets" traģēdija (1989. gada 7. aprīlis), kas guva vispasaules rezonansi, izraisīja 42 apkalpes locekļu nāvi, un laiva gulēja uz zemes 1680 m dziļumā pie Lāča. Sala Barenca jūrā, 300 jūras jūdzes no Norvēģijas krasta. Laivas reaktora kodolā ir aptuveni 42 tūkstoši Ki stroncija-90 un 55 tūkstoši Ki cēzija-137. Turklāt laivai ir kodolieroči ar plutoniju-239.

Ziemeļatlantijas reģions, kurā notika katastrofa, ir viens no bioloģiski produktīvākajiem Pasaules okeānā, tam ir īpaša ekonomiska nozīme un tas ir iekļauts Krievijas, Norvēģijas un vairāku citu valstu interešu sfērā. Analīzes rezultāti liecināja, ka pagaidām radionuklīdu noplūde no laivas ārējā vidē ir nenozīmīga, taču plūdu zonā veidojas piesārņojuma zona. Šis process var būt impulsīvs, īpaši bīstams ir piesārņojums ar plutoniju-239, kas atrodas laivas kaujas galviņās. Radionuklīdu pārvietošanās pa jūras ūdens–planktona–zivju trofisko ķēdi draud ar nopietnām vides, politiskām un ekonomiskām sekām.

Dienvidurālos Kištimā atrodas Mayak ražošanas apvienība (Čeļabinska-65), kur kopš 40. gadu beigām. izlietotās kodoldegvielas reģenerācija. Līdz 1951. gadam pārstrādes laikā radušies šķidrie RW vienkārši saplūda Techa upē. Caur upju tīklu Techa-Iset-Ob radioaktīvās vielas tika nogādātas Kara jūrā un ar jūras straumēm uz citām Arktikas baseina jūrām. Lai gan vēlāk šāda izplūde tika apturēta, pēc vairāk nekā 40 gadiem radioaktīvā stroncija-90 koncentrācija atsevišķos Tečas upes posmos pārsniedza fonu 100–1000 reižu. Kopš 1952. gada kodolatkritumi tiek izgāzti Karačajas ezerā (nosaukts tehniskais rezervuārs Nr. 3) 10 km2 platībā. Atkritumu radītā siltuma dēļ ezers galu galā izžuva. Sākās ezera aizbēršana ar grunti un betonu; gala aizpildīšanai, pēc aprēķiniem, vēl būs nepieciešami ~800 tūkst.m akmeņainas grunts par izmaksām 28 miljardi rubļu (1997.gada cenās). Taču zem ezera izveidojās lēca, kas piepildīta ar radionuklīdiem, kuru kopējā aktivitāte ir 120 miljoni Ci (gandrīz 2,5 reizes lielāka nekā radiācijas aktivitāte Černobiļas 4. energobloka sprādziena laikā).

Nesen kļuva zināms, ka 1957. gadā Mayak ražošanas asociācijā notika nopietna radiācijas avārija: konteinera ar radioaktīvajiem atkritumiem eksplozijas rezultātā izveidojās mākonis ar radioaktivitāti 2 miljoni Ci, kas stiepās 105 km garumā un 8. km platumā. Nopietns radiācijas piesārņojums (apmēram 1/3 Černobiļas) tika pakļauts 15 tūkstošu km 2 platībā, kurā dzīvoja vairāk nekā 200 tūkstoši cilvēku. Radiācijas piesārņotajā teritorijā tika izveidota rezerve, kurā gadu desmitiem tika veikti dzīvās pasaules novērojumi paaugstinātas radiācijas apstākļos. Diemžēl šo novērojumu dati tika uzskatīti par slepeniem, kas neļāva sniegt nepieciešamos medicīniskos un bioloģiskos ieteikumus Černobiļas avārijas seku likvidēšanā. Negadījumi "Majakā" notikuši daudzkārt, pēdējo reizi - 1994. gadā. Tajā pašā laikā radioaktīvo atkritumu krātuves daļējas iznīcināšanas rezultātā pie Petropavlovskas-Kamčatskas īslaicīgi radiācijas pieaugums salīdzinājumā ar fonu 1000 reizes. notika.

Līdz šim Mayak ražošanas asociācijā katru gadu tiek radīti līdz 100 miljoniem Ci šķidro radioaktīvo atkritumu, no kuriem daži vienkārši tiek izmesti virszemes ūdenstilpēs. Cietie radioaktīvie atkritumi tiek glabāti tranšeju tipa apbedījumos, kas neatbilst drošības prasībām, kā rezultātā radioaktīvi tiek piesārņoti vairāk nekā 3 miljoni hektāru zemes. Ražošanas asociācijas Mayak ietekmes zonā gaisa, ūdens un augsnes radioaktīvā piesārņojuma līmenis ir 50–100 reizes augstāks nekā vidēji valstī; tika atzīmēts onkoloģisko slimību un bērnu leikēmijas skaita pieaugums. Uzņēmums ir uzsācis kompleksu būvniecību augstas radioaktivitātes radioaktīvo atkritumu vitrifikācijai un bituminēšanai, kā arī metāla betona konteinera izmēģinājuma ekspluatāciju RBMK-1000 sērijas reaktoru (reaktoru) izlietotās kodoldegvielas ilgstošai uzglabāšanai. šāda veida tika uzstādīti Černobiļas atomelektrostacijā).

Kopējā esošo radioaktīvo atkritumu radioaktivitāte Čeļabinskas zonā, pēc dažām aplēsēm, sasniedz milzīgu skaitli - 37 miljardus GBq. Ar šo summu pietiek, lai visu bijušās PSRS teritoriju pārvērstu par Černobiļas pārvietošanas zonas analogu.

Vēl viens "radioaktīvās spriedzes" perēklis valstī ir ieguves un ķīmiskā rūpnīca (MCC) ieročiem piemērota plutonija ražošanai un radioaktīvo atkritumu pārstrādei, kas atrodas 50 km attālumā no Krasnojarskas. Virspusēji tā ir pilsēta bez noteikta oficiāla nosaukuma (Sotsgorod, Krasnojarska-26, Žeļeznogorska) ar 100 000 iedzīvotāju; pati iekārta atrodas dziļi zem zemes. Starp citu, līdzīgi objekti (pa vienam) ir ASV, Lielbritānijā, Francijā; šāds objekts tiek būvēts Ķīnā. Protams, par Krasnojarskas kalnrūpniecības un ķīmijas kombinātu ir zināms maz, izņemot to, ka no ārzemēm ievesto RW apstrāde nes ienākumus 500 000 USD par 1 tonnu atkritumu. Pēc ekspertu domām, radiācijas situācija kalnrūpniecības un ķīmiskajā kompleksā tiek mērīta nevis mikroR/h, bet mR/s! Jau gadu desmitiem rūpnīca ir sūknējusi šķidros radioaktīvos atkritumus dziļos apvāršņos (pēc 1998. gada datiem, ~ 50 milj. m Jeņiseju var izsekot vairāk nekā 800 km attālumā.

Taču ļoti radioaktīvo atkritumu apglabāšana pazemes horizontos tiek izmantota arī citās valstīs: piemēram, ASV radioaktīvos atkritumus apglabā dziļās sāls raktuvēs, bet Zviedrijā - akmeņos.

Atomelektrostaciju radioaktīvais vides piesārņojums notiek ne tikai ārkārtas apstākļu rezultātā, bet diezgan regulāri. Piemēram, 1997. gada maijā Kurskas AES tehnoloģiskā remonta laikā notika bīstama cēzija-137 noplūde atmosfērā.

Kodolrūpniecības uzņēmumi nodarbojas ar radioaktīvo vielu ražošanu, izmantošanu, uzglabāšanu, transportēšanu un apglabāšanu. Citiem vārdiem sakot, RW ģenerēšana pavada visus kodolenerģijas degvielas cikla posmus (2. att.), kas izvirza īpašas prasības radiācijas drošības nodrošināšanai.

Urāna rūda tiek iegūta raktuvēs, izmantojot pazemes vai atklātās raktuves. Dabiskais urāns ir izotopu maisījums: urāns-238 (99,3%) un urāns-235 (0,7%). Tā kā galvenā kodoldegviela ir urāns-235, pēc primārās apstrādes rūda nonāk bagātināšanas rūpnīcā, kur urāna-235 saturs rūdā tiek samazināts līdz 3-5%. Degvielas ķīmiskā apstrāde ietver bagātināta urāna heksafluorīda 235 UF 6 iegūšanu turpmākai degvielas stieņu (degvielas elementu) ražošanai.

Urāna atradņu attīstība, tāpat kā jebkura cita kalnrūpniecības nozare, pasliktina vidi: lielas platības tiek izņemtas no saimnieciskās izmantošanas, mainās ainava un hidroloģiskais režīms, gaiss, augsne, virszemes un gruntsūdeņi tiek piesārņoti ar radionuklīdiem. Radioaktīvo atkritumu daudzums dabiskā urāna primārās apstrādes stadijā ir ļoti augsts un sasniedz 99,8%. Krievijā urāna ieguvi un primāro pārstrādi veic tikai vienā uzņēmumā - Priargunsky kalnrūpniecības un ķīmijas asociācijā. Visos līdz šim darbojošajos urāna rūdas ieguves un pārstrādes uzņēmumos izgāztuvēs un atkritumos atrodas 108 m 3 radioaktīvo atkritumu ar aktivitāti 1,8 10 5 Ci.

Kurināmā elementi, kas ir metāla stieņi, kas satur kodoldegvielu (3% urāns-235), tiek ievietoti kodolspēkstacijas reaktora aktīvās atpūtas zonā. Ir iespējamas dažāda veida urāna-235 skaldīšanas ķēdes reakcijas (atšķirība iegūtajos fragmentos un emitēto neitronu skaitā), piemēram:

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

Urāna skaldīšanas laikā izdalītais siltums silda ūdeni, kas plūst caur serdi un mazgā stieņus. Pēc aptuveni trim gadiem urāna-235 saturs degvielas stieņos samazinās līdz 1%, tie kļūst par neefektīviem siltuma avotiem un ir jānomaina. Katru gadu trešdaļa degvielas stieņu tiek izņemta no serdeņa un aizstāta ar jauniem: tipiskai atomelektrostacijai ar jaudu 1000 MW tas nozīmē ikgadēju 36 tonnu degvielas stieņu izņemšanu.

Kodolreakciju laikā degvielas elementi tiek bagātināti ar radionuklīdiem - urāna-235 skaldīšanas produktiem, kā arī (ar virkni b-sabrukšanas) plutoniju-239:

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

Izlietotās kodoldegvielas stieņi tiek transportēti no serdeņa pa zemūdens kanālu uz krātuvēm, kas piepildītas ar ūdeni, kur tos vairākus mēnešus glabā tērauda tvertnēs, līdz sabrūk lielākā daļa ļoti toksisko radionuklīdu (jo īpaši bīstamākais jods-131). Pēc tam degvielas stieņi tiek nosūtīti uz degvielas reģenerācijas iekārtām, piemēram, lai iegūtu plutonija serdeņus ātro neitronu kodolreaktoriem vai ieroču kvalitātes plutoniju.

Šķidros kodolreaktoru atkritumus (jo īpaši primārās ķēdes ūdeni, kas jāatjauno) pēc apstrādes (iztvaicēšanas) ievieto betona glabātavās, kas atrodas atomelektrostacijas teritorijā.

Zināms daudzums radionuklīdu atomelektrostaciju darbības laikā tiek izvadīts gaisā. Radioaktīvais jods-135 (viens no galvenajiem sabrukšanas produktiem strādājošā reaktorā) neuzkrājas izlietotajā kodoldegvielā, jo tā pussabrukšanas periods ir tikai 6,7 stundas, bet turpmāko radioaktīvo sabrukšanas rezultātā tas pārvēršas par ksenona-135 radioaktīvo gāzi. , kas aktīvi absorbē neitronus un tādējādi novērš ķēdes reakciju. Lai novērstu reaktora "saindēšanos ar ksenonu", ksenons tiek izņemts no reaktora caur augstām caurulēm.

Atkritumu rašanās lietotās kodoldegvielas pārstrādes un uzglabāšanas posmos jau ir apspriesta. Diemžēl visas esošās un izmantotās RW neitralizācijas metodes (cementēšana, vitrifikācija, bituminizācija utt.), kā arī cieto atkritumu sadedzināšana keramikas kamerās (kā NPO Radons Maskavas reģionā) ir neefektīvas un rada būtisku apdraudējumu videi.

Atomelektrostaciju radioaktīvo atkritumu apglabāšanas un apglabāšanas problēma kļūst īpaši aktuāla tagad, kad pienāk laiks demontēt lielāko daļu atomelektrostaciju pasaulē (saskaņā ar IAEA 2 tie ir vairāk nekā 65 atomelektrostaciju reaktori un 260 zinātniskiem nolūkiem izmantotie reaktori). Jāpiebilst, ka atomelektrostacijas darbības laikā visi stacijas elementi kļūst radioaktīvi bīstami, īpaši reaktora zonas metāla konstrukcijas. Atomelektrostaciju demontāža izmaksu un laika ziņā ir salīdzināma ar to būvniecību, kamēr joprojām nav pieņemamas zinātniskās, tehniskās un vides demontāžas tehnoloģijas. Alternatīva demontāžai ir stacijas aizzīmogošana un aizsardzība 100 vai vairāk gadus.

Vēl pirms Černobiļas atomelektrostacijas ugunsgrēka beigām sākās tuneļa ielikšana zem reaktora, zem tā izveidojot padziļinājumu, ko pēc tam piepildīja ar daudzmetrīgu betona kārtu. Gan kvartāls, gan tam piegulošās teritorijas tika izlietas ar betonu - tas ir 20. gadsimta “celtniecības brīnums” (un varonības paraugs bez pēdiņām). sauc par "sarkofāgu". Eksplodējošais Černobiļas atomelektrostacijas 4. energobloks joprojām ir pasaulē lielākā un bīstamākā slikti aprīkota radioaktīvo atkritumu glabātava!

Izmantojot radioaktīvos materiālus medicīnas un citās pētniecības iestādēs, rodas ievērojami mazāks radioaktīvo atkritumu daudzums nekā kodolrūpniecībā un militāri rūpnieciskajā kompleksā - tie ir vairāki desmiti kubikmetru atkritumu gadā. Taču radioaktīvo materiālu izmantošana paplašinās, un līdz ar to palielinās arī atkritumu apjoms.

Radioaktīvo atkritumu problēma ir neatņemama daļa no “21. gadsimta darba kārtības”, kas pieņemta Pasaules samitā par Zemes problēmām Riodežaneiro (1992), un “Rīcības programmā 21. gadsimta darba kārtības turpmākai īstenošanai. gadsimts”, ko pieņēma Apvienoto Nāciju Organizācijas Ģenerālās asamblejas īpašā sesija (1997. gada jūnijā). Pēdējā dokumentā jo īpaši ir iezīmēta pasākumu sistēma radioaktīvo atkritumu apsaimniekošanas metožu uzlabošanai, starptautiskās sadarbības paplašināšanai šajā jomā (informācijas un pieredzes apmaiņa, palīdzība un attiecīgo tehnoloģiju nodošana u.c.), pastiprināta atbildība par radioaktīvo atkritumu apsaimniekošanu. valstis, lai nodrošinātu radioaktīvo atkritumu drošu uzglabāšanu un izvešanu.

Rīcības programmā ir atzīta vispārējo pasaules ilgtspējīgas attīstības tendenču pasliktināšanās, bet pausta cerība, ka līdz nākamajam starptautiskajam vides forumam, kas paredzēts 2002. gadā, tiks konstatēts taustāms progress ilgtspējīgas attīstības nodrošināšanā, kuras mērķis ir radīt labvēlīgus dzīves apstākļus. nākamajām paaudzēm.

E.E. Borovskis

________________________________
1 Visi zemāk minētie dati ir ņemti no atklāto publikāciju materiāliem Krievijas Federācijas Valsts vides aizsardzības komitejas valsts ziņojumos “Par vides stāvokli Krievijas Federācijā” un Krievijas vides laikrakstā “Zaļā pasaule” ( 1995–1999).
2 Starptautiskā Atomenerģijas aģentūra.

Radioaktīvie atkritumi (RW) ir vielas, kas satur radioaktīvos elementus un kuras nevar izmantot atkārtoti, jo tām nav praktiskas vērtības. Tie veidojas radioaktīvās rūdas ieguves un pārstrādes laikā, siltumu ģenerējošo iekārtu darbības laikā un kodolatkritumu apglabāšanas laikā.

Radioaktīvo atkritumu veidi un klasifikācija

Pēc radioaktīvo atkritumu veidiem iedala:

• pēc stāvokļa - ciets, gāzveida, šķidrs;
• pēc specifiskās aktivitātes - ļoti aktīva, vidēja aktivitāte, zema aktivitāte, ļoti zema aktivitāte
• pēc veida - dzēsts un īpašs;
• saskaņā ar radionuklīdu pussabrukšanas periodu - ilgstošs un īslaicīgs;
• pēc kodoltipa elementiem - ar to klātbūtni, ar to neesamību;
• ieguvei - urāna rūdu pārstrādē, minerālo izejvielu ieguvē.

Šī klasifikācija attiecas arī uz Krieviju, un tā ir pieņemta starptautiskā līmenī. Kopumā iedalījums klasēs nav galīgs, tas ir jāsaskaņo ar dažādām valsts sistēmām.

Atbrīvots no kontroles

Ir radioaktīvo atkritumu veidi, kuros ir ļoti zema radionuklīdu koncentrācija. Tie praktiski nerada briesmas videi. Šādas vielas ir klasificētas kā atbrīvotas. Gada iedarbības apjoms no tiem nepārsniedz 10 μ3v līmeni.

RW pārvaldības noteikumi

Radioaktīvās vielas tiek iedalītas klasēs ne tikai, lai noteiktu bīstamības līmeni, bet arī izstrādātu noteikumus, kā rīkoties ar tām:

• nepieciešams nodrošināt personas, kura strādā ar radioaktīvajiem atkritumiem, aizsardzību;
• jāpalielina vides aizsardzība no bīstamām vielām;
• kontrolēt atkritumu izvešanas procesu;
• norāda ekspozīcijas līmeni katrā repozitorijā, pamatojoties uz dokumentiem;
• kontrolēt radioaktīvo elementu uzkrāšanos un izmantošanu;
• briesmu gadījumā jānovērš negadījumi;
• ārkārtas gadījumos ir jānovērš visas sekas.

Kādas ir RAO briesmas

Lai novērstu šādu iznākumu, visiem uzņēmumiem, kas izmanto radioaktīvos elementus, ir jāievieš filtrēšanas sistēmas, jākontrolē ražošanas darbības, jāveic atkritumu dekontaminācija un apglabāšana. Tas palīdz novērst vides katastrofu.

RW bīstamības līmenis ir atkarīgs no vairākiem faktoriem. Pirmkārt, tas ir atkritumu daudzums atmosfērā, starojuma jauda, ​​piesārņotās teritorijas platība, cilvēku skaits, kas tajā dzīvo. Tā kā šīs vielas ir nāvējošas, avārijas gadījumā ir nepieciešams likvidēt katastrofu un evakuēt iedzīvotājus no teritorijas. Svarīgi ir arī novērst un apturēt radioaktīvo atkritumu pārvietošanu uz citām teritorijām.

Uzglabāšanas un transportēšanas noteikumi

Uzņēmumam, kas strādā ar radioaktīvām vielām, jānodrošina atkritumu droša uzglabāšana. Tas ietver radioaktīvo atkritumu savākšanu, nodošanu apglabāšanai. Glabāšanai nepieciešamos līdzekļus un metodes nosaka dokumenti. Viņiem speciāli konteineri ir izgatavoti no gumijas, papīra un plastmasas. Tos glabā arī ledusskapjos, metāla mucās. Radioaktīvo atkritumu transportēšana notiek speciālos aizzīmogotos konteineros. Transportēšanas laikā tiem jābūt droši nostiprinātiem. Pārvadājumu var veikt tikai uzņēmumi, kuriem ir īpaša licence šim nolūkam.

Pārstrāde

Pārstrādes metožu izvēle ir atkarīga no atkritumu īpašībām. Daži atkritumu veidi tiek sasmalcināti un sablīvēti, lai optimizētu atkritumu daudzumu. Dažus atlikumus pieņemts sadedzināt krāsnī. RW apstrādei jāatbilst šādām prasībām:

• vielu izolēšana no ūdens un citiem produktiem;
• likvidēt starojumu;
• izolēt ietekmi uz izejvielām un minerāliem;
• novērtēt otrreizējās pārstrādes iespējamību.

Savākšana un izvešana

Radioaktīvo atkritumu savākšana un apglabāšana jāveic vietās, kur nav neradioaktīvu elementu. Šajā gadījumā ir jāņem vērā agregācijas stāvoklis, atkritumu kategorija, to īpašības, materiāli, radionuklīdu pussabrukšanas periods un vielas iespējamie draudi. Šajā sakarā ir nepieciešams izstrādāt RW pārvaldības stratēģiju.

Savākšanai un izņemšanai jāizmanto specializēts aprīkojums. Speciālisti saka, ka šīs operācijas iespējamas tikai ar vidēju un zemu aktīvo vielu daudzumu. Procesa laikā katrs solis ir jākontrolē, lai novērstu vides katastrofu. Pat neliela kļūda var izraisīt negadījumu, vides piesārņojumu un milzīga skaita cilvēku nāvi. Radioaktīvo vielu ietekmes likvidēšana un dabas atjaunošana prasīs daudzus gadu desmitus.

Atkritumu izvešana, pārstrāde un apglabāšana no 1 līdz 5 bīstamības klasei

Mēs strādājam ar visiem Krievijas reģioniem. Derīga licence. Pilns noslēguma dokumentu komplekts. Individuāla pieeja klientam un elastīga cenu politika.

Izmantojot šo veidlapu, varat atstāt pieprasījumu par pakalpojumu sniegšanu, pieprasīt komerciālu piedāvājumu vai saņemt bezmaksas konsultāciju no mūsu speciālistiem.

Sūtīt

Radioaktīvie atkritumi ir tālākai darbībai nepiemērota viela, kas lielos daudzumos satur bīstamus elementus.

Dažādi dabiski un mākslīgi radīti starojuma avoti provocē bīstamo atkritumu parādīšanos.Šādi atkritumi rodas šādu procesu laikā:

• radot kodoldegvielu
• kodolreaktora darbība
• degvielas elementu apstrāde ar starojumu
• dabisko vai mākslīgo radioizotopu ražošana un izmantošana

Radioaktīvo atkritumu savākšanu un turpmāku apstrādi nosaka Krievijas Federācijas tiesību akti.

Klasifikācija

Krievijā radioaktīvo atkritumu klasifikācija pamatojas uz 2011.gada 11.jūlija federālo likumu Nr.190, kas regulē radioaktīvo atkritumu savākšanu un apsaimniekošanu.

Radioaktīvie atkritumi var būt šāda veida:

• Noņemts. Risks, kas var rasties ieguves laikā, kā arī turpmāka bīstamo atkritumu izmantošana. Šīs izmaksas nedrīkst būt lielākas par risku, kas saistīts ar repozitorija izveidi valstī.
• Īpašs. Risks, kas ietver iespējamu pakļaušanu bīstamā starojuma iedarbībai, kā arī citus riskus, kuru pamatā ir elementu iegūšana un turpmāka izmantošana. Jāpārsniedz riski, kas saistīti ar viņu apbedīšanu atrašanās vietas teritorijā.

Izplatīšanas kritērijus nosaka Krievijas valdība.

Radioaktīvo atkritumu klasifikācija tiek veikta, pamatojoties uz:

Radionuklīdu pussabrukšanas periods ietver:

• ilgdzīvotājs
• īss mūžs

konkrēta darbība. Tātad, atkarībā no aktivitātes pakāpes, radioaktīvos atkritumus parasti iedala:

• Vāji aktīvs, beta izstarojošo radioizotopu koncentrācija šādā vielā sasniedz 10 - 5 kirī / l.
• Vidēja aktivitāte, beta izstarojošo radioizotopu koncentrācija sasniedz vairāk nekā 1 kirī / l.
• Zems aktīvs.
• Ļoti zema aktivitāte.

Valsts. Ir trīs šādu atkritumu veidi:

• LRW (šķidrie radioaktīvie atkritumi)
• Ciets

Kodol tipa elementu klātbūtne:

• Pieejamība
• prombūtne

Ir arī ierasts izcelt:

• Materiāli, kas veidojas urāna rūdu ieguves (apstrādes) procesā.
• Materiāli, kas veidojas minerālu (organisko) izejvielu ieguves rezultātā, kas nav saistītas ar atomenerģijas izmantošanu.

Briesmas

Šie atkritumi ir ārkārtīgi bīstami dabai, jo paaugstina radioaktīvā fona līmeni. Pastāv arī bīstamība, ka ar patērēto pārtiku un ūdeni cilvēka organismā nonāks kaitīgas vielas. Rezultāts ir mutācija, saindēšanās vai nāve.

Tāpēc uzņēmumiem ieteicams izmantot visa veida filtrus, lai novērstu kaitīgo atkritumu nokļūšanu ārējā vidē. Šobrīd likumdošana uzliek par pienākumu uzstādīt īpašus tīrīšanas līdzekļus, kas savāc kaitīgos elementus.

Radiācijas bīstamības līmenis ir atkarīgs no:

• Radioaktīvo atkritumu daudzumi biosfērā.
• Esošā gamma starojuma devas ātrums.
• Piesārņojumam pakļautās teritorijas platības.
• Populācija.

Radioaktīvie atkritumi ir bīstami, nonākot cilvēka organismā. Šī iemesla dēļ ir nepieciešams lokalizēt šādu ieguvi to veidošanās teritorijā. Ir ļoti svarīgi novērst šo izejvielu iespējamo migrāciju pa esošajām dzīvnieku un cilvēku barības ķēdēm.

Uzglabāšana un transportēšana

• Radioaktīvo atkritumu uzglabāšana. Uzglabāšana ietver kaitīgo elementu savākšanu un turpmāku nodošanu apstrādei vai iznīcināšanai.
• Apbedīšana ir atkritumu ievietošana poligonos. Tādējādi bīstamie atkritumi tiek izņemti no cilvēka darbības jomas un nerada bīstamību videi.

Jāņem vērā, ka uz apbedījumu glabāšanai var nosūtīt tikai cietos un sacietējušos atkritumus. Atkritumu radioaktīvās bīstamības periodam jābūt mazākam par to inženierbūvju "dzīves ilgumu", kurās notiek uzglabāšana un apglabāšana.

Jāņem vērā arī šādas īpašības, kas saistītas ar bīstamo atkritumu iznīcināšanu:

• Apglabāšanai attālā vietā tiks nosūtīti tikai tie radioaktīvie atkritumi, kuru iespējamais apdraudējuma periods nepārsniedz 500 gadus.
• Atkritumus, kuru bīstamības laiks nepārsniedz vairākas desmitgades, uzņēmums var apturēt uzglabāšanai savā teritorijā, nenosūtot tos apbedīšanai.

Maksimālais uzglabāšanai nosūtīto bīstamo atkritumu daudzums tiek noteikts, pamatojoties uz glabātavas drošības novērtējumu. Metodes un līdzekļi pieļaujamā atkritumu satura noteikšanai speciālā telpā ir atrodami normatīvajos dokumentos.

Šo atkritumu konteineri ir vienreizējās lietošanas maisi, kas izgatavoti no šādiem elementiem:

• gumijas
• plastmasas
• papīrs

Šādos konteineros iepakoto radioaktīvo atkritumu savākšana, uzglabāšana, transportēšana un tālāka apstrāde tiek veikta speciāli aprīkotos transportēšanas konteineros. Telpas, kas paredzētas šo konteineru uzglabāšanai, jāaprīko ar aizsargsietiem, ledusskapjiem vai konteineriem.

Ir pieejams plašs dažādu radioaktīvo atkritumu uzglabāšanas iespēju saraksts:

• Ledusskapji. Tie ir paredzēti, lai saturētu laboratorijas dzīvnieku līķus, kā arī citus organiskos materiālus.
• Metāla bungas. Tajos tiek ievietoti pulverizēti radioaktīvie atkritumi, un vāki tiek noslēgti.
• Ūdensizturīga krāsa. Viņa sedz laboratorijas aprīkojumu transportēšanai.

Pārstrāde

Radioaktīvo atkritumu apstrāde ir iespējama vairākos veidos, metodes izvēle ir atkarīga no atkritumu veida, kas tiks pārstrādāts.

Radioaktīvo atkritumu apglabāšana:

• Tos sasmalcina un nospiež. Tas nepieciešams, lai optimizētu izejvielu apjomu, kā arī samazinātu aktivitāti.
• Tos sadedzina krāsnīs, kuras izmanto degošu pārpalikumu likvidēšanai.

Radioaktīvo atkritumu apstrādei obligāti jāatbilst higiēnas prasībām:

1. 100% garantēta izolācija no pārtikas un ūdens.
2. Ārējās iedarbības trūkums, kas pārsniedz pieļaujamo līmeni.
3. Nav negatīvas ietekmes uz derīgo izrakteņu atradnēm.
4. Rentablu darbību īstenošana.

Savākšana un izvešana

Šo atkritumu savākšana un šķirošana turpmākās iznīcināšanas laikā jāveic to rašanās vietās atsevišķi no neradioaktīvām vielām.

Tas būtu jāņem vērā:

• Kaitīgas vielas kopējais stāvoklis.
• Vielas kategorija.
• Savācamā materiāla daudzums.
• Katra vielas īpašība (ķīmiskā un fizikālā).
• Radionuklīdu aptuvenais pusperiods. Parasti mērījumus uzrāda dienās, tas ir, vairāk nekā 15 dienas vai mazāk nekā 15 dienas.
• Iespējamā vielas bīstamība (ugunsgrēka vai sprādziena bīstamība).
• Radioaktīvo atkritumu turpmākā apsaimniekošana.

Ir vērts atzīmēt svarīgu momentu - savākšanu un apglabāšanu var veikt tikai ar zemas un vidēji aktīvas atkritumu veidiem.

NRW - zema aktīvā ir ventilācijas emisijas, kuras var noņemt caur cauruli un tālāk izkliedēt. Atbilstoši CST normai, ko noteicis radioaktīvo atkritumu apsaimniekošanas valsts operators, ir noteikts noplūdes augstuma un apstākļu parametrs.

DCS vērtību aprēķina šādi: vielas gada uzņemšanas robežas attiecība pret noteiktu ūdens (parasti tiek ņemti 800 litri) vai gaisa (8 miljoni litru) tilpumu. Šajā gadījumā CST parametrs ir kaitīgo vielu (radionuklīdu) ikgadējās uzņemšanas robeža cilvēka organismā caur ūdeni un gaisu.

Starpposma un šķidro atkritumu apstrāde

Vidējas aktivitātes radioaktīvās vielas savākšana un noņemšana tiek veikta, izmantojot īpašas ierīces:

• Gāzes turētāji. Tehnoloģija, kuras uzdevums ir saņemt, uzglabāt un pēc tam izlaist gāzi. Galvenā iezīme ir tāda, ka atkritumi ar zemu pussabrukšanas periodu (1–4 stundas) tiks ievietoti ierīcē tieši tik ilgi, cik nepieciešams, lai pilnībā deaktivizētu kaitīgo vielu.
• adsorbcijas kolonnas. Ierīce ir paredzēta pilnīgākai (apmēram 98%) radioaktīvo gāzu noņemšanai. Dekontaminācijas shēma ir šāda: gāzi atdzesē ar mitruma atdalīšanas procesu, kam seko dziļa žāvēšana pašās kolonnās un vielas padeve adsorberam, kas satur ogles, lai absorbētu kaitīgos elementus.

Šķidros radioaktīvos atkritumus parasti apstrādā, iztvaicējot. Tā ir divu posmu jonu apmaiņa ar vielas iepriekšēju attīrīšanu no kaitīgiem piemaisījumiem.

Ir vēl viens veids - šķidros atkritumus, kas ir bīstami videi, var iztīrīt, izmantojot gumijas apstarošanas iekārtas. Vairumā gadījumu tiek izmantots Co-60 tipa apstarotājs, kas tika uzglabāts ūdenī.

Radioaktīvo atkritumu jēdziens

Atkritumu avoti

Klasifikācija

Radioaktīvo atkritumu apsaimniekošana

Radioaktīvo atkritumu apsaimniekošanas galvenie posmi

ģeoloģiskais apbedījums

Transmutācija

radioaktīvie atkritumi(RAO) - atkritumi, kas satur ķīmisko elementu radioaktīvos izotopus un kuriem nav praktiskas vērtības.

Saskaņā ar Krievijas "Atomenerģijas izmantošanas likumu" (1995. gada 21. novembris Nr. 170-FZ) radioaktīvie atkritumi ir kodolmateriāli un radioaktīvās vielas, kuru tālāka izmantošana nav paredzēta. Saskaņā ar Krievijas tiesību aktiem radioaktīvo atkritumu ievešana valstī ir aizliegta.

Bieži sajaukts un uzskatīts par sinonīmu radioaktīvajiem atkritumiem un izlietotajai kodoldegvielai. Šie jēdzieni ir jānošķir. Radioaktīvie atkritumi ir materiāli, kurus nav paredzēts izmantot. Izlietotā kodoldegviela ir degvielas elements, kas satur kodoldegvielas atlikumus un daudzus skaldīšanas produktus, galvenokārt 137 Cs un 90 Sr, ko plaši izmanto rūpniecībā, lauksaimniecībā, medicīnā un zinātnē. Tāpēc tas ir vērtīgs resurss, kura apstrādes rezultātā tiek iegūta svaiga kodoldegviela un izotopu avoti.

Atkritumu avoti

Radioaktīvie atkritumi ir dažādos veidos ar ļoti atšķirīgām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, piemēram, tos veidojošo radionuklīdu koncentrāciju un pussabrukšanas periodu. Šos atkritumus var radīt:

Gāzveida formā, piemēram, ventilācijas emisijas no iekārtām, kurās apstrādā radioaktīvos materiālus;

Šķidrā veidā, sākot no scintilācijas skaitītāja risinājumiem no pētniecības iekārtām līdz augsta līmeņa šķidrajiem atkritumiem no lietotās kodoldegvielas pārstrādes;

Cietā veidā (piesārņoti palīgmateriāli, stikla trauki no slimnīcām, medicīniskās pētniecības iestādēm un radiofarmaceitiskajām laboratorijām, pārstikloti atkritumi no degvielas pārstrādes vai izlietotā kodoldegviela no atomelektrostacijām, ja to uzskata par atkritumiem).

Radioaktīvo atkritumu avotu piemēri cilvēka darbībā:

PIR (dabiskie starojuma avoti). Ir vielas, kas ir dabiski radioaktīvas, pazīstamas kā dabiskie starojuma avoti (NIR). Lielākā daļa no šīm vielām satur ilgstošus nuklīdus, piemēram, kāliju-40, rubīdiju-87 (kas ir beta izstarotāji), kā arī urānu-238, toriju-232 (kas izdala alfa daļiņas) un to sabrukšanas produktus. .

Darbu ar šādām vielām regulē Sanepidnadzor izdotie sanitārie noteikumi.

Ogles. Akmeņogles satur nelielu skaitu radionuklīdu, piemēram, urānu vai toriju, taču šo elementu saturs oglēs ir mazāks par to vidējo koncentrāciju zemes garozā.

To koncentrācija lido pelnos palielinās, jo tie praktiski nedeg.

Taču arī pelnu radioaktivitāte ir ļoti zema, tā ir aptuveni vienāda ar melnā slānekļa radioaktivitāti un mazāka par fosfātu iežu radioaktivitāti, taču tā ir zināma bīstamība, jo zināms daudzums lidojošo pelnu paliek atmosfērā un tiek ieelpoti. Tajā pašā laikā kopējais emisiju apjoms ir diezgan liels un līdzvērtīgs 1000 tonnām urāna Krievijā un 40 000 tonnām visā pasaulē.

Eļļa un gāze. Naftas un gāzes rūpniecības blakusprodukti bieži satur rādiju un tā sabrukšanas produktus. Sulfātu nogulsnes naftas urbumos var būt ļoti bagātas ar rādiju; ūdens, naftas un gāzes akas bieži satur radonu. Sadaloties radons veido cietus radioizotopus, kas veido nogulsnes cauruļvados. Rafinēšanas rūpnīcās propāna ražošanas zona parasti ir viena no radioaktīvākajām zonām, jo ​​radonam un propānam ir vienāda viršanas temperatūra.

Minerālu bagātināšana. Minerālu pārstrādes atkritumi var būt dabiski radioaktīvi.

Medicīnas RAO. Radioaktīvajos medicīniskajos atkritumos dominē beta un gamma staru avoti. Šie atkritumi ir sadalīti divās galvenajās klasēs. Diagnostikas kodolmedicīnā izmanto īslaicīgus gamma izstarotājus, piemēram, tehnēciju-99m (99 Tc m). Lielākā daļa šo vielu sadalās īsā laikā, pēc tam tās var izmest kā parastos atkritumus. Citu medicīnā izmantoto izotopu piemēri (iekavās norādīts pussabrukšanas periods): Itrijs-90, lieto limfomu ārstēšanā (2,7 dienas); Jods-131, vairogdziedzera diagnostika, vairogdziedzera vēža ārstēšana (8 dienas); Stroncijs-89, kaulu vēža ārstēšana, intravenozas injekcijas (52 dienas); Iridium-192, brahiterapija (74 dienas); Kobalts-60, brahiterapija, ārējā staru terapija (5,3 gadi); Cēzijs-137, brahiterapija, ārējā staru terapija (30 gadi).

Rūpnieciskie radioaktīvie atkritumi. Rūpnieciskie radioaktīvie atkritumi var saturēt alfa, beta, neitronu vai gamma starojuma avotus. Alfa avotus var izmantot tipogrāfijā (statiskā lādiņa noņemšanai); radiogrāfijā izmanto gamma izstarotājus; Neitronu starojuma avoti tiek izmantoti dažādās nozarēs, piemēram, naftas urbumu radiometrijā. Beta avotu izmantošanas piemērs: radioizotopu termoelektriskie ģeneratori autonomām bākām un citām iekārtām cilvēkiem grūti pieejamās vietās (piemēram, kalnos).

radioaktīvie atkritumi

radioaktīvie atkritumi (RAO) - atkritumi, kas satur ķīmisko elementu radioaktīvos izotopus un kuriem nav praktiskas vērtības.

Saskaņā ar Krievijas "Atomenerģijas izmantošanas likumu" (1995. gada 21. novembris Nr. 170-FZ) radioaktīvie atkritumi (RW) ir kodolmateriāli un radioaktīvās vielas, kuru tālāka izmantošana nav paredzama. Saskaņā ar Krievijas tiesību aktiem radioaktīvo atkritumu ievešana valstī ir aizliegta.

Bieži sajaukts un uzskatīts par sinonīmu radioaktīvajiem atkritumiem un izlietotajai kodoldegvielai. Šie jēdzieni ir jānošķir. Radioaktīvie atkritumi ir materiāli, kurus nav paredzēts izmantot. Izlietotā kodoldegviela ir degvielas elements, kas satur kodoldegvielas atlikumus un daudzus skaldīšanas produktus, galvenokārt 137 Cs un 90 Sr, ko plaši izmanto rūpniecībā, lauksaimniecībā, medicīnā un zinātnē. Tāpēc tas ir vērtīgs resurss, kura apstrādes rezultātā tiek iegūta svaiga kodoldegviela un izotopu avoti.

Atkritumu avoti

Radioaktīvie atkritumi ir dažādos veidos ar ļoti atšķirīgām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, piemēram, tos veidojošo radionuklīdu koncentrāciju un pussabrukšanas periodu. Šos atkritumus var radīt:

• gāzveida formā, piemēram, ventilācijas emisijas no iekārtām, kurās apstrādā radioaktīvos materiālus;
• šķidrā veidā, sākot no scintilācijas skaitītāja risinājumiem no pētniecības iekārtām līdz augsta līmeņa šķidrajiem atkritumiem no lietotās kodoldegvielas pārstrādes;
• cietā veidā (piesārņoti palīgmateriāli, stikla trauki no slimnīcām, medicīniskās pētniecības iekārtām un radiofarmaceitiskajām laboratorijām, pārstikloti atkritumi no degvielas pārstrādes vai izlietotā kodoldegviela no atomelektrostacijām, ja to uzskata par atkritumiem).

Radioaktīvo atkritumu avotu piemēri cilvēka darbībā:

Darbu ar šādām vielām regulē Sanepidnadzor izdotie sanitārie noteikumi.

• Ogles . Akmeņogles satur nelielu skaitu radionuklīdu, piemēram, urānu vai toriju, taču šo elementu saturs oglēs ir mazāks par to vidējo koncentrāciju zemes garozā.

To koncentrācija lido pelnos palielinās, jo tie praktiski nedeg.

Tomēr arī pelnu radioaktivitāte ir ļoti zema, tā ir aptuveni vienāda ar melnā slānekļa radioaktivitāti un mazāka nekā fosfātu iežu radioaktivitāte, taču tā ir zināma bīstamība, jo daļa lidojošo pelnu paliek atmosfērā un tos ieelpo cilvēki. Tajā pašā laikā kopējais emisiju apjoms ir diezgan liels un sastāda 1000 tonnu urāna Krievijā un 40 000 tonnu visā pasaulē.

Klasifikācija

Nosacīti radioaktīvos atkritumus iedala:

• zema līmeņa (iedalītas četrās klasēs: A, B, C un GTCC (bīstamākā);
• vidēji aktīvs (ASV tiesību aktos šis radioaktīvo atkritumu veids nav klasificēts atsevišķā klasē, termins galvenokārt tiek lietots Eiropas valstīs);
• ļoti aktīvs.

ASV tiesību akti arī piešķir transurānu radioaktīvos atkritumus. Šajā klasē ietilpst atkritumi, kas piesārņoti ar alfa izstarojošiem transurāna radionuklīdiem, kuru pussabrukšanas periods ir lielāks par 20 gadiem un koncentrācija pārsniedz 100 nCi/g, neatkarīgi no to formas vai izcelsmes, izņemot augsta radioaktivitātes līmeņa radioaktīvos atkritumus. Tā kā transurānu atkritumi ilgstoši sadalās, to apglabāšana ir rūpīgāka nekā zemas un vidējas radioaktivitātes līmeņa atkritumu apglabāšana. Tāpat šai atkritumu klasei tiek pievērsta īpaša uzmanība, jo visi transurāna elementi ir mākslīgi un dažu no tiem uzvedība vidē un cilvēka organismā ir unikāla.

Zemāk ir norādīta šķidro un cieto radioaktīvo atkritumu klasifikācija saskaņā ar "Sanitārajiem pamatnoteikumiem radiācijas drošības nodrošināšanai" (OSPORB 99/2010).

Viens no šādas klasifikācijas kritērijiem ir siltuma izkliede. Zema radioaktivitātes līmeņa atkritumos siltuma izdalīšanās ir ārkārtīgi zema. Vidēji aktīvajos tas ir ievērojams, bet aktīva siltuma noņemšana nav nepieciešama. Augsta līmeņa radioaktīvie atkritumi izdala tik daudz siltuma, ka tiem nepieciešama aktīva dzesēšana.

Radioaktīvo atkritumu apsaimniekošana

Sākotnēji tika uzskatīts, ka pietiekams pasākums ir radioaktīvo izotopu izkliedēšana vidē, pēc analoģijas ar ražošanas atkritumiem citās nozarēs. Mayak rūpnīcā pirmajos darbības gados visi radioaktīvie atkritumi tika izmesti tuvējās ūdenstilpēs. Tā rezultātā tika piesārņota Tečas rezervuāru kaskāde un pati Techas upe.

Vēlāk izrādījās, ka dabas un bioloģisko procesu rezultātā radioaktīvie izotopi koncentrējas dažādās biosfēras apakšsistēmās (galvenokārt dzīvniekos, to orgānos un audos), kas palielina sabiedrības apstarošanas riskus (sakarā ar lielu koncentrāciju pārvietošanos). radioaktīvie elementi un to iespējamā iekļūšana ar pārtiku cilvēka organismā). Līdz ar to tika mainīta attieksme pret radioaktīvajiem atkritumiem.

1) Cilvēka veselības aizsardzība. Radioaktīvie atkritumi tiek apsaimniekoti tā, lai nodrošinātu pieņemamu cilvēku veselības aizsardzības līmeni.

2) Vides aizsardzība. Radioaktīvie atkritumi tiek apsaimniekoti tā, lai nodrošinātu pieņemamu vides aizsardzības līmeni.

3) Aizsardzība ārpus valsts robežām. Radioaktīvie atkritumi tiek apsaimniekoti tā, lai tiktu ņemtas vērā iespējamās sekas uz cilvēku veselību un vidi ārpus valsts robežām.

4) Nākamo paaudžu aizsardzība. Radioaktīvie atkritumi tiek apsaimniekoti tā, lai prognozētās ietekmes uz veselību nākamajām paaudzēm nepārsniegtu atbilstošus šodien pieļaujamos seku līmeņus.

5) Slogs nākamajām paaudzēm. Radioaktīvie atkritumi tiek apsaimniekoti tā, lai neradītu pārmērīgu slogu nākamajām paaudzēm.

6) Nacionālā juridiskā struktūra. Radioaktīvo atkritumu apsaimniekošana tiek veikta atbilstoša valsts tiesiskā regulējuma ietvaros, kas paredz skaidru pienākumu sadali un neatkarīgu regulējošo funkciju nodrošināšanu.

7) Radioaktīvo atkritumu rašanās kontrole. Radioaktīvo atkritumu rašanās tiek samazināta līdz minimālajam iespējamajam līmenim.

8) Radioaktīvo atkritumu rašanās un apsaimniekošanas savstarpējā atkarība. Pienācīgi ņem vērā visu radioaktīvo atkritumu rašanās un apsaimniekošanas posmu savstarpējo atkarību.

9) Uzstādīšanas drošība. Radioaktīvo atkritumu apsaimniekošanas objektu drošība ir atbilstoši nodrošināta visā to kalpošanas laikā.

Radioaktīvo atkritumu apsaimniekošanas galvenie posmi

• Plkst uzglabāšana radioaktīvie atkritumi jāiekļauj tā, lai:
  • nodrošināja to izolāciju, aizsardzību un vides uzraudzību;
  • ja iespējams, tika veicinātas darbības turpmākajos posmos (ja tādas ir paredzētas).

Dažos gadījumos uzglabāšanu var veikt galvenokārt tehnisku iemeslu dēļ, piemēram, uzglabājot radioaktīvos atkritumus, kas galvenokārt satur īslaicīgus radionuklīdus, lai sabruktu un pēc tam apglabātu atļautajās robežās, vai augsta radioaktivitātes līmeņa radioaktīvo atkritumu uzglabāšanu pirms apglabāšanas ģeoloģiskos veidojumos šim nolūkam. siltuma ražošanas samazināšana.

• Iepriekšēja apstrāde atkritumi ir atkritumu apsaimniekošanas sākuma posms. Tas ietver savākšanu, ķīmisko vielu kontroli un dekontamināciju, kā arī var ietvert pagaidu uzglabāšanas periodu. Šis solis ir ļoti svarīgs, jo daudzos gadījumos priekšapstrāde nodrošina vislabāko iespēju atdalīt atkritumu plūsmas.

• Ārstēšana radioaktīvo atkritumu apsaimniekošana ietver darbības, kuru mērķis ir uzlabot drošību vai ekonomiju, mainot radioaktīvo atkritumu īpašības. Apstrādes pamatjēdzieni: tilpuma samazināšana, radionuklīdu noņemšana un sastāva maiņa. Piemēri:
  • degošu atkritumu sadedzināšana vai sauso cieto atkritumu sablīvēšana;
  • šķidro atkritumu plūsmu iztvaicēšana, filtrēšana vai jonu apmaiņa;
  • ķīmisko vielu nogulsnēšanās vai flokulācija.

Kapsula radioaktīvajiem atkritumiem

• Kondicionēšana radioaktīvo atkritumu apsaimniekošana sastāv no darbībām, kurās radioaktīvie atkritumi tiek veidoti pārvietošanai, transportēšanai, uzglabāšanai un apglabāšanai piemērotā formā. Šīs darbības var ietvert radioaktīvo atkritumu imobilizāciju, atkritumu ievietošanu konteineros un papildu iepakojuma nodrošināšanu. Izplatītas imobilizācijas metodes ietver zema un vidēja līmeņa šķidro radioaktīvo atkritumu sacietēšanu, iestrādājot to cementā (cementēšana) vai bitumena (bituminēšana), kā arī šķidro radioaktīvo atkritumu stiklošanu. Savukārt imobilizētos atkritumus, atkarībā no rakstura un koncentrācijas, var iepakot dažādos konteineros, sākot no parastajām 200 litru tilpuma tērauda mucām līdz pat sarežģīta dizaina konteineriem ar biezām sienām. Daudzos gadījumos apstrāde un kondicionēšana tiek veikta ciešā saistībā ar otru.

• apbedīšana galvenokārt, ka radioaktīvie atkritumi tiek novietoti apglabāšanas objektā ar atbilstošu drošību, bez nolūka tos izņemt un nenodrošinot ilgtermiņa uzglabāšanas uzraudzību un apkopi. Drošība galvenokārt tiek panākta, koncentrējot un ierobežojot, kas ietver atbilstoši koncentrētu radioaktīvo atkritumu atdalīšanu apglabāšanas iekārtā.

Tehnoloģija

Vidēja radioaktīvo atkritumu apsaimniekošana

Parasti kodolrūpniecībā vidēja līmeņa radioaktīvos atkritumus pakļauj jonu apmaiņai vai citām metodēm, kuru mērķis ir koncentrēt radioaktivitāti nelielā tilpumā. Pēc apstrādes daudz mazāk radioaktīvais ķermenis tiek pilnībā neitralizēts. Ir iespējams izmantot dzelzs hidroksīdu kā flokulantu radioaktīvo metālu atdalīšanai no ūdens šķīdumiem. Pēc radioizotopu absorbcijas ar dzelzs hidroksīdu, iegūtās nogulsnes ievieto metāla mucā, kur tās sajauc ar cementu, veidojot cietu maisījumu. Lai nodrošinātu lielāku stabilitāti un izturību, betons ir izgatavots no viegliem pelniem vai krāsns izdedžiem un portlandcementa (pretstatā parastajam betonam, kas sastāv no portlandcementa, grants un smiltīm).

Augsta radioaktivitātes līmeņa atkritumu apstrāde

Zema radioaktīvo atkritumu izvešana

Kolbu ar augstas radioaktivitātes atkritumiem transportēšana ar vilcienu, Apvienotā Karaliste

Uzglabāšana

Augsta radioaktivitātes līmeņa radioaktīvo atkritumu pagaidu uzglabāšanai ir paredzētas lietotās kodoldegvielas uzglabāšanas tvertnes un uzglabāšanas telpas ar sausām mucām, lai ļautu īslaicīgiem izotopiem sadalīties pirms tālākas apstrādes.

Vitrifikācija

Radioaktīvo atkritumu ilgstošai uzglabāšanai ir nepieciešama atkritumu konservēšana tādā formā, kas ilgstoši nereaģē un nesadalās. Viens no veidiem, kā sasniegt šo stāvokli, ir vitrifikācija (vai vitrifikācija). Pašlaik Sellafīldā (Lielbritānija) ļoti aktīvi PAO (attīrīti Purex procesa pirmā posma produkti) tiek sajaukti ar cukuru un pēc tam kalcinēti. Kalcinēšana ietver atkritumu izvadīšanu caur apsildāmu rotējošu cauruli, un tās mērķis ir iztvaikot ūdeni un denitrogenēt skaldīšanas produktus, lai palielinātu iegūtās stiklveida masas stabilitāti.

Iegūtajai vielai indukcijas krāsnī pastāvīgi pievieno šķembu stiklu. Rezultātā tiek iegūta jauna viela, kurā cietēšanas laikā atkritumi tiek saistīti ar stikla matricu. Šo vielu izkausētā stāvoklī ielej leģētā tērauda cilindros. Atdzesējot, šķidrums sacietē, pārvēršas stiklā, kas ir īpaši izturīgs pret ūdeni. Saskaņā ar Starptautiskās Tehnoloģiju biedrības datiem paies aptuveni miljons gadu, lai 10% šī stikla izšķīdinātu ūdenī.

Pēc uzpildīšanas cilindru uzvāra, pēc tam mazgā. Pēc ārējā piesārņojuma pārbaudes tērauda baloni tiek nosūtīti uz pazemes krātuvēm. Šis atkritumu stāvoklis paliek nemainīgs daudzus tūkstošus gadu.

Stiklam cilindra iekšpusē ir gluda melna virsma. Apvienotajā Karalistē viss darbs tiek veikts, izmantojot augstas aktivitātes kameras. Cukurs tiek pievienots, lai novērstu RuO 4 gaistošās vielas veidošanos, kas satur radioaktīvo rutēniju. Rietumos atkritumiem pievieno borsilikāta stiklu, kas pēc sastāva ir identisks pireksam; bijušās PSRS valstīs parasti izmanto fosfāta stiklu. Sadalīšanās produktu daudzums stiklā ir jāierobežo, jo daži elementi (palādijs, platīna grupas metāli un telūrs) mēdz veidot metāla fāzes atsevišķi no stikla. Viena no vitrifikācijas rūpnīcām atrodas Vācijā, kur tiek pārstrādāti atkritumi no nelielas, beigušas pastāvēt demonstrācijas pārstrādes rūpnīcas darbības.

1997. gadā 20 valstīs ar lielāko pasaules kodolpotenciālu reaktoru glabātavās bija 148 000 tonnu izlietotās kodoldegvielas, no kurām 59% tika apglabāti. Ārējās glabātavās atradās 78 tūkstoši tonnu atkritumu, no kuriem 44% tika pārstrādāti. Ņemot vērā apglabāšanas ātrumu (ap 12 tūkst. tonnu gadā), līdz galīgajai atkritumu likvidēšanai vēl ir diezgan tālu.

ģeoloģiskais apbedījums

Vairākās valstīs pašlaik tiek meklētas piemērotas dziļās galīgās apglabāšanas vietas; paredzams, ka pirmās šādas krātuves sāks darboties pēc 2010. gada. Starptautiskā pētniecības laboratorija Grimselā, Šveicē, nodarbojas ar jautājumiem, kas saistīti ar radioaktīvo atkritumu apglabāšanu. Zviedrija runā par saviem plāniem tiešā veidā apglabāt lietoto kodoldegvielu, izmantojot KBS-3 tehnoloģiju pēc tam, kad Zviedrijas parlaments to atzina par pietiekami drošu. Vācijā pašlaik notiek diskusijas par radioaktīvo atkritumu pastāvīgas uzglabāšanas vietas atrašanu, Vendlendas reģiona Gorlēbenas ciema iedzīvotāji piesaka aktīvus protestus. Šī vieta līdz 1990. gadam šķita ideāla radioaktīvo atkritumu apglabāšanai, jo tā atradās tuvu bijušās Vācijas Demokrātiskās Republikas robežām. Šobrīd RW atrodas pagaidu glabātavā Gorlēbenā, lēmums par to galīgās apglabāšanas vietu vēl nav pieņemts. ASV varas iestādes par apbedīšanas vietu izvēlējās Jukas kalnu Nevadas štatā, taču šis projekts sastapa lielu pretestību un kļuva par karstu diskusiju tēmu. Ir projekts izveidot starptautisku augsta līmeņa radioaktīvo atkritumu glabātavu, kā iespējamās apglabāšanas vietas tiek piedāvātas Austrālija un Krievija. Tomēr Austrālijas varas iestādes iebilst pret šādu priekšlikumu.

Ir projekti radioaktīvo atkritumu apglabāšanai okeānos, starp kuriem ir apglabāšana zem jūras gultnes bezdibenes zonas, apglabāšana subdukcijas zonā, kā rezultātā atkritumi lēnām nogrims zemes apvalkā un apglabāšana zem jūras dibena. dabiska vai mākslīga sala. Šiem projektiem ir acīmredzami nopelni un tie ļaus starptautiskā līmenī atrisināt nepatīkamo radioaktīvo atkritumu apglabāšanas problēmu, taču, neskatoties uz to, šobrīd tie ir iesaldēti jūras tiesību aizlieguma dēļ. Vēl viens iemesls ir tas, ka Eiropā un Ziemeļamerikā viņi nopietni baidās no noplūdes no šādas krātuves, kas novedīs pie vides katastrofas. Reāla šādu briesmu iespējamība nav pierādīta; tomēr aizliegumi tika pastiprināti pēc radioaktīvo atkritumu izgāšanas no kuģiem. Taču nākotnē valstis, kuras nevar rast citus risinājumus šai problēmai, var nopietni domāt par okeāna radioaktīvo atkritumu glabātavu izveidi.

Deviņdesmitajos gados tika izstrādātas un patentētas vairākas iespējas radioaktīvo atkritumu konveijera apglabāšanai zarnās. Tehnoloģija tika pieņemta šāda: tiek izurbta liela diametra sākuma aka līdz 1 km dziļumam, iekšpusē tiek nolaista kapsula, kas iekrauta ar radioaktīvo atkritumu koncentrātu, kas sver līdz 10 tonnām, kapsulai pašai jāsasilst un jāizkausē zemes iezis. “ugunsbumbas” formā. Pēc pirmās “ugunsbumbas” padziļināšanas tajā pašā akā jānolaiž otrā kapsula, tad trešā utt., izveidojot sava veida konveijeru.

Radioaktīvo atkritumu atkārtota izmantošana

Vēl viens radioaktīvos atkritumos esošo izotopu lietojums ir to atkārtota izmantošana. Jau šobrīd cēzijs-137, stroncijs-90, tehnēcijs-99 un daži citi izotopi tiek izmantoti pārtikas produktu apstarošanai un radioizotopu termoelektrisko ģeneratoru darbības nodrošināšanai.

Radioaktīvo atkritumu izvešana kosmosā

Radioaktīvo atkritumu nosūtīšana kosmosā ir vilinoša ideja, jo radioaktīvie atkritumi tiek neatgriezeniski izņemti no vides. Tomēr šādiem projektiem ir būtiski trūkumi, viens no svarīgākajiem ir nesējraķetes atteices iespēja. Turklāt lielais palaišanas reižu skaits un to augstās izmaksas padara šo priekšlikumu nepraktisku. Lietu sarežģī arī tas, ka starptautiskās vienošanās par šo problēmu vēl nav noslēgtas.

Kodoldegvielas cikls

Cikla sākums

Atkritumi no kodoldegvielas cikla priekšgala – parasti alfa izstarojoši atkritumi no urāna ieguves. Tas parasti satur rādiju un tā sabrukšanas produktus.

Galvenais bagātināšanas blakusprodukts ir noplicināts urāns, kas galvenokārt sastāv no urāna-238 ar mazāk nekā 0,3% urāna-235. Tas tiek uzglabāts kā UF 6 (urāna heksafluorīda atkritumi), un to var arī pārveidot par U 3 O 8. Nelielos daudzumos noplicinātais urāns tiek izmantots vietās, kur tiek novērtēts tā ārkārtīgi augsts blīvums, piemēram, jahtu ķīļu un prettanku čaulu ražošanā. Tikmēr Krievijā un ārzemēs uzkrājušies vairāki miljoni tonnu urāna heksafluorīda atkritumu, un to tālāka izmantošana pārskatāmā nākotnē netiek plānota. Urāna heksafluorīda atkritumus var izmantot (kopā ar pārstrādātu plutoniju), lai izveidotu jauktu oksīda kodoldegvielu (kas var būt pieprasīta, ja valsts būvē ievērojamu daudzumu ātro neitronu reaktoru) un atšķaidītu augsti bagātinātu urānu, kas iepriekš bija kodolieroču sastāvdaļa. Šī atšķaidīšana, ko sauc arī par izsīkšanu, nozīmē, ka jebkurai valstij vai grupai, kas nonāks pie kodoldegvielas, būs jāatkārto ļoti dārgs un sarežģīts bagātināšanas process, pirms tā varēs izveidot ieroci.

Cikla beigas

Vielas, kuru kodoldegvielas cikls ir beidzies (pārsvarā lietotās degvielas stieņi), satur skaldīšanas produktus, kas izstaro beta un gamma starus. Tie var saturēt arī aktinīdus, kas izstaro alfa daļiņas, tostarp urānu-234 (234 U), neptūniju-237 (237 Np), plutoniju-238 (238 Pu) un amerīciju-241 (241 Am), un dažkārt pat iegūst neitronus, piemēram, kā kalifornijs-252 (252 sk.). Šos izotopus ražo kodolreaktoros.

Ir svarīgi nošķirt urāna apstrādi, lai iegūtu degvielu, un izlietotā urāna apstrādi. Izmantotā degviela satur ļoti radioaktīvus skaldīšanas produktus. Daudzi no tiem ir neitronu absorbētāji, tādējādi iegūstot nosaukumu "neitronu indes". Galu galā to skaits palielinās tiktāl, ka, notverot neitronus, tie aptur ķēdes reakciju pat tad, kad neitronu absorbcijas stieņi ir pilnībā noņemti.

Degviela, kas sasniegusi šo stāvokli, ir jāaizstāj ar svaigu, neskatoties uz joprojām pietiekamo urāna-235 un plutonija daudzumu. Pašlaik ASV izlietotā degviela tiek nosūtīta uz noliktavu. Citās valstīs (jo īpaši Krievijā, Lielbritānijā, Francijā un Japānā) šī degviela tiek pārstrādāta, lai atdalītu skaldīšanas produktus, un pēc tam pēc atkārtotas bagātināšanas to var izmantot atkārtoti. Krievijā šādu degvielu sauc par reģenerētu. Pārstrādes process ietver darbu ar ļoti radioaktīvām vielām, un no degvielas izņemtie skaldīšanas produkti ir koncentrēts ļoti radioaktīvu atkritumu veids, tāpat kā pārstrādē izmantotās ķīmiskās vielas.

Kodoldegvielas cikla noslēgšanai paredzēts izmantot ātro neitronu reaktorus, kas ļauj apstrādāt degvielu, kas ir termisko neitronu reaktoru atkritumi.

Par jautājumu par kodolieroču izplatīšanu

Strādājot ar urānu un plutoniju, bieži tiek apsvērta iespēja tos izmantot kodolieroču radīšanā. Aktīvie kodolreaktori un kodolieroču krājumi tiek rūpīgi apsargāti. Tomēr ļoti radioaktīvie atkritumi no kodolreaktoriem var saturēt plutoniju. Tas ir identisks reaktoros izmantotajam plutonijam un sastāv no 239 Pu (ideāli piemērots kodolieroču izgatavošanai) un 240 Pu (nevēlama sastāvdaļa, ļoti radioaktīvs); šos divus izotopus ir ļoti grūti atdalīt. Turklāt ļoti radioaktīvie reaktoru atkritumi ir pilni ar ļoti radioaktīviem skaldīšanas produktiem; tomēr lielākā daļa no tiem ir īslaicīgi izotopi. Tas nozīmē, ka ir iespējama atkritumu apglabāšana, un pēc daudziem gadiem sadalīšanās produkti sadalīsies, samazinot atkritumu radioaktivitāti un atvieglojot darbu ar plutoniju. Turklāt nevēlamais izotops 240 Pu sadalās ātrāk nekā 239 Pu, tāpēc ieroču izejvielu kvalitāte laika gaitā palielinās (neskatoties uz kvantitātes samazināšanos). Tas izraisa domstarpības, ka ar laiku atkritumu glabātuves var pārvērsties par sava veida "plutonija raktuvēm", no kurām būs salīdzinoši viegli iegūt izejvielas ieročiem. Pretēji šiem pieņēmumiem ir fakts, ka 240 Pu pussabrukšanas periods ir 6560 gadi un 239 Pu pussabrukšanas periods ir 24 110 gadi; Pu daudzizotopu materiālā pats par sevi samazināsies uz pusi - tipiska reaktora kvalitātes pārveide. plutonija uz ieroču kvalitātes plutoniju). Tāpēc "ieroču kvalitātes plutonija mīnas" kļūs par problēmu, ja vispār, tad tikai ļoti tālā nākotnē.

Viens no šīs problēmas risinājumiem ir pārstrādāta plutonija atkārtota izmantošana kā degviela, piemēram, ātros kodolreaktoros. Taču jau pati kodoldegvielas reģenerācijas rūpnīcu esamība, kas nepieciešama plutonija atdalīšanai no citiem elementiem, rada iespēju kodolieroču izplatīšanai. Pirometalurģiskajos ātrajos reaktoros iegūtajiem atkritumiem ir aktinoīda struktūra, kas neļauj tos izmantot ieroču radīšanai.

Kodolieroču pārstrāde

Atkritumi, kas radušies kodolieroču apstrādes procesā (atšķirībā no to ražošanas, kam nepieciešamas izejvielas no reaktora degvielas), nesatur beta un gamma staru avotus, izņemot tritiju un amerīciju. Tajos ir daudz lielāks skaits aktinīdu, kas izstaro alfa starus, piemēram, plutonijs-239, kam bumbās notiek kodolreakcija, kā arī dažas vielas ar augstu īpatnējo radioaktivitāti, piemēram, plutonijs-238 vai polonijs.

Agrāk berilijs un ļoti aktīvi alfa izstarotāji, piemēram, polonijs, tika piedāvāti kā kodolieroči bumbās. Tagad polonija alternatīva ir plutonijs-238. Valsts drošības apsvērumu dēļ plašākai sabiedrībai pieejamā literatūrā nav aplūkoti moderno bumbu detalizētie dizaini.

Dažos modeļos ir arī (RTG), kas izmanto plutoniju-238 kā izturīgu elektroenerģijas avotu bumbas elektronikas darbināšanai.

Iespējams, ka nomaināmās vecās bumbas skaldāmajā materiālā būs plutonija izotopu sabrukšanas produkti. Tie ietver alfa izstarojošo neptūniju-236, kas veidojas no plutonija-240 ieslēgumiem, kā arī nedaudz urāna-235, kas iegūts no plutonija-239. Šo bumbas kodola radioaktīvās sabrukšanas radīto atkritumu daudzums būs ļoti mazs, un jebkurā gadījumā tie ir daudz mazāk bīstami (pat radioaktivitātes ziņā kā tāds) nekā pats plutonijs-239.

Plutonija-241 beta sabrukšanas rezultātā veidojas amerīcijs-241, amerīcija daudzuma palielināšanās ir lielāka problēma nekā plutonija-239 un plutonija-240 sabrukšana, jo amerīcijs ir gamma izstarotājs (tā ārējais ietekme uz darbiniekiem palielinās) un alfa izstarotājs, kas spēj radīt siltumu. Plutoniju no amerīcija var atdalīt dažādos veidos, ieskaitot pirometrisko apstrādi un ekstrakciju ar ūdens/organisko šķīdinātāju. Viena no iespējamām atdalīšanas metodēm ir arī modificēta tehnoloģija plutonija ekstrakcijai no apstarotā urāna (PUREX).

Populārajā kultūrā

Realitātē radioaktīvo atkritumu iedarbību raksturo jonizējošā starojuma ietekme uz vielu un ir atkarīga no to sastāva (kuri radioaktīvie elementi ir iekļauti sastāvā). Radioaktīvie atkritumi neiegūst nekādas jaunas īpašības, nekļūst bīstamāki, jo ir atkritumi. To lielāka bīstamība ir saistīta tikai ar to, ka to sastāvs nereti ir ļoti daudzveidīgs (gan kvalitatīvi, gan kvantitatīvi) un dažkārt nezināms, kas apgrūtina to bīstamības pakāpes novērtēšanu, jo īpaši negadījuma rezultātā saņemtās devas.

Skatīt arī

Piezīmes

Saites

• Drošība, rīkojoties ar radioaktīvajiem atkritumiem. Vispārīgi noteikumi. NP-058-04
• Galvenie radionuklīdi un ražošanas procesi (saite nav pieejama)
• Beļģijas Kodolpētniecības centrs – aktivitātes (saite nav pieejama)
• Beļģijas Kodolpētniecības centrs — zinātniskie ziņojumi (saite nav pieejama)
• Starptautiskā atomenerģijas aģentūra - Kodoldegvielas cikla un atkritumu tehnoloģiju programma (saite nav pieejama)
• (saite nav pieejama)
• Kodolenerģijas regulēšanas komisija – izlietotās degvielas siltuma ražošanas aprēķins (saite nav pieejama)