Allt om radioaktivt avfall. Ämne 2. Radioaktivt avfall Hur radioaktivt avfall omhändertas

Radioaktivt avfall (RW) är en biprodukt av teknisk verksamhet som innehåller biologiskt farliga radionuklider. RAW bildas:

• i alla skeden av kärnkraften (från bränsleproduktion till driften av kärnkraftverk, inklusive kärnkraftverk (NPP);
• vid produktion, användning och förstörelse av kärnvapen vid produktion och användning av radioaktiva isotoper.

RW klassificeras enligt olika kriterier (fig. 1): enligt aggregationstillstånd, enligt sammansättning (typ) av strålning, enligt livslängd (halveringstid) T 1/2), efter aktivitet (strålningsintensitet).

Bland RW anses flytande och fasta vara de vanligaste i fråga om aggregattillstånd, främst härrörande från driften av kärnkraftverk, andra kärnkraftverk och vid radiokemiska anläggningar för produktion och bearbetning av kärnbränsle. Gasformigt radioaktivt avfall genereras främst under driften av kärnkraftverk, radiokemiska anläggningar för bränsleregenerering samt vid bränder och andra nödsituationer vid kärnkraftsanläggningar.

Radionuklider i radioaktivt avfall genomgår spontant (spontant) sönderfall, under vilket en (eller flera i följd) av strålningstyperna inträffar: a -strålning (flöde a -partiklar - dubbeljoniserade heliumatomer), b -strålning (elektronflöde), g -strålning (hård kortvågig elektromagnetisk strålning), neutronstrålning.

Processerna för radioaktivt sönderfall kännetecknas av en exponentiell lag om minskning i tid av antalet radioaktiva kärnor, medan livslängden för radioaktiva kärnor kännetecknas av halveringstidT 1/2 - den tidsperiod under vilken antalet radionuklider kommer att minska med hälften i genomsnitt. Halveringstiderna för vissa radioisotoper som bildas under sönderfallet av det huvudsakliga kärnbränslet - uran-235 - och som representerar den största faran för biologiska objekt, anges i tabellen.

Tabell

Halveringstid för vissa radioisotoper

USA, som vid en tidpunkt aktivt testade atomvapen i Stilla havet, använde en av öarna för bortskaffande av radioaktivt avfall. Plutoniumbehållarna som lagrades på ön var täckta med kraftfulla armerade betongskal med varningsinskriptioner som var synliga i flera miles: håll dig borta från dessa platser i 25 tusen år! (Kom ihåg att den mänskliga civilisationens ålder är 15 tusen år.) Vissa behållare förstördes under påverkan av oupphörliga radioaktiva sönderfall, strålningsnivån i kustvatten och bottenstenar överskrider tillåtna gränser och är farlig för allt levande.

Radioaktiv strålning orsakar jonisering av atomer och materiamolekyler, inklusive materia från levande organismer. Mekanismen för den biologiska verkan av radioaktiv strålning är komplex och inte helt förstådd. Jonisering och excitation av atomer och molekyler i levande vävnader, som sker när de absorberar strålning, är bara det första steget i en komplex kedja av efterföljande biokemiska transformationer. Det har fastställts att jonisering leder till att molekylära bindningar bryts, förändringar i strukturen hos kemiska föreningar och i slutändan till förstörelsen av nukleinsyror och proteiner. Under inverkan av strålning påverkas celler, främst deras kärnor, cellers förmåga till normal delning och metabolism i celler störs.

Hematopoetiska organ (benmärg, mjälte, lymfkörtlar), epitel i slemhinnor (särskilt tarmar) och sköldkörtel är mest känsliga för strålningsexponering. Som ett resultat av verkan av radioaktiv strålning på organ uppstår allvarliga sjukdomar: strålningssjuka, maligna tumörer (ofta dödliga). Bestrålning har en stark effekt på den genetiska apparaten, vilket leder till uppkomsten av avkommor med fula avvikelser eller medfödda sjukdomar.

Ris. 2

En specifik egenskap hos radioaktiv strålning är att de inte uppfattas av de mänskliga sinnena och inte ens vid dödliga doser orsakar smärta hos honom vid exponeringstillfället.

Graden av biologiska effekter av strålning beror på typen av strålning, dess intensitet och varaktighet av exponering för kroppen.

Enheten för radioaktivitet i SI-systemet av enheter är becquerel(Bq): 1 Bq motsvarar en aktion av radioaktivt sönderfall per sekund (icke-systemisk enhet - curie (Ci): 1 Ci = 3,7 10 10 sönderfallshandlingar per 1 s).

absorberad dos (eller stråldos) är energin för alla typer av strålning som absorberas av 1 kg materia. Dosenheten i SI-systemet är grå(Gy): vid en dos av 1 Gy i 1 kg av ett ämne, när strålning absorberas, frigörs energi på 1 J (icke-systemisk enhet - glad: 1 Gy = 100 rad, 1 rad = 1/100 Gy).

Den radioaktiva känsligheten hos levande organismer och deras organ är annorlunda: den dödliga dosen för bakterier är 10 4 Gy, för insekter - 10 3 Gy, för människor - 10 Gy. Den maximala stråldosen som inte orsakar skada på människokroppen vid upprepad exponering är 0,003 Gy per vecka, med en enda exponering - 0,025 Gy.

Den ekvivalenta stråldosen är den huvudsakliga dosimetriska enheten inom området för strålsäkerhet, införd för att bedöma möjliga skador på människors hälsa av kronisk exponering. SI-enheten för ekvivalent dos är sievert(Sv): 1 Sv är den stråldos av något slag som ger samma effekt som referensröntgenstrålningen i 1 Gy, eller i 1 J/kg, 1 Sv = 1 Gy = 1 J/kg (icke- systemisk enhet - rem(biologisk motsvarighet till en röntgen), 1 Sv = 100 rem, 1 rem = 1/100 Sv).

Energin hos en joniserande strålningskälla (IRS) mäts vanligtvis i elektronvolt (eV): 1 eV = 1,6 10 -19 J, det är tillåtet för en person att inte få mer än 250 eV från IRS per år (enkeldos - 50 eV).

måttenhet röntgen(P) används för att karakterisera tillståndet i miljön som utsätts för radioaktiv förorening: 1 P motsvarar bildandet av 2,082 miljoner par joner av båda tecknen i 1 cm 3 luft under normala förhållanden, eller 1 P \u003d 2,58 10 - 4 C / kg (C - hänge) .

Naturlig radioaktiv bakgrund - den tillåtna ekvivalenta doshastigheten från naturliga strålningskällor (jordytan, atmosfären, vatten, etc.) i Ryssland är 10-20 μR/h (10-20 μrem/h, eller 0,1-0,2 µSv/h) .

Radioaktiv förorening har en global karaktär, inte bara när det gäller den rumsliga omfattningen av dess inflytande, utan också när det gäller varaktigheten av dess verkan, som hotar människors liv i många decennier (konsekvenserna av Kyshtym- och Tjernobylolyckorna) och till och med århundraden. Således har den huvudsakliga "stoppningen" av atom- och vätebomber - plutonium-239 (Pu-239) - en halveringstid på 24 tusen år. Även mikrogram av denna isotop, en gång i människokroppen, orsakar cancer i olika organ; tre "apelsiner" av plutonium-239 skulle potentiellt kunna förstöra hela mänskligheten utan några kärnvapenexplosioner.

Med tanke på den absoluta faran med radioaktivt avfall för alla levande organismer och för biosfären som helhet måste de saneras och (eller) grundligt grävas ner, vilket fortfarande är ett olöst problem. Problemet med att bekämpa radioaktiv förorening av miljön aktualiseras bland andra miljöproblem på grund av dess enorma omfattning och särskilt farliga konsekvenser. Enligt den berömda ekologen A.V. Yablokov, "miljöproblem nummer 1 i Ryssland - dess radioaktiva kontaminering."

Den ogynnsamma radiologiska situationen i vissa delar av världen och Ryssland är främst resultatet av en långvarig kapprustning under det kalla kriget och skapandet av massförstörelsevapen.

För tillverkning av plutonium av vapenkvalitet (Pu-239) på 1940-talet. de första kärnkraftverken byggdes - reaktorer (tiotals ton Pu-239 krävs för kärnvapen; ett ton av detta "sprängämne" produceras av en långsam neutron kärnreaktor med en kapacitet på 1000 MW - en enhet av en konventionella kärnkraftverk av Tjernobyl-typ har sådan kraft). Kärnvapenprov (USA, Sovjetunionen och sedan Ryssland, Frankrike och andra länder) av kärnvapen i atmosfären och under vatten, underjordiska kärnvapenexplosioner för "fredliga" syften, som nu är stoppade, har lett till allvarliga föroreningar alla komponenter i biosfären.

Under programmet "Peaceful atom" (termen föreslogs av den amerikanske presidenten D. Eisenhower) på 1950-talet. NPP-konstruktion började först i USA och Sovjetunionen och sedan i andra länder. För närvarande är andelen kärnkraftverk i produktionen av elektrisk energi i världen 17% (i strukturen för den ryska elkraftindustrin är andelen kärnkraftverk 12%). Det finns nio kärnkraftverk i Ryssland, varav åtta är belägna i den europeiska delen av landet (alla stationer byggdes under Sovjetunionens existens), inklusive den största - Kursk - med en kapacitet på 4000 MW.

Förutom arsenalen av kärnvapen (bomber, minor, stridsspetsar), kärnkraftverk som producerar sprängämnen och kärnkraftverk, är källorna till radioaktiv kontaminering av miljön i Ryssland (och angränsande territorier):

• kärnisbrytarflotta, den mäktigaste i världen;
• ubåts- och ytkrigsfartyg med kraftkraftverk (och bärande kärnvapen);
• fartygsreparation och varv av sådana fartyg;
• företag som är involverade i bearbetning och bortskaffande av radioaktivt avfall från det militärindustriella komplexet (inklusive avvecklade ubåtar) och kärnkraftverk;
• sjunkna kärnkraftsfartyg;
• rymdfarkoster med kärnkraftverk ombord;
• RW-avfallsplatser.

Det bör tilläggas till denna lista att strålningssituationen i Ryssland fortfarande bestäms av konsekvenserna av olyckor som inträffade 1957 vid Mayak Production Association (PO) (Chelyabinsk-65) i Kyshtym (södra Ural) och 1986 i Tjernobyl. NPP (ChNPP) 1 .

Hittills är jordbruksmark i Republiken Mordovia och 13 regioner i Ryska federationen på ett område på 3,5 miljoner hektar fortfarande föremål för radioaktiv kontaminering som ett resultat av olyckan vid kärnkraftverket i Tjernobyl. (Konsekvenserna av Kyshtym-olyckan diskuteras nedan.)

Det totala området för det strålningsdestabiliserade territoriet i Ryssland överstiger 1 miljon km 2 med mer än 10 miljoner människor som bor på det. För närvarande är den totala aktiviteten för oförgrävt radioaktivt avfall i Ryssland mer än 4 miljarder Ci, vilket motsvarar konsekvenserna av åttio Tjernobyl-katastrofer.

Den mest ogynnsamma strålningsmiljösituationen har utvecklats i norra delen av Rysslands europeiska territorium, i Ural-regionen, i södra västra och östsibiriska regionerna, på de platser där Stillahavsflottan är baserad.

Murmanskregionen överträffar alla andra regioner och länder när det gäller antalet kärnkraftsanläggningar per capita. Objekt som använder olika kärntekniker är utbredda här. Av de civila anläggningarna är detta i första hand Kola NPP (KAES), som har fyra kraftenheter (två av dem närmar sig slutet av sin resurs). Ett 60-tal företag och institutioner använder olika tekniska kontrollanordningar för radioisotop. Murmansk Atomflot har sju isbrytare och en lättare bärare med 13 reaktorer.

Det största antalet kärntekniska anläggningar är knutna till de väpnade styrkorna. Den norra flottan är beväpnad med 123 kärnkraftsdrivna fartyg med 235 kärnreaktorer; kustbatterier inkluderar totalt 3-3,5 tusen kärnstridsspetsar.

Utvinning och bearbetning av kärnkraftsråvaror utförs på Kolahalvön av två specialiserade gruv- och processanläggningar. Radioaktivt avfall som genereras under produktionen av kärnbränsle, under driften av KNPP och fartyg med kärnkraftverk, ackumuleras direkt på KNPP:s territorium och vid speciella företag, inklusive militärbaser. Lågaktivt radioaktivt avfall från civila företag begravs nära Murmansk; Avfall från KNPP efter förvaring på stationen skickas för behandling till Ural; en del av flottans kärnavfall lagras tillfälligt på flytande baser.

Ett beslut fattades om att skapa särskilda RW-förvar för regionens behov, där redan ackumulerat avfall och nygenererat avfall kommer att grävas ner, inklusive de som kommer att genereras under avvecklingen av den första etappen av KNPP och fartygs kärnkraftverk. .

I regionerna Murmansk och Archangelsk bildas upp till 1 tusen m 3 fast och 5 tusen m 3 flytande RW årligen. Den angivna avfallsnivån har bibehållits under de senaste 30 åren.

Sedan slutet av 1950-talet till 1992 bortskaffade Sovjetunionen fast och flytande radioaktivt avfall med en total aktivitet på 2,5 miljoner Ci i Barents- och Karahavet, inklusive 15 reaktorer från atomubåtar (NPS), tre reaktorer från Lenins isbrytare (varav 13 var nödsituationer). ubåtsreaktorer, inklusive sex med olastat kärnbränsle). Översvämningar av kärnreaktorer och flytande radioaktivt avfall inträffade också i Fjärran Östern: i Japanska havet och Okhotskhavet och utanför Kamchatkas kust.

Kärnubåtsolyckor skapar en farlig radiologisk situation. Av dessa resulterade den mest kända tragedin med Komsomolets atomubåt (7 april 1989), som fick världsomspännande resonans, i 42 besättningsmedlemmars död, och båten låg på marken på ett djup av 1680 m nära Bear Island i Barents hav, 300 nautiska mil från Norges kust. Båtens reaktorkärna innehåller cirka 42 tusen Ki strontium-90 och 55 tusen Ki cesium-137. Dessutom har båten kärnvapen med plutonium-239.

Regionen i Nordatlanten, där katastrofen inträffade, är en av de mest biologiskt produktiva i världshavet, är av särskild ekonomisk betydelse och ligger i Rysslands, Norges och ett antal andra länders intressesfär. Resultaten av analyserna visade att utsläppet av radionuklider från båten till den yttre miljön hittills är obetydligt, men en föroreningszon håller på att bildas i området för översvämning. Denna process kan vara impulsiv, särskilt farlig är föroreningen med plutonium-239 som finns i båtens stridsspetsar. Överföringen av radionuklider längs den trofiska kedjan havsvatten–plankton–fisk hotar med allvarliga miljömässiga, politiska och ekonomiska konsekvenser.

I södra Ural i Kyshtym finns Mayak Production Association (Chelyabinsk-65), där sedan slutet av 1940-talet. regenerering av använt kärnbränsle. Fram till 1951 smälte flytande RW som uppstod under bearbetning helt enkelt samman i Techafloden. Genom nätverket av floder: Techa-Iset-Ob fördes radioaktiva ämnen till Karahavet och med havsströmmar till andra hav i den arktiska bassängen. Även om ett sådant utsläpp senare stoppades, efter mer än 40 år, översteg koncentrationen av radioaktivt strontium-90 i vissa delar av Techafloden bakgrunden med 100–1000 gånger. Sedan 1952 har kärnavfall dumpats i Karachaysjön (kallad teknisk reservoar nr 3) med en yta på 10 km2. På grund av värmen som genererades av avfallet torkade sjön så småningom ut. Återfyllning av sjön med jord och betong började; för den slutliga återfyllningen kommer enligt beräkningar fortfarande ~800 tusen m stenig jord att behövas till en kostnad av 28 miljarder rubel (i 1997 års priser). Emellertid bildades en lins fylld med radionuklider under sjön, vars totala aktivitet är 120 miljoner Ci (nästan 2,5 gånger högre än strålningsaktiviteten under explosionen av den fjärde Tjernobyl-kraftenheten).

Nyligen blev det känt att 1957 inträffade en allvarlig strålolycka vid Mayak Production Association: som ett resultat av explosionen av en behållare med radioaktivt avfall bildades ett moln med radioaktivitet på 2 miljoner Ci, som sträckte sig 105 km i längd och 8 km i bredd. Allvarlig strålningsförorening (cirka 1/3 av Tjernobyl) utsattes för ett område på 15 tusen km 2, som beboddes av mer än 200 tusen människor. En reserv skapades på det strålningsförorenade territoriet, där observationer av den levande världen utfördes i årtionden under förhållanden med ökad strålning. Tyvärr ansågs uppgifterna från dessa observationer vara hemliga, vilket gjorde det omöjligt att ge de nödvändiga medicinska och biologiska rekommendationerna vid avvecklingen av Tjernobylolyckan. Olyckor vid "Mayak" inträffade många gånger, sista gången - 1994. Samtidigt, som ett resultat av den partiella förstörelsen av lagringen av radioaktivt avfall nära Petropavlovsk-Kamchatsky, en tillfällig ökning av strålningen jämfört med bakgrunden med 1000 gånger inträffade.

Hittills genereras upp till 100 miljoner Ci flytande radioaktivt avfall årligen vid Mayak Production Association, av vilka en del helt enkelt dumpas i ytvattenförekomster. Fast radioaktivt avfall förvaras i gravfält som inte uppfyller säkerhetskraven, vilket gör att mer än 3 miljoner hektar mark är radioaktivt förorenad. I Mayak Production Associations påverkanszon är nivåerna av radioaktiv förorening av luft, vatten och mark 50–100 gånger högre än medelvärdena för landet; en ökning av antalet onkologiska sjukdomar och barnleukemi noterades. Företaget har börjat bygga komplex för förglasning av högnivå- och bituminisering av medelaktivt radioaktivt avfall, samt provdrift av en metallbetongbehållare för långtidslagring av använt kärnbränsle från RBMK-1000-seriens reaktorer (reaktorer) av denna typ installerades vid kärnkraftverket i Tjernobyl).

Den totala radioaktiviteten av befintligt radioaktivt avfall i Chelyabinsk-zonen, enligt vissa uppskattningar, når en enorm siffra - 37 miljarder GBq. Detta belopp är tillräckligt för att förvandla hela det tidigare Sovjetunionens territorium till en analog av Tjernobyl-vidarebosättningszonen.

En annan härd för "radioaktiv spänning" i landet är gruv- och kemiska anläggningen (MCC) för produktion av vapenplutonium och bearbetning av radioaktivt avfall, som ligger 50 km från Krasnoyarsk. På ytan är det en stad utan ett definitivt officiellt namn (Sotsgorod, Krasnoyarsk-26, Zheleznogorsk) med en befolkning på 100 000; själva anläggningen ligger djupt under jorden. Förresten, det finns liknande föremål (ett i taget) i USA, Storbritannien, Frankrike; en sådan anläggning är under uppbyggnad i Kina. Naturligtvis är lite känt om Krasnoyarsk Mining and Chemical Combine, förutom att behandlingen av RW som importeras från utlandet ger en inkomst på 500 000 $ per 1 ton avfall. Enligt experter mäts strålningssituationen vid gruv- och kemikaliekomplexet inte i mikroR/h, utan i mR/s! I decennier har anläggningen pumpat flytande radioaktivt avfall till djupa horisonter (enligt data för 1998 injicerades de ~50 miljoner m 3 med en aktivitet på 800 miljoner Ci), vilket hotar med negativa konsekvenser både i närheten av Krasnoyarsk och Yenisei - påverkan av MCC-utsläppet på vatten Yenisei kan spåras på ett avstånd av över 800 km.

Men nedgrävning av högradioaktivt avfall i underjordiska horisonter används också i andra länder: i USA, till exempel, grävs radioaktivt avfall i djupa saltgruvor och i Sverige - i stenar.

Radioaktiva föroreningar av miljön från kärnkraftverk sker inte bara som ett resultat av nödsituationer, utan ganska regelbundet. Till exempel, i maj 1997, under tekniska reparationer vid kärnkraftverket Kursk, inträffade ett farligt läckage av cesium-137 i atmosfären.

Kärnkraftsindustriföretag sysslar med produktion, användning, lagring, transport och bortskaffande av radioaktiva ämnen. RW-generering följer med andra ord alla skeden av kärnkraftens bränslecykel (Fig. 2), vilket ställer särskilda krav på att säkerställa strålsäkerheten.

Uranmalm bryts i gruvor genom underjordisk eller dagbrottsbrytning. Naturligt uran är en blandning av isotoper: uran-238 (99,3%) och uran-235 (0,7%). Eftersom det huvudsakliga kärnbränslet är uran-235 kommer malmen efter primärbearbetning in i anrikningsanläggningen, där halten uran-235 i malmen bringas till 3-5%. Kemisk bearbetning av bränsle består i att erhålla anrikat uranhexafluorid 235 UF 6 för efterföljande produktion av bränslestavar (bränsleelement).

Utvecklingen av uranfyndigheter, liksom alla andra grenar av gruvindustrin, försämrar miljön: stora områden tas ur ekonomisk användning, landskapet och den hydrologiska regimen förändras, luft, mark, yt- och grundvatten förorenas med radionuklider. Mängden radioaktivt avfall i det stadium av primär bearbetning av naturligt uran är mycket hög och uppgår till 99,8 %. I Ryssland utförs gruvdrift och primär bearbetning av uran endast på ett företag - Priargunsky Mining and Chemical Association. Vid alla gruv- och bearbetningsföretag för uranmalm som har varit verksamma tills nyligen finns 108 m 3 radioaktivt avfall med en aktivitet på 1,8 10 5 Ci i soptippar och avfall.

Bränsleelement, som är metallstavar som innehåller kärnbränsle (3 % uran-235), placeras i kärnan av en kärnkraftverksreaktor. Olika typer av uran-235 klyvningskedjereaktioner är möjliga (skillnad i de resulterande fragmenten och antalet emitterade neutroner), till exempel, såsom:

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.

Värmen som frigörs under klyvningen av uran värmer upp vattnet som strömmar genom kärnan och tvättar stavarna. Efter cirka tre år sjunker halten uran-235 i bränslestavar till 1 %, de blir ineffektiva värmekällor och behöver bytas ut. Varje år tas en tredjedel av bränslestavarna bort från kärnan och ersätts med nya: för ett typiskt kärnkraftverk med en kapacitet på 1000 MW innebär det årliga borttag av 36 ton bränslestavar.

Under kärnreaktioner berikas bränsleelement med radionuklider - klyvningsprodukter av uran-235, och även (genom en serie b-sönderfall) plutonium-239:

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

Förbrukade bränslestavar transporteras från kärnan genom en undervattenskanal till lagringsanläggningar fyllda med vatten, där de förvaras i stålkapslar i flera månader, tills de flesta av de mycket giftiga radionuklidema (särskilt den farligaste jod-131) sönderfaller. Därefter skickas bränslestavarna till bränsleregenereringsanläggningar, till exempel för att skaffa plutoniumkärnor till snabba neutronkärnreaktorer eller plutonium av vapenkvalitet.

Flytande avfall från kärnreaktorer (särskilt vatten från primärkretsen, som måste förnyas) efter bearbetning (avdunstning) placeras i betonglagringsanläggningar belägna på kärnkraftverkets territorium.

En viss mängd radionuklider släpps ut i luften under driften av kärnkraftverk. Radioaktivt jod-135 (en av de viktigaste sönderfallsprodukterna i en reaktor i drift) ackumuleras inte i använt kärnbränsle, eftersom dess halveringstid bara är 6,7 timmar, men som ett resultat av efterföljande radioaktiva sönderfall förvandlas det till radioaktiv xenon-135 gas , som aktivt absorberar neutroner och därför förhindrar en kedjereaktion. För att förhindra "xenonförgiftning" av reaktorn avlägsnas xenon från reaktorn genom höga rör.

Generering av avfall i stadierna av bearbetning och lagring av använt kärnbränsle har redan diskuterats. Tyvärr är alla befintliga och använda metoder för RW-neutralisering (cementering, förglasning, bituminisering, etc.), såväl som fast RW-förbränning i keramiska kammare (som vid NPO Radon i Moskva-regionen) ineffektiva och utgör en betydande miljörisk. .

Problemet med bortskaffande och slutförvaring av radioaktivt avfall från kärnkraftverk blir särskilt akut nu, när det är dags för nedmontering av de flesta kärnkraftverk i världen (enligt IAEA 2 är dessa mer än 65 kärnkraftverksreaktorer och 260 reaktorer som används för vetenskapliga ändamål). Det bör noteras att under driften av ett kärnkraftverk blir alla delar av anläggningen radioaktivt farliga, särskilt metallstrukturerna i reaktorzonen. Nedmonteringen av kärnkraftverk är kostnads- och tidsmässigt jämförbar med deras konstruktion, samtidigt som det ännu inte finns någon acceptabel vetenskaplig, teknisk och miljömässig teknik för nedmontering. Ett alternativ till demontering är att täta stationen och skydda den i 100 år eller mer.

Redan före slutet av branden vid kärnkraftverket i Tjernobyl började läggningen av en tunnel under reaktorn, skapandet av en fördjupning under den, som sedan fylldes med ett flermetersskikt av betong. Både blocket och territorierna intill det hälldes med betong - detta är ett "konstruktionsmirakel" (och ett exempel på hjältemod utan citattecken) från 1900-talet. kallas "sarkofag". Den exploderande 4:e kraftenheten i kärnkraftverket i Tjernobyl är fortfarande världens största och farligaste dåligt utrustade lagringsanläggning för radioaktivt avfall!

Vid användning av radioaktiva material i medicinska och andra forskningsinstitutioner genereras en betydligt mindre mängd radioaktivt avfall än i kärnkraftsindustrin och det militärindustriella komplexet - det är flera tiotals kubikmeter avfall per år. Användningen av radioaktiva material ökar dock och därmed ökar mängden avfall.

Problemet med radioaktivt avfall är en integrerad del av "Agenda för det 21:a århundradet", som antogs vid världstoppmötet om jordproblem i Rio de Janeiro (1992) och "Action Programme for the Further Implementation of the "Agenda for the 21st" Century””, antagen av FN:s generalförsamlings extra session (juni 1997). Särskilt det sistnämnda dokumentet beskriver ett system av åtgärder för att förbättra metoderna för hantering av radioaktivt avfall, för att utöka det internationella samarbetet på detta område (utbyte av information och erfarenhet, assistans och överföring av relevant teknik, etc.), för att skärpa ansvaret av stater för att säkerställa säker lagring och avlägsnande av radioaktivt avfall.

Handlingsprogrammet erkänner försämringen av de allmänna trenderna i världens hållbara utveckling, men uttrycker förhoppningen att vid nästa internationella miljöforum, planerat till 2002, kommer påtagliga framsteg att noteras för att säkerställa en hållbar utveckling som syftar till att skapa gynnsamma levnadsvillkor för framtida generationer.

E.E. Borovsky

________________________________
1 Alla uppgifter nedan är hämtade från öppna publikationer i de statliga rapporterna "Om tillståndet för den naturliga miljön i Ryska federationen" från Ryska federationens statliga kommitté för miljöskydd och i den ryska miljötidningen "Green World" (1995) –1999).
2 Internationella atomenergiorganet.

Radioaktivt avfall (RW) är de ämnen som innehåller radioaktiva ämnen och inte kan återanvändas i framtiden, eftersom de inte har något praktiskt värde. De bildas vid utvinning och bearbetning av radioaktiv malm, vid drift av utrustning som genererar värme och vid slutförvaring av kärnavfall.

Typer och klassificering av radioaktivt avfall

Efter typer av radioaktivt avfall delas in:

• tillstånd - fast, gasformig, flytande;
• efter specifik aktivitet - mycket aktiv, medelhög aktivitet, låg aktivitet, mycket låg aktivitet
• efter typ - raderad och speciell;
• enligt halveringstiden för radionuklider - lång och kortlivad;
• av element av kärnkraftstyp - med deras närvaro, med deras frånvaro;
• för gruvdrift - vid bearbetning av uranmalmer, vid utvinning av mineralråvaror.

Denna klassificering är också relevant för Ryssland och accepteras på internationell nivå. I allmänhet är indelningen i klasser inte slutgiltig, den behöver harmoniseras med olika nationella system.

Befriad från kontroll

Det finns typer av radioaktivt avfall där det finns en mycket låg koncentration av radionuklider. De utgör praktiskt taget ingen fara för miljön. Sådana ämnen klassificeras som undantagna. Den årliga exponeringsmängden från dem överstiger inte nivån 10 μ3v.

RW förvaltningsregler

Radioaktiva ämnen är indelade i klasser, inte bara för att bestämma risknivån, utan också för att utveckla regler för hantering av dem:

• det är nödvändigt att säkerställa skyddet av en person som arbetar med radioaktivt avfall;
• skyddet av miljön från farliga ämnen bör förbättras.
• kontrollera processen för avfallshantering;
• ange exponeringsnivån vid varje förvar på grundval av dokument;
• kontrollera ackumulering och användning av radioaktiva ämnen;
• i händelse av fara måste olyckor förhindras;
• i akuta fall måste alla konsekvenser elimineras.

Vad är faran med RAO

För att förhindra ett sådant resultat är alla företag som använder radioaktiva ämnen skyldiga att tillämpa filtreringssystem, kontrollera produktionsverksamheten, dekontaminera och bortskaffa avfall. Detta hjälper till att förhindra en miljökatastrof.

RW-risknivån beror på flera faktorer. Först och främst är detta mängden avfall i atmosfären, strålningskraften, området för det förorenade territoriet, antalet människor som bor på det. Eftersom dessa ämnen är dödliga, i händelse av en olycka, är det nödvändigt att eliminera katastrofen och evakuera befolkningen från territoriet. Det är också viktigt att förhindra och stoppa överföringen av radioaktivt avfall till andra territorier.

Regler för lagring och transport

Ett företag som arbetar med radioaktiva ämnen ska säkerställa säker förvaring av avfall. Det handlar om insamling av radioaktivt avfall, överföring av dem till slutförvaring. De medel och metoder som krävs för lagring fastställs av dokument. För dem är speciella behållare gjorda av gummi, papper och plast. De förvaras också i kylskåp, metallfat. Transport av radioaktivt avfall sker i speciella förseglade behållare. Vid transport måste de fästas säkert. Transporter får endast utföras av företag som har särskilt tillstånd för detta.

Återvinning

Valet av återvinningsmetoder beror på avfallets egenskaper. Vissa typer av avfall rivs och komprimeras för att optimera avfallsvolymen. Det är vanligt att bränna vissa rester i en ugn. RW-bearbetning måste uppfylla följande krav:

• isolering av ämnen från vatten och andra produkter;
• eliminera strålning;
• isolera påverkan på råvaror och mineraler;
• bedöma genomförbarheten av återvinning.

Samling och bortförsel

Insamling och bortskaffande av radioaktivt avfall bör utföras på platser där det inte finns några icke-radioaktiva ämnen. I det här fallet är det nödvändigt att ta hänsyn till tillståndet för aggregation, kategorin av avfall, deras egenskaper, material, halveringstiden för radionuklider och det potentiella hotet från ämnet. I detta avseende är det nödvändigt att utveckla en strategi för RW-förvaltning.

För insamling och borttagning måste du använda specialutrustning. Experter säger att dessa operationer endast är möjliga med medel och låga aktiva substanser. Under processen måste varje steg kontrolleras för att förhindra en miljökatastrof. Även ett litet misstag kan leda till en olycka, miljöföroreningar och ett stort antal människors död. Det kommer att ta många decennier att eliminera påverkan av radioaktiva ämnen och återställa naturen.

Borttagning, bearbetning och kassering av avfall från 1 till 5 faroklass

Vi arbetar med alla regioner i Ryssland. Giltig licens. Komplett uppsättning av avslutande dokument. Individuellt förhållningssätt till kunden och flexibel prispolicy.

Med detta formulär kan du lämna en begäran om tillhandahållande av tjänster, begära ett kommersiellt erbjudande eller få en kostnadsfri konsultation från våra specialister.

Skicka

Radioaktivt avfall är ett ämne som är olämpligt för vidare verksamhet, som innehåller farliga ämnen i stora mängder.

Olika naturliga och konstgjorda strålningskällor framkallar uppkomsten av farligt avfall. Sådant skräp genereras under följande processer:

• när man skapar kärnbränsle
• drift av en kärnreaktor
• behandling av bränsleelement genom strålning
• produktion och användning av naturliga eller artificiella radioisotoper

Insamling och vidare hantering av radioaktivt avfall fastställs av Ryska federationens lagstiftning.

Klassificering

I Ryssland är klassificeringen av radioaktivt avfall baserad på federal lag nr 190 av den 11 juli 2011, som reglerar insamling och hantering av radioaktivt avfall.

Radioaktivt avfall kan vara av följande typer:

• Tog bort. Den risk som kan uppstå vid utvinningen, samt vidare användning av farligt avfall. Dessa kostnader bör inte vara högre än den risk som är förknippad med skapandet av ett slutförvar i landet.
• Särskild. En risk som inkluderar eventuell exponering för farlig strålning, samt andra risker baserade på hämtning och vidare användning av elementen. Bör överskrida riskerna i samband med deras begravning på platsens territorium.

Kriterierna för distribution fastställs av Rysslands regering.

Klassificering av radioaktivt avfall utförs på basis av:

Halveringstiden för radionuklider, detta inkluderar:

• långlivade
• kortlivad

specifik aktivitet. Så, beroende på graden av aktivitet, delas radioaktivt avfall vanligtvis in i:

• Svagt aktiv, koncentrationen av beta-emitterande radioisotoper når 10 - 5 curie / l i ett sådant ämne.
• Medium aktivitet, koncentrationen av beta-emitterande radioisotoper når mer än 1 curie / l.
• Låg aktiv.
• Mycket låg aktivitet.

Stat. Det finns tre typer av sådant skräp:

• LRW (flytande radioaktivt avfall)
• Fast

Förekomst av element av kärnkraftstyp:

• Tillgänglighet
• frånvaro

Det är också vanligt att lyfta fram:

• Material som bildas vid brytning (bearbetning) av uranmalmer.
• Material som bildas som ett resultat av utvinning av mineraliska (organiska) råvaror som inte är förknippade med användningen av atomenergi.

Fara

Dessa avfall är extremt farliga för naturen, eftersom de ökar nivån av radioaktiv bakgrund. Det finns också en risk för att skadliga ämnen kommer in i människokroppen med konsumerad mat och vatten. Resultatet är mutation, förgiftning eller död.

Det är därför företag rekommenderas att använda alla typer av filter för att förhindra att skadligt avfall kommer in i den yttre miljön. För närvarande kräver lagstiftning installation av speciella rengöringsmedel som samlar in skadliga element.

Nivån på strålningsrisk beror på:

• Mängder radioaktivt avfall i biosfären.
• Doshastighet av gammastrålning närvarande.
• Områden i territoriet som är utsatta för föroreningar.
• Befolkning.

Radioaktivt avfall är farligt när det kommer in i människokroppen. På grund av detta är det nödvändigt att lokalisera sådan gruvdrift i deras bildandes territorium. Det är mycket viktigt att förhindra eventuell migration av dessa råvaror genom de existerande näringskedjorna för djur och människor.

Förvaring och transport

• Lagring av radioaktivt avfall. Lagring innebär insamling och efterföljande överföring av skadliga ämnen för bearbetning eller bortskaffande.
• Nedgrävning är att placera avfall på deponier. Farligt avfall tas alltså bort från mänsklig verksamhet och utgör ingen fara för miljön.

Det bör noteras att endast fast och stelnat avfall kan skickas till gravfält för förvaring. Perioden för radioaktiv fara för avfall bör vara lägre än "livslängden" för tekniska strukturer där lagring och slutförvaring sker.

Hänsyn bör också tas till följande funktioner i samband med bortskaffande av farligt avfall:

• Endast radioaktivt avfall med en möjlig hotperiod på högst 500 år kommer att skickas för slutförvaring i ett avlägset område.
• Avfall, vars riskperiod inte är mer än flera decennier, kan stoppas av företaget för lagring på dess territorium utan att skickas för bortskaffande.

Den maximala mängden farligt avfall som skickas till förvaring fastställs utifrån säkerhetsbedömningen av förvaret. Metoder och medel för att bestämma tillåtet innehåll av avfall i ett särskilt rum finns i regleringsdokument.

Behållare för detta avfall är engångspåsar som är gjorda av följande element:

• sudd
• plast
• papper

Insamling, lagring, transport och vidare hantering av radioaktivt avfall som packats med sådana containrar sker i specialutrustade fraktcontainrar. De lokaler som är avsedda för förvaring av dessa behållare bör vara utrustade med skyddsskärmar, kylskåp eller behållare.

Det finns en stor lista med lagringsalternativ för olika radioaktivt avfall:

• Kylskåp. De är designade för att innehålla lik av försöksdjur, såväl som andra organiskt material.
• Metalltrummor. Pulveriserat radioaktivt avfall placeras i dem och locken förseglas.
• Vattentät färg. Hon täcker laboratorieutrustning för transport.

Återvinning

Behandling av radioaktivt avfall är möjlig på flera sätt, valet av metod beror på vilken typ av avfall som ska behandlas.

Omhändertagande av radioaktivt avfall:

• De krossas och pressas. Detta är nödvändigt för att optimera volymen av råvaror, samt för att minska aktiviteten.
• De bränns i ugnar som används för att göra sig av med brännbara rester.

Behandlingen av radioaktivt avfall måste nödvändigtvis uppfylla de hygieniska kraven:

1. 100 % garanterad isolering från mat och vatten.
2. Frånvaro av extern exponering som överskrider den tillåtna nivån.
3. Ingen negativ påverkan på mineralfyndigheter.
4. Genomförande av kostnadseffektiva åtgärder.

Samling och bortförsel

Insamling och sortering under den fortsatta destruktionen av detta avfall måste utföras på de platser där det förekommer skilt från icke-radioaktiva ämnen.

Detta bör ta hänsyn till:

• Aggregat tillstånd av ett skadligt ämne.
• Ämneskategori.
• Mängden material som ska samlas in.
• Varje egenskap hos ett ämne (kemisk och fysikalisk).
• Ungefärlig halveringstid för radionuklider. Som regel presenteras mätningen i dagar, det vill säga mer än 15 dagar eller mindre än 15 dagar.
• Ämnets potentiella fara (brand- eller explosionsrisk).
• Framtida hantering av radioaktivt avfall.

Det är värt att notera en viktig punkt - insamling och bortskaffande kan endast göras med låg- och medelaktiva typer av avfall.

NRW - låg aktiv är ventilationsutsläpp som kan avlägsnas genom ett rör och avledas ytterligare. Enligt normen för CST, som fastställdes av den nationella operatören för hantering av radioaktivt avfall, finns det en parameter för höjden och villkoren för utsläppet.

DCS-värdet beräknas enligt följande: förhållandet mellan gränsen för det årliga intaget av ett ämne och en specifik volym vatten (vanligtvis tas 800 liter) eller luft (8 miljoner liter). I detta fall är CST-parametern gränsen för det årliga intaget av skadliga ämnen (radionuklider) i människokroppen genom vatten och luft.

Mellanliggande och flytande avfallsbehandling

Insamling och avlägsnande av ett radioaktivt ämne med medelhög aktivitet utförs med hjälp av speciella anordningar:

• Gashållare. En teknik vars uppgift är att ta emot, lagra och sedan släppa ut gas. Huvudfunktionen är att avfall med låg halveringstid (1 - 4 timmar) kommer att inneslutas i enheten exakt så lång tid som det tar att helt avaktivera det skadliga ämnet.
• adsorptionskolonner. Enheten är designad för mer fullständig borttagning (cirka 98%) av radioaktiva gaser. Dekontamineringsschemat är som följer: gasen kyls med fuktseparationsprocessen, följt av djup torkning i själva kolonnerna och tillförseln av ämnet till adsorbatorn, som innehåller kol för att absorbera skadliga element.

Flytande radioaktivt avfall behandlas vanligtvis genom avdunstning. Det är ett jonbyte i två steg med preliminär rening av ämnet från skadliga föroreningar.

Det finns ett annat sätt - flytande avfall, som är farligt för miljön, kan rengöras med hjälp av gummibestrålningsanläggningar. I de flesta fall används en bestrålare av Co-60-typ, som lagrats i vatten.

Begreppet radioaktivt avfall

Källor till avfall

Klassificering

Hantering av radioaktivt avfall

Huvudstadier i hanteringen av radioaktivt avfall

geologisk begravning

Transmutation

radioaktivt avfall(RAO) - avfall som innehåller radioaktiva isotoper av kemiska grundämnen och som saknar praktiskt värde.

Enligt den ryska "lagen om användning av atomenergi" (nr 170-FZ daterad 21 november 1995) är radioaktivt avfall kärnämne och radioaktiva ämnen, vars vidare användning inte är förutsedd. Enligt rysk lag är import av radioaktivt avfall till landet förbjudet.

Ofta förvirrad och betraktad som synonymt med radioaktivt avfall och använt kärnbränsle. Dessa begrepp bör särskiljas. Radioaktivt avfall är material som inte är avsedda att användas. Använt kärnbränsle är ett bränsleelement som innehåller kärnbränslerester och många klyvningsprodukter, främst 137 Cs och 90 Sr, som ofta används inom industri, jordbruk, medicin och vetenskap. Därför är det en värdefull resurs, som ett resultat av bearbetningen av vilken färskt kärnbränsle och isotopkällor erhålls.

Källor till avfall

Radioaktivt avfall kommer i en mängd olika former med mycket olika fysiska och kemiska egenskaper, såsom koncentrationer och halveringstider för de radionuklider som utgör det. Dessa avfall kan genereras:

I gasform, t.ex. avluftningsutsläpp från anläggningar där radioaktiva material bearbetas;

I flytande form, allt från scintillationsräknarlösningar från forskningsanläggningar till högaktivt flytande avfall från upparbetning av använt bränsle;

I fast form (förorenade förbrukningsvaror, glasvaror från sjukhus, medicinska forskningsanläggningar och radiofarmaceutiska laboratorier, förglasat avfall från bränslebearbetning eller använt bränsle från kärnkraftverk när det betraktas som avfall).

Exempel på källor till radioaktivt avfall i mänsklig verksamhet:

PIR (naturliga strålningskällor). Det finns ämnen som är naturligt radioaktiva, kända som naturliga strålningskällor (NIR). De flesta av dessa ämnen innehåller långlivade nuklider som kalium-40, rubidium-87 (som är beta-avsändare), samt uran-238, torium-232 (som avger alfapartiklar) och deras sönderfallsprodukter. .

Arbete med sådana ämnen regleras av de sanitära reglerna utfärdade av Sanepidnadzor.

Kol. Kol innehåller ett litet antal radionuklider, såsom uran eller torium, men innehållet av dessa grundämnen i kol är mindre än deras genomsnittliga koncentration i jordskorpan.

Deras koncentration ökar i flygaska, eftersom de praktiskt taget inte brinner.

Radioaktiviteten för aska är dock också mycket låg, den är ungefär lika med radioaktiviteten för svart skiffer och mindre än fosfatbergarternas, men den utgör en känd fara, eftersom en viss mängd flygaska finns kvar i atmosfären och andas in. av människor.Samtidigt är den totala mängden utsläpp ganska stor och motsvarar 1 000 ton uran i Ryssland och 40 000 ton i världen.

Olja och gas. Olje- och gasindustrins biprodukter innehåller ofta radium och dess sönderfallsprodukter. Sulfatavlagringar i oljekällor kan vara mycket rika på radium; vatten-, olje- och gaskällor innehåller ofta radon. När det sönderfaller bildar radon fasta radioisotoper som bildar en avlagring inuti rörledningar. I raffinaderier är området för propånproduktion vanligtvis ett av de mest radioaktiva områdena, eftersom radon och propan har samma kokpunkt.

Anrikning av mineraler. Avfall från mineralbearbetning kan vara naturligt radioaktivt.

Medicinsk RAO. Källor till beta- och gammastrålar dominerar i radioaktivt medicinskt avfall. Dessa avfall delas in i två huvudklasser. Diagnostisk nuklearmedicin använder kortlivade gammastrålare som teknetium-99m (99 Tc m). De flesta av dessa ämnen sönderfaller inom kort tid, varefter de kan tas om hand som vanligt avfall. Exempel på andra isotoper som används inom medicin (halveringstid anges inom parentes): Yttrium-90, används vid behandling av lymfom (2,7 dagar); Jod-131, sköldkörteldiagnostik, sköldkörtelcancerbehandling (8 dagar); Strontium-89, behandling av skelettcancer, intravenösa injektioner (52 dagar); Iridium-192, brachyterapi (74 dagar); Kobolt-60, brachyterapi, extern strålterapi (5,3 år); Cesium-137, brachyterapi, extern strålterapi (30 år).

Industriellt radioaktivt avfall. Industriellt radioaktivt avfall kan innehålla källor till alfa-, beta-, neutron- eller gammastrålning. Alfakällor kan användas i ett tryckeri (för att ta bort statisk laddning); gammastrålare används vid radiografi; Neutronstrålningskällor används i olika industrier, till exempel vid radiometri av oljekällor. Ett exempel på användning av betakällor: radioisotop termoelektriska generatorer för autonoma fyrar och andra installationer i områden som är svåra att komma åt för människor (till exempel i bergen).

radioaktivt avfall

radioaktivt avfall (RAO) - avfall som innehåller radioaktiva isotoper av kemiska grundämnen och som saknar praktiskt värde.

Enligt den ryska "lagen om användning av atomenergi" (21 november 1995 nr 170-FZ) är radioaktivt avfall (RW) kärnmaterial och radioaktiva ämnen, vars vidare användning inte förväntas. Enligt rysk lag är import av radioaktivt avfall till landet förbjudet.

Ofta förvirrad och betraktad som synonymt med radioaktivt avfall och använt kärnbränsle. Dessa begrepp bör särskiljas. Radioaktivt avfall är material som inte är avsedda att användas. Använt kärnbränsle är ett bränsleelement som innehåller kärnbränslerester och många klyvningsprodukter, främst 137 Cs och 90 Sr, som ofta används inom industri, jordbruk, medicin och vetenskap. Därför är det en värdefull resurs, som ett resultat av bearbetningen av vilket färskt kärnbränsle och isotopkällor erhålls.

Källor till avfall

Radioaktivt avfall kommer i en mängd olika former med mycket olika fysikaliska och kemiska egenskaper, såsom koncentrationer och halveringstider för de radionuklider som utgör det. Dessa avfall kan genereras:

• i gasform, t.ex. avluftningsutsläpp från anläggningar där radioaktiva material bearbetas;
• i flytande form, allt från scintillationsräknare från forskningsanläggningar till högaktivt flytande avfall från upparbetning av använt bränsle;
• i fast form (förorenade förbrukningsvaror, glasvaror från sjukhus, medicinska forskningsanläggningar och radiofarmaceutiska laboratorier, förglasat avfall från bränslebearbetning eller använt bränsle från kärnkraftverk när det betraktas som avfall).

Exempel på källor till radioaktivt avfall i mänsklig verksamhet:

Arbete med sådana ämnen regleras av sanitära föreskrifter utfärdade av Sanepidnadzor.

• Kol . Kol innehåller ett litet antal radionuklider, såsom uran eller torium, men innehållet av dessa grundämnen i kol är mindre än deras genomsnittliga koncentration i jordskorpan.

Deras koncentration ökar i flygaska, eftersom de praktiskt taget inte brinner.

Radioaktiviteten hos aska är dock också mycket låg, den är ungefär lika med radioaktiviteten hos svart skiffer och mindre än fosfatstenar, men den utgör en känd fara, eftersom en del flygaska finns kvar i atmosfären och andas in av människor. Samtidigt är den totala utsläppsvolymen ganska stor och uppgår till motsvarande 1 000 ton uran i Ryssland och 40 000 ton i världen.

Klassificering

Villkorligt radioaktivt avfall delas in i:

• lågnivå (uppdelad i fyra klasser: A, B, C och GTCC (den farligaste);
• medelaktivt (amerikansk lagstiftning klassificerar inte denna typ av radioaktivt avfall som en separat klass, termen används huvudsakligen i europeiska länder);
• mycket aktiv.

Den amerikanska lagstiftningen allokerar också transuraniskt radioaktivt avfall. Denna klass omfattar avfall som är förorenat med alfa-emitterande transuranradionuklider med halveringstider på mer än 20 år och koncentrationer på mer än 100 nCi/g, oavsett form eller ursprung, exklusive högaktivt radioaktivt avfall. På grund av den långa sönderfallsperioden för transuranavfall är deras bortskaffande mer grundligt än bortskaffandet av lågaktivt och medelaktivt avfall. Dessutom ägnas särskild uppmärksamhet åt denna klass av avfall eftersom alla transuranelement är konstgjorda och beteendet i miljön och i människokroppen för vissa av dem är unikt.

Nedan följer klassificeringen av flytande och fast radioaktivt avfall i enlighet med "Basic Sanitary Rules for Ensuring Radiation Safety" (OSPORB 99/2010).

Ett av kriterierna för en sådan klassificering är värmeavledning. I lågaktivt radioaktivt avfall är värmeavgivningen extremt låg. I medelaktiva är det betydande, men aktiv värmeavlägsning krävs inte. Högaktivt radioaktivt avfall avger värme så mycket att det kräver aktiv kylning.

Hantering av radioaktivt avfall

Inledningsvis ansågs det att en tillräcklig åtgärd var spridningen av radioaktiva isotoper i miljön, analogt med produktionsavfall i andra industrier. Vid Mayak-anläggningen dumpades allt radioaktivt avfall under de första verksamhetsåren i närliggande vattendrag. Som ett resultat förorenades Techa-kaskaden av reservoarer och själva Techa-floden.

Senare visade det sig att radioaktiva isotoper på grund av naturliga och biologiska processer koncentreras i olika delsystem av biosfären (främst hos djur, i deras organ och vävnader), vilket ökar riskerna för allmänhetens exponering (på grund av förflyttning av stora koncentrationer av radioaktiva ämnen och deras eventuella intrång med mat i människokroppen). Därför ändrades inställningen till radioaktivt avfall.

1) Skydd av människors hälsa. Radioaktivt avfall hanteras på ett sådant sätt att det ger en acceptabel nivå av skydd för människors hälsa.

2) Miljöskydd. Radioaktivt avfall hanteras på ett sådant sätt att en acceptabel miljöskyddsnivå säkerställs.

3) Skydd utanför nationella gränser. Radioaktivt avfall hanteras på ett sådant sätt att eventuella konsekvenser för människors hälsa och miljö utanför nationella gränser beaktas.

4) Skydd av framtida generationer. Radioaktivt avfall hanteras på ett sådant sätt att de förutsedda hälsokonsekvenserna för framtida generationer inte överstiger lämpliga nivåer av konsekvenser som är acceptabla idag.

5) Belastning för kommande generationer. Radioaktivt avfall hanteras på ett sådant sätt att det inte lägger en onödig börda på framtida generationer.

6) Nationell rättsstruktur. Hantering av radioaktivt avfall utförs inom ramen för en lämplig nationell rättslig ram som ger en tydlig ansvarsfördelning och tillhandahållande av oberoende tillsynsfunktioner.

7) Kontroll över uppkomsten av radioaktivt avfall. Genereringen av radioaktivt avfall hålls på den lägsta möjliga nivån.

8) Det ömsesidiga beroendet mellan generering och hantering av radioaktivt avfall. Vederbörlig hänsyn ska tas till det ömsesidiga beroendet mellan alla stadier av generering och hantering av radioaktivt avfall.

9) Installationssäkerhet. Säkerheten för anläggningar för hantering av radioaktivt avfall är tillräckligt säkerställd under hela deras livstid.

Huvudstadier i hanteringen av radioaktivt avfall

• På lagring radioaktivt avfall bör förvaras på ett sådant sätt att:
  • säkerställde deras isolering, skydd och övervakning av miljön;
  • om möjligt underlättades åtgärder i efterföljande skeden (om de tillhandahålls).

I vissa fall kan lagring ske främst av tekniska skäl, såsom lagring av radioaktivt avfall innehållande främst kortlivade radionuklider för sönderfall och efterföljande slutförvaring inom tillåtna gränser, eller lagring av högaktivt radioaktivt avfall före slutförvaring i geologiska formationer för ändamålet för att minska värmeutvecklingen.

• Preliminär bearbetning avfall är det inledande skedet av avfallshanteringen. Detta inkluderar insamling, kemikontroll och dekontaminering och kan inkludera en mellanlagringsperiod. Detta steg är mycket viktigt eftersom förbehandlingen i många fall ger den bästa möjligheten att separera avfallsströmmarna.

• Behandling hantering av radioaktivt avfall omfattar verksamhet vars syfte är att förbättra säkerheten eller ekonomin genom att förändra det radioaktiva avfallets egenskaper. Grundläggande bearbetningskoncept: volymreduktion, avlägsnande av radionuklider och förändring av sammansättningen. Exempel:
  • förbränning av brännbart avfall eller komprimering av torrt fast avfall;
  • indunstning, filtrering eller jonbyte av flytande avfallsströmmar;
  • utfällning eller flockning av kemikalier.

Kapsel för radioaktivt avfall

• Konditionering Hantering av radioaktivt avfall består av de verksamheter där radioaktivt avfall formas till en form som lämpar sig för förflyttning, transport, lagring och slutförvaring. Dessa operationer kan innefatta immobilisering av radioaktivt avfall, placering av avfall i behållare och tillhandahållande av ytterligare förpackningar. Vanliga metoder för immobilisering inkluderar stelning av flytande radioaktivt avfall av låga och mellanliggande nivåer genom inkorporering i cement (cementering) eller bitumen (bituminisering), såväl som förglasning av flytande radioaktivt avfall. Immobiliserat avfall kan i sin tur, beroende på art och koncentration, packas i olika behållare, allt från konventionella 200-liters stålfat till behållare med en komplex design med tjocka väggar. I många fall sker bearbetning och konditionering i nära anslutning till varandra.

• begravning främst att radioaktivt avfall placeras i en slutförvaringsanläggning med lämplig säkerhet, utan avsikt att avlägsna det och utan att tillhandahålla långtidslagringsövervakning och underhåll. Säkerheten uppnås främst genom koncentration och inneslutning, vilket innebär att lämpligt koncentrerat radioaktivt avfall lagras i en slutförvaringsanläggning.

Teknologi

Mellanliggande radioaktivt avfallshantering

Vanligtvis inom kärnkraftsindustrin utsätts medelaktivt radioaktivt avfall för jonbyte eller andra metoder, vars syfte är att koncentrera radioaktiviteten i en liten volym. Efter bearbetning neutraliseras en mycket mindre radioaktiv kropp helt. Det är möjligt att använda järnhydroxid som flockningsmedel för att avlägsna radioaktiva metaller från vattenlösningar. Efter absorption av radioisotoperna av järnhydroxid placeras den resulterande fällningen i en metalltrumma där den blandas med cement för att bilda en fast blandning. För större stabilitet och hållbarhet tillverkas betong av flygaska eller ugnsslagg och portlandcement (till skillnad från konventionell betong, som består av portlandcement, grus och sand).

Hantering av högaktivt radioaktivt avfall

Ta bort lågaktivt radioaktivt avfall

Transport av kolvar med högaktivt radioaktivt avfall med tåg, Storbritannien

Lagring

För tillfällig lagring av högaktivt radioaktivt avfall är lagringstankar för använt kärnbränsle och lagringsanläggningar med torra tunnor utformade så att kortlivade isotoper kan sönderfalla innan vidare bearbetning.

Förglasning

Långtidslagring av radioaktivt avfall kräver konservering av avfall i en form som inte reagerar och bryts ner under lång tid. Ett sätt att uppnå detta tillstånd är förglasning (eller förglasning). För närvarande i Sellafield (Storbritannien) blandas högaktiv PAO (renade produkter från det första steget av Purex-processen) med socker och kalcineras sedan. Kalcinering innebär att avfallet passerar genom ett uppvärmt roterande rör och syftar till att förånga vatten och denitrogenera klyvningsprodukter för att öka stabiliteten hos den resulterande glaskroppen.

Krossat glas tillsätts ständigt till det resulterande ämnet i induktionsugnen. Som ett resultat erhålls ett nytt ämne, i vilket avfallet under härdning förknippas med en glasmatris. Detta ämne i smält tillstånd hälls i cylindrar av legerat stål. Kylning, vätskan stelnar och förvandlas till glas som är extremt resistent mot vatten. Enligt International Society of Technology kommer det att ta ungefär en miljon år för 10% av detta glas att lösas upp i vatten.

Efter fyllning bryggs cylindern och tvättas sedan. Efter att ha undersökts för extern kontaminering skickas stålcylindrarna till underjordiska lager. Detta avfallstillstånd förblir oförändrat i många tusen år.

Glaset inuti cylindern har en slät svart yta. I Storbritannien utförs allt arbete med högaktivitetskammare. Socker tillsätts för att förhindra bildningen av det flyktiga RuO 4 ämnet som innehåller radioaktivt rutenium. I väst tillsätts borosilikatglas, identisk i sammansättning med pyrex, till avfallet; i länderna i före detta Sovjetunionen används vanligtvis fosfatglas. Mängden fissionsprodukter i glas måste begränsas, eftersom vissa grundämnen (palladium, platinagruppmetaller och tellur) tenderar att bilda metalliska faser separat från glas. En av förglasningsanläggningarna ligger i Tyskland, där avfallet från verksamheten i en liten demonstrationsanläggning som har upphört behandlas.

1997 hade de 20 länderna med den största delen av världens kärnkraftspotential 148 000 ton använt bränsle lagrat i reaktorer, varav 59 % hade bortskaffats. Det fanns 78 tusen ton avfall i externa lager, varav 44 % återvanns. Med hänsyn till avyttringshastigheten (cirka 12 tusen ton årligen) är den slutliga elimineringen av avfall fortfarande ganska långt borta.

geologisk begravning

Sökningar efter lämpliga djupa slutförvaringsplatser pågår för närvarande i flera länder; det förväntas att de första sådana lagringsanläggningarna kommer att tas i drift efter 2010. Det internationella forskningslaboratoriet i Grimsel, Schweiz, arbetar med frågor som rör deponering av radioaktivt avfall. Sverige talar om sina planer på direktdeponering av använt kärnbränsle med hjälp av KBS-3-teknik, efter att riksdagen bedömt det tillräckligt säkert. Diskussioner pågår just nu i Tyskland om att hitta en plats för permanent förvaring av radioaktivt avfall, invånare i byn Gorleben i Wendland-regionen protesterar kraftigt. Denna plats fram till 1990 verkade idealisk för bortskaffande av radioaktivt avfall på grund av dess närhet till gränserna till fd Tyska demokratiska republiken. För närvarande är RW i ett tillfälligt lager i Gorleben, beslutet om platsen för deras slutliga omhändertagande har ännu inte fattats. De amerikanska myndigheterna valde Yucca Mountain, Nevada som begravningsplats, men detta projekt mötte starkt motstånd och blev föremål för heta diskussioner. Det finns ett projekt för att skapa ett internationellt förvar för högaktivt radioaktivt avfall, Australien och Ryssland föreslås som möjliga slutförvaringsplatser. De australiska myndigheterna motsätter sig dock ett sådant förslag.

Det finns projekt för slutförvaring av radioaktivt avfall i haven, bland annat deponering under havsbottnens avgrundszon, slutförvaring i subduktionszonen, vilket resulterar i att avfallet sakta kommer att sjunka till jordens mantel och slutförvaring under en naturlig eller konstgjord ö. Dessa projekt har uppenbara fördelar och kommer att göra det möjligt att lösa det obehagliga problemet med bortskaffande av radioaktivt avfall på internationell nivå, men trots detta är de för närvarande frysta på grund av förbudet i sjörätten. En annan anledning är att man i Europa och Nordamerika är allvarligt rädd för läckage från ett sådant förvar, vilket kommer att leda till en miljökatastrof. Den verkliga möjligheten av en sådan fara har inte bevisats; dock skärptes förbuden efter dumpning av radioaktivt avfall från fartyg. Men i framtiden kan länder som inte kan hitta andra lösningar på detta problem på allvar tänka på skapandet av oceaniska lagringsanläggningar för radioaktivt avfall.

På 1990-talet utvecklades och patenterades flera alternativ för transportörsdeponering av radioaktivt avfall i tarmarna. Tekniken antogs vara följande: en startbrunn med stor diameter på upp till 1 km djup borras, en kapsel laddad med radioaktivt avfallskoncentrat som väger upp till 10 ton sänks inuti, kapseln måste självuppvärmas och smälta jordstenen i form av ett "eldklot". Efter att den första "eldklotet" har fördjupats, bör den andra kapseln sänkas ner i samma brunn, sedan den tredje, etc., skapa en slags transportör.

Återanvändning av radioaktivt avfall

En annan användning av isotoper som finns i radioaktivt avfall är deras återanvändning. Redan cesium-137, strontium-90, teknetium-99 och några andra isotoper används för att bestråla livsmedelsprodukter och säkerställa driften av radioisotop termoelektriska generatorer.

Avlägsnande av radioaktivt avfall i rymden

Att skicka ut radioaktivt avfall i rymden är en frestande idé, eftersom radioaktivt avfall permanent avlägsnas från miljön. Sådana projekt har dock betydande nackdelar, en av de viktigaste är möjligheten till ett misslyckande av bärraket. Dessutom gör det betydande antalet lanseringar och deras höga kostnad detta förslag opraktiskt. Saken kompliceras också av att internationella överenskommelser om detta problem ännu inte har nåtts.

Kärnbränslecykeln

Cykelstart

Avfall från den främre delen av kärnbränslecykeln – vanligtvis alfa-avgivande gråberg från utvinning av uran. Den innehåller vanligtvis radium och dess sönderfallsprodukter.

Den huvudsakliga biprodukten av anrikning är utarmat uran, som huvudsakligen består av uran-238 med mindre än 0,3 % uran-235. Det lagras som UF 6 (avfallsuranhexafluorid) och kan även omvandlas till U 3 O 8 . I små mängder finner utarmat uran användning i applikationer där dess extremt höga densitet värdesätts, såsom vid tillverkning av kölar av yachter och pansarskydd. Samtidigt har flera miljoner ton avfallsuranhexafluorid ackumulerats i Ryssland och utomlands, och det finns inga planer på dess vidare användning inom överskådlig framtid. Avfallsuranhexafluorid kan användas (tillsammans med återvunnet plutonium) för att skapa kärnbränsle av blandad oxid (som kan efterfrågas om landet bygger betydande mängder snabba neutronreaktorer) och för att späda ut höganrikat uran, som tidigare ingick i kärnvapen. Denna utspädning, även kallad utarmning, innebär att alla länder eller grupper som får tag på kärnbränsle måste upprepa en mycket dyr och komplex anrikningsprocess innan de kan skapa ett vapen.

Slut på cykeln

Ämnen där kärnbränslecykeln har tagit slut (främst använda bränslestavar) innehåller klyvningsprodukter som avger beta- och gammastrålar. De kan också innehålla aktinider som avger alfapartiklar, som inkluderar uran-234 (234 U), neptunium-237 (237 Np), plutonium-238 (238 Pu) och americium-241 (241 Am), och ibland till och med källor till neutroner som t.ex. som californium-252 (252 Jfr). Dessa isotoper produceras i kärnreaktorer.

Det är viktigt att skilja mellan bearbetning av uran för att producera bränsle och bearbetning av använt uran. Det använda bränslet innehåller högradioaktiva fissionsprodukter. Många av dem är neutronabsorbenter och får därmed namnet "neutrongifter". I slutändan ökar deras antal i sådan utsträckning att de, genom att fånga neutroner, stoppar kedjereaktionen även när neutronabsorbatorstavarna är helt borttagna.

Bränslet som har nått detta tillstånd måste ersättas med färskt, trots den fortfarande tillräckliga mängden uran-235 och plutonium. För närvarande, i USA, skickas använt bränsle till lagring. I andra länder (särskilt i Ryssland, Storbritannien, Frankrike och Japan) upparbetas detta bränsle för att avlägsna fissionsprodukter, och sedan, efter återanrikning, kan det återanvändas. I Ryssland kallas sådant bränsle regenererat. Upparbetningsprocessen innebär att man arbetar med högradioaktiva ämnen och klyvningsprodukterna som tas bort från bränslet är en koncentrerad form av högradioaktivt avfall, precis som de kemikalier som används vid upparbetning.

För att stänga kärnbränslecykeln är det tänkt att man använder snabba neutronreaktorer, vilket möjliggör bearbetning av bränsle, som är en avfallsprodukt från termiska neutronreaktorer.

På frågan om kärnvapenspridning

När man arbetar med uran och plutonium övervägs ofta möjligheten att de kan användas för att skapa kärnvapen. Aktiva kärnreaktorer och lager av kärnvapen bevakas noggrant. Högradioaktivt avfall från kärnreaktorer kan dock innehålla plutonium. Det är identiskt med det plutonium som används i reaktorer och består av 239 Pu (idealiskt för att bygga kärnvapen) och 240 Pu (oönskad komponent, mycket radioaktivt); dessa två isotoper är mycket svåra att separera. Dessutom är högradioaktivt avfall från reaktorer fullt av högradioaktiva klyvningsprodukter; dock är de flesta av dem kortlivade isotoper. Det gör att avfallshantering är möjlig och efter många år kommer klyvningsprodukterna att sönderfalla, vilket minskar avfallets radioaktivitet och underlättar arbetet med plutonium. Dessutom sönderfaller den oönskade isotopen 240 Pu snabbare än 239 Pu, så kvaliteten på vapenråmaterial ökar med tiden (trots minskningen i kvantitet). Detta skapar kontroverser om att avfallslagringsanläggningar med tiden kan förvandlas till ett slags "plutoniumgruvor", från vilka det kommer att vara relativt enkelt att utvinna råvaror till vapen. Mot dessa antaganden står det faktum att halveringstiden för 240 Pu är 6560 år och halveringstiden för 239 Pu är 24110 år; Pu i ett multiisotopmaterial kommer att halveras av sig självt - en typisk omvandling av reaktorkvalitet plutonium till plutonium av vapenkvalitet). Därför kommer "plutoniumgruvor av vapenkvalitet" att bli ett problem, om alls, bara inom en mycket avlägsen framtid.

En lösning på detta problem är att återanvända upparbetat plutonium som bränsle, till exempel i snabba kärnreaktorer. Men själva existensen av fabriker för regenerering av kärnbränsle, nödvändiga för att separera plutonium från andra grundämnen, skapar en möjlighet för spridning av kärnvapen. I pyrometallurgiska snabba reaktorer har det resulterande avfallet en aktinoidstruktur, vilket inte tillåter att det används för att skapa vapen.

Återvinning av kärnvapen

Avfall från bearbetning av kärnvapen (till skillnad från deras tillverkning, som kräver primära råvaror från reaktorbränsle), innehåller inga källor till beta- och gammastrålar, med undantag för tritium och americium. De innehåller ett mycket större antal aktinider som avger alfastrålar, som plutonium-239, som genomgår en kärnreaktion i bomber, samt vissa ämnen med hög specifik radioaktivitet, som plutonium-238 eller polonium.

Tidigare har beryllium och högaktiva alfasändare som polonium föreslagits som kärnvapen i bomber. Nu är ett alternativ till polonium plutonium-238. Av hänsyn till nationell säkerhet täcks inte den detaljerade designen av moderna bomber i den litteratur som är tillgänglig för allmänheten.

Vissa modeller innehåller också (RTGs), som använder plutonium-238 som en hållbar källa till elektrisk kraft för att driva bombens elektronik.

Det är möjligt att det klyvbara materialet i den gamla bomben som ska ersättas kommer att innehålla sönderfallsprodukter av plutoniumisotoper. Dessa inkluderar alfa-emitterande neptunium-236, bildat av inneslutningar av plutonium-240, samt lite uranium-235, erhållet från plutonium-239. Mängden av detta avfall från det radioaktiva sönderfallet av bombkärnan kommer att vara mycket liten, och i alla fall är de mycket mindre farliga (även när det gäller radioaktivitet som sådan) än plutonium-239 i sig.

Som ett resultat av beta-sönderfallet av plutonium-241 bildas americium-241, en ökning av mängden americium är ett större problem än sönderfallet av plutonium-239 och plutonium-240, eftersom americium är en gammastrålare (dess yttre effekt på arbetare ökar) och en alfasändare som kan alstra värme. Plutonium kan separeras från americium på en mängd olika sätt, inklusive pyrometrisk behandling och extraktion med ett vattenhaltigt/organiskt lösningsmedel. En modifierad teknik för utvinning av plutonium från bestrålat uran (PUREX) är också en av de möjliga separationsmetoderna.

I populärkulturen

I verkligheten beskrivs påverkan av radioaktivt avfall av effekten av joniserande strålning på ett ämne och beror på dess sammansättning (vilka radioaktiva grundämnen som ingår i sammansättningen). Radioaktivt avfall får inga nya egenskaper, blir inte farligare för att det är avfall. Deras större fara beror endast på det faktum att deras sammansättning ofta är mycket varierande (både kvalitativt och kvantitativt) och ibland okänd, vilket komplicerar bedömningen av graden av deras fara, i synnerhet de doser som erhållits till följd av en olycka.

se även

Anteckningar

Länkar

• Säkerhet vid hantering av radioaktivt avfall. Allmänna bestämmelser. NP-058-04
• Viktiga radionuklider och generationsprocesser (inte tillgänglig länk)
• Belgiskt kärnforskningscenter - Aktiviteter (inte tillgänglig länk)
• Belgian Nuclear Research Centre - Vetenskapliga rapporter (inte tillgänglig länk)
• International Atomic Energy Agency - Program för kärnbränslecykeln och avfallsteknologi (inte tillgänglig länk)
• (inte tillgänglig länk)
• Nuclear Regulatory Commission - Beräkning av använt bränsle Värmegenerering (inte tillgänglig länk)