Radyoaktif atık hakkında her şey. Konu2. Radyoaktif atık Radyoaktif atık nasıl bertaraf edilir

Radyoaktif atık (RW), biyolojik olarak tehlikeli radyonüklidler içeren teknik faaliyetlerin bir yan ürünüdür. RAW oluşur:

• nükleer enerjinin tüm aşamalarında (yakıt üretiminden nükleer santrallerin (NPP'ler) işletilmesine kadar, nükleer santraller (NPP'ler) dahil olmak üzere);
• radyoaktif izotopların üretimi ve kullanımında nükleer silahların üretimi, kullanımı ve imhasında.

RW çeşitli kriterlere göre sınıflandırılır (Şekil 1): agregasyon durumuna göre, radyasyonun bileşimine (tipine) göre, ömrüne göre (yarı ömür) T 1/2), aktiviteye göre (radyasyon yoğunluğu).

RW arasında, sıvı ve katı, esas olarak nükleer santrallerin, diğer nükleer santrallerin ve nükleer yakıtın üretimi ve işlenmesi için radyokimyasal santrallerin işletilmesinden kaynaklanan toplam durum açısından en yaygın olarak kabul edilir. Gaz halindeki radyoaktif atıklar, esas olarak nükleer santrallerin, yakıt rejenerasyonu için radyokimyasal tesislerin işletilmesi sırasında ve ayrıca nükleer tesislerdeki yangınlar ve diğer acil durumlar sırasında üretilir.

Radyoaktif atıkta bulunan radyonüklidler, bir (veya art arda birkaç) radyasyon türünün meydana geldiği kendiliğinden (kendiliğinden) bozunmaya uğrar: a -radyasyon (akı a -parçacıklar - çift iyonize helyum atomları), b -radyasyon (elektron akışı), g -radyasyon (sert kısa dalga elektromanyetik radyasyon), nötron radyasyonu.

Radyoaktif bozunma süreçleri, radyoaktif çekirdek sayısının zamanında üstel bir azalma yasası ile karakterize edilirken, radyoaktif çekirdeklerin ömrü şu şekilde karakterize edilir: yarı ömürT 1/2 - radyonüklid sayısının ortalama olarak yarı yarıya azalacağı süre. Ana nükleer yakıtın - uranyum-235 - bozunması sırasında oluşan ve biyolojik nesneler için en büyük tehlikeyi temsil eden bazı radyoizotopların yarı ömürleri tabloda verilmiştir.

Tablo

Bazı radyoizotopların yarı ömürleri

Bir zamanlar Pasifik Okyanusu'ndaki atom silahlarını aktif olarak test eden Amerika Birleşik Devletleri, radyoaktif atıkların bertarafı için adalardan birini kullandı. Adada depolanan plütonyum konteynırları, kilometrelerce öteden görünen uyarı yazıları olan güçlü betonarme kabuklarla kaplandı: 25 bin yıl bu yerlerden uzak durun! (İnsan uygarlığının yaşının 15 bin yıl olduğunu hatırlayın.) Bazı kaplar sürekli radyoaktif bozunmaların etkisi altında tahrip olmuştur, kıyı sularında ve dip kayalardaki radyasyon seviyesi izin verilen sınırları aşmaktadır ve tüm canlılar için tehlikelidir.

Radyoaktif radyasyon, canlı organizmalar da dahil olmak üzere maddenin atomlarının ve moleküllerinin iyonlaşmasına neden olur. Radyoaktif radyasyonun biyolojik etkisinin mekanizması karmaşıktır ve tam olarak anlaşılamamıştır. Canlı dokulardaki atomların ve moleküllerin radyasyonu emdiklerinde meydana gelen iyonlaşması ve uyarılması, sonraki biyokimyasal dönüşümlerin karmaşık zincirinin yalnızca ilk aşamasıdır. İyonizasyonun moleküler bağların kırılmasına, kimyasal bileşiklerin yapısındaki değişikliklere ve nihayetinde nükleik asitlerin ve proteinlerin yok edilmesine yol açtığı tespit edilmiştir. Radyasyonun etkisi altında, hücreler etkilenir, öncelikle çekirdekleri, hücrelerin normal bölünme yeteneği ve hücrelerde metabolizma bozulur.

Hematopoetik organlar (kemik iliği, dalak, lenf bezleri), mukoza zarının epiteli (özellikle bağırsaklar) ve tiroid bezi radyasyona maruz kalmaya en duyarlıdır. Radyoaktif radyasyonun organlar üzerindeki etkisinin bir sonucu olarak, ciddi hastalıklar meydana gelir: radyasyon hastalığı, kötü huylu tümörler (genellikle ölümcül). Işınlama, genetik cihaz üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir ve çirkin sapmalar veya doğuştan gelen hastalıkları olan yavruların ortaya çıkmasına neden olur.

Pirinç. 2

Radyoaktif radyasyonun belirli bir özelliği, insan duyuları tarafından algılanmamaları ve hatta ölümcül dozlarda bile maruz kalma anında kişide ağrıya neden olmamasıdır.

Radyasyonun biyolojik etkilerinin derecesi radyasyonun tipine, yoğunluğuna ve vücuda maruz kalma süresine bağlıdır.

SI birim sistemindeki radyoaktivite birimi, kekik(Bq): 1 Bq, saniyede bir radyoaktif bozunma eylemine karşılık gelir (sistemik olmayan birim - curie (Ci): 1 Ci = 3,7 10 10 bozunma eylemi her 1 saniyede).

emilen doz (veya radyasyon dozu) 1 kg madde tarafından absorbe edilen herhangi bir radyasyon türünün enerjisidir. SI sistemindeki doz birimi gri(Gy): 1 kg maddede 1 Gy dozunda, radyasyon emilirken 1 J enerji açığa çıkar (sistemik olmayan birim - memnun: 1 Gy = 100 rad, 1 rad = 1/100 Gy).

Canlı organizmaların ve organlarının radyoaktif duyarlılığı farklıdır: bakteriler için öldürücü doz böcekler için 10 4 Gy, insanlar için 10 3 Gy'dir - 10 Gy. Tekrarlanan maruz kalma ile insan vücuduna zarar vermeyen maksimum radyasyon dozu, tek maruz kalma ile haftada 0.003 Gy - 0.025 Gy.

Eşdeğer radyasyon dozu, radyasyon güvenliği alanındaki ana dozimetrik birimdir ve kronik maruziyetten insan sağlığına olası zararı değerlendirmek için tanıtılmıştır. Eşdeğer dozun SI birimi elek(Sv): 1 Sv, referans X-ışını radyasyonu ile aynı etkiyi 1 Gy veya 1 J/kg, 1 Sv = 1 Gy = 1 J/kg (non- sistemik birim - geri(bir röntgen biyolojik eşdeğeri), 1 Sv = 100 rem, 1 rem = 1/100 Sv).

Bir iyonlaştırıcı radyasyon kaynağının (IRS) enerjisi genellikle elektron volt (eV) cinsinden ölçülür: 1 eV = 1,6 10 -19 J, bir kişinin yılda IRS'den 250 eV'den fazla olmamasına izin verilir (tek doz - 50 eV).

ölçü birimi röntgen(P), radyoaktif kirlenmeye maruz kalan ortamın durumunu karakterize etmek için kullanılır: 1 P, normal koşullar altında 1 cm3 havada her iki işaretin 2.082 milyon çift iyonunun oluşumuna veya 1 P \u003d 2.58 10 - 4 C / kg (C - pandantif) .

Doğal radyoaktif arka plan - Rusya'da doğal radyasyon kaynaklarından (Dünya yüzeyi, atmosfer, su vb.) izin verilen eşdeğer doz oranı 10-20 μR / sa (10-20 μrem / sa veya 0.1-0.2 μSv/h) ).

Radyoaktif kontaminasyon, yalnızca etkisinin mekansal ölçeği açısından değil, aynı zamanda insan yaşamını on yıllarca (Kyshtym ve Çernobil kazalarının sonuçları) ve hatta yüzyıllar boyunca tehdit eden etkisinin süresi açısından da küresel bir karaktere sahiptir. Böylece, atom ve hidrojen bombalarının ana "doldurulması" - plütonyum-239 (Pu-239) - 24 bin yıllık bir yarı ömre sahiptir. Bu izotopun mikrogramları bile insan vücuduna girdiğinde çeşitli organlarda kansere neden olur; üç "portakal" plütonyum-239, herhangi bir nükleer patlama olmadan potansiyel olarak tüm insanlığı yok edebilir.

Radyoaktif atıkların tüm canlı organizmalar ve bir bütün olarak biyosfer için mutlak tehlikesi göz önüne alındığında, bunların dekontamine edilmeleri ve (veya) tamamen gömülmeleri gerekir ki bu hala çözülmemiş bir sorundur. Çevrenin radyoaktif kirlenmesi ile mücadele sorunu, büyüklüğü ve özellikle tehlikeli sonuçları nedeniyle diğer çevre sorunları arasında ön plana çıkmaktadır. Ünlü ekolojist A.V. Yablokov'a göre, "Rusya'da 1 numaralı çevre sorunu - radyoaktif kirlenmesi."

Dünyanın ve Rusya'nın belirli bölgelerindeki olumsuz radyolojik durum, öncelikle Soğuk Savaş sırasında uzun vadeli bir silahlanma yarışının ve kitle imha silahlarının yaratılmasının sonucudur.

1940'larda silah sınıfı plütonyum (Pu-239) üretimi için. ilk nükleer santraller inşa edildi - reaktörler (nükleer silahlar için onlarca ton Pu-239 gereklidir; bu "patlayıcının bir tonu" 1000 MW kapasiteli bir yavaş nötron nükleer reaktörü tarafından üretilir - bir birim Çernobil tipi konvansiyonel nükleer santralin böyle bir gücü var). Nükleer güçlerin (ABD, SSCB ve ardından Rusya, Fransa ve diğer ülkeler) atmosferde ve su altında nükleer silah testleri, şu anda moratoryumlu olan “barışçıl” amaçlar için yeraltı nükleer patlamaları ciddi kirliliğe yol açmıştır. biyosferin tüm bileşenlerinin

1950'lerde "Barışçıl atom" programı kapsamında (terim Amerikan Başkanı D. Eisenhower tarafından önerildi). Nükleer santral inşaatı önce ABD ve SSCB'de, ardından diğer ülkelerde başladı. Şu anda dünyada elektrik enerjisi üretiminde nükleer santrallerin payı %17'dir (Rus elektrik enerjisi endüstrisinin yapısında nükleer santrallerin payı %12'dir). Rusya'da, sekizi ülkenin Avrupa kesiminde bulunan dokuz nükleer santral var (tüm istasyonlar SSCB'nin varlığı sırasında inşa edildi), en büyüğü - Kursk - 4000 MW kapasiteli.

Nükleer silahların (bombalar, mayınlar, savaş başlıkları), patlayıcı üreten nükleer santrallerin ve nükleer santrallerin cephaneliğine ek olarak, Rusya'daki (ve komşu bölgelerdeki) çevrenin radyoaktif kirlenme kaynakları şunlardır:

• dünyanın en güçlü nükleer buzkıran filosu;
• nükleer güç santralli (ve nükleer silah taşıyan) denizaltı ve yüzey savaş gemileri;
• gemi tamiri ve bu tür gemilerin tersaneleri;
• askeri-sanayi kompleksinin (hizmet dışı bırakılmış denizaltılar dahil) ve nükleer santrallerin radyoaktif atıklarının işlenmesi ve bertarafı ile ilgili işletmeler;
• batık nükleer gemiler;
• gemide nükleer santralleri olan uzay aracı;
• RW imha siteleri.

Bu listeye, Rusya'daki radyasyon durumunun hala 1957'de Kyshtym'deki (Güney Urallar) Mayak Üretim Birliği'nde (PO) (Chelyabinsk-65) ve 1986'da Çernobil'de meydana gelen kazaların sonuçları tarafından belirlendiği eklenmelidir. NPP (ChNPP) 1 .

Şimdiye kadar, Çernobil nükleer santralinde meydana gelen kaza sonucunda Mordovya Cumhuriyeti ve Rusya Federasyonu'nun 13 bölgesinde 3.5 milyon hektarlık bir alan üzerindeki tarım arazileri hala radyoaktif kirlenmeye maruz kalıyor. (Kyshtym kazasının sonuçları aşağıda tartışılmaktadır.)

Rusya'nın radyasyon istikrarsız topraklarının toplam alanı, üzerinde 10 milyondan fazla insanın yaşadığı 1 milyon km 2'yi aşıyor. Şu anda, Rusya topraklarında gömülü olmayan radyoaktif atıkların toplam aktivitesi, seksen Çernobil felaketinin sonuçları açısından eşdeğer olan 4 milyar Ci'den fazladır.

En olumsuz radyasyon çevresel durumu, Rusya'nın Avrupa topraklarının kuzeyinde, Ural bölgesinde, Batı'nın güneyinde ve Doğu Sibirya bölgelerinde, Pasifik Filosunun dayandığı yerlerde gelişmiştir.

Murmansk Bölgesi, kişi başına düşen nükleer tesis sayısı bakımından diğer tüm bölge ve ülkeleri geride bırakmaktadır. Çeşitli nükleer teknolojileri kullanan nesneler burada yaygındır. Sivil tesislerden bu, öncelikle dört güç ünitesine sahip olan (ikisi kaynaklarının sonuna yaklaşıyor) Kola NGS'dir (KAES). 60'a yakın işletme ve kurum, çeşitli radyoizotop teknolojik kontrol cihazlarını kullanmaktadır. Murmansk Atomflot'un yedi buz kırıcısı ve 13 reaktörlü bir hafif taşıyıcısı var.

Nükleer tesislerin ana sayısı silahlı kuvvetlerle ilişkilidir. Kuzey Filosu, 235 nükleer reaktöre sahip 123 nükleer güçle çalışan gemi ile donanmıştır; kıyı pilleri toplam 3-3,5 bin nükleer savaş başlığı içeriyor.

Nükleer hammaddelerin çıkarılması ve işlenmesi, Kola Yarımadası'nda iki özel madencilik ve işleme tesisi tarafından gerçekleştirilir. Nükleer yakıt üretimi sırasında, KNPP'nin çalışması ve nükleer santralli gemiler sırasında üretilen radyoaktif atıklar, doğrudan KNPP topraklarında ve askeri üsler de dahil olmak üzere özel işletmelerde birikir. Sivil işletmelerden gelen düşük seviyeli radyoaktif atıklar Murmansk yakınlarında gömülü; İstasyonda tutulduktan sonra KNPP'den gelen atıklar işlenmek üzere Urallara gönderilir; donanmanın nükleer atıklarının bir kısmı geçici olarak yüzer üslerde depolanıyor.

KNPP'nin ilk aşaması ve gemi nükleer santrallerinin devreden çıkarılması sırasında oluşacak olanlar da dahil olmak üzere, birikmiş atıkların ve yeni oluşan atıkların gömüleceği bölgenin ihtiyaçlarına yönelik özel RW depolarının oluşturulmasına karar verildi. .

Murmansk ve Arkhangelsk bölgelerinde yılda 1 bin m3 katı ve 5 bin m3 sıvı RW oluşur. Belirtilen atık seviyesi son 30 yıldır korunmuştur.

1950'lerin sonundan beri 1992'ye kadar, Sovyetler Birliği, Barents ve Kara Denizlerinde, nükleer denizaltılardan (NPS) 15 reaktör, Lenin buzkıranından üç reaktör (13'ü acil durum) dahil olmak üzere, toplam etkinliği 2,5 milyon Ci olan katı ve sıvı radyoaktif atıkları bertaraf etti. altı nükleer yakıt içeren nükleer denizaltı reaktörleri). Uzak Doğu'da nükleer reaktörlerin ve sıvı radyoaktif atıkların taşması da meydana geldi: Japonya Denizi ve Okhotsk Denizi'nde ve Kamçatka kıyılarında.

Nükleer denizaltı kazaları tehlikeli bir radyolojik durum yaratır. Bunlardan, dünya çapında rezonans alan Komsomolets nükleer denizaltısının (7 Nisan 1989) en ünlü trajedisi, 42 mürettebat üyesinin ölümüyle sonuçlandı ve tekne, 1680 m derinlikte, 1680 m derinlikte yerde yatıyordu. Barents Denizi, Norveç kıyılarından 300 deniz mili uzaklıkta. Teknenin reaktör çekirdeğinde yaklaşık 42 bin Ki stronsiyum-90 ve 55 bin Ki sezyum-137 bulunuyor. Ayrıca, teknede plütonyum-239 ile nükleer silahlar var.

Felaketin meydana geldiği Kuzey Atlantik bölgesi, Dünya Okyanusunun biyolojik olarak en üretken bölgelerinden biridir, özellikle ekonomik öneme sahiptir ve Rusya, Norveç ve bir dizi başka ülkenin çıkarları alanındadır. Analizlerin sonuçları, şimdiye kadar tekneden dış ortama radyonüklid salınımının önemsiz olduğunu, ancak sel alanında bir kirlenme bölgesi oluştuğunu gösterdi. Bu süreç dürtüsel olabilir, özellikle tehlikeli, teknenin savaş başlıklarında bulunan plütonyum-239 ile kontaminasyondur. Deniz suyu-plankton-balık trofik zinciri boyunca radyonüklidlerin transferi ciddi çevresel, politik ve ekonomik sonuçlarla tehdit ediyor.

Kyshtym'deki Güney Urallarda, 1940'ların sonlarından beri Mayak Üretim Derneği (Chelyabinsk-65) bulunmaktadır. kullanılmış nükleer yakıtın rejenerasyonu. 1951 yılına kadar, işleme sırasında ortaya çıkan sıvı RW, Techa Nehri ile birleşti. Nehir ağı aracılığıyla: Techa-Iset-Ob, Kara Deniz'e ve deniz akıntıları ile Arktik havzasının diğer denizlerine radyoaktif maddeler taşındı. Böyle bir deşarj daha sonra durdurulmuş olsa da, 40 yıldan fazla bir süre sonra, Techa Nehri'nin bazı bölümlerinde radyoaktif stronsiyum-90 konsantrasyonu, arka planı 100-1000 kat aştı. 1952'den beri, 10 km2'lik bir alana sahip Karaçay Gölü'ne (3 numaralı teknik rezervuar olarak adlandırılır) nükleer atık dökülüyor. Atıkların ürettiği ısı nedeniyle göl sonunda kurudu. Gölün toprak ve betonla doldurulması başladı; son dolgu için, hesaplamalara göre, 28 milyar ruble maliyetle ~800 bin m kayalık toprak gerekli olacaktır (1997 fiyatlarıyla). Bununla birlikte, gölün altında, toplam aktivitesi 120 milyon Ci olan (4. Çernobil güç ünitesinin patlaması sırasında radyasyon aktivitesinden neredeyse 2,5 kat daha yüksek) radyonüklidlerle dolu bir lens oluştu.

Son zamanlarda, 1957'de Mayak Üretim Derneği'nde ciddi bir radyasyon kazası meydana geldiği biliniyordu: radyoaktif atık içeren bir kabın patlaması sonucunda, 105 km uzunluğunda ve 8 km boyunca uzanan 2 milyon Ci radyoaktiviteli bir bulut oluştu. km genişliğinde. Ciddi radyasyon kirliliği (Çernobil'in yaklaşık 1/3'ü), 200 binden fazla insanın yaşadığı 15 bin km2'lik bir alana maruz kaldı. Radyasyonla kirlenmiş bölgede, artan radyasyon koşulları altında onlarca yıldır canlı dünya gözlemlerinin yapıldığı bir rezerv oluşturuldu. Ne yazık ki, bu gözlemlerin verileri gizli olarak kabul edildi ve bu da Çernobil kazasının tasfiyesinde gerekli tıbbi ve biyolojik tavsiyelerin verilmesini imkansız hale getirdi. "Mayak" kazaları, en son 1994 yılında birçok kez meydana geldi. Aynı zamanda, Petropavlovsk-Kamchatsky yakınlarındaki radyoaktif atık deposunun kısmen tahrip edilmesinin bir sonucu olarak, arka plana kıyasla radyasyonda 1000 kat geçici bir artış olmuş.

Şimdiye kadar, Mayak Üretim Birliği'nde yılda 100 milyon Ci'ye kadar sıvı radyoaktif atık üretiliyor ve bunların bir kısmı basitçe yüzey sularına dökülüyor. Katı radyoaktif atıklar, güvenlik gerekliliklerini karşılamayan hendek tipi mezarlıklarda depolanmakta ve bunun sonucunda 3 milyon hektardan fazla arazi radyoaktif olarak kirlenmektedir. Mayak Üretim Derneği'nin etki bölgesinde, hava, su ve toprağın radyoaktif kirlenme seviyeleri, ülke ortalama değerlerinden 50-100 kat daha yüksektir; onkolojik hastalıklar ve çocukluk çağı lösemi sayısında artış oldu. İşletme, orta seviye radyoaktif atıkların yüksek seviyeli vitrifikasyonu ve bitümlenmesi için komplekslerin inşasına ve ayrıca RBMK-1000 serisi reaktörlerden (reaktörler) kullanılmış nükleer yakıtın uzun süreli depolanması için bir metal-beton konteynerin deneme işletimine başlamıştır. bu tip Çernobil nükleer santralinde kuruldu).

Bazı tahminlere göre, Chelyabinsk bölgesindeki mevcut RW'nin toplam radyoaktivitesi büyük bir rakama ulaşıyor - 37 milyar GBq. Bu miktar, eski SSCB topraklarının tamamını Çernobil yeniden yerleşim bölgesinin bir analoguna dönüştürmek için yeterlidir.

Ülkedeki bir başka "radyoaktif gerilim" yatağı, Krasnoyarsk'a 50 km uzaklıkta bulunan silah sınıfı plütonyum üretimi ve radyoaktif atıkların işlenmesi için madencilik ve kimya tesisidir (MCC). Yüzeyde, 100.000 nüfuslu, kesin bir resmi adı olmayan (Sotsgorod, Krasnoyarsk-26, Zheleznogorsk) bir şehirdir; bitkinin kendisi derin yeraltında bulunur. Bu arada, ABD, Büyük Britanya, Fransa'da (birer birer) benzer nesneler var; Çin'de böyle bir tesis yapım aşamasında. Elbette, yurtdışından ithal edilen RW'nin işlenmesinin 1 ton atık başına 500.000 $ getirmesi dışında, Krasnoyarsk Madencilik ve Kimyasal Kombine hakkında çok az şey biliniyor. Uzmanlara göre, madencilik ve kimya kompleksindeki radyasyon durumu mikroR/h cinsinden değil, mR/sn cinsinden ölçülmektedir! On yıllardır, tesis sıvı radyoaktif atıkları derin ufuklara pompalıyor (1998 verilerine göre, ~ 50 milyon m pompalandılar Yenisey 800 km'den fazla bir mesafede izlenebilir.

Bununla birlikte, yüksek oranda radyoaktif atıkların yeraltı katmanlarına gömülmesi diğer ülkelerde de kullanılmaktadır: örneğin ABD'de radyoaktif atıklar derin tuz madenlerine ve İsveç'te - kayalara gömülür.

Nükleer santraller tarafından çevrenin radyoaktif kirlenmesi sadece acil durumların bir sonucu olarak değil, oldukça düzenli olarak gerçekleşmektedir. Örneğin, Mayıs 1997'de Kursk Nükleer Santrali'ndeki teknolojik onarımlar sırasında, atmosfere tehlikeli bir sezyum-137 sızıntısı meydana geldi.

Nükleer sanayi işletmeleri, radyoaktif maddelerin üretimi, kullanımı, depolanması, taşınması ve bertarafı ile ilgilenir. Başka bir deyişle, RW üretimi, radyasyon güvenliğinin sağlanması konusunda özel gereksinimler getiren nükleer enerji yakıt döngüsünün (Şekil 2) tüm aşamalarına eşlik eder.

Uranyum cevheri madenlerde yeraltı veya açık ocak madenciliği ile çıkarılır. Doğal uranyum, izotopların bir karışımıdır: uranyum-238 (%99,3) ve uranyum-235 (%0,7). Ana nükleer yakıt uranyum-235 olduğundan, birincil işlemden sonra cevher, cevherdeki uranyum-235 içeriğinin %3-5'e getirildiği zenginleştirme tesisine girer. Yakıtın kimyasal olarak işlenmesi, daha sonra yakıt çubuklarının (yakıt elemanları) üretimi için zenginleştirilmiş uranyum heksaflorür 235 UF 6 elde etmekten oluşur.

Uranyum yataklarının gelişimi, madencilik endüstrisinin diğer dalları gibi çevreyi bozar: geniş alanlar ekonomik kullanımdan çekilir, peyzaj ve hidrolojik rejim değişikliği, hava, toprak, yüzey ve yeraltı suyu radyonüklidlerle kirlenir. Doğal uranyumun birincil işlenmesi aşamasında radyoaktif atık miktarı çok yüksektir ve %99,8'dir. Rusya'da, uranyumun madenciliği ve birincil işlenmesi yalnızca bir işletmede gerçekleştirilir - Priargunsky Madencilik ve Kimya Derneği. Yakın zamana kadar faaliyet gösteren tüm uranyum cevheri madenciliği ve işleme işletmelerinde, 1.8 10 5 Ci aktiviteye sahip 108 m 3 radyoaktif atık, çöplüklerde ve atıklarda bulunmaktadır.

Nükleer yakıt içeren metal çubuklar olan yakıt elemanları (%3 uranyum-235), bir nükleer santral reaktörünün çekirdeğine yerleştirilir. Çeşitli uranyum-235 fisyon zinciri reaksiyonları mümkündür (ortaya çıkan fragmanlardaki fark ve yayılan nötron sayısı), örneğin:

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.

Uranyumun bölünmesi sırasında açığa çıkan ısı, çekirdekten akan ve çubukları yıkayan suyu ısıtır. Yaklaşık üç yıl sonra, yakıt çubuklarındaki uranyum-235 içeriği %1'e düşer, verimsiz ısı kaynakları haline gelirler ve değiştirilmeleri gerekir. Her yıl, yakıt çubuklarının üçte biri çekirdekten çıkarılır ve yenileriyle değiştirilir: tipik bir 1000 MW'lık nükleer santral için bu, yılda 36 ton yakıt çubuğunun çıkarılması anlamına gelir.

Nükleer reaksiyonlar sırasında, yakıt elementleri radyonüklidler - uranyum-235'in fisyon ürünleri ve ayrıca (bir dizi b-bozunması yoluyla) plütonyum-239 ile zenginleştirilir:

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

Kullanılmış yakıt çubukları, çekirdekten bir su altı kanalı yoluyla suyla dolu depolama tesislerine taşınır ve burada çok toksik radyonüklidlerin çoğu (özellikle en tehlikeli iyot-131) bozunana kadar çelik kutularda birkaç ay saklanır. Bundan sonra, yakıt çubukları, örneğin hızlı nötron nükleer reaktörleri için plütonyum çekirdekleri veya silah sınıfı plütonyum elde etmek üzere yakıt rejenerasyon tesislerine gönderilir.

Nükleer reaktörlerden gelen sıvı atıklar (özellikle, yenilenmesi gereken birincil devreden gelen su), işlemden (buharlaşma) sonra nükleer santralin topraklarında bulunan beton depolama tesislerine yerleştirilir.

Nükleer santrallerin çalışması sırasında belirli miktarda radyonüklid havaya salınır. Radyoaktif iyot-135 (çalışan bir reaktördeki ana bozunma ürünlerinden biri), yarı ömrü sadece 6,7 saat olduğundan kullanılmış nükleer yakıtta birikmez, ancak sonraki radyoaktif bozunmaların bir sonucu olarak ksenon-135 radyoaktif gaza dönüşür. nötronları aktif olarak emer ve bu nedenle zincirleme reaksiyonu önler. Reaktörün "ksenon zehirlenmesini" önlemek için, ksenon uzun borular vasıtasıyla reaktörden çıkarılır.

Kullanılmış nükleer yakıtın işlenmesi ve depolanması aşamalarında atık üretimi zaten tartışıldı. Ne yazık ki, mevcut ve kullanılan tüm RW nötrleştirme yöntemleri (çimentolama, vitrifikasyon, bitümleme vb.) ve ayrıca seramik odalarda katı RW yakma (Moskova Bölgesi'ndeki NPO Radon'da olduğu gibi) etkisizdir ve önemli bir çevresel tehlike oluşturmaktadır. .

Nükleer santrallerden radyoaktif atıkların bertarafı ve bertarafı sorunu, dünyadaki çoğu nükleer santralin sökülmesinin zamanı geldiğinde özellikle akut hale geliyor (IAEA'ya göre 2 , bunlar 65'ten fazla nükleer santral reaktörü) ve bilimsel amaçlar için kullanılan 260 reaktör). Bir nükleer santralin çalışması sırasında, istasyonun tüm unsurlarının, özellikle reaktör bölgesinin metal yapılarının radyoaktif olarak tehlikeli hale geldiğine dikkat edilmelidir. Nükleer santrallerin sökülmesi maliyet ve zaman açısından inşaatlarıyla karşılaştırılabilirken, sökme için hala kabul edilebilir bilimsel, teknik ve çevresel teknoloji yoktur. Sökmeye bir alternatif, istasyonu mühürlemek ve 100 yıl veya daha uzun süre korumaktır.

Çernobil nükleer santralindeki yangının sona ermesinden önce bile, reaktörün altına bir tünel döşenmeye başlandı, altında bir girinti oluşturuldu ve daha sonra çok metrelik bir beton tabakasıyla dolduruldu. Hem blok hem de bitişik bölgeler betonla döküldü - bu, 20. yüzyılın bir “inşaat mucizesi” (ve tırnaksız bir kahramanlık örneği). "lahit" denir. Çernobil nükleer santralinin patlayan 4. güç ünitesi hala dünyanın en büyük ve en tehlikeli kötü donanımlı radyoaktif atık depolama tesisi!

Tıbbi ve diğer araştırma kurumlarında radyoaktif malzemeler kullanıldığında, nükleer endüstriden ve askeri-sanayi kompleksinden önemli ölçüde daha az miktarda radyoaktif atık üretilir - bu, yılda birkaç on metreküp atıktır. Bununla birlikte, radyoaktif malzemelerin kullanımı genişlemekte ve bununla birlikte atık miktarı da artmaktadır.

Radyoaktif atık sorunu, Rio de Janeiro'daki Dünya Sorunları Zirvesi'nde (1992) kabul edilen “21. Yüzyıl Gündemi”nin ve “21. Yüzyıl””, Birleşmiş Milletler Genel Kurulu Özel Oturumu tarafından kabul edilmiştir (Haziran 1997). İkinci belge, özellikle, radyoaktif atık yönetimi yöntemlerini iyileştirmek, bu alanda uluslararası işbirliğini genişletmek (bilgi ve deneyim alışverişi, ilgili teknolojilerin yardımı ve transferi, vb.), sorumluluğu sıkılaştırmak için bir önlemler sisteminin ana hatlarını vermektedir. radyoaktif atıkların güvenli bir şekilde depolanmasını ve uzaklaştırılmasını sağlamak için devletlerin

Eylem Programı, dünyanın sürdürülebilir kalkınmasındaki genel eğilimlerin bozulmasını kabul etmekte, ancak 2002'de yapılması planlanan bir sonraki uluslararası çevre forumunda, insanlar için elverişli yaşam koşulları yaratmayı amaçlayan sürdürülebilir kalkınmanın sağlanmasında somut ilerleme kaydedileceği ümidini ifade etmektedir. gelecek nesiller.

E.E. Borovsky

________________________________
1 Aşağıdaki tüm veriler, Rusya Federasyonu Çevre Koruma Devlet Komitesinin “Rusya Federasyonu'nun çevre durumu hakkında” devlet raporlarındaki ve Rus çevre gazetesi “Yeşil Dünya” daki açık yayınların materyallerinden alınmıştır ( 1995–1999).
2 Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı.

Radyoaktif atık (RW), radyoaktif elementler içeren ve pratik değeri olmadığı için gelecekte tekrar kullanılamayacak olan maddelerdir. Radyoaktif cevherin çıkarılması ve işlenmesi sırasında, ısı üreten ekipmanın çalışması sırasında ve nükleer atıkların bertarafı sırasında oluşurlar.

Radyoaktif atık türleri ve sınıflandırılması

Radyoaktif atık türlerine göre ayrılır:

• duruma göre - katı, gaz, sıvı;
• spesifik aktiviteye göre - oldukça aktif, orta aktivite, düşük aktivite, çok düşük aktivite
• türe göre - silinmiş ve özel;
• radyonüklidlerin yarı ömrüne göre - uzun ve kısa ömürlü;
• nükleer tipteki unsurlarla - varlıklarıyla, yokluklarıyla;
• madencilik için - uranyum cevherlerinin işlenmesinde, mineral hammaddelerin çıkarılmasında.

Bu sınıflandırma Rusya için de geçerlidir ve uluslararası düzeyde kabul edilmektedir. Genel olarak, sınıflara bölünme nihai değildir, çeşitli ulusal sistemlerle uyumlu hale getirilmesi gerekir.

Kontrolden çıktı

Çok düşük konsantrasyonda radyonüklid bulunan radyoaktif atık türleri vardır. Pratik olarak çevre için tehlike oluşturmazlar. Bu tür maddeler muaf olarak sınıflandırılır. Bunlardan yıllık maruz kalma miktarı 10 μ3v seviyesini geçmez.

RW yönetim kuralları

Radyoaktif maddeler, yalnızca tehlike düzeyini belirlemek için değil, aynı zamanda bunları işlemek için kurallar geliştirmek için sınıflara ayrılır:

• radyoaktif atıklarla çalışan bir kişinin korunmasının sağlanması gereklidir;
• çevrenin tehlikeli maddelerden korunması artırılmalıdır;
• atık bertaraf sürecini kontrol etmek;
• belgelere dayalı olarak her bir depodaki maruziyet düzeyini belirtmek;
• radyoaktif elementlerin birikimini ve kullanımını kontrol etmek;
• tehlike durumunda kazalar önlenmelidir;
• acil durumlarda, tüm sonuçlar ortadan kaldırılmalıdır.

RAO tehlikesi nedir?

Böyle bir sonucu önlemek için radyoaktif element kullanan tüm işletmeler filtrasyon sistemleri uygulamak, üretim faaliyetlerini kontrol etmek, atıkları dekontamine etmek ve bertaraf etmekle yükümlüdür. Bu, çevresel bir felaketin önlenmesine yardımcı olur.

RW tehlike seviyesi birkaç faktöre bağlıdır. Her şeyden önce, bu atmosferdeki atık miktarı, radyasyonun gücü, kirlenmiş bölgenin alanı, üzerinde yaşayan insan sayısıdır. Bu maddeler ölümcül olduğundan, bir kaza durumunda afetin ortadan kaldırılması ve nüfusun bölgeden tahliye edilmesi gerekmektedir. Radyoaktif atıkların diğer bölgelere transferini önlemek ve durdurmak da önemlidir.

Depolama ve nakliye kuralları

Radyoaktif maddelerle çalışan bir işletme, atıkların güvenli bir şekilde depolanmasını sağlamalıdır. Radyoaktif atıkların toplanmasını, bertarafına aktarılmasını içerir. Depolama için gerekli araç ve yöntemler belgelerle belirlenir. Onlar için özel kaplar kauçuk, kağıt ve plastikten yapılmıştır. Ayrıca buzdolaplarında, metal bidonlarda saklanırlar. Radyoaktif atıkların taşınması özel sızdırmaz kaplarda gerçekleştirilir. Taşımada, güvenli bir şekilde sabitlenmeleri gerekir. Taşıma işlemi ancak bunun için özel lisansa sahip firmalar tarafından gerçekleştirilebilir.

geri dönüşüm

Geri dönüşüm yöntemlerinin seçimi, atığın özelliklerine bağlıdır. Bazı atık türleri, atık hacmini optimize etmek için parçalanır ve sıkıştırılır. Bir fırında belirli kalıntıları yakmak gelenekseldir. RW işleme, aşağıdaki gereksinimlere uygun olmalıdır:

• maddelerin sudan ve diğer ürünlerden izolasyonu;
• radyasyonu ortadan kaldırmak;
• hammaddeler ve mineraller üzerindeki etkiyi izole edin;
• Geri dönüşümün fizibilitesini değerlendirin.

Toplama ve kaldırma

Radyoaktif atıkların toplanması ve bertarafı, radyoaktif olmayan elementlerin bulunmadığı yerlerde yapılmalıdır. Bu durumda, agregasyon durumunu, atık kategorisini, özelliklerini, materyallerini, radyonüklidlerin yarı ömrünü ve maddenin potansiyel tehdidini dikkate almak gerekir. Bu bağlamda RW yönetimi için bir strateji geliştirilmesi gerekmektedir.

Toplama ve çıkarma için özel ekipman kullanmanız gerekir. Uzmanlar, bu operasyonların ancak orta ve düşük aktif maddelerle mümkün olduğunu söylüyor. Süreç boyunca, bir çevre felaketini önlemek için her adım kontrol edilmelidir. Küçük bir hata bile bir kazaya, çevre kirliliğine ve çok sayıda insanın ölümüne neden olabilir. Radyoaktif maddelerin etkisini ortadan kaldırmak ve doğayı eski haline getirmek on yıllar alacaktır.

1 ila 5 tehlike sınıfından atıkların uzaklaştırılması, işlenmesi ve bertarafı

Rusya'nın tüm bölgeleriyle çalışıyoruz. Geçerli lisans. Kapanış belgelerinin tam seti. Müşteriye bireysel yaklaşım ve esnek fiyatlandırma politikası.

Bu formu kullanarak hizmet sunumu için bir talep bırakabilir, ticari bir teklif talep edebilir veya uzmanlarımızdan ücretsiz danışmanlık alabilirsiniz.

Göndermek

Radyoaktif atık, büyük miktarlarda tehlikeli elementler içeren, daha sonraki faaliyetler için uygun olmayan bir maddedir.

Çeşitli doğal ve insan yapımı radyasyon kaynakları, tehlikeli atıkların ortaya çıkmasına neden olur. Bu tür çöpler aşağıdaki işlemler sırasında üretilir:

• nükleer yakıt üretirken
• nükleer reaktörün işletilmesi
• yakıt elemanlarının radyasyonla işlenmesi
• doğal veya yapay radyoizotopların üretimi ve kullanımı

Radyoaktif atıkların toplanması ve daha fazla işlenmesi, Rusya Federasyonu mevzuatı ile belirlenir.

sınıflandırma

Rusya'da, radyoaktif atıkların sınıflandırılması, radyoaktif atıkların toplanmasını ve yönetimini düzenleyen 11 Temmuz 2011 tarih ve 190 sayılı Federal Yasaya dayanmaktadır.

Radyoaktif atık aşağıdaki tiplerde olabilir:

• Kaldırıldı. Çıkarma sırasında ortaya çıkabilecek risk ve ayrıca tehlikeli atıkların daha fazla kullanılması. Bu maliyetler, ülkede bir deponun oluşturulmasıyla ilişkili riskten daha yüksek olmamalıdır.
• Özel. Tehlikeli radyasyona olası maruziyeti ve ayrıca elementlerin alınmasına ve daha fazla kullanımına dayalı diğer riskleri içeren bir risk. Bulundukları bölgede gömülmeleri ile ilgili riskleri aşmalıdır.

Dağıtım kriterleri Rusya Hükümeti tarafından belirlenir.

Radyoaktif atıkların sınıflandırılması aşağıdakilere göre yapılır:

Radyonüklidlerin yarı ömrü şunları içerir:

• uzun ömürlü
• kısa ömürlü

özel aktivite. Bu nedenle, aktivite derecesine bağlı olarak, radyoaktif atıklar genellikle şu şekilde ayrılır:

• Zayıf aktif, beta yayan radyoizotopların konsantrasyonu, böyle bir maddede 10 - 5 curie / l'ye ulaşır.
• Orta aktivite, beta yayan radyoizotopların konsantrasyonu 1 curie / l'den fazla ulaşır.
• Düşük aktif.
• Çok düşük aktivite.

Belirtmek, bildirmek. Bu tür çöplerin üç türü vardır:

• LRW (sıvı radyoaktif atık)
• Sağlam

Nükleer tip elemanların varlığı:

• kullanılabilirlik
• yokluk

Vurgulamak da gelenekseldir:

• Uranyum cevherlerinin madenciliği (işlenmesi) sürecinde oluşan malzemeler.
• Atom enerjisi kullanımı ile ilişkili olmayan mineral (organik) hammaddelerin çıkarılması sonucu oluşan malzemeler.

Tehlike

Bu atıklar, radyoaktif arka plan seviyesini artırdıkları için doğa için son derece tehlikelidir. Ayrıca tüketilen yiyecek ve su ile zararlı maddelerin insan vücuduna girme tehlikesi de bulunmaktadır. Sonuç mutasyon, zehirlenme veya ölümdür.

Bu nedenle zararlı atıkların dış ortama girmesini önlemek için işletmelere her türlü filtreyi kullanmaları tavsiye edilir. Şu anda mevzuat, zararlı elementleri toplayan özel temizleyicilerin kurulumunu zorunlu kılmaktadır.

Radyasyon tehlikesi seviyesi şunlara bağlıdır:

• Biyosferdeki radyoaktif atık miktarları.
• Mevcut gama radyasyonunun doz oranı.
• Kirliliğe maruz kalan bölge alanları.
• Nüfus.

Radyoaktif atık insan vücuduna girdiğinde tehlikelidir. Bu nedenle, bu tür madenciliği oluşum bölgelerinde yerelleştirmek gerekir. Bu hammaddelerin mevcut hayvan ve insan besin zincirleri yoluyla olası göçünü önlemek çok önemlidir.

Depolama ve nakliye

• Radyoaktif atıkların depolanması. Depolama, işleme veya bertaraf için zararlı unsurların toplanmasını ve ardından transferini içerir.
• Defin, atıkların düzenli depolama alanlarına yerleştirilmesidir. Böylece tehlikeli atıklar insan faaliyeti kapsamından çıkarılmakta ve çevre için tehlike oluşturmamaktadır.

Sadece katı ve katılaşmış atıkların depolama için mezarlıklara gönderilebileceği unutulmamalıdır. Atıkların radyoaktif tehlike süresi, depolama ve bertarafın gerçekleştiği mühendislik yapılarının "yaşam süresinden" daha düşük olmalıdır.

Tehlikeli atıkların bertarafı ile ilgili aşağıdaki özellikler de dikkate alınmalıdır:

• Yalnızca olası tehdit süresi 500 yıldan fazla olmayan radyoaktif atıklar, uzak bir bölgede bertaraf edilmek üzere gönderilecektir.
• Tehlike süresi birkaç on yıldan fazla olmayan atık, işletme tarafından bertaraf edilmek üzere gönderilmeden kendi topraklarında depolanması durdurulabilir.

Depoya gönderilen maksimum tehlikeli atık miktarı, deponun güvenlik değerlendirmesine göre belirlenir. Özel bir odada izin verilen atık içeriğini belirleme yöntemleri ve araçları düzenleyici belgelerde bulunabilir.

Bu atıklar için kaplar, aşağıdaki unsurlardan yapılmış tek kullanımlık torbalardır:

• silgi
• plastik
• kağıt

Bu tür kaplar kullanılarak paketlenen radyoaktif atıkların toplanması, depolanması, taşınması ve daha fazla işlenmesi, özel donanımlı nakliye konteynırlarında gerçekleştirilir. Bu kapların depolanması amaçlanan tesisler koruyucu ekranlar, buzdolapları veya kaplarla donatılmalıdır.

Çeşitli radyoaktif atıklar için geniş bir depolama seçenekleri listesi vardır:

• buzdolapları. Laboratuvar hayvanlarının cesetlerini ve diğer organik maddeleri içerecek şekilde tasarlanmıştır.
• Metal davullar. İçine toz haline getirilmiş radyoaktif atık konulur ve kapakları kapatılır.
• Su geçirmez boya. Taşıma için laboratuvar ekipmanlarını kapsar.

geri dönüşüm

Radyoaktif atıkların arıtılması birkaç şekilde mümkündür, yöntem seçimi işlenecek atık türüne bağlıdır.

Radyoaktif atıkların bertarafı:

• Ezilir ve preslenirler. Bu, hammadde hacmini optimize etmek ve aktiviteyi azaltmak için gereklidir.
• Yanıcı kalıntıları bertaraf etmek için kullanılan fırınlarda yakılırlar.

Radyoaktif atıkların işlenmesi mutlaka hijyenik gerekliliklere uygun olmalıdır:

1. Gıda ve sudan %100 garantili izolasyon.
2. İzin verilen seviyeyi aşan dış maruziyetin olmaması.
3. Maden yatakları üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur.
4. Maliyet etkin eylemlerin uygulanması.

Toplama ve kaldırma

Bu atıkların daha fazla imhası sırasında toplama ve ayırma, oluştukları yerlerde radyoaktif olmayan maddelerden ayrı olarak yapılmalıdır.

Bu dikkate alınmalıdır:

• Zararlı bir maddenin toplu hali.
• Madde kategorisi.
• Toplanacak malzeme miktarı.
• Bir maddenin her özelliği (kimyasal ve fiziksel).
• Radyonüklidlerin yaklaşık yarı ömrü. Kural olarak, ölçüm gün olarak, yani 15 günden fazla veya 15 günden az olarak sunulur.
• Maddenin potansiyel tehlikesi (yangın veya patlama tehlikesi).
• Radyoaktif atıkların gelecekteki yönetimi.

Önemli bir noktayı belirtmekte fayda var - toplama ve bertaraf sadece düşük ve orta aktif atık türleri ile yapılabilir.

NRW - düşük aktif, bir boru yoluyla çıkarılabilen ve daha fazla dağıtılabilen havalandırma emisyonlarıdır. Ulusal operatör tarafından radyoaktif atıkların yönetimi için kurulan CST normuna göre, salınımın yüksekliği ve koşulları için bir parametre vardır.

DCS değeri şu şekilde hesaplanır: bir maddenin yıllık alım sınırının belirli bir su hacmine (genellikle 800 litre alınır) veya havaya (8 milyon litre) oranı. Bu durumda, CST parametresi, su ve hava yoluyla insan vücuduna zararlı maddelerin (radyonüklidler) yıllık alımının sınırıdır.

Ara ve sıvı atık arıtma

Orta aktiviteli radyoaktif bir maddenin toplanması ve uzaklaştırılması, özel cihazlar kullanılarak gerçekleştirilir:

• Gaz tutucular. Görevi gaz almak, depolamak ve sonra serbest bırakmak olan bir teknoloji. Ana özelliği, yarı ömrü düşük (1 - 4 saat) atıkların, tam olarak zararlı maddenin tamamen etkisiz hale getirilmesi için gereken süre boyunca cihazda tutulacak olmasıdır.
• adsorpsiyon sütunları. Cihaz, radyoaktif gazların daha eksiksiz çıkarılması (yaklaşık %98) için tasarlanmıştır. Dekontaminasyon şeması aşağıdaki gibidir: gaz, nem ayırma işlemi ile soğutulur, ardından kolonların kendisinde derin kurutma ve maddenin zararlı elementleri emmek için kömür içeren adsorbe ediciye verilmesi.

Sıvı radyoaktif atıklar genellikle buharlaştırma ile işlenir. Maddenin zararlı safsızlıklardan ön saflaştırılması ile iki aşamalı bir iyon değişimidir.

Başka bir yol daha var - çevre için tehlikeli olan sıvı atıklar kauçuk ışınlama tesisleri kullanılarak temizlenebilir. Çoğu durumda, suda depolanan Co-60 tipi bir ışınlayıcı kullanılır.

Radyoaktif atık kavramı

Atık kaynakları

sınıflandırma

Radyoaktif atık yönetimi

Radyoaktif atık yönetiminin ana aşamaları

jeolojik mezar

dönüşüm

Radyoaktif atık(RAO) - kimyasal elementlerin radyoaktif izotoplarını içeren ve pratik değeri olmayan atıklar.

Rus "Atom Enerjisinin Kullanımına İlişkin Kanun" (21 Kasım 1995 tarih ve 170-FZ sayılı) uyarınca, radyoaktif atık, daha fazla kullanımı öngörülmeyen nükleer malzemeler ve radyoaktif maddelerdir. Rus yasalarına göre, ülkeye radyoaktif atık ithalatı yasaktır.

Genellikle karıştırılır ve radyoaktif atık ve kullanılmış nükleer yakıtla eş anlamlı olarak kabul edilir. Bu kavramları ayırt etmek gerekir. Radyoaktif atık, kullanılması amaçlanmayan malzemelerdir. Kullanılmış nükleer yakıt, nükleer yakıt kalıntıları ve başta 137 Cs ve 90 Sr olmak üzere birçok fisyon ürünü içeren, endüstri, tarım, tıp ve bilimde yaygın olarak kullanılan bir yakıt elementidir. Bu nedenle işlenmesi sonucunda taze nükleer yakıt ve izotop kaynaklarının elde edildiği değerli bir kaynaktır.

Atık kaynakları

Radyoaktif atık, kendisini oluşturan radyonüklidlerin konsantrasyonları ve yarı ömürleri gibi çok farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip çeşitli biçimlerde gelir. Bu atıklar üretilebilir:

Radyoaktif malzemelerin işlendiği tesislerden çıkan havalandırma emisyonları gibi gaz halinde;

Araştırma tesislerinden gelen sintilasyon sayaç çözümlerinden kullanılmış yakıtın yeniden işlenmesinden kaynaklanan yüksek seviyeli sıvı atıklara kadar sıvı formda;

Katı halde (kontamine sarf malzemeleri, hastanelerden, tıbbi araştırma tesislerinden ve radyofarmasötik laboratuvarlardan gelen cam eşyalar, yakıt işlemeden camlaştırılmış atıklar veya atık olarak kabul edildiğinde nükleer santrallerden kullanılmış yakıt).

İnsan faaliyetlerinde radyoaktif atık kaynaklarına örnekler:

PIR (doğal radyasyon kaynakları). Doğal radyasyon kaynakları (NIR) olarak bilinen, doğal olarak radyoaktif olan maddeler vardır. Bu maddelerin çoğu, potasyum-40, rubidyum-87 (beta yayıcılar) gibi uzun ömürlü nüklidlerin yanı sıra uranyum-238, toryum-232 (alfa parçacıkları yayan) ve bunların bozunma ürünlerini içerir. .

Bu tür maddelerle çalışmak, Sanepidnadzor tarafından yayınlanan sıhhi kurallarla düzenlenir.

Kömür. Kömür, uranyum veya toryum gibi az sayıda radyonüklid içerir, ancak bu elementlerin kömürdeki içeriği, yerkabuğundaki ortalama konsantrasyonlarından daha azdır.

Pratik olarak yanmadıkları için uçucu küldeki konsantrasyonları artar.

Bununla birlikte, külün radyoaktivitesi de çok düşüktür, yaklaşık olarak siyah şeyllerin radyoaktivitesine eşittir ve fosfat kayalarınınkinden daha azdır, ancak belirli bir miktarda uçucu kül atmosferde kaldığı ve solunduğu için bilinen bir tehlikeyi temsil eder. Aynı zamanda, toplam emisyon miktarı oldukça büyüktür ve Rusya'da 1.000 ton uranyuma ve dünya çapında 40.000 ton uranyuma eşdeğerdir.

Yağ ve gaz. Petrol ve gaz endüstrisinin yan ürünleri genellikle radyum ve bozunma ürünlerini içerir. Petrol kuyularındaki sülfat yatakları radyum açısından çok zengin olabilir; su, petrol ve gaz kuyuları genellikle radon içerir. Radon, bozunurken, boru hatlarının içinde bir tortu oluşturan katı radyoizotoplar oluşturur. Rafinerilerde, propan üretim alanı, radon ve propanın aynı kaynama noktasına sahip olması nedeniyle genellikle en radyoaktif alanlardan biridir.

Minerallerin zenginleştirilmesi. Mineral işlemeden kaynaklanan atıklar doğal olarak radyoaktif olabilir.

Tıbbi RAO. Radyoaktif tıbbi atıklarda beta ve gama ışınlarının kaynakları baskındır. Bu atıklar iki ana sınıfa ayrılmaktadır. Teşhis amaçlı nükleer tıp, teknetyum-99m (99 Tc m) gibi kısa ömürlü gama yayıcıları kullanır. Bu maddelerin çoğu kısa sürede ayrışır ve ardından sıradan atık olarak bertaraf edilebilir. Tıpta kullanılan diğer izotop örnekleri (yarı ömür parantez içinde belirtilmiştir): Yttrium-90, lenfomaların tedavisinde kullanılır (2.7 gün); İyot-131, tiroid teşhisi, tiroid kanseri tedavisi (8 gün); Stronsiyum-89, kemik kanseri tedavisi, intravenöz enjeksiyonlar (52 gün); İridyum-192, brakiterapi (74 gün); Kobalt-60, brakiterapi, harici ışın tedavisi (5.3 yıl); Sezyum-137, brakiterapi, harici ışın tedavisi (30 yıl).

Endüstriyel radyoaktif atık. Endüstriyel radyoaktif atıklar alfa, beta, nötron veya gama radyasyonu kaynakları içerebilir. Alfa kaynakları bir matbaada kullanılabilir (statik yükü gidermek için); radyografide gama yayıcılar kullanılır; Nötron radyasyon kaynakları çeşitli endüstrilerde, örneğin petrol kuyularının radyometrisinde kullanılmaktadır. Beta kaynaklarının kullanımına bir örnek: otonom deniz fenerleri için radyoizotop termoelektrik jeneratörler ve insanların erişiminin zor olduğu alanlarda (örneğin dağlarda) diğer kurulumlar.

Radyoaktif atık

Radyoaktif atık (RAO) - kimyasal elementlerin radyoaktif izotoplarını içeren ve pratik değeri olmayan atıklar.

Rus "Atom enerjisinin kullanımına ilişkin Kanun" (21 Kasım 1995 No. 170-FZ) uyarınca, radyoaktif atık (RW), daha fazla kullanılması beklenmeyen nükleer malzemeler ve radyoaktif maddelerdir. Rus yasalarına göre, ülkeye radyoaktif atık ithalatı yasaktır.

Genellikle karıştırılır ve radyoaktif atık ve kullanılmış nükleer yakıtla eş anlamlı olarak kabul edilir. Bu kavramları ayırt etmek gerekir. Radyoaktif atık, kullanılması amaçlanmayan malzemelerdir. Kullanılmış nükleer yakıt, nükleer yakıt kalıntıları ve başta 137 Cs ve 90 Sr olmak üzere birçok fisyon ürünü içeren, endüstri, tarım, tıp ve bilimde yaygın olarak kullanılan bir yakıt elementidir. Bu nedenle işlenmesi sonucunda taze nükleer yakıt ve izotop kaynaklarının elde edildiği değerli bir kaynaktır.

Atık kaynakları

Radyoaktif atık, kendisini oluşturan radyonüklidlerin konsantrasyonları ve yarı ömürleri gibi çok farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip çeşitli biçimlerde gelir. Bu atıklar üretilebilir:

• radyoaktif malzemelerin işlendiği tesislerden çıkan havalandırma emisyonları gibi gaz halinde;
• araştırma tesislerinden gelen parıldama sayacı çözümlerinden kullanılmış yakıtın yeniden işlenmesinden kaynaklanan yüksek seviyeli sıvı atıklara kadar değişen sıvı formda;
• katı formda (kontamine sarf malzemeleri, hastanelerden, tıbbi araştırma tesislerinden ve radyofarmasötik laboratuvarlardan gelen cam eşyalar, yakıt işlemeden camlaştırılmış atıklar veya atık olarak kabul edildiğinde nükleer santrallerden kullanılmış yakıt).

İnsan faaliyetlerinde radyoaktif atık kaynaklarına örnekler:

Bu tür maddelerle çalışmak, Sanepidnadzor tarafından yayınlanan sıhhi düzenlemelerle düzenlenir.

• Kömür . Kömür, uranyum veya toryum gibi az sayıda radyonüklid içerir, ancak bu elementlerin kömürdeki içeriği, yerkabuğundaki ortalama konsantrasyonlarından daha azdır.

Pratik olarak yanmadıkları için uçucu küldeki konsantrasyonları artar.

Bununla birlikte, külün radyoaktivitesi de çok düşüktür, yaklaşık olarak siyah şeyllerin radyoaktivitesine eşittir ve fosfat kayalarınınkinden daha azdır, ancak bir miktar uçucu kül atmosferde kaldığı ve insanlar tarafından solunduğu için bilinen bir tehlikeyi temsil eder. Aynı zamanda, toplam emisyon hacmi oldukça büyük ve Rusya'da 1.000 ton uranyum ve dünya çapında 40.000 ton uranyum eşdeğeri.

sınıflandırma

Şartlı radyoaktif atık ikiye ayrılır:

• düşük seviye (dört sınıfa ayrılır: A, B, C ve GTCC (en tehlikeli);
• orta aktif (ABD mevzuatı bu tür radyoaktif atıkları ayrı bir sınıf olarak sınıflandırmaz, terim esas olarak Avrupa ülkelerinde kullanılır);
• Son derece aktif.

ABD mevzuatı ayrıca transuranik radyoaktif atık tahsis etmektedir. Bu sınıf, yüksek seviyeli radyoaktif atıklar hariç olmak üzere, formları veya kökenleri ne olursa olsun, yarı ömürleri 20 yıldan fazla olan ve konsantrasyonları 100 nCi/g'den fazla olan alfa yayan transuranyum radyonüklidlerle kontamine olmuş atıkları içerir. Transuranik atıkların uzun süre çürüme süresi nedeniyle, bunların bertarafı, düşük seviyeli ve orta seviyeli atıkların bertarafından daha kapsamlıdır. Ayrıca, tüm uranyumötesi elementler yapay olduğundan ve bazılarının çevredeki ve insan vücudundaki davranışları benzersiz olduğundan, bu atık sınıfına özel önem verilir.

Aşağıda "Radyasyon Güvenliğini Sağlamak İçin Temel Sağlık Kuralları"na (OSPORB 99/2010) göre sıvı ve katı radyoaktif atıkların sınıflandırılması yer almaktadır.

Böyle bir sınıflandırma için kriterlerden biri ısı dağılımıdır. Düşük seviyeli radyoaktif atıklarda ısı salınımı son derece düşüktür. Orta aktif olanlarda önemlidir, ancak aktif ısı giderme gerekli değildir. Yüksek seviyeli radyoaktif atıklar o kadar çok ısı yayarlar ki aktif soğutma gerektirirler.

Radyoaktif atık yönetimi

Başlangıçta, diğer endüstrilerdeki üretim atıklarına benzer şekilde, radyoaktif izotopların çevrede dağılmasının yeterli bir önlem olduğu düşünülüyordu. Mayak tesisinde, operasyonun ilk yıllarında, tüm radyoaktif atıklar yakındaki su kütlelerine döküldü. Sonuç olarak, Techa şelalesi rezervuarları ve Techa Nehri'nin kendisi kirlendi.

Daha sonra, doğal ve biyolojik süreçler nedeniyle, radyoaktif izotopların, biyosferin çeşitli alt sistemlerinde (esas olarak hayvanlarda, organlarında ve dokularında) yoğunlaştığı ve bu da halka maruz kalma risklerini arttırdığı (büyük konsantrasyonlarda hareket nedeniyle) ortaya çıktı. radyoaktif elementler ve bunların insan vücuduna gıda ile girme olasılığı). Bu nedenle radyoaktif atıklara karşı tutum değişti.

1) İnsan sağlığının korunması. Radyoaktif atıklar, insan sağlığının kabul edilebilir düzeyde korunmasını sağlayacak şekilde yönetilir.

2) Çevre koruma. Radyoaktif atıklar, kabul edilebilir düzeyde bir çevre koruması sağlayacak şekilde yönetilir.

3) Ulusal sınırların ötesinde koruma. Radyoaktif atıklar, ulusal sınırların ötesinde insan sağlığı ve çevre üzerindeki olası sonuçları dikkate alınacak şekilde yönetilir.

4) Gelecek nesillerin korunması. Radyoaktif atıklar, gelecek nesiller için öngörülen sağlık sonuçları, bugün kabul edilebilir sonuçların uygun düzeylerini aşmayacak şekilde yönetilir.

5) Gelecek nesiller için yük. Radyoaktif atıklar, gelecek nesillere gereksiz bir yük getirmeyecek şekilde yönetilmektedir.

6) Ulusal yasal yapı. Radyoaktif atık yönetimi, sorumlulukların net bir şekilde bölünmesini ve bağımsız düzenleyici işlevlerin sağlanmasını sağlayan uygun bir ulusal yasal çerçeve çerçevesinde gerçekleştirilir.

7) Radyoaktif atık üretimi üzerinde kontrol. Radyoaktif atık üretimi, uygulanabilir minimum seviyede tutulur.

8) Radyoaktif atık üretimi ve yönetiminin karşılıklı bağımlılığı. Radyoaktif atık üretimi ve yönetiminin tüm aşamaları arasındaki karşılıklı bağımlılıklar gerektiği gibi dikkate alınacaktır.

9) Kurulum güvenliği. Radyoaktif atık yönetim tesislerinin güvenliği, kullanım ömürleri boyunca yeterince sağlanmaktadır.

Radyoaktif atık yönetiminin ana aşamaları

• saat depolamak radyoaktif atıklar şu şekilde muhafaza edilmelidir:
  • çevrenin izolasyonunu, korunmasını ve izlenmesini sağladı;
  • mümkünse sonraki aşamalardaki eylemler (sağlanmışsa) kolaylaştırılmıştır.

Bazı durumlarda, depolama, öncelikle kısa ömürlü radyonüklidler içeren radyoaktif atıkların çürüme ve daha sonra izin verilen sınırlar içinde bertaraf edilmesi için depolanması veya bu amaçla jeolojik oluşumlarda bertaraf edilmeden önce yüksek seviyeli radyoaktif atıkların depolanması gibi teknik nedenlerle gerçekleştirilebilir. ısı üretiminin azaltılması.

• ön işleme atık, atık yönetiminin ilk aşamasıdır. Buna toplama, kimyasal kontrol ve dekontaminasyon dahildir ve bir ara saklama periyodu içerebilir. Bu adım çok önemlidir çünkü çoğu durumda ön arıtma atık akımlarını ayırmak için en iyi fırsatı sağlar.

• Tedavi radyoaktif atık yönetimi, amacı radyoaktif atıkların özelliklerini değiştirerek güvenliği veya ekonomiyi geliştirmek olan işlemleri içerir. Temel işleme kavramları: hacim azaltma, radyonüklidlerin uzaklaştırılması ve bileşim değişikliği. Örnekler:
  • yanıcı atıkların yakılması veya kuru katı atıkların sıkıştırılması;
  • sıvı atık akışlarının buharlaştırılması, filtrasyonu veya iyon değişimi;
  • kimyasalların çökeltilmesi veya topaklanması.

Radyoaktif atık için kapsül

• koşullandırma radyoaktif atık yönetimi, radyoaktif atıkların hareket, nakliye, depolama ve bertaraf için uygun bir forma dönüştürüldüğü operasyonlardan oluşur. Bu işlemler, radyoaktif atıkların hareketsiz hale getirilmesini, atıkların konteynerlere yerleştirilmesini ve ek ambalajların sağlanmasını içerebilir. Yaygın hareketsizleştirme yöntemleri, düşük ve orta düzeylerdeki sıvı radyoaktif atıkların çimento (çimentolama) veya bitüme (bitümleme) katılarak katılaştırılmasının yanı sıra sıvı radyoaktif atıkların vitrifikasyonunu içerir. Hareketsiz hale getirilmiş atıklar, doğasına ve konsantrasyonuna bağlı olarak, geleneksel 200 litrelik çelik varillerden kalın duvarlı karmaşık tasarımlı kaplara kadar çeşitli kaplarda paketlenebilir. Çoğu durumda, işleme ve şartlandırma birbiriyle yakın ilişki içinde gerçekleştirilir.

• cenaze esas olarak radyoaktif atıkların, uzaklaştırma niyeti olmadan ve uzun süreli depolama izleme ve bakımı sağlanmadan uygun güvenlikle bir bertaraf tesisine yerleştirilmesidir. Güvenlik, esas olarak, bir bertaraf tesisinde uygun şekilde konsantre edilmiş radyoaktif atıkların tutulmasını içeren konsantrasyon ve muhafaza yoluyla sağlanır.

teknoloji

Orta düzey radyoaktif atık yönetimi

Genellikle nükleer endüstride, orta düzey radyoaktif atıklar, amacı radyoaktiviteyi küçük bir hacimde yoğunlaştırmak olan iyon değişimine veya diğer yöntemlere tabi tutulur. İşlemden sonra çok daha az radyoaktif bir cisim tamamen nötralize edilir. Radyoaktif metalleri sulu çözeltilerden uzaklaştırmak için topaklaştırıcı olarak demir hidroksit kullanmak mümkündür. Radyoizotopların demir hidroksit tarafından absorplanmasından sonra, elde edilen çökelti, katı bir karışım oluşturmak üzere çimento ile karıştırıldığı metal bir tambura yerleştirilir. Daha fazla stabilite ve dayanıklılık için beton, uçucu kül veya fırın cürufu ve Portland çimentosundan yapılır (Portland çimentosu, çakıl ve kumdan oluşan geleneksel betonun aksine).

Yüksek seviyeli radyoaktif atıkların işlenmesi

Düşük seviyeli radyoaktif atıkların uzaklaştırılması

Yüksek seviyeli radyoaktif atık içeren şişelerin trenle taşınması, İngiltere

Depolamak

Yüksek seviyeli radyoaktif atıkların geçici olarak depolanması için, kullanılmış nükleer yakıt için depolama tankları ve kuru varillere sahip depolama tesisleri, daha fazla işlemden önce kısa ömürlü izotopların bozunmasına izin verecek şekilde tasarlanmıştır.

vitrifikasyon

Radyoaktif atıkların uzun süreli depolanması, atıkların uzun süre boyunca reaksiyona girmeyecek ve parçalanmayacak şekilde korunmasını gerektirir. Bu duruma ulaşmanın bir yolu vitrifikasyondur (veya vitrifikasyon). Şu anda Sellafield'de (Büyük Britanya) oldukça aktif PAO (Purex prosesinin ilk aşamasının saflaştırılmış ürünleri) şekerle karıştırılıyor ve ardından kalsine ediliyor. Kalsinasyon, atığı ısıtılmış bir döner tüpten geçirmeyi içerir ve elde edilen camsı kütlenin stabilitesini arttırmak için suyu buharlaştırmayı ve fisyon ürünlerini denitrojene etmeyi amaçlar.

İndüksiyon fırınında elde edilen maddeye sürekli olarak kırılmış cam eklenir. Sonuç olarak, sertleşme sırasında atığın bir cam matris ile ilişkilendirildiği yeni bir madde elde edilir. Erimiş haldeki bu madde alaşımlı çelik silindirlere dökülür. Soğuyan sıvı katılaşır, suya son derece dayanıklı olan cama dönüşür. Uluslararası Teknoloji Topluluğu'na göre, bu camın %10'unun suda çözünmesi yaklaşık bir milyon yıl alacak.

Doldurduktan sonra silindir demlenir, ardından yıkanır. Çelik silindirler dış kontaminasyon açısından incelendikten sonra yeraltı depolama tesislerine gönderilir. Bu atık durumu binlerce yıldır değişmeden kalır.

Silindirin içindeki cam pürüzsüz siyah bir yüzeye sahiptir. Birleşik Krallık'ta tüm işler yüksek aktivite odaları kullanılarak yapılır. Radyoaktif rutenyum içeren RuO 4 uçucu maddesinin oluşumunu önlemek için şeker eklenir. Batı'da, bileşimde pyrex ile aynı olan borosilikat cam atığa eklenir; eski SSCB ülkelerinde genellikle fosfat camı kullanılır. Bazı elementler (paladyum, platin grubu metaller ve tellür) camdan ayrı olarak metalik fazlar oluşturma eğiliminde olduğundan, camdaki fisyon ürünlerinin miktarı sınırlandırılmalıdır. Vitrifikasyon tesislerinden biri, varlığını sona erdiren küçük bir gösteri işleme tesisinin faaliyetlerinden kaynaklanan atıkların işlendiği Almanya'da bulunuyor.

1997 yılında, dünyanın nükleer potansiyelinin büyük bir kısmına sahip 20 ülke, reaktörlerin içindeki depolama tesislerinde 148.000 ton kullanılmış yakıta sahipti ve bunların %59'u bertaraf edildi. Dış depolama tesislerinde 78 bin ton atık bulunmakta olup, bunun %44'ü geri dönüştürülmüştür. Bertaraf oranı (yıllık yaklaşık 12 bin ton) dikkate alındığında, atıkların nihai olarak ortadan kaldırılması hala oldukça uzaktır.

jeolojik mezar

Uygun derin nihai bertaraf alanları için aramalar şu anda birçok ülkede devam etmektedir; Bu tür ilk depolama tesislerinin 2010 yılından sonra faaliyete geçmesi beklenmektedir. İsviçre, Grimsel'deki uluslararası araştırma laboratuvarı, radyoaktif atık bertarafı ile ilgili konularla ilgilenmektedir. İsveç, İsveç Parlamentosu'nun yeterince güvenli olduğuna karar verdikten sonra, kullanılmış yakıtın KBS-3 teknolojisini kullanarak doğrudan bertarafına yönelik planlarından bahsediyor. Almanya'da radyoaktif atıkların kalıcı olarak depolanması için bir yer bulma konusunda tartışmalar sürüyor, Wendland bölgesindeki Gorleben köyü sakinleri şiddetle protesto ediyor. 1990 yılına kadar bu yer, eski Alman Demokratik Cumhuriyeti sınırlarına yakınlığı nedeniyle radyoaktif atıkların bertarafı için ideal görünüyordu. Şu anda, RW Gorleben'de geçici bir depoda, nihai imha yeri konusunda henüz karar verilmedi. ABD makamları, mezar yeri olarak Nevada'daki Yucca Dağı'nı seçti, ancak bu proje güçlü bir muhalefetle karşılaştı ve hararetli tartışmaların konusu oldu. Yüksek seviyeli radyoaktif atıklar için uluslararası bir depo oluşturma projesi var; olası bertaraf alanları olarak Avustralya ve Rusya öneriliyor. Ancak Avustralya makamları böyle bir öneriye karşı çıkıyor.

Radyoaktif atıkların okyanuslarda bertarafı için deniz yatağının dipsiz zonu altında bertarafı, yitim zonunda bertarafı ve bunun sonucunda atıkların yavaş yavaş yer kabuğuna çökeceği ve bir sualtı suyu altında bertarafı projeleri bulunmaktadır. doğal veya yapay ada. Bu projelerin bariz faydaları var ve tatsız radyoaktif atık bertarafı sorununu uluslararası düzeyde çözmeye izin verecek, ancak buna rağmen, deniz hukukunun yasaklanması nedeniyle şu anda donmuş durumdalar. Diğer bir neden de, Avrupa ve Kuzey Amerika'da böyle bir depodan çevre felaketine yol açacak sızıntılardan ciddi şekilde korkmalarıdır. Böyle bir tehlikenin gerçek olasılığı kanıtlanmamıştır; ancak gemilerden radyoaktif atıkların boşaltılmasının ardından yasaklar sıkılaştırıldı. Ancak gelecekte bu soruna başka çözümler bulamayan ülkeler, radyoaktif atıklar için okyanusal depolama tesislerinin oluşturulmasını ciddi anlamda düşünebilmektedir.

1990'larda, radyoaktif atıkların bağırsaklara atılması için çeşitli seçenekler geliştirildi ve patenti alındı. Teknolojinin şu şekilde olduğu varsayılmıştır: 1 km derinliğe kadar başlayan geniş çaplı bir kuyu delinir, 10 tona kadar radyoaktif atık konsantresi yüklü bir kapsül içeriye indirilir, kapsülün kendi kendine ısınması ve toprak kayayı eritmesi gerekir. "ateş topu" şeklinde. İlk “ateş topu” derinleştirildikten sonra, ikinci kapsül aynı kuyuya indirilmeli, ardından üçüncü vb. Bir tür konveyör oluşturulmalıdır.

Radyoaktif atıkların yeniden kullanımı

Radyoaktif atıklarda bulunan izotopların bir başka kullanımı da yeniden kullanımlarıdır. Zaten sezyum-137, stronsiyum-90, teknesyum-99 ve diğer bazı izotoplar gıda ürünlerini ışınlamak ve radyoizotop termoelektrik jeneratörlerinin çalışmasını sağlamak için kullanılmaktadır.

Radyoaktif atıkların uzaya taşınması

Radyoaktif atıklar çevreden kalıcı olarak uzaklaştırıldığı için uzaya radyoaktif atık göndermek cazip bir fikirdir. Bununla birlikte, bu tür projelerin önemli dezavantajları vardır, en önemlilerinden biri fırlatma aracının arızalanma olasılığıdır. Ek olarak, önemli sayıda lansman ve bunların yüksek maliyeti, bu teklifi pratik olmaktan çıkarıyor. Bu sorunla ilgili uluslararası anlaşmalara henüz ulaşılmamış olması da meseleyi karmaşıklaştırmaktadır.

nükleer yakıt döngüsü

Döngü başlangıcı

Nükleer yakıt döngüsünün ön ucundan gelen atıklar – genellikle uranyum çıkarılmasından kaynaklanan alfa yayan atık kaya. Genellikle radyum ve bozunma ürünlerini içerir.

Zenginleştirmenin ana yan ürünü, esas olarak %0,3'ten daha az uranyum-235 ile uranyum-238'den oluşan tükenmiş uranyumdur. UF 6 (atık uranyum heksaflorür) olarak depolanır ve ayrıca U 3 O 8'e dönüştürülebilir. Küçük miktarlarda, tükenmiş uranyum, yat omurgaları ve tanksavar mermileri imalatı gibi son derece yüksek yoğunluğunun değerli olduğu uygulamalarda kullanım bulur. Bu arada, Rusya'da ve yurtdışında birkaç milyon ton atık uranyum heksaflorür birikmiştir ve öngörülebilir gelecekte daha fazla kullanılması için bir plan bulunmamaktadır. Atık uranyum heksaflorür (geri dönüştürülmüş plütonyumla birlikte) karışık oksit nükleer yakıt (ülke önemli miktarlarda hızlı nötron reaktörleri inşa ederse talep edilebilir) oluşturmak ve daha önce nükleer silahların bir parçası olan yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyumu seyreltmek için kullanılabilir. Tükenme olarak da adlandırılan bu seyreltme, nükleer yakıta sahip olan herhangi bir ülke veya grubun bir silah yaratmadan önce çok pahalı ve karmaşık bir zenginleştirme sürecini tekrarlamak zorunda kalacağı anlamına gelir.

döngü sonu

Nükleer yakıt döngüsünün sona erdiği maddeler (çoğunlukla kullanılmış yakıt çubukları), beta ve gama ışınları yayan fisyon ürünleri içerir. Ayrıca uranyum-234 (234 U), neptunyum-237 (237 Np), plütonyum-238 (238 Pu) ve amerikyum-241 (241 Am) gibi alfa parçacıkları yayan aktinitleri de içerebilirler ve hatta bazen bunlar gibi nötron kaynakları da içerebilirler. kaliforniyum-252 (252 Cf) olarak. Bu izotoplar nükleer reaktörlerde üretilir.

Yakıt üretmek için uranyumun işlenmesi ile kullanılmış uranyumun işlenmesi arasında ayrım yapmak önemlidir. Kullanılan yakıt yüksek oranda radyoaktif fisyon ürünleri içerir. Birçoğu nötron emicidir, bu nedenle "nötron zehirleri" adını alır. Nihayetinde sayıları o kadar artar ki, nötronları yakalayarak, nötron soğurucu çubuklar tamamen çıkarıldığında bile zincirleme reaksiyonu durdururlar.

Bu duruma ulaşan yakıt, hala yeterli miktarda uranyum-235 ve plütonyuma rağmen taze ile değiştirilmelidir. Şu anda ABD'de kullanılmış yakıt depoya gönderiliyor. Diğer ülkelerde (özellikle Rusya, Büyük Britanya, Fransa ve Japonya'da), bu yakıt fisyon ürünlerini çıkarmak için yeniden işlenir, ardından yeniden zenginleştirmeden sonra yeniden kullanılabilir. Rusya'da bu tür yakıtlara rejenere denir. Yeniden işleme süreci, yüksek oranda radyoaktif maddelerle çalışmayı içerir ve yakıttan ayrılan fisyon ürünleri, yeniden işlemede kullanılan kimyasallar gibi, yüksek oranda radyoaktif atıkların konsantre bir şeklidir.

Nükleer yakıt döngüsünü kapatmak için, termal nötron reaktörlerinin atık ürünü olan yakıtın işlenmesine izin veren hızlı nötron reaktörlerinin kullanılması gerekiyor.

Nükleer silahlanma konusunda

Uranyum ve plütonyum ile çalışırken, genellikle nükleer silahların yaratılmasında kullanılma olasılığı göz önünde bulundurulur. Aktif nükleer reaktörler ve nükleer silah stokları dikkatle korunmaktadır. Bununla birlikte, nükleer reaktörlerden kaynaklanan yüksek oranda radyoaktif atıklar plütonyum içerebilir. Reaktörlerde kullanılan plütonyumla aynıdır ve 239 Pu (nükleer silah yapımı için ideal) ve 240 Pu'dan (istenmeyen bileşen, yüksek oranda radyoaktif) oluşur; bu iki izotopu ayırmak çok zordur. Ayrıca, reaktörlerden çıkan yüksek oranda radyoaktif atık, yüksek oranda radyoaktif fisyon ürünleriyle doludur; ancak bunların çoğu kısa ömürlü izotoplardır. Bu, atık bertarafının mümkün olduğu ve uzun yıllar sonra fisyon ürünlerinin bozunarak atığın radyoaktivitesini azaltacağı ve plütonyumla çalışmayı kolaylaştıracağı anlamına gelir. Ayrıca, istenmeyen izotop 240 Pu, 239 Pu'dan daha hızlı bozunur, bu nedenle silah hammaddelerinin kalitesi zamanla artar (miktardaki azalmaya rağmen). Bu, zamanla, atık depolama tesislerinin, silahlar için hammadde çıkarmanın nispeten kolay olacağı bir tür "plütonyum madenlerine" dönüşebileceği konusunda tartışmalara neden oluyor. Bu varsayımlara karşı, 240 Pu'nun yarı ömrünün 6560 yıl olduğu ve 239 Pu'nun yarı ömrünün 24110 yıl olduğu gerçeğidir; Çok izotoplu bir malzemede Pu kendi başına yarıya inecektir - tipik bir reaktör dereceli dönüşümü plütonyumdan silah dereceli plütonyuma). Bu nedenle, "silah düzeyinde plütonyum madenleri", ancak çok uzak gelecekte bir sorun haline gelecektir.

Bu soruna bir çözüm, yeniden işlenmiş plütonyumu hızlı nükleer reaktörlerde olduğu gibi yakıt olarak yeniden kullanmaktır. Bununla birlikte, plütonyumu diğer elementlerden ayırmak için gerekli olan nükleer yakıt yeniden işleme tesislerinin varlığı, nükleer silahların yayılması için bir fırsat yaratır. Pirometalurjik hızlı reaktörlerde ortaya çıkan atık, silah yapımında kullanılmasına izin vermeyen aktinoit bir yapıya sahiptir.

Nükleer silahların geri dönüşümü

Nükleer silahların işlenmesinden kaynaklanan atıklar (reaktör yakıtından hammadde gerektiren üretimlerinin aksine), trityum ve amerikyum dışında beta ve gama ışınları kaynakları içermez. Bombalarda nükleer reaksiyona giren plütonyum-239 gibi alfa ışınları yayan çok daha fazla sayıda aktinit ve ayrıca plütonyum-238 veya polonyum gibi yüksek spesifik radyoaktiviteye sahip bazı maddeler içerirler.

Geçmişte, berilyum ve polonyum gibi oldukça aktif alfa yayıcılar bombalarda nükleer silah olarak önerildi. Şimdi polonyuma bir alternatif plütonyum-238'dir. Ulusal güvenlik nedenleriyle, modern bombaların ayrıntılı tasarımları, kamuoyuna açık olan literatürde yer almamaktadır.

Bazı modellerde ayrıca bombanın elektronik aksamını çalıştırmak için dayanıklı bir elektrik gücü kaynağı olarak plütonyum-238 kullanan (RTG'ler) bulunur.

Değiştirilecek olan eski bombanın bölünebilir malzemesinin, plütonyum izotoplarının bozunma ürünlerini içermesi mümkündür. Bunlar, plütonyum-240'ın inklüzyonlarından oluşan alfa yayan neptunyum-236'nın yanı sıra plütonyum-239'dan elde edilen bir miktar uranyum-235'i içerir. Bomba çekirdeğinin radyoaktif bozunmasından kaynaklanan bu atık miktarı çok az olacaktır ve her durumda (bu tür radyoaktivite açısından bile) plütonyum-239'un kendisinden çok daha az tehlikelidirler.

Plütonyum-241'in beta bozunmasının bir sonucu olarak, amerikyum-241 oluşur, amerikyum miktarındaki bir artış, plütonyum-239 ve plütonyum-240'ın bozunmasından daha büyük bir problemdir, çünkü amerikyum bir gama yayıcıdır (dışsal işçiler üzerindeki etkisi artar) ve ısı üretebilen bir alfa yayıcı. Plütonyum, pirometrik işlem ve sulu/organik bir çözücü ile özütleme dahil olmak üzere çeşitli yollarla amerikyumdan ayrılabilir. Işınlanmış uranyumdan (PUREX) plütonyum ekstraksiyonu için modifiye edilmiş bir teknoloji de olası ayırma yöntemlerinden biridir.

popüler kültürde

Gerçekte, radyoaktif atığın etkisi, iyonlaştırıcı radyasyonun bir madde üzerindeki etkisiyle tanımlanır ve bileşimlerine (bileşime hangi radyoaktif elementlerin dahil olduğu) bağlıdır. Radyoaktif atıklar herhangi bir yeni özellik kazanmazlar, atık oldukları için daha tehlikeli hale gelmezler. Daha büyük tehlikeleri, yalnızca bileşimlerinin genellikle çok çeşitli (hem niteliksel hem de niceliksel olarak) ve bazen bilinmemesinden kaynaklanmaktadır, bu da tehlike derecelerinin, özellikle de bir kaza sonucu alınan dozların değerlendirilmesini zorlaştırmaktadır.

Ayrıca bakınız

notlar

Bağlantılar

• Radyoaktif atıkların işlenmesinde güvenlik. Genel Hükümler. NP-058-04
• Temel Radyonüklidler ve Üretim Süreçleri (kullanılamayan bağlantı)
• Belçika Nükleer Araştırma Merkezi - Faaliyetler (kullanılamayan bağlantı)
• Belçika Nükleer Araştırma Merkezi - Bilimsel Raporlar (kullanılamayan bağlantı)
• Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı - Nükleer Yakıt Döngüsü ve Atık Teknolojisi Programı (kullanılamayan bağlantı)
• (kullanılamayan bağlantı)
• Nükleer Düzenleme Komisyonu - Kullanılmış Yakıt Isı Üretimi Hesaplaması (kullanılamayan bağlantı)