Ядерная энергия не лишена достоинств: ее отличают экологическая чистота, малое количество топлива, задействованное в производстве, отсутствие потребности в обширном пространстве для строительства сооружений. При правильной эксплуатации они также абсолютно безопасны.
Что такое радиоактивные отходы?
Радиоактивные отходы представляют собой продукт деятельности ядерного реактора. определенный процент этих отходов может быть легко утилизирован, другие же в целях безопасности следует держать в специальных контейнерах во избежание попадания в окружающую среду.
Для лучшего понимания вопроса нужно сразу разграничить понятия «радиоактивные отходы» и «отработавшее ядерное топливо». Отходы являются материалами, использование которых не было предусмотрено, в то время как ядерное топливо – элементы, которые самопроизвольно выделяют тепло. Оно содержит в себе остатки топлива, продукты деления и находит широкое применение в различных сферах деятельности. В частности – медицине, науке, сельском хозяйстве.
Радиоактивные отходы подразделяются на классы в зависимости от базовых характеристик. Они бывают:
- газообразными
- жидкими
- твердыми
В зависимости от уровня активности также следует выделять отходы:
- низкоактивные
- среднеактивные
- высокоактивные
Методы утилизации
Утилизация радиоактивных веществ является одной из актуальных проблем современной экологической безопасности. Этот сложный и трудоемкий процесс осуществляется по специальным технологиям, которые нуждаются в постоянных доработках и совершенствовании.
Сжигание опасного мусора
Сжигание представляет собой наиболее распространенный метод уничтожения отходов. Тип установки, используемой для этих целей, зависит, главным образом, от степени активности РАО. Тем не менее, работа с высокоактивными отходами зачастую осложняется тем, что они требуют задействования дистанционной техники и защитных экранов. В условиях присутствия α-излучатели, нужно также рассмотреть вероятность критичности.
Сжигание твёрдых и в некоторых случаях жидких отходов происходит при температуре от 850 до 950 градусов, в мерной колосниковой печи, в условиях избытка воздуха. Дымовые газы транспортируются в камеру дожигания, где подвергаются деструктивному разложению при температуре 1000–1200°C (также с избытком воздуха). После этого газ охлаждается до 350–400°, очищаются от токсичных веществ, кислых газов и радиоактивных аэрозолей. Состав оставшихся в результате и попадающих в атмосферу газов должен соответствовать экологическим нормам. Сухие соли, летучие смолы и зольный остаток цементируется.
Установки для сжигания работают в автоматическом режиме.
Сжатие и цементирование
Сжатие применяется для отходов крупного размера. Оно позволяет уменьшить их с целью упрощения дальнейшей работы.
При цементировании отходы помещаются в контейнер и заливается цементом в большом количестве. Тип вещества подбирается таким образом, чтобы оно отличалось повышенной прочностью; чаще всего для этих целей используется портландцемент. В других случаях во внимание принимаются температурный режим, в котором происходит утилизация, требуемая скорость затвердевания, прочность кондиционированного продукта, которую следует получить.
Вторичное использование
Вторичное использование позволяет существенно уменьшить количетво отходов производства. Несмотря на то, что этот метод утилизации пока находится в разработке, стоит отметить, что сфера развивается довольно быстро. И уже сейчас цезий-137 , стронций-90 активно используются для облучения пищевых продуктов и радиоизотопных термоэлектрических генераторов.
Остекловывание и захоронение
Для осуществления этого метода утилизации используется боросиликатное стекло, которое имеет стабильную форму. Благодаря этому в неподвижном состоянии и полностью готовы к захоронению, радиоактивные отходы смогут безопасно находиться в изоляции тысячи лет.
Захоронение отходов происходит с использованием специальных сооружений, которые носят название «могильники РАО». Контроль условий захоронения, номенклатура параметров происходят в соответствии с действующим ГОСТом. Подобный метод утилизации осуществим на полигонах, под которые отводятся незатопляемые участки земли, отвечающие требованиям радиационной безопасности с разрешения Государственного санитарного надзора. Жидкие РАО перед транспортировкой предварительно обезвоживаются.
При полигоне должны находиться санитарно-защитные зоны, используемые для обезвреживания отходов. Расстояние между местом хранения РАО и населенных пунктов должно составлять не менее 20 км. Сброс РАО в сточные воды строго запрещен.
Сохранение РАО на территории РФ
Нормы безопасности, разработанные для нормирования работы с радиоактивными отходами преследуют следующие цели:
- Обеспечение защиты как населению, так лицам, осуществляющим работу с РАО защиты от воздействия радиоактивных веществ сверх допустимой нормы.
- Обеспечение изоляции РАО от биологических ресурсов, а именно – местного населения, растений, животных и т.д.
- Предотвращение возможности риска выбросов радиоактивных веществ в количестве, которое превышает допустимые пределы.
Нормы хранения зависят прежде всего от уровня радиоактивности. Отходы с низким уровнем требует соблюдения более простых мер безопасности; они хранятся в специальных контейнерах, которые погружаются в приповерхностные хранилища. То есть, подземные пещеры, расположенные на глубине нескольких десятков метров, либо в сооружениях на поверхности.
Отходы среднего уровня требуют более надежных условий хранения. Это завязано с тем, что они могут стать относительно безопасны лишь через небольшой период – до 100 лет. Особые условия необходимы для хранения высокоактивных РАО, которые остаются радиоактивными долгий период времени. Они реализуются в рамках как военных, так и гражданских атомных программ. А период их полураспада может длиться десятки тысяч дней.
Согласно требованиям техники безопасности, РАО среднего и высокого уровня активности хранятся на или под поверхностью земли до того момента, как степень их угрозы для среды не снизится и не появится возможность осуществления долгосрочной утилизации. Для этих целей используются площадки сухого хранения, бассейны для отработавшего топлива, централизованные хранилища, либо специальные помещения на территории атомных электростанций.
Где происходит переработка ядерных отходов в России?
На сегодняшний день на территории Российской Федерации находится около 20 тысяч тонн отработанного ядерного топлива (с учетом коммерческой мощности, равной 400 т в год).
При этом на территории страны функционирует основное предприятие, специализирующееся на переработке отходов такого типа — РТ-1 на ПО «Маяк». Местом нахождения является Челябинская область, закрытый город Озерск.
Обработка ядерного мусора
Обработка ядерных отходов необходима для их подготовки к безопасному захоронению. Этот многоэтапный процесс включает в себя сбор и последующую сортировку мусора, изменение химического и физического состава, уменьшение объема для последующей иммобилизации, упаковки и захоронения.
Выбор стратегии обработки зависит главным образом от характеристик отходов, их источника, а также темпа образования. В целом, в них можно выделить три основных этапа:
Предварительная подготовка позволяет выделить загрязненные и незагрязненные предметы; размеры уменьшаются путем измельчения или нарезки. Это существенно снижает затраты на их захоронение.
После подготовки, отходы подвергаются специальной обработке. Радиоактивная составляющая отделяется от общей массы отходов, их состав претерпевает изменения. Дальнейшие этапы обработки зависят от характера отходов: к примеру, жидкие отходы выпариваются, твердые сжигаются и т.д.
Завершающий этап – кондиционирование – позволяет перевести отходы в наиболее стабильное и безопасную форму, которая позволяет осуществлять дальнейшее хранение, транспортировку и захоронение. Благодаря процедуре кондиционирования происходит замедления процесса попадания радионуклидов из отходов в окружающую среду. Сами отходы цементируются, помещаются в стекло, битум, либо специальные контейнеры.
