Способы обращения с радиоактивными отходами

Обращение с радиоактивными (ядерными) отходами — классификация РАО

Любая производственная деятельность подразумевает не только создание какого-либо продукта, но и получение отходов производства. Самыми опасными являются радиоактивные. Они могут быть в различных агрегатных состояниях, но всегда содержат соединения, негативным образом влияющие на жизнедеятельность всех живых организмов. Губительно это сказывается и на экологии.

Что такое радиоактивные отходы

Радиоактивные (ядерные) отходы – это такие вещества, в которых содержатся изотопы различных химических соединений. Они не имеют никакой практической ценности и представляют серьезную опасность для всех организмов. Объясняется это тем, что в их состав входят радионуклиды и источники излучения.

Отличия РАО от ОЯТ

Многие путают радиоактивные отходы с отработанным ядерным топливом (ОЯТ). Однако они имеют существенные отличия. И эту разницу необходимо осознавать:

1. РАО – это радиационные вещества, использование которых в дальнейшем является недопустимым;
2. ОЯТ – топливо, состоящее из оружейного урана 235. Оно используется в работе ядерного реактора, в результате чего выделяет энергию благодаря делению ядер урана. По окончании процесса топливо признается отработанным, и его высвобождают из реактора. В нём содержится неделящийся уран 238, который загрязнен искусственными изотопами.

Остатки ядерного топлива являются важным ресурсом для вторичного обращения. Однако топливо, извлекаемое из определенных разновидностей реакторов, может относиться к категории опасных радиационных веществ.

Критерии отнесения отходов к радиоактивным

Законодательством установлены следующие критерии радиоактивных отходов:

1. Отходы в различных агрегатных состояниях, которые содержат радионуклиды (за исключением тех, которые были получены в результате добычи либо переработки минерального или органического сырья с большим содержанием природных радионуклидов) являются радиоактивными, если их удельная и объемная активность превышает единицу.
2. Если невозможно изначально выявить удельную активность, то их также можно определить, как ядерные отходы. Однако они должны быть связаны с использованием атомной энергии. Активность обязательно должна превышать:
   10 Бк/г – для радионуклидов, которые излучают альфа-элементы;
   100 Бк/г – для радионуклидов, которые излучают бета-элементы.
3. Жидкие отходы, связанные с атомной энергией, являются радиоактивными, если их удельная активность более:
   0,05 Бк/г – для радионуклидов с альфа-излучением;
   0,5 Бк/г – для радионуклидов с бета-излучением.
4. Твердые вещества относятся к радиационным отходам, если они соответствуют условию: ARa (активность радия — 226) + 1,3 ATh (активность тория — 232) + 0,09 AK (активность калия — 40) > 10 Бк/г.
5. Жидкие отходы можно причислить к радиоактивным, если выполняется данное условие: AU (активность урана 238) + 2,14 ATh (активность тория 232)> 0,13 Бк/г.

Источники образования РАО

Урановые отходы могут образовываться не только на промышленных предприятиях, деятельность которых основана на выделении атомной энергии. Источником образования могут быть и другие сферы.

Природного происхождения

В природе встречаются вещества, содержащие различные нуклиды (рубидий, торий, уран или калий). Такими веществами являются:

• уголь. В нем имеется немного радионуклидов, среди которых встречается торий либо уран. Концентрация этих опасных элементов выше всего в золе. Обращение с золой не представляет особой опасности. Однако дышать зольной пылью крайне нежелательно;
• газ, нефть. Они содержат радий и иные продукты его распада (радон). Радон чаще имеется в скважинах, трубопроводах;
• отходы, образованные после обогащения полезных ископаемых, также могут быть радиоактивными.

Промышленные

Источником появления радиоактивных отходов может быть промышленность. Например, в типографии, для того чтобы снять статический заряд, применяются вещества с альфа-излучением.

В труднодоступных районах особой популярностью пользуются термоэлектрические генераторы и иные установки с бета-излучением.

Медицинские

В медицинских отходах часто содержатся источники бета- и гамма-излучений. Они делятся на два класса:

• в ядерной медицине преобладают такие вещества, как технеций и иные гамма-излучатели. Их особенность в коротком времени распада. Они утилизируются обычным способом, как любой другой мусор;
• при лечении щитовидной железы, лимфом, раковых заболеваний, а также при внешней лучевой и брахитерапии используются: иттрий, иод, стронций, иридий, кобальт или цезий.

Классификация РАО

Законодательством РФ определена чёткая классификация отходов, причисленных к разряду радиоактивных. Они могут классифицироваться по различным признакам.

По агрегатному состоянию:

• Твердые. К ним относится посуда, используемая в исследовательских и медицинских лабораториях.
• Жидкие получают путем переработки использованного топлива. Такие элементы содержат высокую степень радиации.
• Газообразные. Они исходят от вентиляционной системы на промышленных и иных заводах.

По составу излучения:

• Альфа. Оно образовывается зачастую при распаде сложных ядер атомов (радия, урана или тория).
• Бета. Получаются в результате превращение одного элемента в другой. При этом изменяются свойства протонов и нейтронов.
• Гамма. Представляет собой энергетическое излучение в виде фотонов. Такое излучение часто называют электромагнитным.
• С нейронными частицами. Такое излучение появляется в результате взрыва ректоров. Отходы АЭС часто относят к веществам с нейронным излучением.

• короткоживущие (менее 1 года);
• среднеживущие (от 1 года до 100 лет);
• долгоживущие (более 100 лет).

По активности или классу опасности:

• низкоактивные (менее 0,1 Ки на квадратный метр);
• среднеактивные (от 0,1 до 1 000 Ки на квадратный метр);
• высокоактивные (более 1 000 Ки на квадратный метр).

Обращение с радиоактивными отходами

Обращение с ядерными отходами имеет свои особенности. Связано это с тем, что такие отходы являются наиболее опасными для окружающей среды.

Чем опасны радиоактивные отходы

Недостаточно знать, что такое ядерные отходы. Важно также понимать, какую они представляют опасность для экологии и человека. А заключается она в следующем:

• происходит загрязнение окружающей среды. В результате человек вдыхает ядовитые вещества, негативно воздействующие на организм. Почвы и водоемы становятся непригодными для использования;
• в живых организмах под воздействием ядерных веществ могут происходить генные мутации, уродства;
• токсичные вещества могут быть причиной неизлечимых заболеваний.

ФЗ 190 «Об обращении с РАО»

Регулирование обращения с радиоактивными (ядерными) отходами на территории РФ осуществляется на законодательном уровне. Основным документом является Федеральный закон 190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». В данном законе отображаются следующие основные моменты:

• все имеющиеся на территории России РАО считаются накопленными. Обращение осуществляется на средства налогоплательщиков;
• предусматривается реализация окончательного захоронения данных отходов. При этом особо опасные вещества должны быть захоронены в наиболее глубоких геологических объектах;
• завозить РАО на территорию страны не разрешается. Однако данный вопрос полностью не урегулирован. В связи с этим все же можно встретить бочки с токсическими веществами, которые было решено ввезти в определенные районы.

Принципы МАГАТЭ

Основными принципами международного агентства по атомной энергетике являются:

• обращаться с ядерными отходами следует так, чтобы была возможность обеспечить оптимальный уровень защиты здоровья людей и защиты окружающей среды;
• обращение должно регулироваться на законодательном уровне;
• следует стремиться к минимизации образования радиоактивных отходов.

Стадии обращения с РАО

Оборот ядерных отходов проходит через несколько стадий:

• Сбор, который производится в месте их образования.
• Сортировка.
• Кондиционирование. Этот процесс позволяет снизить опасность токсичных веществ и уменьшить их объем для более удобной транспортировки.
• Раздельное хранение в специальных сооружениях, обеспечивающих максимальную безопасность и изоляцию от окружающей среды.
• Транспортировка.
• Захоронение в изолированных местах, исключающих излучение токсических элементов во внешнюю среду. Зачастую для этих целей создаются специальные могильники. Их расположение специалисты часто определяют с помощью географической карты.

Радиоактивные отходы являются самыми опасными для экологии и живых организмов. Поэтому обращаться с ними стоит крайне осторожно.

Способы переработки радиоактивных отходов — как утилизируют РАО

Классификация особо опасных отходов и правила обращения с ними

Классификация отходов 1-5 класса опасности — перечень и таблица

Виды отходов производства и методы переработки промышленного мусора

Порядок обращения с отходами производства и потребления

Транспортировка отходов 1-4 класса — что это, порядок вывоза

Источник

Радиоактивные отходы

Любое предприятие оставляет после своей деятельности отходы. Отходы могут быть разного рода токсичности, и радиоактивный мусор не исключение. Такой тип отбросов следует обязательно утилизировать, это предусмотрено законодательством. Если происходят нарушения при утилизации радиоактивных отходов, то руководящим компаниям грозят штрафы и наказания, вплоть до уголовной ответственности.

Что представляют собой радиоактивные отходы?

Радиоактивные отходы – это сырьё, которое впитало в себя большое количество радиации. Практического назначения такие вещества не имеют, это значит, что вторичная обработка невозможна.

Иногда люди путают два понятия: радиоактивные отходы и ядерное отработавшее топливо. Но разница в этих понятиях есть. РАО повторно никогда не используют, а ядерное топливо, после специальной переработки, можно использовать как продукт для реакторов, работающих на данном виде топлива.

Если другими видами отходов занимаются различные организации, и им достаточно получить лицензию на работу, то с радиоактивными отходами дела обстоят немного по-другому. Только одна компания – Национальный оператор по обращению с радиоактивными отходами имеет законодательное право заниматься утилизацией радиационного мусора.

Источники опасных отходов

Отходы с радиоактивным излучением появляются вследствие работы с материалом, который обладает высокой степенью токсичности. Отбросы появляются, когда выполняются следующие действия:

1. Ведётся работа по созданию топлива, которое используется для ядерного реактора.
2. Производится облучение горючего.
3. Сцинтилляционные счётчики подвергаются переработке.
4. Топливо, которое было в использовании, перерабатывается повторно.
5. Функционирование систем вентиляции. Если на предприятиях ведётся работа с радиоактивными веществами, через вентиляцию отходы выбрасываются в воздух в виде газов.

Источником радиоактивного мусора является и медицинское сырьё, которое использовали в лабораториях для хранения топлива. Есть и природные источники радиации, которые естественным путём загрязняют экосистему.

В естественной среде источники радиации это:

1. Радиация, появляющаяся вследствие действия космических лучей.
2. Горные породы планеты, содержащие в себе изотопы.
3. Уголь, в нём содержатся первичные радионуклиды.
4. Природный газ. Опасность заключается в том, что в нём содержится углеводород.
5. Материалы, предназначенные для строительства.
6. Термальные источники.
7. Фосфаты.

Классификация

Как и другие виды отходов, радиоактивные имеют классификацию. Делятся они в зависимости от наличия в них ядерных веществ.

Опасные вещества подразделяются на три вида:

1. Твёрдые. Сюда относят стеклянную посуду, которую используют в медицинских и исследовательских лабораториях.
2. Жидкие. Такой вид образуется, когда происходит переработка использованного топлива. Вещества считаются высокорадиоактивными. Поэтому их попадание в окружающую среду может причинить ей значительный вред.
3. Газообразные. Это все вещества, которые высвобождаются с вентиляционной системы заводов, где ведутся работы с радиоактивными продуктами.

В свою очередь три вида отходов подразделяются на подгруппы, обладающие:

• высокой активностью;
• средней активностью;
• низкой активностью.

В зависимости от подгруппы, первая является наиболее опасной, а третья – менее. Отходы имеют определённый период, за который происходит распад атомов радиоактивного продукта. Если временной показатель выше, значит распад происходит быстрее. Из этого следует, что вещество теряет токсические свойства быстрее, но энергии выделяется больше.

В чем опасность радиоактивных веществ?

Переоценить опасность радиоактивного сырья сложно. Каждая местность имеет радиационный фон. Если уровень радиоактивных веществ превышает норму, то они начинают проникать в атмосферу, живые организмы пропитываются радиацией. Вследствие этого возникают мутационные процессы, отравления, и не исключается летальный исход.

Поскольку радиоактивное сырьё действительно опасно, заводы, которые занимаются его переработкой, обязаны устанавливать очистительные фильтры. Это предусмотрено в российском законодательстве. Но, невзирая на устройства защиты на предприятиях и другие меры предосторожности при работе с радиоактивными отходами, их численность возрастает. Степень опасности зависит от:

• количества людей, проживающих на загрязнённой территории;
• площади территории, которая загрязнена;
• дозы выделяющейся радиации;
• количества отбросов, которые находятся в воздухе.

Если вещества с радиоактивным заражением попадают в организм человека, то это влечёт за собой развитие заболеваний. Важно не допустить распространение токсинов, иначе этот процесс может стать неконтролируемым.

Проблема обращения с радиоактивными отходами

Когда начинали функционировать предприятия, занимающиеся изготовлением продуктов, после которых остаются токсические отходы, то считалось допустимым выделение некоторого количества РАО в атмосферу. Но такие действия положительных результатов не дали. Первый завод, который имел дело с радиоактивными веществами, выводил отходы в сточные воды реки Теча. В результате таких действий река и примыкающие к ней мелкие водоёмы стали источником загрязнения атмосферы радиоактивными частицами.

После проведения ряда исследований стало понятно, что в различных слоях биосферы скапливается радиация и становится концентрированной, а в дальнейшем пагубно влияет на окружающую среду. Поэтому сейчас категорически запрещено утилизировать атомные вещества в предметы экосистемы.

Утилизация и переработка

Способы утилизации используются разные. Метод зависит от степени опасности, к которой относится продукт. Наиболее простые варианты утилизации выполняют с отходами, которые обладают низкой и средней активностью. Обращают внимание и на период распада атомов, поскольку он может быть краткосрочным и долгосрочным.

Чтобы утилизировать короткоживущие отходы, используют специальные контейнеры, где происходит их хранение и обезвреживание. После того, как продукт полностью потерял радиационную активность, его перерабатывают по технологии бытового мусора.

Уничтожение отходов АЭС отличается от переработки, которая выполняется с мусором других предприятий. Здесь используется метод плазменной обработки. Вследствие такого процесса, РАО перевоплощаются в консистенцию, похожую на стекло, и далее их отправляют на захоронение.

Утилизация атомных отходов такого плана не опасна и позволяет уменьшить количество вредных веществ в несколько раз. Выполняется процедура в течение 720 часов при температуре в 1800 градусов. Также и поступление токсичных элементов в атмосферу уменьшается, поскольку продукт проходит несколько способов очистки.

Методы утилизации

Мусор с радиоактивными веществами требует особых методов утилизации, поскольку заражённые частицы представляют опасность для всего живого. Перед тем как транспортировать ядерный мусор в хранилища, его обезвреживают, чтобы не произошло случайного заражения флоры или фауны. Обработка веществ происходит несколькими вариантами, которые заключаются в:

• сжигании;
• сжатии;
• цементировании;
• вторичной переработки;
• остекловывании.

Сжигание опасного мусора

Если материалы такого плана, как бумага, картон, резина, дерево контактировали с радиоактивными веществами, их сжигают. Операция по переработке происходит в специальных камерах, которые исключают или сводят к минимуму процесс попадания заражённых элементов в атмосферу.

Такая обработка не уничтожает все радиоактивные частички, а только снижает их количество. Поэтому после термической обработки, оставшийся мусор перемешивают с цементом и помещают в контейнеры, специально предназначенные для захоронения. После этого их транспортируют в места захоронения.

Сжатие и цементирование

Чтобы выполнить обработку РАО, которые имеют низкий и средний уровень опасности, используют метод сжатия. Прессы, выполняющие операцию, сжимают отбросы до 10 раз.

Обработанный продукт, у которого остался радиационный фон, цементируют и подвергают захоронению. Процедура выполняется в специализированных контейнерах, в которых вещества не представляют опасности для окружающей среды.

Вторичное использование

Вторичное использование радиоактивных отходов практикуется после обработки. Такой способ позволяет снизить количество токсических продуктов, которые стали бесполезными, и без нанесения вреда окружающей сред, использовать в качестве источника энергии для реакторов, работающих на термоэлектричестве. Такой метод находит применение в некоторых странах.

Остекловывание и захоронение

Есть ещё один способ утилизации ядерных отбросов – это остекловывание. Связано это с тем, что стекло способно поглощать большое количество токсинов.

Радиоактивный мусор, который имеет любой из существующих уровней опасности, помещают в специализированные устройства и заливают жидким стеклом. Под действием печи с электрическим нагревом продукт подвергается разжижению.

Чтобы мусор стал более твёрдым, для утилизации используют и стеклокерамику. Когда смесь станет герметизированной, её помещают в оборудованные помещения для захоронений радиоактивного сырья.

Дезактивация

Утилизация радиоактивных веществ не уничтожает полностью всю токсичность продукта, а только снижает излучение. Постоянно ведутся работы по поиску новых мест, где можно захоронить радиационные материалы, изобретаются ёмкости, имеющие высокую герметичность. Такие резервуары позволяют минимизировать процесс попадания опасных элементов в водные источники, почву, атмосферу.

В России используется несколько методов дезактивации, среди которых выделяют:

1. Карбонат натрия.
2. Азотная кислота.
3. Элюирование.
4. Дезактивация отходов, представляющих жидкие соединения.

Каждый из представленных способов обладает и плюсами, и минусами. Но без таких процедур снизить уровень радиационного излучения невозможно.

При помощи карбоната натрия

Данный способ обезвреживания является дорогим, но стоимость соответствует результату. Дезактивация происходит следующим образом:

1. Под действием щелочного раствора радионуклиды «выгоняют» с продукта.
2. Из щелочи, куда впитались, радионуклиды извлекаются путём воздействия частиц иона.
3. Посредством магнита удаляется комплекс хелата.

Такой метод действительно показывает хорошие результаты, но и отрицательные стороны всё же имеются. Карбонат натрия не способен на 100 процентов избавить радиоактивные отходы от радиации.

Растворение в азотной кислоте

Такой вариант обезвреживания заключается в том, что вещества помещают в кислоту, и после этого остекловывают. Далее следует упаковка отходов в специальные контейнеры и их захоронение. Метод также является эффективным. Но процесс остекловывания и дальнейшая утилизация требуют больших расходов.

Элюирование почвы

Если обнаружено, что почва заражена радиоактивными веществами, то можно использовать нейтрализующие растворы для обработки. Но это в том случае, если заражённые элементы имеют низкую степень опасности. Вывести из грунта ядерные соединения помогают аммониевые соли или аммиачный раствор.

Данный способ имеет низкую эффективность, если речь идёт об извлечении из почвы веществ, которые химически с ней связаны. Хотя элюирование является безопасным для окружающей среды.

Дезактивация жидких отходов

Утилизировать мусор, который находится в жидком состоянии, непросто. Связано это с тем, что агрегатное состояние отходов не позволяет воздействовать на них любыми способами. Здесь необходимо подобрать такой метод, который сведёт к минимуму или исключит риск заражения радиацией экосистемы.

Перед основной утилизацией РАО, находящихся в жидком состоянии, предшествует их дезактивация. Процесс сложный, но его выполнение возможно. Обезвреживание происходит с помощью нескольких способов:

1. Вымораживание. Название говорит само за себя. Путём низких температур радиоактивные элементы вымораживаются. После этого отходы помещают в герметичные контейнеры и подвергают захоронению. Такой метод является дорогостоящим.
2. Селективные экстрагенты. Последствиями дезактивации является образование шлама, который следует отправить в могильники.
3. Природные реагенты. С помощью химической очистки происходит выведение токсинов. Вследствие этого метода также происходит образование шлама.

Радиоактивное загрязнение, могильники радиоактивных отходов в России

В России есть проблема радиоактивного заражения. В 1957 году произошла крупная катастрофа на ядерном предприятии. Большое количество радиоактивных отходов попало в окружающую среду. Помимо этого, факт совершения катастрофы долго скрывался, и тайно происходила выброска заражённых отбросов в ближайшую реку. Вследствие этого источник стал непригодным для использования.

Помимо территории, где находился радиоактивный объект, есть ещё один в Нижегородской области. Он известен под названием Семеновский могильник, поскольку там происходит захоронение радиоактивных веществ.

В стране обнаружено много территорий, которые имеют загрязнение воздуха. К ним относятся и крупные города, такие как Москва, Питер. Связано это с тем, что во времена Советского Союза радиоактивные вещества могли просто сваливать в овраги. А со временем, когда продолжалось строительство крупных городов, заражённые территории стали местом для новых домов.

Объективно оценить уровень радиоактивного заражения биосферы сложно. Поскольку ветер постоянно разгоняет и распространяет загрязнения по разным территориям.

Проблемы захоронения

Своеобразная проблема захоронения в Российской Федерации существует. Выделяют два способа, которые используют для хранения отходов: региональный и локальный.

Вариант, который предусматривает избавление от отбросов на месте, где их и производят, удобный, но не практичный. Заводы находятся на заселённых территориях, и если остатки будут захоронять вблизи жилых массивов, то это негативно будет отображаться на здоровье окружающих.

Региональный метод захоронения также имеет положительные и отрицательные моменты. Места, которые изначально предназначены для захоронения, находятся далеко от населённых пунктов. Но такой вариант требует транспортировки к месту утилизации. А в зависимости от уровня опасности мусора и его вида, зависит и стоимость вывоза.

Геологическая формация также имеет значение при выборе места захоронения. Для этого желательно выбирать места, которые использовались в качестве шахт. Одно из главных показателей при выборе территории – это водонепроницаемость.

Заключение

Радиоактивные отходы – это вид мусора, который требует особого внимания при сборе и утилизации. Обращение с продуктами ядерных предприятий зависит от степени опасности, периода распада, агрегатного состояния мусора. Контроль процесса утилизации происходит на законодательном уровне.

Источник