Жидкие радиоактивные отходы классификация способы переработки жидких отходов

Радиоактивные отходы — что это такое и как с ними обращаются в России

«Как Россия превратилась в мировую свалку ядерных отходов». «Россия вновь становится свалкой радиоактивного мусора?» И десяток других, похожих друг на друга заголовков, в которых фигурируют апокалиптичные суда с ядерными отходами, плывущие в Россию. Обычно так реагируют СМИ, когда в страну в очередной раз собираются завести что-то радиоактивное, например регенерированный уран из Франции или «урановые хвосты» из Германии. Вновь разгораются сражения в извечной войне экоактивистов и ядерщиков. И вновь жертвами становятся люди, для которых тонкости атомной индустрии такие же далекие, как и панды в Китае. Расставим точки над «i» и выясним, что является ядовитым мусором, а что — ценным сырьем.

Радиоактивные отходы (РАО)

До некоторого времени радиация и радиоактивные вещества были естественной частью окружающей среды. Однако в какой-то момент человек сделал большой шаг вперед и приручил силу атома. С тех пор радиоактивные вещества и радиация применяются в самой разнообразной деятельности: от промышленности и производства энергии до медицины и сельского хозяйства. И как подобает нетривиальному человеческому труду, вся эта деятельность приводит к образованию отходов в различных формах. Причем не просто отходов, а радиоактивных отходов.

Что такое РАО?

Чем отличаются обычные и радиоактивные отходы? В последних содержатся атомы с нестабильными ядрами (радионуклиды). Таким ядрам свойственно спонтанно изменяться, испуская ионизирующее излучение. В быту его часто называют радиацией, хотя это не совсем точно. Бывают и другие виды радиации, например, солнечная, не имеющая никакого отношения к радиоактивности.

Логично предположить — не всё, что содержит радионуклиды, можно записать в радиоактивные отходы. Уточним определение, зайдя на соответствующую страницу русскоязычной вики.

Радиоактивные отходы (РАО) — отходы, содержащие радиоактивные изотопы химических элементов и не подлежащие использованию.

Доверять Википедии — моветон, поэтому заглянем в более надежный источник. А именно в основополагающий для отечественной атомной индустрии документ со страшным названием Федеральный закон от 21 ноября 1995 г. N 170-ФЗ «Об использовании атомной энергии». Там находим следующее.

Радиоактивные отходы — не подлежащие дальнейшему использованию материалы и вещества, а также оборудование, изделия (в том числе отработавшие источники ионизирующего излучения), содержание радионуклидов в которых превышает уровни, установленные в соответствии с критериями, установленными Правительством Российской Федерации.

Хотя вторая формулировка значительно длиннее, общий посыл простой. РАО — нечто «излишне» радиоактивное, не подлежащее дальнейшему использованию. А если все-таки подлежит, то это уже никакое не РАО.

Какие РАО бывают?

Ядерные отходы могут похвастаться многообразием форм, характеристик и аббревиатур, которыми их называют ядерщики. Чтобы разобраться who is who, приведем некоторые важные свойства радионуклидов и веществ в целом.

Агрегатное состояние. Тут все банально, веществам свойственно иметь различное физическое состояние. РАО — не исключение. Они бывают твердыми (ТРАО), жидкими (ЖРАО) и газообразными (ГРАО).

Уровень активности и период полураспада. Увы, жизнь несправедлива, поэтому срок, отпущенный радионуклидам, сильно варьируется от элемента к элементу. Одни распадаются за несколько миллисекунд, например Нобелий и Лоуренсий. Такие радионуклиды очень радиоактивны. Другие сохраняют свои свойства тысячи и миллионы лет. Периодом полураспада называется время, за которое радиоактивное вещество естественным образом теряет половину своей радиоактивности. Как нетрудно догадаться, чем длиннее период полураспада, тем меньше радиоактивность. По периоду полураспада радионуклидов в отходах можно выделить короткоживущие и долгоживущие РАО.

4,6 квадриллионов Бк/г

3,2 триллионов Бк/г

2,3 миллиарда Бк/г

Активность в беккерелях (Бк) равна числу атомов, распадающихся за секунду (1 Бк соответствует распаду одного атома за секунду). Удельная активность — активность на единицу массы.

Тепловыделение. Слово говорит само за себя. Некоторые РАО выделяют настолько много тепла, что их требуется активно охлаждать. По уровню активности и тепловыделения РАО подразделяют на высокоактивные (ВАО), среднеактивные (САО) и низкоактивные (НАО).

Также к важным свойствам относят тип испускаемого излучения (α, β и γ) и радиотоксичность (опасность с биологической точки зрения).

Классификация РАО, предложенная МАГАТЭ (Серия норм безопасности МАГАТЭ, No GSG-1). Каждый класс связан с надлежащим подходом к обращению и захоронению.

Принадлежность к тому или иному классу зависит от количественных радиационных характеристик конкретных РАО. Каждая разновидность требует «индивидуального» подхода в обращении и утилизации. Процедуры регулируются национальными правилами и регламентами. Например, в России правила игры задают НРБ 99/2009 и ОСПОРБ 99/2010.

Классификация, принятая в РФ. Каждый класс связан с надлежащим подходом к обращению и захоронению.

Как РАО образуются?

Радиоактивные отходы проникают в нашу жизнь не только во всевозможных обличиях, но и самыми разнообразными способами. Как говорилось выше, многие виды человеческой деятельности ведут к образованию РАО: от промышленности до медицины и сельского хозяйства. Например, в медицине при лечении онкологических заболеваний применяют высокоактивные кобальтовые источники. Такие источники становятся радиоактивными отходами, когда приходят в негодность.

Существуют процессы, в которых природный радиоактивный материал в концентрированном виде попадает в отходы. Возникают радиоактивные отходы! Отличной иллюстрацией может послужить обедненный уран (ОУ). При изготовлении топлива для некоторых типов ядерных реакторов природный уран обогащают (увеличивают в нем изотопа U-235). Обедненным ураном называют смесь, оставшуюся после удаления обогащенного урана. Его можно отнести к РАО, если не планируется его дальнейшее использование. Например, американцы в ходе войны в Персидском заливе применяли боеприпасы, изготовленные из ОУ.

Боеприпасы с ОУ, использовавшиеся в ходе косовского конфликта. Фото: А. Бляйзе/МАГАТЭ

Само собой, РАО образуются при деятельности атомной промышленности. Работа АЭС, операции ядерного топливного цикла (изготовление топлива или переработка урановой и ториевой руд), эксплуатация атомоходов и радиационные катастрофы — все это трудно представить без жидких радиоактивных отходов.

Звучит грозно, особенно если вы любите природу. Однако наибольшие опасности, а значит и технические трудности, связаны с высокоактивными отходами и отработанным ядерным топливом (ОЯТ). Слава богу, их доля в общем физическом объёме РАО относительно невелика. К слову об опасностях, ОЯТ настолько токсично и радиоактивно, что убивает человека за пару минут. В ходе химической переработки ОЯТ образуются самые высокоактивные РАО. Не удивительно — яблоня от яблони недалеко падает. Подробнее об ОЯТ поговорим чуть позже (в разных странах дела с ним обстоят по-разному). А пока разберем, что со всем этим радиоактивным добром делают.

Что делают с РАО?

Итак, мы убедились в многообразии свойств и способов образования РАО. Но есть одна вещь, которая их объединяет — опасность для человека и окружающей среды. Из-за различных характеристик уровень этой опасности варьируется от обычной до «смерть в течение 10 минут». Наверное, все и так прекрасно понимают, к каким неприятным последствиям может привести лучевая болезнь. К тому же, радиоактивные изотопы в силу естественных процессов имеют дурную привычку концентрироваться в подсистемах биосферы. Например, в тканях и органах животных, которые потом могут попасть на обеденный стол вместе с порцией радионуклидов. Так что РАО — это не вещь, которую можно просто затолкать под кровать.

Впрочем, когда трава была зеленей, никто особо не беспокоился об утилизации РАО. Если утрировать, то главный принцип обращения с отходами гласил: «Само рассосется». Так в начале атомной гонки СССР и США помещали РАО в открытые хранилища рядом с предприятиями (считай, просто сливали в реки и озера). Кому есть дело до экологии, когда стране нужно больше оружейного плутония для ядерного щита? Однако годы шли, атомная отрасль развивалась. Пришлось искать иные способы утилизации.

Озеро Карачай (Водоем-9) вблизи ПО «Маяк» — один из водоемов, куда сливали РАО.

С средне- и низкоактивными отходами человечеству удалось совладать. Обычно, жидкие САО и НАО в конце пути ожидает битуминизация. Отходы выпаривают для уменьшения объема, сухие остатки упаривания смешивают с битумной массой, после затвердевания смесь помещают в контейнеры и захоранивают. Также используется цементирование (включение в состав бетона). Этапы обращения с твердыми НАО:

Кондиционирование (уменьшение физического объема).

Сжигание и/или прессование (опять же для уменьшения физического объема).

Иммобилизация (цементирование, реже — битуминизация).

Захоронение на специальных отчужденных площадках (полигоны, могильники).

С ВАО и ОЯТ дела обстоят намного сложнее. Да, существуют промежуточные и временные меры: стеклование, иммобилизация в керамику, промежуточное хранение (30-50 лет) в стальных контейнерах при контроле температурного режима и герметичности. Однако что делать дальше? Самые опасные отходы могут распадаться тысячи и миллионы лет.

Каких только идей не предлагали: выстреливать ядерным мусором в ни в чем не повинное Солнце или в космос (слишком дорого), сбрасывать отходы на Антарктиду… Возможно окончательным решением радиоактивного вопроса станут глубинные геологические захоронения. Недра матери-природы могут обеспечить механическую прочность и биологическую защиту, исключая возможность попадания грунтовых вод и атмосферных осадков. В данный момент работа над глубинными геологическими захоронениями ведется в нескольких странах на уровне исследовательских лабораторий и экспериментальных хранилищ. Например, в России таким местом является Горно-химический комбинат в Нижнеканском массиве скальных пород, недалеко от города Железногорска и реки Енисей.

Начало строительства исследовательской подземной лаборатории. Красноярский край. 2019 г.

Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ)

Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) образуется при плановом (3-5 лет) нахождение ядерного топлива в активной зоне реактора. Оно содержит меньше урана-235, чем свежее ядерное топливо. Однако в нем по прежнему остаются полезные компоненты — невыгоревший уран, накопившиеся изотопы плутония, другие трансурановые элементы, а также осколки деления — высокорадиоактивные ядра средних масс (от галлия до гольмия). Многое из этого можно с успехом применять в промышленности, медицине и научных исследованиях.

Ядерный топливный цикл, замкнутый по урану

Одна из главных целей переработки ОЯТ — повторное использование в качестве реакторного топлива, в том числе в составе МОХ-топлива или для реализации закрытого топливного цикла. Однако тут есть свои сложности. Во-первых, в ОЯТ присутствуют долгоживущие и радиотоксичные элементы с периодом полураспада более тысячи лет. Во-вторых, при переработке ОЯТ образуются самые высокоактивные РАО. В-третьих, это технологически трудно и затратно. Поэтому в одних странах ОЯТ считается отходом (США, Канада и Швеция), в других — ценным сырьем, идущим на переработку (Россия, Великобритания, Франция и Япония).

Открытый (разомкнутый) ядерный топливный цикл

Радиоактивные отходы в России

Помните формулировку из Федерального закона от 21 ноября 1995 г. N 170-ФЗ «Об использовании атомной энергии» о том, что РАО — это все то, что не подлежит дальнейшему использованию? Так вот, в России принята стратегия постепенного перехода на замкнутый ядерный топливный цикл. Поэтому ОЯТ не считается отходом, большая его часть отправляется на длительное (десятки лет и более) хранение с учетом возможности последующей переработки. Такой подход называется «отложенным решением».

В России ОЯТ транспортируется либо на ПО «Маяк» (г. Озерск, Челябинская обл.) для переработки, либо на Горно-химический комбинат (г. Железногорск, Красноярский край) для длительного хранения.

Что касается РАО, то их обращением на всех стадиях кроме финальной изоляции занимаются следующие предприятия:

ФГУП «ФЭО»(бывший РосРАО) — сбор, транспортирование, переработку, кондиционирование и хранение РАО 1 и 2 класса;

ФГУП «Радон» — сбор, транспортирование, переработку, кондиционирование и хранение РАО 3 и 4 класса;

В соответствии с Федеральным законом № 190-ФЗ от 11 июля 2011 г. «Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» все РАО, накопленные и произведенные в стране, подлежат финальной изоляции. Исключительным правом на эту деятельность обладает ФГУП «Национальный оператор «НО РАО».

Обращение с РАО в России и предприятия, которые этим занимаются

Ну а как быть с постоянными новостями о доставке ядерных отходов в Россию? В сети, в том числе и на хабре, есть качественные разборы кейсов про Германию и Францию. Если коротко — все это не радиоактивные отходы, так как они подлежат дальнейшему использованию. Ввоз РАО на территорию нашей страны законодательно запрещен. Согласно уже знакомому нам Федеральном закону № 190-ФЗ от 11 июля 2011 г., в России установлен запрет на ввоз в Российскую Федерацию и вывоз из Российской Федерации радиоактивных отходов в целях их хранения, переработки и захоронения.

Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Источник

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