Опасность радиоактивных отходов и их утилизация

Ядерная энергетика активно используется в промышленности для переработки тяжёлых металлов и контроля за утечкой вредных веществ. Однако, как и после любой промышленности, на атомных предприятиях образуются радиоактивные отходы, которые в большинстве случаев не подлежат переработке и требуют немедленной утилизации.

Что такое радиоактивные отходы

Радиоактивные отходы, или РАО – это отходы с большим содержанием химических изотопов, которые не представляют практической ценности.

В российском «Законе об использовании атомной энергии» (от 21 ноября 1995 года № 170-ФЗ) радиоактивные отходы — это ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается. Согласно ему, ввоз радиоактивных отходов на территорию нашей страны запрещен.

Многие ошибочно приравнивают радиоактивные отходы к использованному ядерному топливу.

Это неправильно, потому что, как упоминалось выше, радиоактивные отходы не могут найти применения ни в одной из отраслей, поскольку бесполезны. Отработавшее ядерное топливо содержит в себе продукты разложения и массу изотопов, поэтому из него получают новое топливо, а также используют в медицине, промышленности, сельском хозяйстве и т.д.

Жидкие технологические радиоактивные отходы – это особый вид РАО. Они содержат в себе огромное количество нуклидов техногенного происхождения (такие могут получиться в результате деятельности предприятий оборонного типа или любой другой атомной промышленности, появление их может быть вызвано также радиационной аварией).

Классификация

Радиоактивные отходы весьма разнообразны как по физическим, так и по химическим характеристикам. В зависимости от формы образования выделяют:

1. Газообразные. Они представляют собой выбросы из обрабатывающих радиоактивные материалы установок в вентиляционную систему.
2. Жидкие. Жидкими называются радиоактивные отходы, которые выделяются из отработавшего топлива в процессе переработки.
3. Твёрдые. К ним относятся утилизированные медицинские исследовательские установки из лабораторий радиофармацевтического назначения, остеклованные отходы, оставшиеся после переработки топлива или топливных отходов с АЭС.

Радиоактивные отходы по степени воздействия делятся на:

1. Низкой активности. РАО низкой активности, в свою очередь, делятся на четыре класса: A, B, C и последний GTCC, который считается наиболее опасным среди них. РАО низкой активности представляют собой пришедшие в негодность предметы с промышленных предприятий и лабораторий. Они не требуют специальных норм защиты, поскольку содержание в них радионуклидов мало, и концентрация недостаточная для нанесения вреда. Обычно это специальная одежда, обувь, полотенца, салфетки и т.д.
2. Средней активности. Концентрация нуклидов в отходах средней активности превышает показатели предыдущей группы. Для того, чтобы работать с этим классом отходов, персоналу следует использовать различные манипулирующие устройства с возможностью мониторинга процесса. Такие отходы поступают из исследовательских лабораторий, медицинских и промышленных организаций, работающих с радиоактивными изотопами. В своём большинстве это металлические предметы, полужидкие отходы растворов и смолы.

3. Высокой активности. Это отходы с наибольшей концентрацией радионуклидов, что приводит к их горячему состоянию. Из-за реакции горения такие отходы сперва нужно охладить, а затем избавляться от них при помощи манипулирующих установок с дистанционным управлением, поскольку находиться с такими веществами в одном помещении небезопасно. Представители РАО высокой активности – отработавшее ядерное топливо, жидкие радиоактивные отходы, получившиеся в результате получения плутония.

Опасность для окружающей среды и человека

Человек постоянно воздействует на окружающую среду, чтобы обеспечить себе комфортное существование, создать разнообразные материальные блага, совершенно не задумываясь о последствиях. Поэтому многие техногенные и антропогенные опасности сформированы деятельностью человека (выбросами в среду продуктов с производств)

На сегодняшний день для организации безотходного производства необходимо приложить огромные усилия и выделить немалые денежные суммы. Поэтому выброс веществ в допустимых рамках производится, он регулируется законами, однако всегда есть и нарушители, которые загрязняют своими сбросами не только атмосферу, но и водоёмы, плодородные почвы и т.д.

Без отходов не может обойтись ни одна отрасль промышленности и науки: сельское хозяйство, производства энергетики и транспортных средств, бытовая жизнь человека. Отходы скапливаются, а в зависимости от их качественных и количественных показателей определяют уровни воздействия и зоны опасностей.

При попадании в радиоактивную зону человек подвергается облучению, которое протекает в четыре фазы. Если первые три фазы протекают очень быстро (их длительность не более микросекунды) и приводят к различным молекулярным изменениям, то четвёртая фаза замедленна, и в ней эти самые молекулярные изменения плавно перетекают в функциональные структурные нарушения в клетках, органах и организме.

Эффект воздействия радиации на человека может быть:

1. Соматическим (телесным), к примеру, лучевые болезни, опухоли, местные лучевые поражения.
2. Генетическим, когда повреждается генетический код, что отражается на будущих поколениях. Например, генные мутации.

Радиация опасна для человека без специальной одежды и оборудования, которое используется во избежании прямого контакта с РАО при работе с ними. В зависимости от степени радиоактивности отходов избирается безопасный метод сбора и транспортировки вещества до мест захоронения.

Обращение с радиоактивными отходами

При обращении с радиоактивными отходами в обязательном порядке требуется соблюдать определенные правила, которые регулируют все возможные фазы от сбора и транспортировки до переработки и хранения.

Сбор, транспортировка, хранение

Хранение радиоактивных отходов включает в себя их предварительный сбор транспортировку, и захоронение или переработку в дальнейшем, но обо всем по порядку.

Сбор и сортировка радиоактивных отходов проводится непосредственно в местах их обнаружения, при этом нельзя допускать взаимодействия таких веществ с нерадиоактивными. При хранении, сортировке и последующей транспортировке учитывается множество факторов:

• агрегатное состояние вещества;
• категория вещества;
• количество отходов;
• химические и физические свойства РАО;
• время полураспада нуклидов (обычно это делают с помощью мерки 15 дней, больше/меньше 15 дней);
• насколько опасно вещество для человека.

Это можно проделать только с низко-активными и средне-активными РАО, поскольку третий вид отходов может нанести большой урон учёным, из-за радиации подобраться к объекту будет практически невозможно. Транспортируют в специальных контейнерах, изготовленных из резины, пластика или бумаги в зависимости от перевозимого вещества. Машина для доставки таких опасных грузов также представляет собой большой багажный отсек, изолированный от окружающей среды.

Когда дело доходит до хранения, встаёт вопрос о дальнейшей судьбе отходов: переработка или захоронение. Первый вариант в большинстве случаев исключается, поэтому многие сразу везут вещества на объекты (могильники). При размещении веществ на могильниках они не угрожают ни человеку, ни окружающей среде.

Ещё один интересный момент – захоронение можно произвести на территории предприятия, если срок годности отходов не превышает период возможной эксплуатации здания, в противном случае – захоронение происходит на территории, свободной и удаленной от места жительства людей.

Прежде чем свозить отходы в один могильник, его проверяют на вместимость и безопасность исполнения. Всё это регулируется специальной документацией. Также на захоронение могут быть отправлены только твёрдые или отверждённые отходы.

Переработка

Переработка, как и другие действия, производимые с радиоактивными веществами, напрямую зависит от природы вещества, с которым работает учёный. В случае, когда пустить материал на вторсырьё невозможно, его утилизируют. Для этого отходы измельчают, прессуют, а позднее сжигают в печах. Это необходимо для оптимизации процесса. При этом обязательно должны быть соблюдены следующие пункты:

• изоляция от продуктов питания и воды;
• нет воздействия облучения;
• нет отрицательного влияния на полезные ископаемые.

Местами захоронения отходов могут быть:

• глубоководные (глубина более 1000 м);
• океанические (захоронение герметичных контейнеров в осадочных породах на большой глубине);
• геологические (специальные сооружения в горных породах, куда помещают высокоактивные отходы или с долгим сроком разложения, это аналогично происходит на большой глубине);
• приповерхностные (неглубокие шахты, помещения на поверхности земной коры).

Могильники в России

В Российской Федерации РАО перерабатываются в основном на заводах, однако захоронению и переработке подвергаются лишь 3/5 всей массы веществ. Эту цифру стараются увеличить, но процесс постепенный и требует длительного времени для реализации.

Многие могильники были созданы ещё во времена СССР, когда начали заниматься разработкой военной техники и оружия. Наиболее известные места захоронения – озеро Карачай и город Озёрск, в котором велись разработки оружия на основе радиоактивного плутония.

В нашей стране нет общей системы контроля за процессом нормативной утилизации и захоронения такого рода отходов, поскольку их не так много, а могильники ещё не заполнены, и не возникает необходимость поиска новых решений.

Утилизировать РАО нужно по правилам, тогда это будет безопасно для жизни людей и не нарушит природный баланс планеты.

Особенности обращения с радиоактивными отходами за рубежом

Западная Европа ведёт отличную от России и США политику в области обращения с радиоактивными отходами. В большинстве стран там отходы выделяются в государственных корпорациях, а они по закону вольны распоряжаться применением, переработкой и хранением РАО. Эту систему поддерживает и Еврокомиссия.

Ряд стран сделали прорыв в работе с РАО. К примеру, в Великобритании, куда поступает основная масса отходов, создано специальное хранилище, наряду с Финляндией, Францией, Испанией, она хранит некоторое количество отходов низкой и средней степени активности в сооружения на поверхности земли или мелкозалегающих. Остальные страны используют хранилища только для отходов установленного типа.

В 2000 году Европейской комиссией был принят документ, в котором определялось, что будущее атомной энергетики напрямую зависит от тех захоронений и их качества, что производятся сейчас. Также устанавливался порядок действия с РАО для обеспечения гарантий нормальной жизни будущих поколений и поддержания природного баланса.

О том, как устроены хранилища радиоактивных отходов во Франции и какие ядерные проблемы приходится преодолевать французам, смотрите в видео:

Осуществлять контроль и управлять процессом утилизации радиоактивных отходов необходимо, но этот энергозатратный процесс требует дополнительных средств и создания уникальной общей системы. Поэтому возникают сложности в реализации таких проектов.