Опасность ядерных отходов, их хранение и утилизация в современном мире

Сложно представить современный мир без ядерных технологий. Они применяются во многих сферах жизни человека – в медицине, в промышленности, в сельском хозяйстве. Тем острее стоит вопрос по правильной и безопасной утилизации образующихся при этом отходов.

Ядерные отходы – что это

Ядерные (радиоактивные) отходы – это отходы, содержание радиоактивных изотопов в которых превышает допустимые нормы, которые больше не могут применяться по назначению и требуют утилизации.

Источники образования

Источников образования ядерных отходов не так уж и много, разберем каждый из них более подробно

Атомная промышленность

При эксплуатации атомных электростанций в процессе работы реактора неизбежно образуются радиоактивные отходы. В окружающую среду попадает лишь незначительная их часть, а гораздо опаснее для человека образующееся на АЭС отработанное топливо, которое остается радиоактивным в течение длительного времени.

Также ядерные отходы образуются при снятии АЭС с эксплуатации (демонтаж оборудования, разбор зданий и т.д.).

Медицинская деятельность

Радиоактивные изотопы широко применяются для диагностики и лечения некоторых заболеваний. В результате их использования в медицине могут образовываться различные отходы, содержащие опасные вещества: закрытые радиоактивные источники (например, кобальтовые, которые применяются в онкологии), рентгеновские установки, фильтры, бумага, одежда, ветошь и т.д.

Промышленность

Радиоактивные изотопы используются в различных отраслях промышленности:

• связанных с добычей нефти или газа;
• использующих каменный уголь;
• в производстве фосфатных удобрений;
• при обработке сточных вод;
• на металлопереработке;
• связанных с получением металлоплавильных шлаков.

Научно-исследовательские работы

При проведении научных работ могут применяться содержащие радиоактивные вещества ускорители частиц и источники излучения, которые при окончании срока эксплуатации должны быть утилизированы надлежащим образом.

Природные источники радиации

К ним относятся природный газ, каменный и бурый угли, термальные водоемы; радиоактивные изотопы, содержащиеся в горных породах.

Классификация

Существует несколько классификаций ядерных отходов.

В зависимости от физического состояния:

• твердые отходы (оборудование, трубопроводы, материалы, спецодежда и т.д.);
• жидкие (различные растворы и масла);
• газообразные (газы, аэрозоли, дымы, туманы, содержащие радионуклиды).

По степени активности:

1. Низкоактивные отходы – характеризуются низкой токсичностью и незначительным тепловыделением. Образуются преимущественно в результате деятельности медицинских учреждений и научно-исследовательских институтов (мусор, стекло; жидкие отходы от дезактивации оборудования.
2. Среднеактивные – характеризуются средней токсичностью и средним тепловыделением (части оборудования, фильтры).
3. Высокоактивные – характеризуются высокой токсичностью, сохраняющейся десятки тысяч лет, значительным радиоактивным излучением и большим тепловыделением (отработавшее топливо и высокоактивные отходы от его переработки).

Опасность ядерных отходов

Неправильно утилизированные отходы повышают уровень радиоактивного фона местности, что неблагоприятно влияет на проживающих в ней людей. Усугубляет ситуацию и то, что радиоактивный мусор может оставаться опасным на протяжении очень долгого времени.

Токсичные вещества могут попадать с пищей и водой в организм человека, вызывая различные негативные последствия – так, они приводят к необратимым изменениям клеточной структуры и различным мутациям.

Таким образом, повышается заболеваемость злокачественными новообразованиями и частота генетических нарушений, растет смертность населения. В результате хронического облучения организма наиболее часто развиваются лейкозы, рак щитовидной железы, рак молочной железы.

Способы утилизации

Выделяют несколько основных способов утилизации ядерных отходов.

1. Остекловывание. Применяется для того чтобы фиксировать отходы в неподвижном состоянии. Их включают в боросиликатное стекло, которое нерастворимо и может храниться в неизменном виде в течение нескольких тысяч лет. Такое стекло с радиоактивными частицами, затем размещают в специальные формы из стали, заваривают и помещают в захоронение на глубину не менее 300 метров.
2. Сжигание. Ему подвергают материалы, которые в ходе использования подверглись облучению: дерево, одежда, резина, макулатура. Их сжигают в специально предназначенных печах, которые спроектированы так, чтобы при горении выбросы в атмосферу токсичных веществ были минимальны.
3. Цементирование. Один из самых распространенных методов. Ядерные отходы помещают в контейнеры, которые затем заливают специальным цементным раствором и захоранивают. В таком виде они не контактируют с внешней средой и могут храниться неограниченно долго. Однако данный способ не подходит для утилизации высокоактивных отходов.
4. Битумирование. Это включение ядерных отходов в состав битума. При этом испаряется влага, поэтому они не увеличиваются в размерах и остаются влагоустойчивыми.
5. Уплотнение. Этим способом чаще всего утилизируют низкоактивные отходы. Они уплотняются с помощью гидравлического или пневматического пресса, в результате чего значительно уменьшаются в объеме, что облегчает их захоронение.

Также в настоящее время ведутся разработки новых методов утилизации отходов, например, захоронение в космическом пространстве, а также развиваются технологии повторного использования отработавшего радиоактивного сырья.

Захоронение ядерных отходов должно проводиться в специально оборудованном хранилище-могильнике, за которым установлено долгосрочное наблюдение и соблюдены все требования безопасности.

Где хранятся ядерные отходы в России

После переработки контейнеры с ядерными отходами подвергаются захоронению и помещаются в особые хранилища-могильники.

Выделяют следующие типы захоронений:

1. Глубоководное – контейнеры помещаются на морское дно на глубину 1 км.
2. Геологическое – емкости захоранивают в специальных сооружениях на глубине нескольких сотен метров. Эти хранилища засыпают специальным сортом глины, чтобы в случае землетрясения она склеила повреждения. Затем их закрывают железобетонными плитами, заливают цементом, асфальтируют и засыпают землей. Места, где происходит захоронение радиоактивных отходов, располагаются на значительном расстоянии от населенных пунктов и водоемов. Они должны быть незатопляемыми с низким уровнем грунтовых вод.
3. Приповерхностное – в специальных сооружениях на глубине не более нескольких десятков метров. Так захоранивают средне- и низкоактивные отходы.
4. Захоронение в глубинные отложения океанического дна.
5. Захоронение под океаническим дном.

Сброс ядерных отходов вместе со сточными водами категорически запрещен.

Наиболее известными захоронениями в России являются превращенное в могильник озеро Карачай в Челябинской области, приповерхностное хранилище твердых радиоактивных отходов в Новоуральске Свердловской области, могильники на территории Якутии.

Вопросам переработки и хранения ядерных отходов посвящен Федеральный закон от 11 июля 2011 г. № 190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

Проблемы хранения ядерных отходов в России

Несмотря на развитие науки и новые технологические разработки, продолжает существовать ряд проблем, связанных с хранением ядерных отходов на территории России.

Можно выделить следующие проблемы:

1. Затрудненный поиск мест для создания новых хранилищ. Далеко не все субъекты федерации согласны на то, чтобы на их территории располагались захоронения радиоактивного мусора.
2. Сложность предсказания геологической ситуации. Высокоактивные радиоактивные отходы остаются опасными в течение нескольких тысяч лет, и сложно предугадать, как поведут себя геологические породы, в которых находятся захороненные контейнеры.
3. Ядерное наследие. Во время гонки вооружений во время Холодной войны на территории России скопилось огромное количество ядерных отходов, требующих к себе внимания. На многих атомных станциях временные хранилища почти заполнены или находятся в неудовлетворительном техническом состоянии.
4. Технические сложности. Правильное и безопасное хранение ядерных отходов – сложный процесс, который должен тщательно соблюдаться и контролироваться. Для его правильного осуществления необходимы развитая наука, дорогостоящее оборудование, обученный персонал и т.д.

Своим взглядом на проблему утилизации ядерных отходов в современной России, а также личным мнением о складировании опасных отработок из зарубежья на нашей территории делятся в следующем видео:

Заключение

К сожалению, при использовании атомной энергии невозможно избежать появления ядерных отходов, представляющих опасность для человека и окружающей среды, в том числе и в долговременной перспективе. Поэтому крайне необходимо правильно с ними обращаться и грамотно утилизировать.