Как происходит захоронение радиоактивных отходов. Утилизация ядерных отходов

Любое производство оставляет после себя отходы. И сферы, использующие свойства радиоактивности, не исключение. Свободное обращение ядерных отходов, как правило, недопустимо уже на законодательном уровне. Соответственно, их необходимо изолировать и сохранять, учитывая особенности отдельных элементов.

Знак, являющийся предупреждением об опасности ионизирующего излучения РАО (радиоактивных отходов)

Радиоактивные отходы (РАО) – это вещества, которые имеют в своем составе элементы, обладающие радиоактивностью. Такие отходы не имеют практической значимости, то есть они непригодны для вторичного применения.

Обратите внимание! Довольно часто используется синонимичное понятие – .

От термина «радиоактивные отходы» стоит различать понятие «отработавшее ядерное топливо – ОЯТ». Отличие ОЯТ от РАО состоит в том, что отработки ядерного топлива после должной переработки могут использоваться повторно в виде свежих материалов для ядерных реакторов.

Дополнительная информация: ОЯТ представляют собой совокупность тепловыделяющих элементов, в основном состоящих из остатков топлива ядерных установок и большого количества продуктов полураспада, как правило, ими являются изотопы 137 Cs и 90 Sr. Их активно используют в работе научных и медицинских учреждений, а также на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях.

В нашей стране существует лишь одна организация, которая вправе проводить мероприятия по окончательному захоронению РАО. Это Национальный оператор по обращению с радиоактивными отходами (ФГУП «НО РАО»).

Действия данной организации регламентируются Законодательством РФ (№190 ФЗ от 11.07.2011). Закон предписывает обязательное захоронение радиоактивных отходов, произведённых на территории России, а также запрещает их ввоз из-за рубежа.

Классификация

Классификация рассматриваемого вида отходов включает несколько классов РАО и состоит из:

низкоактивных (их можно поделить на классы: A, B, C и GTCC (самый опасный));
среднеактивных (в Соединённых Штатах этот вид РАО не выделяется в отдельный класс, так что понятием пользуются обычно в Европейских странах);
высокоактивных РАО.

Иногда обособляют ещё один класс РАО: трансурановый. К данному классу принадлежат отходы, характеризующиеся содержанием трансурановых α-излучающих радионуклидов с большими периодами распада и крайне высокими значениями их концентраций. По причине продолжительного периода полураспада этих отходов, погребение происходит гораздо более основательно, нежели изоляция малоактивных и среднеактивных РАО. Предсказать, насколько опасными для экологической обстановки и человеческого организма будут являться данные вещества, крайне проблематично.

Проблема обращения с радиоактивными отходами

Во время функционирования первых предприятий, использующих радиоактивные соединения, было принято считать, что рассеяние некоторого количества РАО на участках окружающей среды допустимо, в отличие от отходов, образующихся в остальных производственных отраслях.

Так, на печально известном предприятии «Маяк» на начальном этапе осуществления деятельности все РАО выводились в ближайшие водные источники. Таким образом, произошло серьезнейшее загрязнение реки Теча и расположенного на ней ряда водоёмов.

Впоследствии выяснилось, что в различных областях биосферы происходит накопление и концентрирование опасных РАО и поэтому простой сброс их в окружающую среду недопустим. Вместе с зараженной пищей радиоактивные элементы поступают в организм человека, что приводит к значительному повышению риска облучения. Поэтому в последние годы активно разрабатываются различные методы сбора, транспортировки и хранения РАО.

Утилизация и переработка

Утилизация радиоактивных отходов может происходить по-разному. Это зависит от класса РАО, к которому они принадлежат. Наиболее примитивной считается утилизация низкоактивных и среднеактивных РАО. Отметим также, что по строению радиоактивные отходы подразделяются на короткоживущие вещества с непродолжительным периодом полураспада и на отходы с долговременным периодом полураспада. Последние относятся к классу долгоживущих.

Для короткоживущих отходов наиболее простым способом утилизации считается их непродолжительное хранение на специально предназначенных площадках в герметичных контейнерах. В течение определённого времени происходит обезвреживание РАО, после чего радиоактивно безвредные отходы могут быть подвержены переработке подобно тому, как перерабатывается бытовой мусор. К таким отходам могут относиться, например, материалы лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ). Контейнером для непродолжительного хранения может выступать стандартная двухсотлитровая бочка, изготовленная из металла. Чтобы избежать проникновения радиоактивных элементов из емкости в среду, отходы обычно заливаются битумной или цементной смесью.

На фото обозначены технологии обращения с РАО на одном из современных предприятий России

Утилизация отходов, постоянно образующихся на атомных электростанциях, значительно сложнее в осуществлении и требует применения особых методов, таких как, например, плазменная переработка, недавно реализованная на Нововоронежской АЭС. В этом случае РАО подвергают превращению в вещества, подобные стеклу, которые впоследствии помещаются в контейнеры с целью безвозвратного захоронения.

Такая переработка абсолютно безопасна и позволяет в несколько раз сократить количество РАО. Способствует этому многоступенчатая очистка продуктов сжигания. Процесс может протекать в автономном режиме на протяжении 720 часов, с продуктивностью до 250 кг отходов в час. Температурный показатель в печной установке при этом достигает 1800 0 С. Считается, что такой новый комплекс проработает ещё в течение 30 лет.

Преимущества плазменного процесса утилизации РАО перед прочими, как говорится, налицо. Так, нет необходимости осуществлять тщательную сортировку отходов. Кроме того, многочисленные методы очистки позволяют сократить выделение газообразных примесей в атмосферу.

Радиоактивное загрязнение, могильники радиоактивных отходов в России

В течение многих лет предприятие «Маяк», расположенное в северо-восточной части России, являлось ядерной электростанцией, но в 1957 году там случилась одна из самых катастрофичных ядерных аварий. В результате инцидента в природную среду выделилось до 100 тонн опасных РАО, поразивших огромные по площади территории. При этом катастрофа вплоть до 1980 годов тщательно скрывалась. В продолжение большого количества лет, в реку Карачай производили сбрасывание отходов со станции и с загрязненной окружающей области. Это стало причиной загрязнения водного источника, столь необходимого для тысяч людей.

«Маяк» далеко не единственное место в нашей стране, подверженное радиоактивному загрязнению. Одним из основных экологически опасных объектов в Нижегородской области является участок захоронения радиоактивных отходов, расположенный в 17 километрах от города Семёнов, широко известный также как Семёновский могильник.

В Сибири располагается хранилище, в котором ядерные отходы размещаются уже больше 40 лет. Для хранения радиоактивных материалов там применяют незакрытые бассейны и контейнеры, в которых уже содержится примерно 125 тысяч тонн отходов.

В России вообще обнаружено огромное количество территорий с превышающим допустимые нормы уровнем радиации. В их число входят даже такие крупные города, как Санкт-Петербург, Москва, Калининград и др. Например, в детском саду вблизи института им. Курчатова в нашей столице была выявлена песочница для детей с уровнем радиации в 612 тыс. мР/час. Если бы человек находился на этом «безопасном» детском объекте в течение 1 суток, то он был бы облучен смертельной дозой радиации.

Во время существования СССР, особенно в середине прошлого столетия, опаснейшие радиоактивные отходы могли сваливать в ближайшие овраги, так что образовывалась целая свалка. А с разрастанием городов, в этих зараженных местах строились новые спальные и производственные кварталы.

Оценить, какова судьба радиоактивных отходов в биосфере довольно проблематично. Дожди и ветры активно распространяют загрязнения по всем окружающим территориям. Так, за последние годы значительно возросла скорость, с которой происходит загрязнение Белого моря в результате захоронения РАО.

Проблемы захоронения

В осуществлении процессов хранения и захоронения ядерных отходов сегодня существуют два подхода: локальный и региональный. Захоронение РАО на месте их производства с разных точек зрения очень удобно, однако, такой подход может приводить к росту числа опасных участков захоронения при постройке новых сооружений. С другой стороны, если количество этих мест будет строго ограничено, то возникнет проблема себестоимости и обеспечения безопасных транспортировок отходов. Ведь вне зависимости от того является ли перевозка радиоактивных отходов процессом производства, стоит исключить несуществующие критерии опасности. Бескомпромиссный выбор в этом вопросе сделать довольно сложно, если вообще возможно. В разных государствах такой вопрос решают по-разному и, единого мнения пока не существует.

Одной из главных проблем можно считать определение геологических формаций, пригодных для того, чтобы организовать кладбище радиоактивных отходов. Лучше всего для этой цели подходят глубокие штольни и шахты, использовавшиеся для добычи каменной соли. А также часто приспосабливают скважины на территориях, богатых глиняными и скальными породами. Высокая водонепроницаемость, так или иначе, одна из самых важных характеристик при выборе места захоронения. Своеобразный могильник радиоактивных отходов появляется в местах подземных ядерных взрывов. Так, в штате Невада, США, на участке, послужившем полигоном примерно для 450 взрывов, практически каждый из таких взрывов образовал хранилище высокоактивных ядерных отходов, погребённых в горной породе без каких-либо технических «препятствий».

Таким образом, проблема образования радиоактивных отходов крайне трудна и неоднозначна. Достижения в ядерной энергетике, конечно, приносят человечеству колоссальную выгоду, но при этом и создают множество неприятностей. И одной из главных и нерешенных на сегодняшний день проблем, является проблема захоронения радиоактивных отходов.

Более подробно об истории вопроса, а также о современном взгляде на проблематику ядерных отходов, можно увидеть в специальном выпуске программы «Ядерное наследие» телеканала «Наука 2.0».

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Радиоактивные отходы представляют собой непригодные для дальнейшей деятельности вещества, содержащие в себе опасные элементы в большом количестве.

Различные природные и техногенные источники радиации провоцируют появление опасных отходов. Подобный мусор образуется во время следующих процессов:

при создании ядерного топлива
работе ядерного реактора
обработка элементов топлива излучением
производства, а также использования естественных или искусственных радиоизотопов

Сбор и дальнейшее обращение с радиоактивными отходами устанавливает законодательство РФ.

Классификация

В России классификация радиоактивных отходов основана на ФЗ № 190 от 11 июля 2011 года, регулирующем сбор и обращение с радиоактивными отходами.

Радиоактивные отходы могут иметь следующие типы:

Удаляемые. Риск, который может появиться при извлечении, а также дальнейшем использовании вредного мусора. Эти затраты не должны быть выше риска, который связан с созданием могильника на территории страны.
Особые. Риск, который включает в себя возможное воздействие опасной радиации, а также другие риски, основанные на извлечении из хранилища и дальнейшем использовании элементов. Должен превышать риски, которые связанные с их захоронением на территории расположения.

Критерии, по которым выполняется распределение, устанавливается Правительством России.

Классификация радиоактивных отходов выполняется по признакам:

Время полураспада радионуклидов, сюда включают:

долгоживущие
короткоживущие

Удельная активность. Так, зависимо от степени активности, радиоактивные отходы принято делить на:

Слабоактивные, концентрация бета — излучающих радиоизотопов достигает 10 — 5 кюри / л в таком веществе.
Средней активности, концентрация бета — излучающих радиоизотопов доходит больше 1 кюри / л.
Низкоактивные.
Очень низкоактивные.

Состояние. Существуют три вида подобного мусора:

ЖРО (жидкие радиоактивные отходы)
Твердые

Наличие элементов ядерного типа:

наличие
отсутствие

Также принято выделять:

Материалы, образованные в процессе добычи (переработки) урановых руд.
Материалы, образованные в результате добычи минерального (органического) сырья, не связанного с применением атомной энергии.

Опасность

Эти отходы крайне опасны для природы, так как они повышают уровень радиоактивного фона. Также возникает опасность попадания вредных веществ в человеческий организм с употребляемыми продуктами и водой. Результат - мутация, отравление или смерть.

Именно поэтому предприятиям рекомендуется использовать всевозможные фильтры, для того чтобы предотвратить попадание вредного мусора во внешнюю среду. В настоящий момент законодательство обязывает устанавливать специальные очистители, которые осуществляют сбор вредных элементов.

Уровень радиационной опасности зависит от:

Количества РАО в биосфере.
Мощности дозы, присутствующей гамма — радиации.
Площади территории, подвергающейся загрязнению.
Численности населения.

Радиоактивные отходы опасны своим проникновением в организм человека. Из — за этого необходимо локализовать подобные отработки на территории их образования. Очень важно предотвратить возможную миграцию этого сырья по существующим пищевым цепям животных и людей.

Хранение и перевозка

Хранение радиоактивных отходов. Хранение подразумевает сбор и последующую передачу вредных элементов на переработку или захоронение.
Захоронение – размещение отходов на могильниках. Таким образом опасный мусор выводится из сферы применения человеческой деятельности и не представляет опасности для окружающей среды.

Стоит отметить, что в могильники на хранение могут быть отправлены только твердые и отвержденные отходы. Период радиоактивной опасности отходов, должен быть ниже, чем время «жизни» инженерных сооружений, в которых происходит хранение и захоронение.

Следует учитывать и такие особенности, связанные с захоронением вредного мусора:

Только радиоактивные отходы, срок возможной угрозы которых не выше 500 лет, будут отправлены на захоронение в отдаленной местности.
Отходы, период опасности которых не больше нескольких десятков лет, предприятие может остановить на хранение на своей территории без направления на захоронение.

Предельное количество вредного мусора, отправленного на хранение, устанавливается на основании оценки безопасности могильника. Способы и средства для определения допустимого содержания отходов в специальном помещении можно найти в нормативных документах.

Контейнеры для данных отходов представляют собой одноразовые мешки, которые изготавливают из элементов:

резины
пластика
бумаги

Сбор, хранение, перевозка и дальнейшее обращение с радиоактивными отходами, упакованных с использованием подобных емкостей, проводятся в специально оборудованных перевозных контейнерах. Помещения, предназначенные для хранения этих контейнеров, должны оснащаться защитными экранами, холодильниками или же контейнерами.

Существует большой перечень вариантов хранения различных РАО:

Холодильники. Они предназначены для содержания трупов лабораторных животных, а также других органических материалов.
Металлические барабаны. В них помещают пылевидные РАО и запаивают крышки.
Водоупорная краска. Ей покрывают лабораторное оборудование для транспортировки.

Переработка

Обработка радиоактивных отходов возможна несколькими методами, выбор способа зависит от типа мусора, который будет подвержен обработки.

Утилизация радиоактивных отходов:

Их измельчают и прессуют. Это необходимо для оптимизации объема сырья, а также для снижения активности.
Сжигают в печах, которые используют для утилизации горючих остатков.

Переработка радиоактивных отходов обязательно должна соответствовать предъявляемым гигиеническим требованиям:

100% гарантированная изоляция от пищевых продуктов и воды.
Отсутствие внешнего облучения, превышающего допустимый уровень.
Отсутствие отрицательного воздействия на месторождения полезных ископаемых.
Выполнение экономически целесообразных действий.

Сбор и удаление

Сбор и сортировка при дальнейшем уничтожении данных отходов в обязательном порядке проводиться в местах их появления отдельно от не радиоактивных веществ.

При этом должно быть учтено:

Агрегатное состояние вредного вещества.
Категория вещества.
Количество материала, сбор которого необходимо осуществить.
Каждое свойство вещества (химическое и физическое).
Приблизительное время полураспада радионуклидов. Как правило, измерение представляется в сутках, то есть больше 15 дней или меньше 15 дней.
Потенциальная угроза вещества (пожароопасность или взрывоопасность).
Будущее обращение с радиоактивными отходами.

Стоит отметить важный момент – сбор и удаление возможно проделать только с низко и средне активными типами отходов.

НРАО — низко активные представляют собой вентиляционные выбросы, которые можно удалить через трубу и в дальнейшем рассеять. По норме ДКБ, который установил национальный оператор по обращению с радиоактивными отходами, существует параметр высоты и условий выброса.

Значение ДКБ рассчитывается следующим образом: отношение предела годового поступления вещества на конкретный объем воды (обычно берется 800 литров) или воздуха (8 млн. литров). В этом случае параметр ДКБ – предел годового поступления вредного вещества (радионуклидов) в организм человека через воду и воздух.

Очистка среднеактивных и жидких отходов

Сбор и удаление радиоактивного вещества средней активности проводят при помощи специальных устройств:

Газгольдеры. Технология, задача которой заключается в приеме, хранении и последующей выдаче газа. Главная особенность заключается в том, что отходы с низким периодом полураспада (1 — 4 часа) будут заключены в устройство ровно столько, сколько потребуется для полной дезактивации вредного вещества.
Адсорбционные колонны. Устройство предназначено для более полного удаления (около 98%) радиоактивных газов. Схема дезактивации следующая: газ охлаждается с процессом сепарации влаги, далее следует глубокая сушка в непосредственно самих колоннах и подача вещества в адсорбер, который содержит в себе уголь на поглощения вредных элементов.

Жидкие радиоактивные отходы, как правило, обрабатывают методом упаривания. Он представляет собой ионный обмен из двух этапов с предварительным очищением вещества от вредных примесей.

Существует и другой способ – жидкие отходы, которые опасны для окружающей среды, можно отчистить при помощи установок для облучения резины. В большинстве случаев используют облучатель типа Со — 60, хранение которого происходило в воде.

Закон об использование атомной энергетики гласит о том, что радиоактивные отходы - это вещества, материалы, приборы и прочее оборудование, содержащие радионуклиды повышенного уровня и утратившие свои потребительские свойства, а также непригодные для повторного использования.

При каких обстоятельствах, образуются отходы, содержащие радиоактивные элементы

Радиоактивные отходы содержатся в ядерном топливе, они образуются во время эксплуатации атомных электростанций, это один из основных источников. Также их можно получить в результате:

добычи радиоактивной руды;
переработки руды;
производства элементов тепловыделения;
утилизации отработанного ядерного топлива.

Во время разработки вооружёнными силами России ядерного оружия, также были образованы радиоактивные отходы, такие действия, как, производство, консервация и ликвидация использовавших этот материал объектов не реабилитировали предыдущие работы с этим материалом. В результате чего на территории страны находится немало отходов, образовавшихся в процессе производства ядерных материалов.

Военный флот, подводные лодки, а также гражданские корабли, использующие ядерные реакторы, тоже оставляют радиоактивные отходы во время своей эксплуатации и даже после их выхода из строя.

Работа с радиоактивными отходами в России связана с такими отраслями:

В народном хозяйстве, используя изотопную продукцию.
В лечебных или фармацевтических учреждениях и лабораториях.
Химическая, металлургическая и прочие промышленные отрасли, работающие в сфере обработки.
Проведение научных опытов и исследований, используя ядерное топливо или подобные элементы.
Даже службы безопасности, в частности, таможенный контроль.
Добыча нефти или газа, также требует использовать ядерные вещества, оставляющие после себя, радиоактивные отходы.

Важно знать. Отработанное ядерное топливо, не подпадёт, под категорию радиоактивные отходы, согласно российскому законодательству.

Разделение на виды

Постановление от Правительства РФ, внесло коррективы, по которым радиоактивные отходы могут быть:

твёрдого;
жидкого;
газ подобного;

видов. Классификация радиоактивных отходов, относит к твёрдым, жидким и газ подобным все элементы и вещества, содержащие радионуклиды. Исключение, возможно, лишь в том случае, если образование не связано с атомной энергетикой, и содержание радионуклидов обусловлено добычей или переработкой природных минералов и органического сырья с повышенным уровнем радионуклидов или вблизи его природного источника. Концентрация, которого в пределах допустимых норм, установленных постановлением российского Правительства, не превышает 1.

РАО, принадлежащие к виду «твёрдых», содержат техногенные радионуклиды, из которых исключают такие источники, как закрытые предприятия, работающие с подобными веществами. Их делят на четыре категории:

высокоактивные;
средне неактивные;
низко активные;
очень низко активные.

РАО, прибывающие, в «жидком» состояние делят всего на три категории:

высокоактивные;
средне активные;
низко активные.

Закрытые, отработавшие предприятия и заводы, работавшие с радионуклидами, относятся к другим категориям РАО.

Классификация РАО

Существует Федеральный закон, в целях которого, классификация радиоактивных отходов разделяет их на такие виды:

Удаляемые – это вещества, для которых риск, связанный с их воздействием на окружающую среду не возрастает. И в случае их извлечения с места хранения для последующего захоронения, не превышает риск их пребывания на территории их нахождения. Данный вид требует довольно больших финансовых затрат, для выполнения всех манипуляций с ним и подготовки специального оборудования и обучения персонала утилизирующих организаций.
Особые – РАО, этот вид подвергает очень большой опасности окружающую среду, в случае их извлечения, транспортировки и дальнейших действий, для очищения территории или захоронении в другом месте. Манипуляции с таким видом также очень затратные с финансовой стороны. В случаях с подобным видом более безопасно и выгодно с экономической стороны проводить процесс захоронения в месте их первичного расположения.

Классификация радиоактивных отходов проходит в зависимости от таких признаков:

Период полураспада радионуклидов – короткоживущие или долгоживущие.
Удельная активность – высокоактивная, средне активная и низко активная РАО.
Агрегатное состояние – может быть жидким, твёрдым и газо подобным.
Содержание ядерных элементов, присутствует или отсутствует в отработанном материале.
Отработавшие, закрытые предприятия по добычи или переработке урановых пород, которые излучают ионизирующие лучи.
РАО, не связанные с использованием или работой над атомной энергетикой. Источниками, которых являются перерабатывающие предприятия по добычи органических и минеральных сырьевых руд, с повышенным уровнем содержания радионуклидов природного происхождения.

Классификация РАО разработана Правительством Российской Федерации, для разделения их на виды. А также дальнейшего удаления или захоронения на месте их нахождения.

Система классификации

В данное время, система классификации разработана не досконально и требует постоянных доработок, это определяется отсутствием согласованности национальных систем.

Основа классификации содержит учёт вариантов, последующего захоронения РАО. Основным признаком чего, служит длительность периода распада нуклида, потому, что технология захоронения напрямую зависит от этого показателя. Они захороняются специальными укрепляющими растворами как минимум на тот период, который они могут быть опасны для окружающей среды. Согласно этим данным, система классификации делит все отработанные и опасные вещества на следующие категории.

Освобождённые от контроля

Низко активные и средне активные РАО

Они содержат в себе достаточный уровень радионуклидов, чтобы нести угрозу персоналу, работающему с ними и населению, проживающему в ближайшей округе. Порой они имеют настолько высокий уровень активности, что требуют охлаждения и применения мер по защите от них. Это категория содержит в себе две группы: долгоживущие и коротко живущие виды. Способы их захоронения очень разнообразны и индивидуальны.

Этот тип имеет такое количество радионуклидов, что требует постоянного охлаждения в процессе работы с ним. По окончании, каких-либо действий, он требует надёжной изоляции от биосферы, иначе процесс заражения захватит всю округу, территории на которой он находится.

Типичные характеристики

Класс отходов, освобождённый от контроля (CW), имеет уровень активности, равный 0,01 мЗв или ниже с учётом годовой дозы для населения. Не имеет ограничений, по радиологическому захоронению.

Средне и низко активные (LILW) характеризуются уровнем активности выше величины для CW, но при этом тепловыделение у этого класса ниже 2Вт/м3.

Класс коротко живущий (LILW-SL) – имеет такие типичные характеристики. Долго живучесть радионуклидов имеет ограниченную концентрацию (менее 400 Бк/г на все упаковки). Местами захоронения таких классов являются глубинные или приповерхностные хранилища.

Долгоживущие отходы (LILW-LL) – концентрация у которых выше, чем у короткоживущих. Захоронятся такие классы, должны лишь в глубинных хранилищах. Это одно из главных требований, по отношению к ним.

Класс высокоактивных (HLW) – характеризуются очень высокой концентрацией долгоживущих радионуклидов, тепловая отдача у них более 2Вт/м3. Местами их захоронения также должны быть глубинные хранилища.

Правила обращения с РАО

Радиоактивные отходы требуют классификации не только ради их разделения по уровню опасности и возможности выбирать методы утилизации, но ещё и для определения указаний, по методам обращения с ними, в зависимости от их класса. Они должны отвечать следующим показателям:

Принципы обеспечения защиты здоровья человека, или хотя бы приемлемого уровня защиты, в зависимости от радиационного излучения элементами РАО.
Охраной окружающей среды – приемлемым уровнем защищенности экологии от воздействия РАО.
Взаимозависимость между всеми стадиями образования РАО, а также обращения с их элементами.
Защита будущего поколения, методом прогнозирования уровня облучения, и нормированием количества захороненного материала на каждом могильнике, основываясь на информации нормативных документов.
Не возлагать слишком больших надежд на будущее поколение, связанных с необходимостью утилизировать радиоактивные отходы.
Контролировать образование и накопление РАО, ограничивать их скопление и минимизировать достигнутый уровень.
Предотвращать аварии, или ослаблять возможные последствия, в случае возникновения таких ситуаций.

Радиоактивные отходы – самый опасный вид мусора на земле, требующей очень внимательного и осторожного обращения. Приносящий самый большой урон экологии, населению и всем живим существам, на территории его основания.

Узнайте все про радиоактивные отходы

Радиоактивные отходы (РАО) – побочные продукты технической деятельности, содержащие биологически опасные радионуклиды. РАО образуются:

на всех этапах атомной энергетики (от производства топлива до работы ядерных энергетических установок (ЯЭУ), в том числе атомных электростанций (АЭС);
при производстве, использовании и уничтожении ядерного оружия при производстве и применении радиоактивных изотопов.

РАО классифицируют по различным признакам (рис. 1): по агрегатному состоянию, по составу (виду) излучения, по времени жизни (периоду полураспада Т 1/2), по активности (интенсивности излучения).

Среди РАО наиболее распространенными по агрегатному состоянию считаются жидкие и твердые, в основном возникающие при работе атомных электростанций, других ЯЭУ и на радиохимических заводах по получению и переработке ядерного топлива. Газообразные РАО образуются в основном при работе АЭС, радиохимических заводов по регенерации топлива, а также при пожарах и других аварийных ситуациях на ядерных объектах.

Радионуклиды, содержащиеся в РАО, претерпевают спонтанный (самопроизвольный) распад, при котором происходит один (или последовательно несколько) из видов излучений: a -излучение (поток a -частиц – дважды ионизированных атомов гелия), b -излучение (поток электронов), g -излучение (жесткое коротковолновое электромагнитное излучение), нейтронное излучение.

Для процессов радиоактивного распада характерен экспоненциальный закон уменьшения во времени числа радиоактивных ядер, при этом продолжительность жизни радиоактивных ядер характеризуется периодом полураспада Т 1/2 – промежутком времени, за который число радионуклидов уменьшится в среднем наполовину. Периоды полураспада некоторых радиоизотопов, образующихся при распаде основного ядерного топлива – урана-235 – и представляющих наибольшую опасность для биологических объектов, приведены в таблице.

Таблица

Периоды полураспада некоторых радиоизотопов

США, активно проводившие в свое время испытания атомного оружия в Тихом океане, использовали один из островов для захоронения РАО. Складируемые на острове контейнеры с плутонием были закрыты мощными железобетонными панцирями с надписями-предостережениями, видимыми за несколько миль: держаться подальше от этих мест в течение 25 тыс. лет! (Напомним, что возраст человеческой цивилизации – 15 тыс. лет.) Некоторые контейнеры под влиянием непрекращающихся радиоактивных распадов разрушились, уровень радиации в прибрежных водах и донных породах превышает допустимые нормы и опасен для всего живого.

Радиоактивные излучения вызывают ионизацию атомов и молекул вещества, в том числе вещества живых организмов. Механизм биологического действия радиоактивных излучений сложен и до конца не изучен. Ионизация и возбуждение атомов и молекул в живых тканях, происходящие при поглощении ими излучений, лишь начальный этап в сложной цепи последующих биохимических превращений. Установлено, что ионизация приводит к разрыву молекулярных связей, изменению структуры химических соединений и в конечном итоге к разрушению нуклеиновых кислот и белка. Под действием радиации поражаются клетки, прежде всего их ядра, нарушаются способность клеток к нормальному делению и обмен веществ в клетках.

Наиболее чувствительны к радиационному воздействию кроветворные органы (костный мозг, селезенка, лимфатические железы), эпителий слизистых оболочек (в частности, кишечника), щитовидная железа. В результате действия радиоактивных излучений на органы возникают тяжелейшие заболевания: лучевая болезнь, злокачественные опухоли (нередко со смертельным исходом). Облучение оказывает сильное влияние на генетический аппарат, приводя к появлению потомства с уродливыми отклонениями или врожденными заболеваниями.

Рис. 2

Специфической особенностью радиоактивных излучений является то, что они не воспринимаются органами чувств человека и даже при смертельных дозах не вызывают у него болевых ощущений в момент облучения.

Степень биологического воздействия радиации зависит от вида излучения, его интенсивности и продолжительности воздействия на организм.

Единица радиоактивности в системе единиц СИ – беккерель (Бк): 1 Бк соответствует одному акту радиоактивного распада в секунду (внесистемная единица – кюри (Ки): 1 Ки = 3,7 10 10 актов распада за 1 с).

Поглощенная доза (или доза излучения ) – энергия любого вида излучения, поглощенная 1 кг вещества. Единица измерения дозы в системе СИ – грей (Гр): при дозе 1 Гр в 1 кг вещества при поглощении радиации выделяется энергия в 1 Дж (внесистемная единица – рад : 1 Гр = 100 рад, 1 рад = 1/100 Гр).

Радиоактивная чувствительность живых организмов и их органов различна: смертельная доза для бактерий составляет 10 4 Гр, для насекомых – 10 3 Гр, для человека – 10 Гр. Максимальная доза излучения, не причиняющая вреда организму человека при многократном действии, – 0,003 Гр в неделю, при единовременном действии – 0,025 Гр.

Эквивалентная доза излучения – основная дозиметрическая единица в области радиационной безопасности, введена для оценки возможного ущерба здоровью человека от хронического воздействия. Единица эквивалентной дозы в системе СИ – зиверт (Зв): 1 Зв – доза излучения любого вида, производящая такое же действие, как образцовое рентгеновское излучение в 1 Гр, или в 1 Дж/кг, 1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг (внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рентгена), 1 Зв = 100 бэр, 1 бэр = 1/100 Зв).

Энергия источника ионизирующего излучения (ИИИ) измеряется обычно в электронвольтах (эВ): 1 эВ = 1,6 10 –19 Дж, для человека допустимо получать в год от ИИИ не более 250 эВ (разовая доза – 50 эВ).

Единица измерения рентген (Р) используется для характеристики состояния среды, подвергнувшейся радиоактивному загрязнению: 1 Р соответствует образованию в 1 см 3 воздуха при нормальных условиях 2,082 млн пар ионов обоих знаков, или 1 Р = 2,58 10 –4 Кл/кг (Кл – кулон).

Естественный радиоактивный фон – допустимая мощность эквивалентной дозы от естественных источников радиации (поверхности Земли, атмосферы, воды и т. д.) составляет в России 10–20 мкР/ч (10–20 мкбэр/ч, или 0,1–0,2 мкЗв/ч).

Радиоактивное заражение имеет глобальный характер не только по пространственным масштабам своего влияния, но и по времени действия, угрожая жизни людей в течение многих десятилетий (последствия кыштымской и чернобыльской аварий) и даже столетий. Так, основная «начинка» атомных и водородных бомб – плутоний-239 (Рu-239) – имеет период полураспада 24 тыс. лет. Даже микрограммы этого изотопа, попав в организм человека, вызывают раковые заболевания различных органов; три «апельсина» из плутония-239 потенциально могут уничтожить все человечество без всяких ядерных взрывов.

Ввиду безусловной опасности РАО для всех живых организмов и для биосферы в целом они нуждаются в дезактивации и (или) тщательном захоронении, что до сих пор является нерешенной проблемой. Проблема борьбы с радиоактивным загрязнением окружающей среды выдвигается на первый план среди других экологических проблем ввиду его огромных масштабов и особо опасных последствий. По мнению известного эколога А.В.Яблокова, «экологическая проблема № 1 в России – ее радиоактивное заражение».

Неблагоприятная радиологическая обстановка в отдельных регионах мира и России – результат прежде всего многолетней гонки вооружений в период холодной войны и создания оружия массового поражения.

Для производства оружейного плутония (Рu-239) в 1940-е гг. были построены первые ЯЭУ – реакторы (для атомного оружия требуются десятки тонн Рu-239; одну тонну этой «взрывчатки» производит ядерный реактор на медленных нейтронах мощностью 1000 МВт – такую мощность имеет один блок обычной АЭС типа Чернобыльской). Испытания ядерными державами (США, СССР, а затем Россией, Францией и другими странами) ядерного оружия в атмосфере и под водой, подземные ядерные взрывы в «мирных» целях, на которые сейчас наложен мораторий, привели к сильному загрязнению всех компонентов биосферы.

По программе «Мирный атом» (термин предложен американским президентом Д.Эйзенхауэром) в 1950-е гг. строительство АЭС началось сначала в США и СССР, а затем и в других странах. В настоящее время доля АЭС в производстве электрической энергии в мире составляет 17% (в структуре электроэнергетики России на долю АЭС приходится 12%). В России девять АЭС, из которых восемь расположены в европейской части страны (все станции были построены еще в период существования СССР), в том числе самая крупная – Курская – мощностью 4000 МВт.

Помимо арсенала ядерного оружия (бомб, мин, боеголовок), ЯЭУ, производящих взрывчатое вещество, и АЭС, источниками радиоактивного заражения окружающей среды в России (и на прилегающих к ней территориях) являются:

атомный ледокольный флот, самый мощный в мире;
подводные и надводные военные корабли с силовыми ЯЭУ (и несущие ядерное оружие);
судоремонтные и судостроительные заводы таких кораблей;
предприятия, занимающиеся переработкой и утилизацией радиоактивных отходов военно-промышленного комплекса (в том числе списанных подводных лодок) и АЭС;
затонувшие атомные корабли;
космические аппараты с ЯЭУ на борту;
места захоронения РАО.

К этому перечню следует добавить, что до сих пор радиационная обстановка в России определяется последствиями аварий, произошедших в 1957 г. на производственном объединении (ПО) «Маяк» (Челябинск-65) в Кыштыме (Южный Урал) и в 1986 г. на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) 1 .

До сих пор радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС подвержены сельскохозяйственные угодья в Республике Мордовия и 13 областях Российской Федерации на площади 3,5 млн га. (О последствиях кыштымской аварии сказано ниже.)

Общая площадь радиационно дестабилизированной территории России превышает 1 млн км 2 с числом проживающих на ней более 10 млн человек. В настоящее время на территории России суммарная активность незахороненных РАО составляет более 4 млрд Ки, что эквивалентно по последствиям восьмидесяти чернобыльским катастрофам.

Наиболее неблагоприятная радиационная экологическая обстановка сложилась на севере европейской территории России, в Уральском районе, на юге Западно- и Восточно-Сибирского районов, в местах базирования Тихоокеанского флота.

Мурманская область по количеству ядерных объектов на душу населения превосходит все другие области и страны. Здесь широко распространены объекты, применяющие различные ядерные технологии. Из гражданских объектов это прежде всего Кольская АЭС (КАЭС), имеющая четыре энергоблока (два из них приближаются к выработке ресурса). Около 60 предприятий и учреждений используют различные радиоизотопные приборы технологического контроля. К мурманскому «Атомфлоту» приписано семь ледоколов и один лихтеровоз, на которых установлено 13 реакторов.

Основное количество ядерных объектов связано с вооруженными силами. Северный флот имеет на своем вооружении 123 атомных судна с 235 ядерными реакторами; береговые батареи включают в общей сложности 3–3,5 тыс. ядерных боеголовок.

Добыча и переработка ядерного сырья проводится на Кольском полуострове двумя специализированными горно-обогатительными комбинатами. Радиоактивные отходы, образующиеся при производстве ядерного топлива, при эксплуатации КАЭС и судов с ЯЭУ, накапливаются непосредственно на территории КАЭС и на специальных предприятиях, в том числе на военных базах. Низкоактивные РАО с гражданских предприятий захораниваются под Мурманском; отходы с КАЭС после выдержки на станции направляются на переработку на Урал; часть РАО военного флота временно хранится на плавучих базах.

Принято решение о создании специальных могильников РАО для нужд региона, в которых будут захораниваться уже накопленные отходы и вновь образующиеся, в том числе те, что будут образовываться при выводе из эксплуатации первой очереди КАЭС и судовых ЯЭУ.

В Мурманской и Архангельской областях ежегодно образуется до 1 тыс. м 3 твердых и 5 тыс. м 3 жидких РАО. Указанный уровень отходов удерживается последние 30 лет.

С конца 1950-х гг. по 1992 г. Советским Союзом в Баренцевом и Карском морях были захоронены твердые и жидкие РАО суммарной активностью 2,5 млн Ки, в том числе 15 реакторов с атомных подводных лодок (АПЛ), три реактора с ледокола «Ленин» (из них 13 аварийных реакторов АПЛ, в том числе шесть с невыгруженным ядерным топливом). Затопление ядерных реакторов и жидких РАО происходило и на Дальнем Востоке: в Японском и Охотском морях и у берегов Камчатки.

Опасную радиологическую обстановку создают аварии на АПЛ. Из них наиболее известная, получившая мировой резонанс, трагедия АПЛ «Комсомолец» (7 апреля 1989 г.), в результате которой погибло 42 члена экипажа, а лодка легла на грунт на глубине 1680 м вблизи острова Медвежий в Баренцевом море в 300 морских милях от побережья Норвегии. В активной зоне реактора лодки содержится примерно 42 тыс. Ки стронция-90 и 55 тыс. Ки цезия-137. Кроме того, на лодке есть ядерные боезапасы с плутонием-239.

Район северной Атлантики, где произошла катастрофа, – один из наиболее биологически продуктивных в Мировом океане, имеет особое экономическое значение и входит в сферу интересов России, Норвегии и ряда других стран. Результаты анализов показали, что пока выход радионуклидов с лодки во внешнюю среду незначителен, но в районе затопления формируется зона загрязнения. Этот процесс может иметь импульсный характер, особенно опасно при этом загрязнение плутонием-239, содержащимся в боезарядах лодки. Перенос радионуклидов по трофической цепи морская вода–планктон–рыба грозит серьезными экологическими и политико-экономическими последствиями.

На Южном Урале в Кыштыме расположено ПО «Маяк» (Челябинск-65), где с конца 1940-х гг. производится регенерация отработанного ядерного топлива. До 1951 г. возникающие в ходе переработки жидкие РАО просто сливались в речку Теча. Через сеть рек: Теча–Исеть–Обь – происходил вынос радиоактивных веществ в Карское море и с морскими течениями в другие моря Арктического бассейна. Хотя впоследствии такой сброс был прекращен, спустя более 40 лет концентрация радиоактивного стронция-90 на отдельных участках реки Теча превышала фоновую в 100–1000 раз. С 1952 г. ядерные отходы стали сбрасывать в озеро Карачай (названное техническим водоемом № 3) площадью в 10 км 2 . За счет тепла, выделяемого отходами, озеро в конце концов пересохло. Началась засыпка озера грунтом и бетоном; для окончательной засыпки, по расчетам, еще потребуется ~800 тыс. м скального грунта при стоимости работ 28 млрд рублей (в ценах 1997 г.). Однако под озером образовалась линза, заполненная радионуклидами, суммарная активность которых составляет 120 млн Ки (почти в 2,5 раза выше, чем активность излучения при взрыве 4-го энергоблока ЧАЭС).

Недавно стало известно, что в 1957 г. на ПО «Маяк» произошла серьезная радиационная авария: в результате взрыва емкости с РАО образовалось облако с радиоактивностью 2 млн Ки, растянувшееся на 105 км в длину и 8 км в ширину. Серьезному радиационному заражению (примерно 1/3 чернобыльского) подверглась площадь в 15 тыс. км 2 , на которой проживало более 200 тыс. человек. На радиационно зараженной территории был создан заповедник, где в течение десятков лет проводились наблюдения за живым миром в условиях повышенной радиации. К сожалению, данные этих наблюдений считались секретными, что не позволило дать необходимые медико-биологические рекомендации при ликвидации аварии на ЧАЭС. Аварии на «Маяке» происходили много раз, последняя по времени – в 1994 г. Тогда же в результате частичного разрушения хранилища РАО вблизи Петропавловска-Камчатского произошло временное повышение радиации по сравнению с фоновой в 1000 раз.

До сих пор на ПО «Маяк» ежегодно образуется до 100 млн Ки жидких РАО, часть которых просто сбрасывают в поверхностные водоемы. Твердые РАО складывают в могильники траншейного типа, не отвечающие требованиям безопасности, в результате чего радиоактивно загрязнено более 3 млн га земель. В зоне влияния ПО «Маяк» уровни радиоактивного загрязнения воздуха, воды и почвы в 50–100 раз выше средних значений по стране; отмечено возрастание количества онкологических заболеваний и детских лейкозов. На предприятии начаты строительство комплексов по остекловыванию высокоактивных и битумированию среднеактивных РАО, а также опытная эксплуатация металлобетонного контейнера для долговременного хранения отработанного ядерного топлива реакторов серии РБМК-1000 (подобного типа реакторы были установлены на ЧАЭС).

Суммарная радиоактивность имеющихся РАО в челябинской зоне, по некоторым оценкам, достигает огромной цифры – 37 млрд ГБк. Этого количества достаточно, чтобы превратить всю территорию бывшего СССР в аналог чернобыльской зоны отселения.

Другой очаг «радиоактивной напряженности» в стране – горно-химический комбинат (ГХК) по производству оружейного плутония и переработке РАО, расположенный в 50 км от Красноярска. На поверхности это город без определенного официального названия (Соцгород, Красноярск-26, Железногорск) со 100-тысячным населением; сам комбинат расположен глубоко под землей. Кстати, подобные объекты имеются (по одному) в США, Великобритании, Франции; ведется строительство такого объекта в Китае. О Красноярском ГХК, естественно, мало что известно, кроме того, что переработка ввозимых из-за границы РАО приносит доход 500 тыс. долларов за 1 т отходов. По свидетельству специалистов, радиационная обстановка на ГХК измеряется не в мкР/ч, а в мР/с! В течение десятков лет комбинат закачивает жидкие РАО в глубинные горизонты (по данным на 1998 г., их закачено ~50 млн м 3 с активностью 800 млн Ки), что грозит негативными последствиями как окрестностям Красноярска, так и Енисею – влияние сброса ГХК на воды Енисея прослеживается на расстоянии свыше 800 км.

Впрочем, захоронение высокоактивных РАО в подземные горизонты применяется и в других странах: в США, например, захоронение РАО производят в глубоких соляных копях, а в Швеции – в скальных породах.

Радиоактивное загрязнение окружающей среды атомными электростанциями возникает не только в результате чрезвычайных обстоятельств, а достаточно регулярно. Например, в мае 1997 г. во время технологического ремонта на Курской АЭС произошла опасная утечка в атмосферу цезия-137.

Предприятия атомной отрасли промышленности имеют дело с производством, применением, хранением, транспортировкой и захоронением радиоактивных веществ. Другими словами, образование РАО сопровождает все этапы топливного цикла атомной энергетики (рис. 2), что предъявляет особые требования к обеспечению радиационной безопасности.

Урановую руду добывают на рудниках подземным или открытым способом. Природный уран представляет собой смесь изотопов: урана-238 (99,3%) и урана-235 (0,7%). Поскольку основным ядерным горючим является уран-235, после первичной переработки руда поступает на обогатительный завод, где содержание урана-235 в руде доводится до 3–5%. Химическая переработка топлива заключается в получении обогащенного гексафторида урана 235 UF 6 для последующего производства твэлов (тепловыделяющих элементов).

Разработка урановых месторождений, как и любая другая отрасль горнодобывающей промышленности, ухудшает окружающую среду: выводятся из хозяйственного пользования значительные территории, изменяются ландшафт и гидрологический режим, происходит загрязнение воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод радионуклидами. Количество РАО на стадии первичной переработки природного урана очень велико и составляет 99,8%. В России добыча и первичная переработка урана осуществляется только на одном предприятии – Приаргунском горно-химическом объединении. На всех работавших до последнего времени предприятиях по добыче и переработке урановых руд в отвалах и хвостохранилищах находится 108 м 3 РАО с активностью 1,8 10 5 Ки.

Твэлы, представляющие собой металлические стержни, в которых находится ядерное топливо (3% урана-235), размещаются в активной зоне реактора АЭС. Возможны различные виды цепных реакций деления урана-235 (различие в образующихся осколках и числе испускаемых нейтронов), например, такие:

235 U + 1 n ® 142 Ba + 91 Kr + 31 n ,
235 U + 1 n ® 137 Te + 97 Zr + 21 n ,
235 U + 1 n ® 140 Xe + 94 Sr + 21 n .

Тепло, выделяющееся при делении урана, нагревает воду, протекающую через активную зону и омывающую стержни. Примерно через три года содержание урана-235 в твэлах снижается до 1%, они становятся неэффективными источниками тепла и требуют замены. Каждый год треть твэлов удаляется из активной зоны и заменяется новыми: для типичной АЭС с мощностью 1000 МВт это означает ежегодное удаление 36 т твэлов.

В ходе ядерных реакций твэлы обогащаются радионуклидами – продуктами деления урана-235, а также (через серию b-распадов) плутонием-239:

238 U + 1 n ® 239 U(b ) ® 239 Np(b ) ® 239 Pu.

Отработанные твэлы транспортируются из активной зоны по подводному каналу в хранилища, заполненные водой, где хранятся в стальных пеналах несколько месяцев, пока большинство высокотоксичных радионуклидов (в частности, наиболее опасный йод-131) не распадется. После этого твэлы направляются на заводы по регенерации топлива, например для получения плутониевых сердечников для ядерных реакторов на быстрых нейтронах или оружейного плутония.

Жидкие отходы ядерных реакторов (в частности, вода первого контура, которая должна обновляться) после переработки (выпаривания) помещают в бетонные хранилища, расположенные на территории АЭС.

Определенное количество радионуклидов при работе АЭС выделяется в воздух. Радиоактивный йод-135 (один из главных продуктов распада в работающем реакторе) не накапливается в отработанном ядерном топливе, поскольку его период полураспада составляет всего 6,7 ч, но в результате последующих радиоактивных распадов превращается в радиоактивный газ ксенон-135, активно поглощающий нейтроны и потому препятствующий цепной реакции. Для предотвращения «ксенонового отравления» реактора ксенон удаляют из реактора через высокие трубы.

Об образовании отходов на этапах переработки и хранения отработанного ядерного топлива уже говорилось. К сожалению, все существующие и применяемые в мире методы обезвреживания РАО (цементирование, остекловывание, битумирование и др.), а также сжигание твердых РАО в керамических камерах (как на НПО «Радон» в Московской области) неэффективны и представляют значительную опасность для окружающей среды.

Особенно острой проблема утилизации и захоронения РАО атомных электростанций становится в настоящее время, когда наступает время демонтажа большинства АЭС в мире (по данным МАГАТЭ 2 , это более 65 реакторов АЭС и 260 реакторов, использующихся в научных целях). Отметим, что за время работы АЭС все элементы станции становятся радиоактивно опасными, особенно металлические конструкции зоны реакторов. Демонтаж АЭС по стоимости и срокам сравним с их строительством, при этом до сих пор нет приемлемой научно-технической и экологической технологии проведения демонтажа. Альтернатива демонтажу – герметизация станции и ее охрана в течение 100 и более лет.

Еще до прекращения пожара на ЧАЭС началась прокладка туннеля под реактор, создание под ним выемки, которую затем заполнили многометровым слоем бетона. Бетоном был залит и блок, и прилегающие к нему территории – это «чудо строительства» (и пример героизма без кавычек) ХХ в. получило название «саркофаг». Взорвавшийся 4-й энергоблок ЧАЭС до сих пор представляет собой крупнейшее в мире и опаснейшее плохо обустроенное хранилище РАО!

При использовании радиоактивных материалов в медицинских и других научно-исследовательских учреждениях образуется значительно меньшее количество РАО, чем в атомной отрасли промышленности и военно-промышленном комплексе – это несколько десятков кубических метров отходов в год. Однако применение радиоактивных материалов расширяется, а вместе с ним возрастает объем отходов.

Проблема РАО – составная часть «Повестки дня на XXI век»», принятой на Всемирной встрече на высшем уровне по проблемам Земли в Рио-де-Жанейро (1992) и «Программы действий по дальнейшему осуществлению “Повестки дня на ХХI век”», принятой Специальной сессией Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций (июнь 1997 г.). В последнем документе, в частности, намечена система мер по совершенствованию методов обращения с радиоактивными отходами, по расширению международного сотрудничества в этой области (обмен информацией и опытом, помощь и передача соответствующих технологий и др.), по ужесточению ответственности государств за обеспечение безопасного хранения и удаления РАО.

В «Программе действий...» констатируется ухудшение общих тенденций в области устойчивого развития мира, но выражается надежда, что к следующему международному экологическому форуму, намеченному на 2002 год, будет отмечен осязаемый прогресс в обеспечении устойчивого развития, направленного на создание благоприятных условий жизни будущих поколений.

Е.Э.Боровский

________________________________
1 Все приведенные ниже данные взяты из материалов открытых публикаций в государственных докладах «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации» Государственного комитета РФ по охране окружающей среды и в российской экологической газете «Зеленый мир» (1995–1999 гг.).
2 Международное агентство по атомной энергии.

В современном мире проблема утилизации радиоактивных отходов стоит на одном уровне с другими экологическими проблемами. С увеличением населения и развитием технического прогресса, количество таких отходов постоянно возрастает. Между тем их правильный сбор, хранение и последующая утилизация – сложный и трудоемкий процесс.

В чем опасность радиоактивных веществ?

Опасность подобных материалов сложно переоценить. Каждая территория обладает своим радиационным фоном, считающимся для нее нормальным. В случае попадания в воздух, землю или воду, такой вид отходов повышает местный радиационный фон. Вредные вещества попадают в организмы животных и людей, провоцируя развитие мутаций и отравлений, повышая уровень смертности среди населения.

Учитывая опасность подобных материалов, сегодня законодатель обязывает предприятия, на которых используются радиоактивное сырье, устанавливать специальные фильтры, уменьшающие загрязнение окружающей среды. Несмотря на это, количество вредных элементов постоянно возрастает. Степень радиационной опасности напрямую зависит от следующих факторов:

численности населения, проживающего в опасной зоне;
территории, которая подверглась загрязнению (площадь, характер);
мощности доз;
количества отходов, которые содержатся в биосфере.

После попадания в организм человека вредные вещества могут привести к развитию серьезных заболеваний, для которых характерен высокий уровень смертности. Предотвратить перемещение подобных веществ по пищевым цепям – важная задача. В случае неудачи они будут распространяться неконтролируемо.

Источники опасных отходов

Радиоактивные отходы – это вещества, которые представляют опасность окружающей среде и являются бесполезными для дальнейшего производства. Утилизация радиоактивных отходов должна производиться по специальным правилам, отдельно от других видов использованных веществ.

Существует несколько видов классификации подобных отходов. Они могут иметь разную физическую форму и химические характеристики. Отличия также заключаются в концентрации веществ и периодах полураспада их основных элементов. Сегодня радиоактивные отходы возникают вследствие:

создания топлива, предназначенного для работы ядерных реакторов;
работы ядерных реакторов;
обработки топлива излучением;
переработки сцинтилляционных счетчиков;
переработки использованного ранее топлива;
функционирования вентиляционных систем (если на предприятии используются радиоактивные вещества, они будут выбрасываться вентиляционной системой в форме газа).

Источниками также могут выступать использованные медицинские приспособления, посуда, которая находилась в специальных лабораториях, стеклотара, в которую вливалось топливо. Нельзя также забывать о существовании ПИР – природных источников радиации, которые могут загрязнять окружающие их территории.

Классификация

Существует несколько признаков, по которым разделяют радиоактивные вещества. К примеру, в них могут присутствовать или отсутствовать элементы ядерного типа. Выделяют также материалы, которые образовались в результате добычи урановых руд, и вещества, никак не связанные атомной энергетикой.

В зависимости от состояния выделяют три формы опасных материалов:

твердая. Сюда относится посуда из стекла, которая применяется в больницах и специальных исследовательских лабораториях;
жидкая. Образовываются вследствие переработки ранее использованного топлива. Активность подобных веществ обычно довольно высока, поэтому они способны нанести значительный вред окружающей среде;
газообразная. В эту группу веществ входят материалы, высвобождающиеся вентиляционными системами предприятий, занимающихся обработкой радиоактивного сырья.

В зависимости от радиоактивности отходов, их разделяют на:

высокоактивные;
среднеактивные;
низкоактивные.

Наиболее опасной является группа высокоактивных отходов, наименее опасной – низкоактивных. Имеет значение также период полураспада. Этот показатель отображает время, за которое распадается половина атомов, содержащихся в радиоактивном веществе. Чем выше показатель, тем быстрее распадаются отходы. Это сокращает время, за которое вещество теряет негативные свойства, однако до того момента выделяется большее количество энергии.

Хранение РАО

Под хранением РАО подразумевается сбор вредных элементов с их последующей передачей в пункты переработки или захоронения. Это временная мера, которая позволяет сконцентрировать РАО в одном месте, доставив их затем в другое. Под захоронением подразумевается размещение радиоактивных отходов на постоянной основе в специальных могильниках, где они не будут наносить вред окружающей среде.

В некоторых случаях предприятия, на которых образовываются подобные вещества, предпочитают хранить их на своей территории до полной дезактивации. Подобное возможно, только если период полураспада элементов не превышает нескольких десятилетий. В других случаях используются могильники.

Следует отметить, что на могильники попадают вещества, которые будут представлять угрозу окружающей среде не более пятисот лет. Данное обстоятельство объясняется тем, что хранимый материал должен стать безопасным ранее, чем разрушиться место его хранения. К емкостям, в которых будет храниться материал, также выдвигаются определенные требования. Так:

хранить таким образом можно только твердые вещества или материалы, которые отвердели в результате переработки;
контейнер должен быть полностью герметичным. Необходимо исключить возможность наименьшего выхода материала из емкости;
контейнер должен сохранять свои характеристики при температуре от пятидесяти (минус) до семидесяти (плюс) градусов. Во время слива веществ, обладающих высокой температурой, емкость должна выдерживать разогрев до ста тридцати градусов;
обязательным условием является прочность. Контейнер должен нормально выдерживать воздействие на него физических сил (к примеру, остаться невредимым после землетрясения).

В процессе хранения отходов должна обеспечиваться их изоляция и облегчение дальнейших процедур, которые будут проводиться в процессе последующих этапов захоронения/переработки. Государство, или юридическое лицо, обеспечивающее хранение, должно наблюдать за емкостями и следить за окружающей средой.

Утилизация отходов

Сегодня существуют разные способы переработки и дальнейшей утилизации РАО. Их применение зависит от конкретного вещества и его активности. В зависимости от нескольких параметров, может быть применено:

остекловывание. Переработка радиоактивных отходов производится с применением боросиликатного стекла. Оно имеет стабильную форму, благодаря чему радиоактивные элементы в таком материале будут безопасно сохраняться в течение нескольких тысяч лет;
сжигание. Метод может применяться для ограниченного уменьшения объема излучающих материалов. Поскольку при их сжигании может загрязниться воздух, использовать способ можно для утилизации зараженной макулатуры, дерева, одежды, резины. Специальная конструкция печей позволяет избежать чрезмерного выброса опасных материалов в воздух;
уплотнение. Используется в случае необходимости утилизации крупных предметов. Прессование позволяет уплотнить материал, уменьшив его окончательный размер;
цементирование. Отходы помещаются в специальный контейнер, после чего последний заливается большим количеством цемента, созданного с подбором специальных химических веществ.

Несмотря на то, что такие способы сегодня применяются довольно активно, они не решают проблемы полной ликвидации отходов. Опасные материалы все равно имеют возможность влиять на окружающуюся среду. В связи с этим сегодня ведется разработка новых методов утилизации (к примеру, захоронение на Солнце).

Переработка РАО в зависимости от их активности

Описанные выше способы применяются для утилизации разнообразных радиоактивных веществ. Большую роль в выборе конкретного метода играет такой показатель, как активность радиоактивных отходов. Так:

низкоактивные отходы легче всего поддаются утилизации. Они становятся безопасными в течение всего нескольких лет. Для их хранения достаточно использовать специальные герметичные контейнеры. После того как опасность исчезнет, их можно будет утилизировать обычным способом;
среднеактивные отходы дезактивируются значительно дольше (в несколько раз). Для их хранения используются специальные бочки, изготовленные из нескольких сплавов. После заполнения, они заливаются цементом и битумом в несколько слоев;
высокоактивные отходы являются наиболее опасными. Они сохраняют угрозу для окружающей среды на протяжении многих столетий. Поэтому перед утилизацией таких отходов (в большинстве случаев это использованное на АЭС топливо) на заводах производится их рециклинг. Процедура позволяет повторно использоваться большую часть топлива. Бесполезный остаток заливают стеклом (остекловывание) и оставляют на хранение в глубоких колодцах, которые находятся в скальных породах.

Высокоактивные отходы в некоторых случаях могут сохранять свою опасность в течение тысячелетий. И хотя количество резервуаров с ними сравнительно невелико, в будущем они могут стать серьезной проблемой для человечества.

Таким образом, РАО представляют опасность как для окружающей среды, так и для человечества. Поэтому они должны утилизироваться специальным образом. Сегодня РАО классифицируются в зависимости от разных параметров. Наиболее опасными являются высокоактивные вещества. Их утилизация предусматривает остекловывание с последующим размещением в скальных глубоких колодцах. Поскольку все существующие на данный момент способы не позволяют полностью избавиться от опасных материалов, сегодня ведутся работы по поиску новых методов утилизации РАО.