Классификация, сбор, транспортировка, захоронение радиоактивных отходов

Радиоактивные отходы представляют опасность для окружающей среды, потому что такое утильсырье — источник радиации.

Токсичный мусор собирают, перерабатывают и утилизируют обязательно отдельно от других видов мусора.

Такие отходы невозможно использовать как вторсырье — они не имеют никакой ценности и не пригодны для переработки. Состоит радиоактивный мусор из ряда радиоактивных химических веществ. Закон Российской Федерации запрещает переработку и дальнейшее использование таких отходов.

Радиоактивный мусор имеет и иное название — ядерные отходы. Также существует понятие «отработавшее ядерное топливо» – ОЯТ.

Будучи использованным сырьем, топливо используют неоднократно в качестве материала для ядерного реактора.
Уничтожение радиоактивного мусора состоит из нескольких стадий. В первую очередь сортируют опасные отходы с радиоактивными элементами по степени радиационной активности, разновидности и длительности распада.

Далее отходы сжигают, выпаривают, прессуют и фильтруют, что уменьшает объемы вредных изотопов и нейтрализует радионуклиды.
Далее жидкие радиоактивные отходы фиксируют при помощи остекленения или смешивания с битумом или цементом.После фиксации изотопы размещают в специальные капсулы с толстыми стенками, для транспортировки к месту захоронения.

Кроме того, каждая капсула помещается в дополнительную упаковку, для надежного перемещения и хранения.

При этом важно при взаимодействии с опасным мусором руководствоваться санитарными правилами обращения с радиоактивными отходами.

Общая характеристика

Радиоактивный мусор имеет разнообразную форму, образуется различными способами и различается по свойствам.

Значимые показатели радиоактивного утильсырья:

• Степень концентрации. Характеристика отражает величину удельной активности (активность элемента, приходящаяся на единицу веса). Чаще используют единицу измерения Ки/Т. Чем выше этот показатель, тем опаснее влияние радиоактивного мусора на окружающую среду и человека в частности.
• Период полураспада. Отображает длительность распада 50 % атомов в радиоактивном веществе. Чем выше скорость распада, тем больший вред причинит вещество, но и скорее потеряет свою эффективность.

По форме радиоактивные элементы бывают нескольких разновидностей:

• Газообразная форма (в первую очередь это отходы из систем вентиляции на предприятиях по переработке радиоактивных отходов)
• Жидкая форма (к примеру, жидкие отходы после переработки использованного топлива – с высокой активностью, потому крайне опасны для окружающей среды)
• Твердая форма (стеклянные пробирки, колбы, куски стекла из лабораторий и больниц)

Классифицируется радиоактивный мусор по следующим критериям.

По серьезности риска:

• Удаляемые отходы. Риск возникает при извлечении или применении. Однако этот риск не должен быть выше риска, который может возникнуть при создании и использовании, так называемого, могильника.
• Особые отходы. Здесь опасная ситуация может возникнуть в случае возможного воздействия радиации, или при извлечении и эксплуатации опасного вторсырья из хранилищ. Эти риски должны быть ниже, чем опасность их закапывания на той местности, где они расположены.

По длительности полураспада радионуклеидных веществ:

• Долгоживущие отходы.
• Короткоживущие отходы.

По удельной активности:

• Со слабой активностью.
• Со средней активностью.
• С низкой активностью.
• С очень низкой активностью.

Отдельно выделяют еще одну разновидность радиоактивного мусора – трансурановую.

Это высокоактивные отходы характеризуются содержанием трансурановых радионуклидов с долгим периодом полураспада. Представить степень опасности данных отходов для человека затруднительно.

По агрегатному состоянию:

• Жидкая форма (жро).
• Твердая форма.
• Газообразная форма.

Присутствие в составе ядерных элементов:

• Присутствие.
• Отсутствие.

Отдельно выделяются отходы:

• Мусор, образуемый во время добычи или использования урана.
• Мусор, появившийся в процессе добывания минеральных ресурсов, не связанных с использованием атомной энергии.

Мусор такого типа очень опасен для окружающей среды, так как повышается уровень радиации вокруг скопления отходов.

Для людей это представляет прямую угрозу, так как продукты распада могут попасть в еду и воду. Последствия могут быть серьезными, вплоть до мутаций, серьезной интоксикации и даже летального исхода.

Степень радиационной опасности зависит от нескольких факторов:

• Массы радиоактивного мусора в биосфере.
• Силы единовременной полученной дозы радиации, гамма-лучей.
• Масштабов радиационного загрязнения.
• Количества людей, подвергшихся излучению.

Опасность отходов, в первую очередь, объясняется их возможностью беспрепятственно проникать в организм человека.

Сбор

Радиоактивный мусор должен собираться, сортироваться и уничтожаться отдельно от отходов иного класса опасности.
Во время данного процесса учитываются некоторые характеристики отходов:

• В каком состоянии находится вещество (жидком, твердом, в форме газа).
• Категория, к которой относится вещество.
• Объемы отходов, которые необходимо собрать.
• Физические и химические показатели, и свойства каждого элемента.
• Средняя продолжительность полураспада.
• Возможная опасность (к примеру, некоторые вещества могут загореться или взорваться во время проведения каких-либо манипуляций).
• Возможное использование или обращение с опасным отходом в будущем.

Собрать и удалить можно только отходы низко- или среднеактивные. К примеру, низкой активностью обладают выбросы в вентиляцию, которые собираются через трубу, и потом рассеиваются в воздухе или воде на определенной высоте и при особых условиях сброса.

Таким образом, можно контролировать предел допустимого поступления радионуклеидов в организм человека через воздух или воду.

Хранение и перевозка

Стоит различать такие понятия, как хранение и захоронение радиоактивного мусора. Для хранения отходов их вначале собирают, а потом осуществляют перевозку и размещают в могильнике.

В могильниках располагается только твердый мусор, поэтому жидкие отходы кристаллизуют или купируют при помощи цемента и битума.

Захоронению подлежат не все виды опасного мусора. Отходы с радиоактивным излучением, максимальный срок опасности которых составляет пятьсот лет, будут захоронены в отдаленных территориях вдали от населенных пунктов.

Допустимое количество отходов, которое можно хранить на специальной территории или отправлять на захоронение, определено в нормативных документах.

Контейнеры

Емкости и упаковка для опасных отходов могут изготавливаться из бумаги, пластмассы или резины. Представляют собой они одноразовые пакеты.

Специальный оборудованный радиоактивный контейнер помогает осуществить сбор, хранение и перевозку отходов. Хранится он в помещениях с защитными экранами, контейнерами и холодильным оборудованием.

Хранятся РАО различными способами:

• При помощи холодильников (в них содержат трупы животных, на которых проводились исследования, иные органические материалы).
• В барабанах из металла (для хранения порошкообразных отходов) с запаянными крышками.
• При помощи стойкой водоупорной краски (ими обрабатывают оборудование лабораторий перед перемещением в другое место).

Дезактивация

Окружающая среда загрязняется постоянно, и большинство стран заинтересованы в решении этой проблемы и, в частности, поиске наилучшего пути уничтожения радиоактивного мусора.

Сейчас существует несколько способов дезактивации опасных отходов.

При помощи карбоната натрия

Применим только для твердого радиоактивного мусора, который загрязняет почву. Карбонат натрия вступает в реакцию с радионуклидами.

Далее, из щелочного раствора извлекают опасные вещества разными путями. Способ удаления вредных элементов эффективен, хоть имеет и свои минусы: невозможность стопроцентного извлечения радионуклидов из грунта и перевод их в состояние жидкости, а также большие затраты.

Растворение в азотной кислоте

Осадки и пульпы с радионуклидами поддаются диффузии в смеси азотной кислоты и гидразина. После этого раствор плотно упаковывается и переводится в твердое состояние.

Элюирование почвы

Способ подходит для нейтрализации вредного воздействия радиационных отходов на почву. Преимущество метода – в наименьшем повреждении окружающей среды.

Процесс представляет собой заливание пораженных участков грунта специальными растворами с аммониевой солью и аммиаком для извлечения радионуклидов. Недостаток способа – в низкой эффективности.

Дезактивация жидких отходов

Наибольшую сложность при хранении и нейтрализации представляют отходы в жидкой форме. Потому легче всего проводить дезактивацию жидких РАО.

Путей дезактивации несколько:

• Физическим способом (жидкость выпаривается и вымораживается, герметично упаковывается и закапывается).
• Физико-химическим способом (радионуклиды извлекаются путем экстракции со специальными растворами).
• Химическим способом (отходы очищаются от радионуклидов природными реагентами, но при этом остается много утильсырья, которое направляют на захоронение).

Захоронение РАО

Захоронение опасных отходов в России проводится в специально отведенных местах – федеральных и государственных могильниках для РАО.

Место захоронения радиоактивных отходов должно быть расположено в максимальном отдалении от грунтовых вод, строек, населенных пунктов и пастбищ.

Захоронения бывают нескольких видов, их выбор зависит от особенностей отходов:

• Для длительного захоронения — около десяти лет (траншеи, специальные сооружения под землей или на ней). Отходы хранятся на специальных площадках в контейнерах до тех пор, пока отходы перестанут быть опасными, а далее могут утилизироваться как обычный мусор. К таким отходам относятся материалы ЛПУ (больниц, клиник, медицинских лабораторий). Контейнером в данном случае может служить обычная металлическая бочка объемом в 200 литров. Для герметичности отходы заливаются битумом или цементом.
• На несколько сотен лет. Могильники располагаются гораздо глубже, часто на дне океанов.
• Утилизация ядерных отходов после трансмутации. Радиоактивный мусор с особенно длительным периодом полураспада предварительно облучают с целью сокращения периода разложения.

Выбор способа захоронения зависит от активности элементов, герметичности упаковок и приблизительного срока хранения.

Могильники радиоактивных отходов в России

Одним из первых могильников радиоактивных отходов в России стала река Теча. В середине прошлого столетия в нее сбрасывали вредные отходы. Территория была подвержена заражению вплоть до комбината «Маяк», где создавался оружейный плутоний (для создания ядерного оружия).

После случившейся аварии было найдено новое место для хранения РАО – озеро недалеко от Челябинска.

Но спустя десять лет озеро Карачай засохло, а радиоактивный мусор был рассеян на множество километров вокруг него. Место захоронения – дно озера — законсервировали. В нем до сих пор хранится огромное количество опасных отходов.

Следующим местом устройства могильников стала Якутия. После взрывов пятидесятилетней давности, территория Якутии загрязнена радионуклидами, а создание могильников улучшило экологическую ситуацию.

В Нижегородской области известен Семеновский могильник, расположенный в 20 километрах от города Семенов. Объект считается экологически опасным.

В России немало населенных пунктов, где существенно превышена допустимая доза радиации. В перечень таких городов входят также Москва, Санкт-Петербург, Калининград и т.д.

Так произошло из-за того, что ранее считалось допустимым сбрасывание некоторого количества радиоактивного мусора прямо в сточные воды и на свалки.

Сжигание

Предметы, подвергшиеся облучению (бумажные, деревянные изделия, твердые бытовые отходы, одежда и т.д.) сжигают в специальных печах.

Плюсы плазменной обработки радиоактивного мусора:

• Отсутствие необходимости тщательной сортировки отходов.
• Многоступенчатая очистка минимизирует выделение вредных газов с примесями в воздух.
• Обработка проходит автономно.
• Утилизация радиоактивных отходов в больших объемах.

Плазменная обработка применяется в атомных электростанциях, так как в данной промышленности опасные отходы образуются постоянно.

Мусор при этом превращается в стекловидное тело, которое подвергается помещению в хранилище радиоактивных отходов безвозвратно