Как осуществляется захоронение радиоактивных отходов кратко

Обновлено: 06.07.2024

Сбор, модификация и захоронение радиоактивных отходов должны производиться отдельно от остальных видов утильсырья. Сбрасывание их в водоемы запрещено, иначе последствия будут очень печальными. Радиоактивными называют отходы, не представляющие для дальнейшего производства практической ценности. Они включают в себя совокупность радиоактивных химических элементов. Согласно законодательству России, последующее использование подобных соединений запрещено.

Перед началом процесса утилизации, РАО необходимо рассортировать по степени радиоактивности, форме и периоду распада. В дальнейшем, для уменьшения объемов опасных изотопов и нейтрализации радионуклидов, их подвергают обработке с помощью сжигания, выпаривания, прессовки и фильтрации.

Последующая обработка заключается в осуществлении фиксации жидких отходов с помощью цемента или битума с целью их отвердения, либо остекловывании высокоактивных РАО.

Зафиксированные изотопы помещают в специальные сложно сконструированные контейнеры с толстыми стенками для дальнейшей их транспортировки к месту хранения. С целью повышения безопасности, их снабжают дополнительной упаковкой.

Общая характеристика

Радиоактивные отходы могут образоваться из различных источников, иметь разнообразную форму и свойства.

К важным характеристикам радиоактивного мусора относят:

Концентрация. Параметр, показывающий величину удельной активности. То есть это та активность, которая приходится на одну единицу массы. Наиболее популярная единица измерения Ки/Т. Соответственно, чем больше эта характеристика, тем опаснее последствия может принести за собой подобный мусор.
Период полураспада. Продолжительность распада половины атомов в радиоактивном элементе. Стоит заметить, что чем быстрее этот период, тем больше энергии выделяет мусор, принося больше вреда, но в этом случае вещество быстрее теряет свойства.

Вредные вещества могут иметь разную форму, различают три основных агрегатных состояния:

Газообразная. Как правило, сюда включаются выбросы из вентиляционных установок организаций, занимающиеся непосредственной обработкой радиоактивных материалов.
В жидких формах. Это могут быть отходы жидких типов, которые образовались во время переработки уже использованного топлива. Подобный мусор отличается высокой активностью, тем самым способен нанести сильный вред окружающей среде.
Твердая форма. Это стекло и стеклянная посуда из больниц и исследовательских лабораторий.

Хранение РАО

Собственником пункта хранения РАО в России может быть как юридическое лицо, так и федеральный орган власти. На временное хранение радиоактивные отходы должны быть помещены в специальный контейнер, обеспечивающий консервацию отработанного топлива. Причём материал, из которого изготовлен контейнер, не должен вступать в какую — либо химическую реакцию с веществом.

Помещения для хранения должны быть оборудованы сухотарными бочками, которые позволяют короткоживущим РАО распасться перед проведением дальнейшей их переработки. Таким помещением является хранилище радиоактивных отходов. Цель его функционирование — осуществление временного размещения РАО для дальнейшей транспортировки к местам их захоронения.

Контейнер для твердых радиоактивных отходов

Захоронение радиоактивных отходов не может обойтись без специальной емкости, которая называется контейнер для РАО. Контейнер для радиоактивного мусора – сосуд, используемый как хранилище радиоактивных отходов. В России закон устанавливает огромное количество требований к подобному изобретению.

Основные из них:

Невозвратный контейнер не предназначен для хранения жидких РАО. Его структура позволяет вмещать в себя только твердые или отвержденные вещества.
Корпус, который имеет контейнер, должен быть герметичен и не пропускать даже малую часть хранящихся отходов.
После снятия крышки и проведения дезактивации, загрязнение не должно превышать больше 5 частиц на м 2 . Допускать большего загрязнения нельзя, так как неприятные последствия могут коснуться и внешней среды.
Контейнер должен выдерживать самые суровые температурные режимы от — 50 до + 70 градусов по Цельсию.
При сливе радиоактивного вещества с высокой температурой в емкость, контейнер должен выдерживать температуру до + 130 градусов по Цельсию.
Контейнер должен выдерживать внешние физические воздействия, в частности землетрясения.

Процесс хранения изотопов в России должен обеспечивать:

Их изоляцию, соблюдение охранительных мероприятий, а также наблюдение за состоянием окружающей среды. Последствия, при нарушении подобного правила, могут быть плачевными, так как вещества способны практически мгновенно загрязнить близлежащие районы.
Возможность облегчения дальнейших процедур на последующих этапах.

Основными направлениями процесса хранения токсических отходов являются:

Хранение РАО с коротким сроком жизни. В последующем осуществляют их сброс в строго регламентированных объемах.
Хранение высокоактивных РАО до момента их захоронения. Это позволяет уменьшить количество выделяемого ими тепла, и уменьшить последствия вредного воздействия на экологию.

Захоронение РАО

Существует три вида захоронения, их классификация зависит от длительности хранения радиоактивных веществ:

Длительное захоронение РАО — десяток лет. Вредные элементы хоронят в траншеях, небольших инженерных сооружениях, сделанных на земле или под ней.
На сотни лет. В этом случае захоронение радиоактивных отходов осуществляют в геологических структурах материка, сюда входят поземные выработки и естественные полости. В России и других странах активно практикуют создание могильников на дне океана.
Трансмутация. Теоретически возможный способ избавление от радиоактивных веществ, который подразумевает облучение долгоживущих радионуклидов и превращение их в короткоживущие.

Выбирается вид захоронения на основе трех параметров:

Удельная активность вещества
Уровень герметизации упаковки
Предполагаемый срок хранения

Хранилища радиоактивных отходов в России должны соответствовать требованиям:

Хранилище радиоактивных отходов должно располагаться в удалении от города. Расстояние между ними должно быть не меньше 20 километров. Последствия при нарушении этого правила – отравление и возможная гибель населения.
Рядом с территорией могильника не должно быть зон застройки, иначе есть риск повреждения контейнеров.
При полигоне должен находиться участок, на котором будет выполняться захоронение отходов.
Уровень грунтовых источников должен быть максимально удален. Если отходы попадут в воду, то последствия будут печальными – смерть животных и человека
Радиоактивные могильники твердых и прочих отходов должны иметь санитарно — защитную зону. Её протяжённость не может быть меньше 1 километра от зон выпаса скота и населенных пунктов.
При полигоне должен находиться завод, занимающийся детоксикацией РАО.

Переработка отходов

Переработка радиоактивных отходов – процедура, которая направлена на непосредственную трансформацию агрегатного состояния или свойств радиоактивного вещества, с целью создания удобства для перевозки и хранения отходов.

Для каждого типа мусора существуют собственные методы проведения подобной процедуры:

Для жидких – осаждения, обмен при помощи ионов и дистилляция.
Для твердых – сжигание, прессование и кальцинация. Остатки твердых отходов отправляют на места захоронения.
Для газообразных – химическое поглощение и фильтрация. Далее вещества будут храниться в баллонах с высоким давлением.

Какого бы агрегата не перерабатывался продукт, в итоге получится иммобилизованные компактные блоки твердых типов. Для иммобилизации и дальнейшего изолирования твердых веществ, применяют следующие методы:

Цементирование. Применяется для мусора, имеющего низкую и среднюю активность вещества. Как правило, это отходы твердых типов.
Обжигание при высоких температурах.
Остекловывание.
Упаковка в специальные емкости. Обычно такие контейнеры сделаны из стали или свинца.

Дезактивация

В связи с активным загрязнением окружающей среды, в России и других странах мира пытаются найти актуальный способ дезактивации радиоактивного мусора. Да, захоронение и утилизация твердых радиоактивных отходов дают свои результаты, но к сожалению, эти процедуры не обеспечивают безопасность экологии, а значит не являются совершенными. В настоящий момент в России практикуют несколько способов дезактивации РАО.

При помощи карбоната натрия

Такой способ применяется исключительно для твердых отходов, которые попали в почву: карбонат натрия выщелачивает радионуклиды, которые извлекаются из раствора щелочи частицами иона, включающими в свой состав магнитный материал. Далее хелатные комплексы удаляются при помощи магнита. Такой способ обработки твердых веществ достаточно эффективен, однако имеются недостатки.

Выщелачиватель (формула Na2Co3) имеет достаточно ограниченную химическую способность. Он попросту не в состоянии извлечь всю гамму радиоактивных соединений из твердого состояния и перевести их в тип жидких материалов.
Дороговизна способа в основном из — за хемосорбционного материала, который имеет уникальную структуру.

Растворение в азотной кислоте

Применим способ к радиоактивным пульпам и осадкам, эти вещества растворяют в азотной кислоте с примесью гидразина. После этого раствор упаковывают и проводят остеклование.

Главная проблема это дороговизна процедуры, так как упарка раствора и дальнейшая утилизация радиоактивных отходов стоит достаточно дорого.

Элюирование почвы

Применяется для дезактивации почвы и грунта. Такой способ наиболее щадящий по отношению к окружающей среды. Суть заключается в следующем, зараженную почву или грунт обрабатывают проводя элюирование водой, водными растворами с прибавками аммониевыми солями, растворами аммиака.

Главная проблема это относительно небольшая эффективность при извлечении радионуклидов, которые связаны с почвой на химическом уровне.

Дезактивация жидких отходов

Радиоактивные отходы жидких типов – особый вид мусора, который сложен в хранении и в утилизации. Именно поэтому дезактивация – лучшее средство избавления от подобного вещества.

Существует три способа очистки вредного материала от радионуклидов:

Физический метод. Подразумевает процесс выпаривания или вымораживания веществ. Далее проводится герметизация и помещение вредных элементов в могильники мусора.
Физико — химический. При помощи раствора с селективными экстрагентами проводится экстракция, т.е. вывод радионуклидов.
Химический. Очистка радионуклидов при помощи разных природных реагентов. Главная проблема способа заключается в большом количестве оставшихся шламов, которые отправляются на могильники.

Общая проблема каждого метода:

Физические способы – крайне высокие затраты на выпаривание и вымораживание растворов.
Физико — химические и химические – огромные объемы радиоактивных шламов, отправленные на могильники. Процедура захоронение довольно дорогая, она требует много денег и времени.

Радиоактивные отходы – проблема не только России, но и других стран. Главная задача человечества на данный момент – утилизация радиоактивных отходов и их захоронение. Какими методами это делать, решает каждое государство самостоятельно.

Швейцария не занимается самостоятельной переработкой и захоронением радиоактивных отходов, но активно занимается разработкой программ по обращению с подобным мусором. Если же не предпринимать никаких действий, то последствия могут быть самыми печальными вплоть до гибели человечества и животных.

Население планеты постоянно растет и каждый ее житель – потребитель производимых продуктов. Научно-технический прогресс также не стоит на месте, на смену свалкам и мусорным полигонам приходят практичные способы переработки мусора. Однако, существуют особо опасные отходы, которые вырабатываются на предприятиях и жестко регулируются законом. Они несут в себе радиационную опасность и утилизируются особыми способами с соблюдением правил безопасности.

Что понимают под радиоактивными отходами

Человечество за XX век совершило много важных открытий, которые определили некоторые аспекты жизнедеятельности. В том числе, был раскрыт потенциал атомной энергии, которую начали применять для обеспечения энергоснабжения городов и в других сферах науки, медицины и тяжелой промышленности.

В результате такой деятельности начал образовываться ядерный мусор, содержащий в себе разные по опасности элементы. Эти отходы являются конечным этапом переработки добытых в природе веществ посредством атомной энергетики. Их нельзя уже использовать повторно.

По каким критериям отходы относят в категорию радиоактивных

Не каждый радиоактивный мусор можно причислить к классу ядерных отходов. Для четкого разделения были разработаны нормативы, которые различают следующие агрегатные состояния радиоактивных отходов:

Нормы показателей определены следующим образом:

Для жидких отходов: 0,05 Бк/г – излучение α-частиц, 0,5 Бк/г – излучение β-частиц.
Для твердых отходов: 1 Бк/г – излучение α-частиц, 100 Бк/г – излучение β-частиц.

В случаях, когда отходы излучают γ-частицы свыше 10 м3в/ч, считается, что они радиоактивны и опасны для здоровья человека.
Важно

Опасность РАО для экологии и человека

Главная опасность для человека исходит от альфа- и бета-частиц, которые при должной концентрации нарушают работу клеток организма, разрушают иммунитет и приводят к скорой смерти. На расстоянии они не представляют особой опасности, так как их пролет ограничен несколькими метрами. Однако, они вызывают болезни, если попадают в жидкость. Тогда радиоактивные частицы способны нанести вред желудку, легким и печени.

Для экологии радиоактивные отходы несут неисправимый вред, меняя окружающую среду и отравляя почву на многие десятилетия. Всем известен случай на Чернобыльской АЭС, когда произошел невообразимый по масштабам выброс радиации. Вся близлежащая территория ЧАЭС и Чернобыльский лес стали непригодны для проживания людей и животных.

Особенности хранения ядерных отходов

Для размещения РАО разработаны специальные ящики, которые блокируют радиацию и не вступают в реакцию с отходами. Их создают из полиэтилена, свинца и железобетона. Наполненные отходами контейнеры размещаются в сухотарные ящики, которые потом утилизируют в местах размещения РАО.

Различают радиоактивные отходы кратко- и долговременные. Первые распадаются еще при производстве и поддаются последующей переработке. Долгоживущие невозможно обработать современными методами, поэтому их вывозят на полигоны.

Что такое обработка ядерных отходов

Для повышения безопасности экологии и экономичности радиоактивные вещества всячески обрабатывают для:

уменьшения объема РАО;
корректировки состава;
удаления радиационного излучения.

При такой обработке возникает сопутствующий вторичный мусор: фильтры, смолы, радиоактивные осадки. Их тоже следует утилизировать с учетом безопасности для экологии. После процесса обработки некоторые материалы радиоактивного мусора могут быть переработаны для дальнейшего применения.

Методы обработки

Каждая тара с РАО тщательно проверяется на цельность, мощность и производимую дозу излучения. Особо опасные радиоактивные отходы обрабатывают разными методами, цель которых – уменьшить опасность для экологии и человека. В России применяют несколько популярных и эффективных способов.

Трансмутация радиоактивных отходов

Трансмутация – это уменьшение срока жизни радиоактивных нуклидов. Посредством такой обработки, в теории, может выделяться электроэнергия для обеспечения городов. К сожалению, из-за неразвитости современных технологий трасмутация пока невозможна.

Синрок

Под синроком понимают создание особого керамического материала, который способен сдерживать радиационные вещества, и пригоден для последующей переработки. Такой продукт создают в печах под воздействием высокого давления и запредельных температур.

Витрификация или остекловывание

Наиболее эргономичный метод для обработки жидких отходов – витрификация. Процесс заключается в добавлении сахарозы и последующем испарении из материала жидкости. Выпаривают вредные вещества в специальной трубе под действием высоких температур. Получившуюся консистенцию вместе со стеклянными частицами размещают в индукционной печи. После чего, материал помещают в стальные контейнеры, которые транспортируют на хранение.

Особенности переработки радиоактивных отходов

Различается переработка РАО в зависимости от их структуры. Слабоактивные вещества сжигают, дым от горения тщательно фильтруют многоступенчатой системой. Твердые отходы прессуют для уменьшения размера. Жидкие – выпаривают до определенной консистенции, понижая радиоактивный фон паров.

Законы, регламентирующие захоронение радиоактивных отходов в России

Принципы, которых придерживаются при захоронении РАО

Все нормативы при захоронении РАО прописываются в лицензии, которая выдается предприятию государством. Несмотря на установленные правила, находятся организации, нарушающие их и наносящие тем самым вред экологии. Основным принципом при размещении радиоактивных отходов является сохранение природы и использование новейших способов утилизации. При захоронении РАО должны учитываться условия выбранного места, активность веществ и период их полураспада.

Безопасность захоронения ядерных отходов

Различают два типа современных полигонов для размещения радиоактивного мусора:

Спецхранилища, в которых мусор может находиться в течение нескольких столетий. Они расположены на дне морей и океанов или в закрытых шахтах.
Могильники в выкопанных земных лощинах или на поверхности в обустроенных для этой цели зданиях. В таких условиях радиоактивный мусор может храниться несколько десятилетий.

Для достижения безопасности ко всем местам размещения РАО предъявляются особые требования:

населенный пункт должен находиться более чем в 20 км от места размещения;
захоронение обязано быть полностью автономным;
материалы служебных зданий не должны пропускать радиацию;
выбор места подразумевает отсутствие грунтовых вод для предотвращения их загрязнения;
сохранность контейнеров с радиоактивным мусором является приоритетом.

Территории захоронения РАО

Прошедшее все этапы обработки ядерное топливо содержит в себе высокое число продуктов деления. Разогрев происходит до нескольких сотен градусов по Цельсию. Именно поэтому, радиоактивные отходы сначала хранятся в бассейнах атомных станций. Вода поглощает тепло и гарантирует безопасность. Отходы хранятся там несколько лет, после чего отправляются в отведенные места.

Что такое мокрые хранилища радиоактивного мусора

Во время эксплуатации отработанное ядерное топливо сильно разогревается, поэтому его помещают в воду для охлаждения. После чего отходы дезактивируют и направляют в специализированные места. Мокрое хранилище представляет собой выстланный металлом обширный зал, в котором контейнеры с отходами скрыты под двухметровой толщей дистиллированной воды. Такая технология позволяет создать эффективный радиационный заслон. Все процессы автоматизированы для безопасности на станции.

Что представляют собой сухие хранилища

Сухие хранилища состоят из бетонных блоков, которые содержат в себе герметичные карманы для размещения радиоактивных веществ. Охлаждаются холодным воздухом. Такие хранилища относительно дешевле и безопаснее мокрых, они не требуют наличия водоснабжения или электроэнергии. Воздуховоды разработаны по принципу печной тяги.

Контейнер для твердых РАО

Еще один способ размещения РАО – герметичные контейнеры. В них не допускается размещение жидких отходов, а герметичность должна сохраняться даже при высоких или низких температурах. Ящики производят ударопрочными.

Альтернативные способы захоронения радиоактивных отходов

Современные технологии позволяют использовать иные способы переработки радиоактивных веществ. Было разработано немало схем и теорий, которые так и не увидели свет, а некоторые не были разрешены государством.

Помещение радиоактивных отходов в ледниковые щиты

Суть метода заключается в транспортировке самонагревающихся контейнеров с отходами в ледники Гренландии и Антарктиды. Из-за большой температуры они бы сами проделывали дыру в толще льда и опускались на дно. Образование льда создавало бы естественный барьер. Однако, проводимые исследования показали, что такой способ может быть только в теории.

Выброс в космическое пространство

При таком методе отработанное ядерное топливо навсегда отправлялось в космос на орбиту Земли. Такой способ сочли опасным и дорогостоящим. Проблема космического мусора на орбите уже сейчас становится актуальной.

Помещение радиоактивных отработок в зоны подвижек

Идея транспортировки радиоактивных отходов непосредственно в разлом литосферных плит была отвергнута мировым сообществом из соображений безопасности. При таком способе, в теории, РАО тонули бы в толще земли под воздействием потоков лавы и магмы глубоко в океанах.

Помещение в море

Этот способ, в отличие от предыдущих, уже применялся в прошлом Францией, Бельгией и ФРГ. Ядерные отходы вывозились на корабле и сбрасывались в толщу моря в герметичных контейнерах. Спустя несколько лет такой метод захоронения запретили из-за потенциального вреда экологии.

Помещение радиоактивного мусора под морское дно

Еще один нереализованный способ размещения ядерных веществ подразумевал захоронение их под дно моря рядом с необитаемыми островами или малыми участками суши. Амбициозный проект обходился бы слишком дорого и не воплотился в жизнь из-за несовершенства технологий.

Международные проекты по работе с РАО

После холодной войны, в ходе которой был сделан сильный скачок в атомной науке, были разработаны международные проекты, регулирующие вопросы оптимального размещения РАО. Пока, сообщество не добилось единого мнения по вопросу захоронения ядерных отходов. Одним из самых спорных проектов стало строительство единого ядерного могильника на малонаселенных территориях России или Австралии. Однако, проект был раскритикован многими странами и не получит дальнейшей разработки.

Концепция замкнутого ядерного цикла

Эта концепция считается передовой в сфере утилизации ядерных отходов и заключается в повторной обработке отработанного ядерного топлива, которое поступает из реакторов станций. Цикл переработки не ограничен и позволяет повторно использовать получившийся из отходов материал. Таким образом, снижается опасная для жизни добыча урана.

Заключение

Несмотря на постоянное развитие технологий и создание эффективных методов переработки, все еще не был реализован метод для полной и безопасной переработки радиоактивного мусора. Практика развитых стран показывает эффективность отказа от атомной энергии, получая необходимые ресурсы экологическим путем, однако, нераскрытый потенциал ядерной энергии волнует многие государства. Возможно, в будущем, технологии позволят без вреда утилизировать радиоактивный мусор, но сейчас приходится учитывать весь вред для окружающей среды и жизнедеятельности человека.

Захоронение радиоактивных отходов (РАО) в России – прерогатива государства. По закону ядерный могильник может создать и обслуживать юридическое лицо. Главное условие – соблюдение всех требований экологов и норм техники безопасности, прописанных в лицензии.

Принципы захоронения РАО

Под термином ядерные отходы понимают отработанные вещества, которые используются в атомной энергетике. К этой категории относят и оборудование, зараженное радиацией. Топливо отходами не считается. Его перерабатывают и продолжают использовать получившиеся продукты.

Мировое сообщество сформулировало постулаты, которых надо придерживаться при утилизации, переработке и захоронении радиоактивных отходов. Основная идея регулирующих эту сферу деятельности норм – безопасность для человека и природы с учетом интересов далеких потомков.

Чтобы соблюсти все требования, особое внимание нужно уделить выбору места для могильника и способу погребения.

природные условия при выборе местности;
период полураспада РАО и их удельную активность.

Требования безопасности при захоронении радиоактивных отходов

Могильники находящиеся на поверхности или в неглубоких впадинах предназначены для хранения РАО в течение десятков лет. Чаще всего это траншеи или специально возведенные здания.
Хранилища, рассчитанные на несколько сотен лет расположены в отработанных шахтах, или на дне океана. Последний способ активно используют в России и по всему миру.

Для обеспечения безопасности, могильники радиоактивных отходов подчиняются строгим правилам:

Ближайший город должен находится не ближе чем 20 км от места захоронения. Кроме зоны отчуждения, необходимо создание дополнительной санитарной зоны не меньше 1 км.
Предполагаемое место утилизации не может располагаться в сейсмически неблагополучных районах. Поблизости не должно быть строек. В противном случае велик риск повреждения контейнера с радиоактивными отходами.
На всей площади исключают возможность залегания грунтовых вод и угрозу затопления. Запрещается устраивать захоронения в поймах рек, прибрежных зонах. Карстовые провалы, эрозии почвы, риски оползней должны быть исключены.
Все постройки на территории полигона, включая завод по переработке, делают из материалов, не пропускающих радионуклиды.
Заполненный и законсервированный могильник должен быть полностью автономным.

Обработка ядерных отходов

При приеме на хранение ядерные отходы тщательно проверяют. Важна целостность упаковки, мощность и доза излучения. Высокоактивные вещества перед утилизацией обрабатывают. Цель таких мероприятий – снизить уровень опасности РАО. Есть несколько способов обработки радиоактивных отходов в России.

Витрификация или остекловывание

Метод используют для обработки жидких отходов атомной промышленности. Он считается одним из прогрессивных способов обеззараживания. В отработанный материал добавляют сахар и добиваются испарения влаги. Выпаривают опасные смеси во вращающийся трубке, нагретой до высоких температур.

На выходе получается порошок, который вместе с осколками стекла помещают в индукционную печь. Расплавленную массу разливают в стальные контейнеры. Их промывают под мощной струей воды, осматривают и отправляют на хранение.

Синрок

Созданный австралийскими учеными метод предполагает создание особого синтетического материала. По своим свойствам это пригодная для длительного хранения керамика. Подходит продукт переработки и для дальнейшего использования. Создаются он в специальных печах под действием высоких температур и давления.

Трансмутация

Трансмутация пока возможна только в теории. Необходимые для практического осуществления приборы находятся в стадии разработки. Суть метода в изменении срока жизни опасных нуклидов. Технология имеет перспективы и за счет выработки энергии в ходе дезактивации ядерного мусора.

Переработка радиоактивных отходов

Переработкой ядерных отходов в России занимается несколько структурных подразделений РосАтома. В отделениях концерна низкоактивные горючие РАО сжигают. Дым очищают многоступенчатой системой фильтров.

То что осталось после горения заливают цементным раствором или жидким стеклом с добавлением бора. Жидкий мусор выпаривают, снижая его радиоактивность. Твердые вещества прессуют.

Хранение РАО

Для хранения радиоактивных отходов нужны контейнеры. Делают их из материалов, не реагирующих с опасными веществами.

железобетон;
сталь;
свинец;
обогащенный бромом полиэтилен.

Обязательное требование техники безопасности – емкости с ядерным мусором необходимо помещать в сухотарные бочки. В хранилище радиоактивные вещества находятся временно. Долгоживущие отправятся для захоронения, а корткоживущие распадаются до относительно неопасного состояния. Потом их отправляют на переработку.

Настоящей проблемой стали устаревшие атомные подлодки. Во времена Советского Союза их было 270. Сейчас на вооружении осталось не больше 50 подводных судов. Оставшиеся подлежат утилизации или уже прошли через эту процедуру. 180 лодок были законсервированы устаревшими методами и продолжали излучать радиацию и захламлять побережья Дальнего Востока и Заполярья.

Современный способ решения проблемы был найден в конце прошлого десятилетия. Блоки с атомными реакторами достали из воды, подготовили к длительному хранению. Место для них нашлось в Кольском заливе. В Мурманской области запустили комплекс Сайда Губа. Он представляет собой огромную залитую бетоном площадку на 120 отсеков с основанием из скальных пород, которые дают крепкую опору для хранилища.

Места захоронения ядерных отходов

Отработавшее свой срок ядерное топливо накапливает огромное количество продуктов деления. На воздухе оно разогревается до сотен градусов. По этой причине первым временным местом захоронения радиоактивных отходов становятся бассейны при атомных станциях. Там стержни реакторов находятся несколько лет. Вода поглощает тепло и защищает людей.

Когда они смогут обходится без охлаждения продолжительное время, отходы отправляются в хранилища. Есть 2 способа хранения ядерного мусора.

За время пути температура ОЯТ (отработанного ядерного топлива) повышается до 50-80 градусов. Поэтому они поступают в водоохлаждающий узел на 3-5 часов. Этого времени достаточно, чтобы снизить температуру до 30 градусов. После этого контейнер переносят в специальный бассейн. Под водой вскрывают крышку защитного кожуха и переносят отходы в особый чехол. А его отправляют на дезактивацию. Все манипуляции автоматизированы. Место человека занимают специальные краны.

Сухое хранилище – это зал с бетонными модулями, разбитыми на герметичные отсеки-пеналы. В них хранят радиоактивные отходы. Для их охлаждения используют воздух. Благодаря системе воздуховодов, создается подобие печной тяги.

Сухой способ хранения дешевле и безопасней. Он не требует затрат на водоснабжение и не зависит от электричества.

Контейнер для твердых радиоактивных отходов

Перечень требований к контейнерам для радиоактивных отходов широк.

в контейнерах не допускается хранение жидких ядерных отходов;
герметичность корпуса не должна нарушаться даже под действием внешних факторов: высокой и низкой температур, стихийных бедствий.

Другие способы захоронения РАО

Существуют и другие способы захоронения отходов атомной промышленности. Но ни один из них не был разрешен мировым сообществом. А некоторые так и остались только теорией.

Удаление в море

Метод предполагает, что ядерные отходы должны вывозиться на корабле и сбрасываться в море в специализированной упаковке. Он применялся несколько лет Бельгией, Францией, ФРГ. Сейчас этот способ утилизации запрещен.

Удаление под морское дно

Способ предусматривал создание могильников ниже дна океана. Для доступа предполагалось погребать радиоактивный мусор вблизи необитаемых островов или небольших участков суши. Он так и не был претворен в жизнь.

Удаление в зоны подвижек

Основополагающая идея метода заключалась в том, чтобы удалять ядерные отходы в области разлома литосферных плит в глубине морских и океанических вод. Потоки магмы и лавы вырываясь наружу должны были, по задумке авторов, похоронить радиоактивные вещества в толще земной коры. Мировое сообщество не одобрило способ, так как он был одной из форм уже запрещенного удаления в море.

Захоронение в ледниковые щиты

Суть варианта в том, что самонагревающиеся контейнеры можно размещать в ледниках Антарктиды и Гренландии. Благодаря высоким температурам, емкости сами расплавляли бы лед и опускались бы в толщу щита. Барьер должен был обеспечивать вновь образовавшийся лед. Несмотря на проводимые исследования, способ остался в теории из-за разных причин.

Удаление в космическое пространство

Суть этой разработки состоит в том, чтобы отправлять ОЯТ в космическое пространство навсегда. Было предложено запускать их в сторону Солнца или выводить на околоземную орбиту. Метод отвергли как дорогой и потенциально опасный.

Международные проекты

После окончания холодной войны мировая общественность сотрудничает в вопросах оптимального захоронения ядерных отходов. Единой стратегии для решения проблемы пока нет. Но под эгидой ООН продолжаются обсуждения международных проектов. Один из них строительство общего большого могильника на малонаселенных территориях России либо Австралии. Но разработка такого проекта встретила большое количество протестов.

Концепция замкнутого ядерного цикла

Концепция замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ) заключается в переработке ОЯТ, выгруженного из реактора. После этого, получившийся материал можно использовать вновь. Цепочка может повторяться много раз. Это позволяет снизить добычу урана, а в перспективе совсем ее заморозить.

Ядерные могильники в России

Переработка и захоронение радиоактивного мусора регламентируется законами России. В стране каждый год отрабатывается 5 миллионов тон ядерного топлива. 3 из них дезактивируют. В дальнейшем они подлежат захоронению.

Проблемы системы обращения с РАО в России и возможные пути ее решения

Главная проблема захоронения радиоактивных отходов в остром недостатке оборудования для их прессовки и сжигания. Не хватает и современных технических средств.

Решение вопроса, на текущий момент, заключается отказе от длительного хранения в пользу окончательного захоронения РАО. В качестве еще одной меры предлагают снизить число поверхностных хранилищ на АЭС и предприятиях атомно-промышленного комплекса. Новые технологии в этой сфере помогут более эффективно обезопасить все живое от воздействия радиации.

Классификация, хранение и утилизация радиоактивных отходов

Радиоактивное загрязнение окружающей среды

Состав, транспортировка и захоронение отработанного ядерного топлива

Утилизация и переработка радиоактивных отходов

10 самых загрязненных Морей в мире

Чем загрязняют моря и методы решения проблемы

Экологические проблемы Черного моря и его берегов

Что такое промышленные отходы, методы ликвидации и захоронения

Продолжительность и правила хранения отходов

Экологические проблемы в Белом море

Что относится к химическим и естественным источникам загрязнения гидросферы?

Я уже рассказывал о том, как занимаются ядерным наследием, т.е. накопленными ядерными проблемами прошлого века в виде, например, атомных подлодок, озер с радиоактивными отходами (РАО), промышленных реакторов. Но самой опасной с радиационной точки зрения штукой и в мирной и в военной атомных программах является облученное (или отработанное) ядерное топливо (ОЯТ) – то, что выгружают из реакторов. И при его переработке образуются самые высокоактивные РАО. Об их захоронении этот пост.

Схема пункта захоронения высокоактивных РАО в Красноярском крае. Источник.

Источники и виды РАО

Помимо основной массы непрореагировавшего урана, на каждую тонну ОЯТ приходится до 10 кг плутония и до 20-30 кг осколков деления – новых радиоактивных элементов, образовавшихся в результате деления ядерного топлива. Этот ядерный компот не только чрезвычайно химически токсичен, но и является настолько мощным источником излучения, что может убить человека буквально за минуты. При этом само ОЯТ в нашей стране, как и в некоторых других, не считается отходом (хотя это не везде так), поскольку в России принята стратегия постепенного перехода на замкнутый ядерный топливный цикл с переработкой ОЯТ и выделением из него урана и плутония для последующего вторичного использования.

Однако при переработке ОЯТ образуются самые высокоактивные отходы, которые содержат как продукты деления, так и долгоживущие трансурановые элементы. Всего РАО по российской классификации делятся на несколько классов:

Классификация РАО. Источник

По действующему законодательству все РАО должны отправляться на окончательное захоронение. Созданием таких пунктов захоронения РАО (ПЗРО) с 2011 года занимается специальная организация — Национальный оператор по обращению с РАО. Уже введен в строй первый пункт ПЗРО в Новоуральске, строятся еще несколько пунктов вблизи мест образования и временного хранения РАО (В Озерске, Северске и др). Но все эти ПЗРО рассчитаны на РАО 3 и 4 классов – средне и низкоактивные отходы. Для них достаточно создать приповерхностные хранилища, в которых радионуклиды распадутся естественным образом за 400-500 лет.

В поисках надежного места

А как быть с отходами 1 и 2 классов, которые будут распадаться еще тысячи и миллионы лет? Для них нужно построить такое хранилище, которое позволит локализовать отходы в одном месте в течение такого длительного срока. Но у людей попросту нет опыта строительства чего-либо, рассчитанного на такой срок службы. Даже египетским пирамидам всего несколько тысяч лет.

Но прежде чем организовать такого рода искусственное хранилище, надо изучить предполагаемые места их размещения и убедиться, что они для этого подходят. Для этого сначала на месте будущего глубинного ПЗРО (ПГЗРО), или независимо от него, строят подземную исследовательскую лабораторию (ПИЛ). Подобных лабораторий в мире существует около трех десятков, а некоторые уже функционируют как пункты глубинного геологического захоронения, например, опытная установка по изоляции трансурановых РАО WIPP в США (соляные формации на глубине 650 м) и пункт захоронения короткоживущих НАО и САО в Венгрии, сооруженный на глубине 250 м в гранитных породах. Однако подобных сооружений, предназначенных для дальнейшего захоронения высокоактивных отходов, на 2015 год было всего 4:

Статус сооружения глубинных лабораторий и пунктов захоронений для высокоактивных отходов на 2015 г. Источник.

Схема подземного хранилища ОЯТ Онкало в Финляндии — одного из самых первых и наиболее продвинутых подобных хранилищ. Подробнее о нем можно почитать в посте у tnenergy

Площадка для подземной исследовательской лаборатории в Нижнеканском массиве.

Подземная исследовательская лаборатория
Подземная исследовательская лаборатория будет представлять из себя сеть подземных сооружений на глубине 450-550 метров и будет включать в себя:

три вертикальных ствола (технологический для спуска РАО, а на этапе стройки — для подъема породы, вспомогательный – для спуска работников, третий — вентиляционный.), два из которых будут иметь диаметр 6 и 6,5 метров;
горизонтальные выработки, оконтуривающие площадь будущего размещения подземных сооружений ПГЗРО для захоронения РАО на горизонте 450 м;
исследовательские выработки НКМ-лаборатории на горизонтах глубиной 450 и 525 метров;
дополнительно на горизонте 450 метров создается поперечная выработка для исследований массива горных пород внутри площади будущего размещения подземных сооружений ПГЗРО.

РАО 1-го класса планируется захоранивать в вертикальных скважинах глубиной 75 метров, в толстостенных пеналах, с мощным бентонитовым барьером. РАО 2-го класса – в штабелях контейнеров в горизонтальных подземных выработках. Однако загрузка РАО начнется не раньше, чем через 10 лет.

До этого надо построить ПИЛ и провести в ней поэтапные исследования по 150 направлениям – это и дополнительные исследования пригодности горных пород для безопасного глубинного захоронения долгоживущих РАО, исследование свойств системы инженерных барьеров, созданных человеком, отработка транспортно-технологических схем строительства и эксплуатации объекта. Часть работ будет идти параллельно со строительством ПИЛ. Курировать проведение исследований будет Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН.

Вид на стройплощадку ПИЛ в 2019 году. Источник.

Строительные работы начались на объекте в 2018 году. Сейчас они ведутся на поверхности, идет выравнивание площадки, строительство наземных объектов, ведётся подготовка к горнопроходческим работам. Буровые работы начнутся в следующем году, после завершится строительство энергетического комплекса мощностью 40 МВт. На каждый ствол при проходке потребуется около 4 МВт, так что мощности будут с запасом. С началом бурения начнутся и исследования.

Помимо ПИЛ создается наземный Демонстрационно-исследовательский центр (ДИЦ). В нем будут тренироваться работать с оборудованием по обращению с РАО, с его упаковками и транспортными контейнерами, с системами контроля, а также работать с общественностью и экспертами. Т.е. это будет своего рода наземный офис ПИЛ.

Завершить создание ПИЛ планируют в 2026 году. Затем еще в течение минимум 5 лет буду идти исследования, однако планы могут сдвинуться, т.к. объект уникальный и заранее запланировать все нельзя, а ответственность огромная. Зарубежная практика такова, что исследования на подобных объектах идут минимум 10-20 лет. Плюс в том, что мы можем частично использовать чужой опыт.

После проведения всех исследований, где-то в 2030-х, начнется поэтапное строительство собственно пункта захоронения, а затем и его эксплуатация. Конечно, лишь в случае, если исследования подтвердят, что место пригодно для захоронения РАО 1-го и 2-го классов. Если нет, то его можно будет перепрофилировать под хранение менее долгоживущих отходов.

Цена вопроса

Читайте также: