Как можно безопасно утилизировать радиоактивные отходы?

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.

Видео по теме:Состояние отраслевой инфраструктуры переработки и хранения радиоактивных отходов