Радиоактивные отходы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Радиоактивные отходы (РАО) — отходы, содержащие радиоактивные химические элементы и не имеющие практической ценности. Часто это продукты ядерных процессов, таких как ядерное деление. Бо́льшую часть РАО составляют так называемые «малоактивные отходы», обладающие малой радиоактивностью на единицу массы или объема. К такому типу отходов относится, например, использованная защитная спецодежда, незначительно загрязненная, но все же представляющая опасность радиоактивного заражения организма через поры кожи, дыхательные пути, воду или пищу.

Содержание

1 Источники появления отходов
2 Общий обзор
3 Классификация
4 Обращение со среднеактивными РАО
5 Обращение с высокоактивными РАО
6 Инциденты с участием РАО
7 Виды радиоактивных отходов по агрегатному состоянию
8 Ссылки

[править] Источники появления отходов

[править] ПИР (природные источники радиации)

Существуют вещества, обладающие природной радиоактивностью, известные как природные источники радиации (ПИР). Бо́льшая часть этих отходов — вещества, образующиеся в результате распада Уран (элемент)урана или тория, и испускающие альфа-частицы.

[править] Уголь

Уголь содержит небольшое число радионуклидов, таких, как уран или торий, однако содержание этих элементов в угле меньше их средней концентрации в земной коре. Их концентрация возрастает в зольной пыли, поскольку они практически не горят. Однако радиоактивность золы также очень мала, она примерно равна радиоактивности черного глинистого сланца и меньше, чем у фосфатных пород, но представляет известную опасность, так как некоторое количество зольной пыли остается в атмосфере и вдыхается человеком.

[править] Нефть и газ

Побочные продукты нефтяной и газовой промышленности часто содержат радий и продукты его распада. Сульфатные отложения в нефтяных скважинах могут быть очень богаты радием; вода, нефть и газ в скважинах часто содержат радон. При распаде радон образует твердые радиоизотопы, образующие осадок внутри трубопроводов. На нефтеперерабатывающих заводах участок производства пропана обычно является одной из самых радиоактивных зон, так как радон и пропан обладают одинаковой температурой кипения.

[править] Обогащение полезных ископаемых

Отходы, полученные при обогащении полезных ископаемых, могут обладать природной радиоактивностью.

[править] Медицинские РАО

В радиоактивных медицинских отходах преобладают источники бета- и гамма-лучей. Эти отходы разделены на два основных класса. В диагностической ядерной медицине используются короткоживущие гамма-излучатели, такие как технеций (99Tc). Большая часть этих веществ распадается в течение короткого времени, после чего может быть утилизирована как обычный мусор. Примеры других изотопов, используемых в медицине (в круглых скобках указан период полураспада):

Иттрий (⁹⁰Y), используется при лечении лимфом (2,7 дня)
Йод (¹³¹I), диагностика щитовидной железы, лечение рака щитовидной железы (8 дней)
Стронций (⁸⁹Sr), лечение рака костей, внутривенные инъекции (52 дня)
Иридий (¹⁹²Ir), брахитерапия (74 дня)
Кобальт (⁶⁰Co), брахитерапия, внешняя лучевая терапия (5,3 года)
Цезий (¹³⁷Cs), брахитерапия, внешняя лучевая терапия (30 лет)

[править] Промышленные РАО

Промышленные РАО могут содержать источники альфа-, бета-, нейтрон- или гамма-лучей. Гамма-излучатели используются в радиографии; источники нейтронного излучения применяются в различных отраслях, например, при радиометрии нефтяных скважин.

[править] Ядерный топливный цикл

[править] Начало цикла

Отходы начального периода ядерного топливного цикла — обычно полученная в результате извлечения урана пустая порода, испускающая альфа-частицы. Она обычно содержит радий и продукты его распада.

Радиоактивность диоксида урана (UO₂), получаемого при добыче урана, всего в тысячу раз превышает радиоактивность гранита, используемого в строительстве. Его получают из желтого кека (U₃O₈), затем перерабатывают в газообразный гексафторид урана (UF₆). Газ проходит стадию обогащения, в результате содержание урана (²³⁵U) повышается с 0,7 % до 3.5 % (низкообогащенный уран). Затем он превращается в твердый оксид урана (UO₂), используемый в качестве топливных элементов ядерных реакторов.

Главный побочный продукт обогащения — обедненный уран, состоящий главным образом из урана-238, с содержанием урана-235 менее 0,3 %. Он находится на хранении, так же, как UF₆ и U₃O₈. Эти вещества находят применение в областях, где ценится их крайне высокая плотность, например при изготовлении килей яхт и противотанковых снарядов. Также они используются (вместе с повторно используемым плутонием) для создания смешанного оксидного ядерного топлива и для разбавления переобогащенного урана, входящего ранее в состав ядерного оружия. Это разбавление, называемое также обеднением, означает, что любая страна или группировка, получившая в свое распоряжение ядерное топливо, должна будет повторить очень дорогой и сложный процесс обогащения, прежде чем сможет создать оружие.

[править] Окончание цикла

Вещества, в которых подошел к концу ядерный топливный цикл (в основном это отработавшие топливные стержни), содержат продукты деления, испускающие бета- и гамма-лучи. Они также могут содержать актиноиды, испускающие альфа-частицы, к которым относятся уран (²³⁴U), нептуний (²³⁷Np), плутоний (²³⁸Pu) и америций (²⁴¹Am), а иногда даже источники нейтронов, такие как калифорний (Cf). Эти изотопы образуются в ядерных реакторах.

Важно различать обработку урана с целью получения топлива и переработку использованного урана. Использованное горючее содержит высокорадиоактивные продукты деления (см. ниже Высокоактивные РАО). Многие из них являются поглотителями нейтронов, получив, таким образом, название «нейтронных ядов». В конечном итоге их количество возрастает до такой степени, что, улавливая нейтроны, они останавливают цепную реакцию даже при полном удалении графитовых стержней. Достигшее этого состояния топливо необходимо заменить свежим, несмотря на по-прежнему достаточное количество урана-235 и плутония. В настоящее время в США использованное топливо отправляется на хранение. В других странах (в частности, в Великобритании, Франции и Японии), это топливо перерабатывается с целью удаления продуктов деления, затем возможно его повторное использование. Процесс переработки включает работу с высокорадиоактивными веществами, а удаленные из топлива продукты деления — это концентрированная форма высокоактивных РАО, так же, как используемые в переработке химикаты.

[править] К вопросу о распространении ядерного оружия

При работе с ураном и плутонием часто рассматривается возможность их использования при создании ядерного оружия. Активные ядерные реакторы и запасы ядерного оружия тщательно охраняются. Однако, высокоактивные РАО из ядерных реакторов могут содержат плутоний. Он идентичен плутонию, используемому в реакторах, и состоит из ²³⁹Pu (идеально подходящего для создания ядерного оружия) и ²⁴⁰Pu (нежелательный компонент, крайне радиоактивен); эти два изотопа очень тяжело разделить. Более того, высокоактивные РАО из реакторов полны высокорадиоактивных продуктов деления; впрочем, их большая часть — короткоживущие изотопы. Это означает, что возможно захоронение отходов, и через много лет продукты деления распадутся, уменьшив радиоактивность отходов и облегчив работу с плутонием. Более того, нежелательный изотоп ²⁴⁰Pu распадается быстрее, чем ²³⁹Pu, таким образом, качество сырья для создания оружия со временем растет (несмотря на уменьшение количества). Это вызывает споры о том, что с течением времени хранилища отходов могут превратиться в своеобразные «рудники плутония», из которых относительно легко можно будет добыть сырье для оружия. Против этих предположений говорит тот факт, что период полураспада sup>240Pu составляет 6560 лет, а период полураспада ²³⁹Pu — 24110 лет, таким образом, сравнительное обогащение одного изотопа относительно другого произойдет только через 9000 лет (это означает, что в течение этого времени доля ²⁴⁰Pu в веществе, состоящем из нескольких изотопов самостоятельно уменьшится вдвое — типичное превращение реакторного плутония в оружейный плутоний). Следовательно, «рудники оружейного плутония» станут проблемой в очень отдаленном будущем; так что есть еще много времени для решения этой проблемы при помощи современных технологий, прежде чем она станет актуальной.

Одно из решений этой проблемы — повторно использовать переработанный плутоний в качестве топлива, например, в быстрых ядерных реакторах. Однако само существование фабрик по регенерации ядерного топлива, необходимой для отделения плутония от других элементов, создает возможность для распространения ядерного оружия. В пирометаллургических быстрых реакторах получаемые отходы имеют актиноидную структуру, что не позволяет использовать их для создания оружия.

[править] Переработка ядерного оружия

Отходы от переработки ядерного оружия (в отличие от его изготовления, которое требует первичного сырья из реакторного топлива), не содержат источников бета- и гамма-лучей, за исключением трития и америция. В них содержится гораздо большее число актиноидов, испускающих альфа-лучи, таких как плутоний-239, подвергающийся ядерной реакции в бомбах, а также некоторые вещества с большой удельной радиоактивностью, такие как плутоний-238 или полоний.

В прошлом в качестве ядерного заряда в бомбах предлагались бериллий и высокоактивные альфа-излучатели, такие как полоний. Сейчас альтернативой полонию является плутоний-238. По причинам государственной безопасности, подробные конструкции современных бомб не освещаются в литературе, доступной широкому кругу читателей. Однако похоже, что для запуска реакций в современных бомбах будет использоваться дейтерий-тритиевая реакция синтеза, приводимая в действия электродвигателем или химической взрывчаткой.

Некоторые модели также содержат радиоизотопные источники энергии (РИТЭГ), в котором в качестве долговечного источника электрической мощности для работы электроники бомбы используется плутоний-238.

Возможно, что расщепляющееся вещество старой бомбы, подлежащее замене, будет содержать продукты распада изотопов плутония. К ним относятся альфа-излучающий нептуний-236, образовавшийся из включений плутония-240, а также некоторое количество урана-235, полученного из плутония-239. Количество этих отходов радиоактивного распада ядра бомбы будет очень мало, и в любом случае они гораздо менее опасны (даже в переводе на радиоактивность как таковую), чем сам плутоний-239.

В результате бета-распада плутония-241 образуется америций-241, увеличение количества америция — большая проблема, чем распад плутония-239 и плутония-240, так как америций является гамма-излучателем (возрастает его внешнее воздействие на рабочих) и альфа-излучателем, способным вызвать выделение тепла. Плутоний может быть отделен от америция различными путями, среди которых — пирометрическая обработка и извлечение при помощи водного/органического растворителя. Видоизмененная технология извлечения плутония из облучённого урана (PUREX) — также один из возможных методов разделения.

[править] Общий обзор

[править] Физика

Радиоактивность всех отходов атомной промышленности со временем уменьшается. Все радиоизотопы, содержащиеся в РАО, имеют период полураспада — время, за которое радионуклид теряет половину радиоактивности; со временем все отходы распадаются на нерадиоактивные элементы. Некоторые элементы (например, плутоний-239) в отработавшем топливе останутся опасными для человека в течение сотен тысяч лет, другие — в течение миллионов лет. Таким образом, эти РАО должны быть изолированы от окружающей среды на сотни тысяч лет. Некоторые элементы, например йод-131, имеют короткий период полураспада (в случае йода — 8 дней), и поэтому перестанут представлять опасность гораздо быстрее, чем другие долгоживущие изотопы, однако их активность изначально гораздо выше.

Чем быстрее радиоизотоп разлагается, тем более он радиоактивен. Энергия и тип ионизирующего излучения, испускаемые чистым радиоактивным веществом, являются важными для определения степени его опасности. Химические свойства радиоактивного элемента определяют, насколько легко он сможет попасть в окружающую среду и поразить человеческий организм. Этот вопрос усложняется тем, что многие радиоизотопы распадаются не до стабильного состояния, а превращаются в радиоактивный продукт распада, образуя тем самым цепочку распадов.

[править] Биохимия

В зависимости от формы распада и биохимии элемента, опасность от воздействия радиоизотопов различна. Например, йод-131 — короткоживущий бета- и гамма-излучатель, но, поскольку он накапливается в щитовидной железе, он способен вызвать больше повреждений, чем TcO₄, который, будучи растворимым в воде, быстро выводится с мочой. Аналогично, альфа-излучающие актиноиды и радий являются крайне вредными, так как они имеют большие биологические полупериоды существования, и их радиация имеет высокий уровень линейной передачи энергии. Из-за подобных различий правила, определяющие вред, причиняемый организму, сильно различаются в зависимости от радиоизотопа, и иногда от природы химического соединения, содержащего радиоизотоп.

[править] Философия

Главная цель обращения с радиоактивными (или любыми другими) отходами — защитить людей и окружающую среду. Это означает изоляцию или разбавление отходов таким образом, чтобы концентрация любых радионуклидов, попадающих в биосферу, была безопасна. Чтобы достичь этого, предпочтительная технология в настоящее время — глубокие и защищенные хранилища для наиболее опасных отходов. Также предлагаются преобразование РАО, долгосрочные восстанавливаемые хранилища и их удаление в космос.

Подвести итог вышесказанному можно фразой «Изолировать от людей и окружающей среды», пока отходы полностью не распадутся и не перестанут представлять угрозу.

[править] Беллетристика

В художественной литературе и фильмх РАО обычно рассматриваются в качестве источника сверхвозможностей для человека. Пример подобного сценария — снятый в 1981 году фильм «Современные проблемы», в котором актер Чеви Чейз сыграл ревнивого, доведенного до ручки авиадиспетчера Макса Фидлера. Макс, которого оставила любимая девушка, попадает в контакт с радиоактивными отходами и обретает способности к телекинезу, при помощи которого не только возвращает любимую, но и совершает маленькую месть. Более известный персонаж — укушенный радиоактивным пауком студент, превратившийся в мутанта — Человека-Паука. Человек-Паук был создан студией «Марвел Комикз», на большом экране его дважды сыграл Тоби Магуайр — в 2002 и 2004 годах.

В действительности контакт с большим количеством РАО может вызвать серьезные повреждения или смерть. Интересно отметить, что влияние на взрослое животное радиации или чего-либо другого, способного вызвать мутацию, например, цитотоксического лекарства против рака, не способно превратить это животное в мутанта. Скорее всего, это воздействие вызовет рак. Подсчитано, что при дозе радиации, равной 1 зиверту, вероятность возникновения рака в человеческом организме равна 5 %, вероятность мутации, которая передастся следующему поколению, в гамете или формирующей ее клетке (например, в яичках) равна 1 %. Если облучен растущий организм, например, зародыш ребенка, существует вероятность возникновения врожденного дефекта, но маловероятно, что этот дефект возникнет в гамете или гаметообразующей клетке.

[править] Классификация

Несмотря на малую радиоактивность, отходы деятельности урановых обогатительных фабрик также относятся к радиоактивным. Эти вещества являются побочным продуктом первичной обработки ураносодержащей руды. Их иногда относят к отходам класса 11(е)2, по определению раздела законодательства США об использовании атомной энергии. Эти отходы обычно содержат химически опасные тяжелые металлы, такие как свинец и мышьяк. Огромные количества отходов деятельности урановых фабрик оставлены вблизи старых месторождений урана, особенно в штатах Колорадо, Нью-Мексико и Юта.

Удаление малоактивных РАО

[править] Малоактивные РАО

Малоактивные РАО — результат деятельности больниц, промышленных предприятий, а также ядерного топливного цикла. К ним относятся бумага, ветошь, инструменты, одежда, фильтры и т. д., содержащие малое количество преимущественно короткоживущих изотопов. Обычно эти предметы определяют как малоактивные отходы в качестве меры предосторожности, если они находились в любой области т. н. «активной зоны», часто включающей офисные помещения с крайне незначительной возможностью заражения радиоактивными веществами. Малоактивные РАО обычно обладают не большей радиоактивностью, нежели те же предметы, отправленные на свалку из нерадиоактивных зон, например, обычных офисов. Данный тип отходов не требует изоляции во время транспортировки и пригоден для поверхностного захоронения. Чтобы уменьшить объем отходов, их обычно прессуют или сжигают перед захоронением. Малоактивные РАО делятся на четыре класса: A, B, C and GTCC (самый опасный).

[править] Среднеактивные РАО

Среднеактивные РАО обладают большей радиоактивностью и в некоторых случаях нуждаются в экранировании. К данному классу отходов относятся смолы, химический осадок, металлические оболочки тепловыделяющих элементов реакторов, а также загрязненные вещества из выведенных из эксплуатации АЭС. При транспортировке эти отходы могут закатываться в бетон или битум. Как правило, отходы с коротким периодом полураспада (в основном вещества из реакторов, не имеющие отношения к топливу) сжигают в поверхностных хранилищах, отходы с долгим периодом полураспада (топливо и продукты его переработки) размещают в глубоких подземных хранилищах. Законодательство США не выделяет этот тип РАО в отдельный класс; термин в основном используется в странах Европы.

Перевозка опок с высокоактивными РАО на поезде, Великобритания

[править] Высокоактивные РАО

Высокоактивные РАО — результат работы ядерных реакторов. Они содержат продукты деления и трансурановые элементы, полученные в ядре реактора. Эти отходы крайне радиоактивны и часто имеют высокую температуру. На долю высокоактивных РАО приходится до 95 % общей радиоактивности, образующейся в результате процесса генерации электрической энергии в реакторе.

[править] Трансурановые РАО

По определению законодательства США к этому классу относятся отходы, загрязненные альфа-излучающими трансурановыми радионуклидами, с периодами полураспада более 20 лет и концентрацией большей 100 нКи/г, вне зависимости от их формы или происхождения, исключая высокоактивные РАО. Элементы с атомными числами, большими, чем у урана, получили название «трансурановых». В связи с долгим периодом распада трансурановых отходов их захоронение проходит тщательнее, чем захоронение малоактивных и среднеактивных отходов. В США трансурановые РАО образуются в основном в результате производства оружия, к ним относится одежда, инструменты, ветошь, побочные продукты химических реакций, различного рода мусор и другие предметы, загрязненные небольшим количеством радиоактивных веществ (главным образом, плутония).

В соответствии с законодательством США, трансурановые РАО подразделяются на отходы, допускающие контактное обращение и отходы, требующие дистанционного обращения. Деление основывается на уровне радиации, измеренном на поверхности контейнера с отходами. Первый подкласс включает отходы с поверхностным уровнем радиации не более 200 миллибэр в час, второй — более опасные отходы, радиоактивность которых может достигать 1000 миллибэр в час. В настоящее время постоянное место захоронения трансурановых отходов деятельности силовых установок и военных заводов в США — первая в мире опытная установка для изоляции РАО.

[править] Обращение со среднеактивными РАО

Обычно в ядерной индустрии среднеактивные РАО подвергаются ионообмену или другим методам, целью которых является концентрация радиоактивности в малом объёме. После обработки уже гораздо менее радиоактивное тело полностью обезвреживают. Существует возможность использовать гидроксид железа в качестве флокулянта для удаления радиоактивных металлов из водных растворов. После абсорбции радиоизотопов гидроксидом железа полученный осадок помещают в металлический барабан, где он перемешивается с цементом, образуя твердую смесь. Для большей стабильности и долговечности цемент изготовляют из зольной пыли или печного шлака и портландцемента (в отличие от обычного цемента, который состоит из портландцемента, гравия и песка).

[править] Обращение с высокоактивными РАО

[править] Хранение

Для временного хранения высокоактивных РАО предназначены резервуары для хранения отработанного ядерного топлива и хранилища с сухотарными бочками, позволяющие распасться короткоживущим изотопам перед дальнейшей переработкой.

Эксперимент по витрификации радиоактивных отходов

[править] Витрификация

Долговременное хранение РАО требует консервации отходов в форме, которая не будет вступать в реакции и разрушаться на протяжении долгого времени. Одним из способов достижения подобного состояния является витрификация (или остеклование). В настоящее время в Селлафилде (Великобритания) высокоактивные РАО (очищенные продукты первой стадии пурекс-процесса) смешивают с сахаром и затем кальцинируют. Кальцинирование подразумевает прохождение отходов через нагретую вращающуюся трубу и ставит целью испарение воды и деазотирование продуктов деления, чтобы повысить стабильность получаемой стекловидной массы.

В полученное вещество, находящееся в индукционной печи, постоянно добавляют измельченное стекло. В результате получается новая субстанция, в которой при затвердении отходы связываются со стеклянной матрицей. Это вещество в расплавленном состоянии вливается в цилиндры из легированной стали. Охлаждаясь, жидкость затвердевает, превращаясь в стекло, которое является крайне устойчивым к воздействию воды. По данным международного технологического общества, потребуется около миллиона лет, чтобы 10 % такого стекла растворилось в воде.

После заполнения цилиндр заваривают, затем моют. После обследования на предмет внешнего загрязнения стальные цилиндры отправляют в подземные хранилища. Такое состояние отходов остается неизменным в течение многих тысяч лет.

Стекло внутри цилиндра имеет гладкую черную поверхность. В Великобритании вся работа проделывается с использованием камер для работы с высокоактивными веществами. Сахар добавляется для предотвращения образования летучего вещества RuO₄, содержащего радиоактивный рутений. На Западе к отходам добавляют боросиликатное стекло, идентичное по составу пирексу; в странах бывшего СССР обычно применяют фосфатное стекло. Количество продуктов деления в стекле должно быть ограничено, так как некоторые элементы (палладий, металлы платиновой группы и теллур) стремятся образовать металлические фазы отдельно от стекла. Один из заводов по витрификации находится в Германии, там перерабатываются отходы деятельности небольшой демонстрационной перерабатывающей фабрики, прекратившей свое существование.

В 1997 году в 20 странах, обладающих большей частью мирового ядерного потенциала, запасы отработанного топлива в хранилищах внутри реакторов составляли 148 тыс. тонн, 59 % из которых были утилизированы. Во внешних хранилищах находилось 78 тыс. тонн отходов, из которых утилизировано 44 %. С учетом темпов утилизации (около 12 тыс. тонн ежегодно), до окончательного устранения отходов еще достаточно далеко.

В 1989 и 1992 годах Франция ввела в строй коммерческие заводы по витрификации высокоактивных РАО, оставшихся от переработки оксидного топлива, несмотря на наличие аналогичных заводов во многих других странах, особенно в Великобритании и Бельгии. Пропускная способность западноевропейских заводов составляет порядка 1000 тонн в год, некоторые из них работают уже 18 лет.

[править] Синрок

Более сложным методом нейтрализации высокоактивных РАО является использование материалов типа СИНРОК (synthetic rock — синтетическая порода). СИНРОК был разработан профессором Тедом Рингвудом в Австралийском национальном университете. Изначально СИНРОК разрабатывался для утилизации военных высокоактивных РАО США, но в будущем возможно его использование для гражданских нужд. СИНРОК состоит из таких минералов, как пирохлор и криптомелан. Первоначальный вариант СИНРОК (СИНРОК С) был разработан для жидких РАО (рафинатов пурекс-процесса) — отходов деятельности реакторов на легкой воде. Главными составляющими этого вещества являются голландит (BaAl₂Ti₆O₁₆), цирконолит (CaZrTi₂O₇) и перовскит (CaTiO₃). Цирконолит и перовскит связывают актиноиды, перовскит нейтрализует стронций и барий, голландит — цезий.

[править] Геологическое захоронение

Поиски подходящих мест для глубокого окончательного захоронения отходов в настоящее время ведутся в нескольких странах; ожидается, что первые подобные хранилища вступят в эксплуатацию после 2010 года. Международная исследовательская лаборатория в швейцарском Гримзеле занимается вопросами, посвященными захоронению РАО. Швеция говорит о своих планах по прямому захоронению использованного топлива с использованием технологии KBS-3, после того, как шведский парламент счел ее достаточно безопасной. В Германии в настоящее время ведутся дискуссии о поисках места для постоянного хранения РАО, активные протесты заявляют жители деревни Горлебен региона Вендланд. Это место вплоть до 1990 года казалось идеальным для захоронения РАО благодаря своей близости к границам бывшей Германской демократической республики. Сейчас РАО находятся в Горлебене на временном хранении, решение о месте их окончательного захоронения пока не принято. Власти США выбрали местом захоронения Юкка-Маунтин, штат Невада, однако данный проект встретил сильное противодействие и стал темой жарких дискуссий. Существует проект создания международного хранилища высокоактивных РАО, в качестве возможных мест захоронения предлагаются Австралия и Россия. Однако власти Австралии выступают против подобного предложения.

Существуют проекты захоронения РАО в океанах, среди которых — захоронение под абиссальной зоной морского дна, захоронение в зоне субдукции, в результате чего отходы будут медленно опускаться к земной мантии, а также захоронение под природным или искусственным островом. данные проекты имеют очевидные достоинства и позволят решить на международном уровне неприятную проблему захоронения РАО, но, несмотря на это, в настоящее время они заморожены из-за запрещающих положений морского права. Другая причина состоит в том, что в Европе и Северной Америке всерьез опасаются утечки из подобного хранилища, что приведет к экологической катастрофе. Реальная возможность подобной опасности не доказана; тем не менее, запреты были усилены после сброса РАО с кораблей. Однако, в будущем о создании океанских хранилищ РАО всерьез способны задуматься страны, которые не смогут найти других решений данной проблемы.

Более реальным выглядит проект под названием «Remix & Return» (Перемешивание и возврат), суть которого состоит в том, что высокоактивные РАО, смешанные с отходами из урановых рудников и обогатительных фабрик до первоначального уровня радиоактивности урановой руды, будут затем помещены в пустые урановые рудники. Достоинства данного проекта: исчезновение проблемы высокоактивных РАО, возврат вещества на место, предназначенное ему природой, обеспечение работой горняков, и обеспечение цикла удаления и обезвреживания для всех радиоактивных материалов.

[править] Трансмутация

Существуют разработки реакторов, потребляющих в качестве топлива РАО, превращая их в менее вредные отходы, в частности, интегральный ядерный реактор на быстрых нейтронах, не производящий трансурановых отходов, а, по сути, потребляющий их. Проект был заморожен правительством США на стадии крупномасштабных испытаний. Другим предложением, более безопасным, но требующим дополнительных исследований, является переработка подкритическими реакторами трансурановых РАО. Существуют также теоретические исследования, посвященные использованию термоядерных реакторов в качестве «актиноидных печей». В таком комбинированом реакторе быстрые нейтроны термоядерной реакции делят тяжелые элементы (с выработкой энергии) или поглощаются долгоживущими изотопами с образованием короткоживущих. В результате исследований, недавно проведенных Массачусетским технологическим институтом, было обнаружено, что всего 2-3 термоядерных реактора, схожих по параметрам с международным экспериментальным термоядерным реактором ИТЭР, способны преобразовывать количество актиноидов, вырабатываемое всеми ядерными реакторами на легкой воде. Кроме этого, каждый термоядерный реактор будет вырабатывать порядка 1 гигаватт энергии в год.

[править] Повторное использование РАО

Еще одним применением изотопам, содержащимся в РАО, является их повторное использование. Уже сейчас цезий-137, стронций-90, технеций-99 и некоторые другие изотопы используются для облучения пищевых продуктов и обеспечивают работу радиоизотопных термоэлектрических генераторов.

[править] Удаление РАО в космос

Отправка РАО в космос является заманчивой идеей, поскольку РАО навсегда удаляются из окружающей среды. Однако у подобных проектов есть значительные недостатки, один из самых важных — возможность аварии ракеты-носителя. Кроме того, значительное потребное число запусков делает это предложение непрактичным. Дело также усложняется тем, что до сих пор не достигнуты международные соглашения по поводу данной проблемы.

[править] Инциденты с участием РАО

В связи с тем, что РАО активных ядерных реакторов гораздо менее подвержены взрывам, с ними часто обращаются как с обычными производственными отходами. Имеет место ряд инцидентов, случившихся, когда РАО неправильно хранились, их оставляли без контроля или просто крали из хранилищ.

Имеют место случаи радиоактивного облучения, вызванные тем, что в РАО рылись как в обычных отходах в поисках чего либо ценного. Особенно часто это происходит в развивающихся странах, у большинства жителей которых практически отсутствуют знания о радиации и связанных с ней опасностью. Подобные «мусорщики» и скупщики найденных ими «ценностей», отдавая им должное за красоту и ценность, обычно даже не подозревают о том, что эти вещества радиоактивны. Некоторые знают об их радиоактивности, но недооценивают степень опасности, или считают, что ценность вещества выше степени возможного риска. Безответственность собственников РАО, (обычно это больницы, университеты или военные объекты) и отсутствие четких правил, касающихся РАО, или их невыполнение являются основными причинами облучения.

[править] Виды радиоактивных отходов по агрегатному состоянию

[править] Твёрдые РАО

К твёрдым РАО при неизвестном изотопном составе относятся материалы с удельной активностью более:

Источники бета-излучения — 100 кБк/кг
Источники альфа-излучения — 10 кБк/кг
Источники с трансурановыми радионуклидами — 1 кБк/кг

[править] Жидкие РАО

К жидким РАО относятся органические и неорганические жидкости, пульпы и шламы, в которых удельная активность радионуклидов в 10 раз превышает значения уровней вмешательства при поступлении с водой, приведённые в приложении № 2 НРБ-99.

[править] Газообразные РАО

К газообразным отходам относятся радиоактивные газы и аэрозоли с допустимой объёмной активностью, превышающей уровни приложения № 2 НРБ-99.

[править] Классификация жидких и твёрдых РАО

Для оперативного контроля на АЭС рекомендуется измерять мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 10 см от поверхности.

низкоактивные: от 10⁻³ до 0,3 мЗв/час
среднеактивные: от 0,3 мЗв/час до 10 мЗв/час
высокоактивные: более 10 мЗв/час

[править] Ссылки

Эта статья входит в число хороших статей русскоязычного раздела Википедии.

Категории: Радиоактивность | Ядерная энергетика | Википедия:Хорошие статьи о технике