Проблемы безопасности ядерной энергетики, захоронение отходов

АЭС оказывают на окружающую среду - тепловое, радиационное, химическое и механическое воздействие. Для обеспечения безопасности биосферы нужны необходимые и достаточные защитные средства. Под необходимой защитой окружающей среды будем понимать систему мер, направленных на компенсацию возможного превышения допустимых значений температур сред, механических и дозовых нагрузок, концентраций токсикогенных веществ в экосфере. Достаточность защиты достигается в том случае, когда температуры в средах, дозовые и механические нагрузки сред, концентрации вредных веществ в средах не превосходят предельных, критических значений.

Итак, санитарные нормативы предельно-допустимых концентраций (ПДК), допустимые температуры, дозовые и механические нагрузки должны быть критерием необходимости проведения мероприятий по защите окружающей среды.

В Российском законодательстве имеются документы, определяющие обязанности и ответственность организаций по сохранности, защите окружающей среды. Такие акты, как Закон об охране окружающей природной среды, Закон о защите атмосферного воздуха, Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами играют определенную роль в сбережении экологических ценностей.

Природные экосистемы обладают широким спектром физических, химических и биологических механизмов нейтрализации вредных и загрязняющих веществ. Однако при превышении значений критических поступлений таких веществ, возможно наступление деградационных явлений - ослабление выживаемости, снижение репродуктивных характеристик, уменьшение интенсивности роста, двигательной активности особей. В условиях живой природы, постоянной борьбы за ресурсы такая потеря жизнестойкости организмов грозит потерей ослабленной популяции, за которой может развиться цепь потерь других взаимодействующих популяций. Критические параметры поступления веществ в экосистемы принято определять с помощью понятия экологических емкостей. Экологическая емкость экосистемы - максимальная вместимость количества загрязняющих веществ, поступающих в экосистему за единицу времени, которая может быть разрушена, трансформирована и выведена из пределов экосистемы или депонирована за счет различных процессов без существенных нарушений динамического равновесия в экосистеме. Типичными процессами, определяющими интенсивность "перемалывания" вредных веществ, являются процессы переноса, микробиологического окисления и биоседиментации загрязняющих веществ. При определении экологической емкости экосистем должны учитываться как отдельные канцерогенные и мутагенные эффекты воздействий отдельных загрязнителей, так и их усилительные эффекты из-за совместного, сочетанного действия.

Какой же диапазон концентраций вредных веществ надлежит контролировать? В Нормах радиационной безопасности (НРБ-76/87) даны значения предельно-допустимых концентраций радиоактивных веществ в воде и воздухе для профессиональных работников и ограниченной части населения. Данные по некоторым важным, биологически активным радионуклидам приведены в таблице 1.

Таблица 1. Значения допустимых концентраций для радионуклидов

Все вопросы защиты окружающей среды составляют единый научный, организационно-технический комплекс, который следует называть экологической безопасностью – это необходимая и достаточная защищенность экосистем и человека от вредных техногенных воздействий.

Обычно выделяют защиту окружающей среды как защищенность экосистем от воздействий АЭС при их нормальной эксплуатации и безопасность как систему защитных мер в случаях аварий на них. Как видно, при таком определении понятия "безопасность" круг возможных воздействий расширен, введены рамки для необходимой и достаточной защищенности, которые разграничивают области незначимых и значимых, допустимых и недопустимых воздействий. Отметим, что в основе нормативных материалов по радиационной безопасности (РБ) лежит идея о том, что слабейшим звеном биосферы является человек, которого и нужно защищать всеми возможными способами. Считается, что если человек будет должным образом защищен от вредных воздействий АЭС, то и окружающая среда также будет защищена, поскольку радиорезистентность элементов экосистем как правило существенно выше человека.

4. Радиационная  безопасность АЭС

АЭС удовлетворяет требованиям безопасности, если ее радиационное воздействие на персонал, население и окружающую среду при нормальной эксплуатации и проектных авариях не приводит к превышению установленных доз облучения персонала и населения, нормативов по выбросам, сбросам и содержанию радиоактивных веществ в окружающей среде, а также ограничивает это воздействие при запроектных авариях.

Основные дозовые пределы облучения персонала в нашей стране соблюдаются на всех АЭС. Кроме того, уже в течение многих лет продолжается процесс снижения облучаемости персонала.  За последние годы на АЭС с реакторами ВВЭР и БН достигнуты достаточно низкие уровни доз облучения, сравнимые с показателями АЭС наиболее развитых стран мира. Снижение доз облучения на АЭС с РБМК достигается за счет реализации специальной программы. Результатом выполнения мероприятий этой программы в течение последних двух лет стало снижение на АЭС с РБМК дозы облучения персонала примерно на 28%. Дальнейшее снижение облучаемости персонала АЭС будет определяться совершенствованием управления ремонтными работами посредством применения методологии ALARA, более широким использованием быстросъемных защитных экранов, электронных прямопоказывающих дозиметров, оптимизацией длительности ремонтов, численности персонала АЭС и т.д.

Систематические измерения концентрации радиоактивных веществ в атмосферном воздухе, в водоемах-охладителях, измерения активности почвы и растительности, продуктов питания в контрольных точках, расположенных на расстоянии до 50 км от АЭС, подтверждают отсутствие обнаружимого влияния работы АЭС на население и окружающую среду. При этом радиационный риск для населения, проживающего в районе расположения АЭС, находится в области безусловно приемлемого риска, что не требует проведения каких-либо дополнительных мероприятий по снижению активности радионуклидов в выбросах и сбросах атомных станций.

Поэтому одна из задач каждой АЭС – сохранение достигнутого уровня выбросов и сбросов. Анализ данных о дозах облучения персонала, выбросах и сбросах АЭС, а также о состоянии радиационной обстановки в районах расположения атомных станций подтверждает факт стабильного и надежного уровня эксплуатации энергоблоков АЭС, а также эффективность защитных барьеров на пути распространения радиоактивных веществ.

В 2013-2014 гг. атомные станции продолжали свою природоохранную деятельность по контролю воздействий АЭС на окружающую среду: выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу, сбросов ЗВ в водные объекты, образования и размещения опасных отходов (нерадиоактивных); рациональному природопользованию. Вклад атомных станций в загрязнение атмосферного воздуха ЗВ по сравнению со всеми отраслями народного хозяйства всегда был ничтожно малым. Доля АЭС в объеме ЗВ, выбрасываемых в атмосферный воздух всеми предприятиями России, уже на протяжении многих лет составляет менее 0,009 %.

АЭС являются крупными водопотребителями, поэтому вопросы водопотребления и водоотведения занимают одно из важных мест в их природоохранной деятельности. Практически вся забранная вода (99 %) на АЭС используется на производственные нужды – на охлаждение конденсаторов турбин и возвращается в водные объекты.

Контроль содержания ЗВ, поступающих в поверхностные водные объекты со сточными водами АЭС, проводится в соответствии с требованиями согласованного с природоохранными органами регламента и утвержденных норм предельно - допустимых сбросов (ПДС). На всех АЭС сточные воды перед сбросом в поверхностные водные объекты проходят систему очистки, контроль сбрасываемых ЗВ.

Все отходы, образующиеся на атомных станциях, относятся к отходам производства и потребления. Утилизация или захоронение отходов производится на специализированных предприятиях, либо на полигонах, принадлежащих АЭС. Обращение с отходами контролируются Экологическими службами атомных станций.

Долгосрочное развитие атомной энергетики ставится общественностью в прямую зависимость от решения проблем обеспечения экологической безопасности с учетом как радиационных, так и нерадиационных факторов воздействия. Охрана окружающей среды, здоровье персонала и населения, рациональное использование природных ресурсов являются важнейшими задачами.

Особое внимание уделяется такому мероприятиям, как накопление, хранение, перевозка и захоронение радиоактивных отходов деятельности АЭС, содержащих радиоактивные вещества которые регламентируются следующими документами:

СПОРО-85 Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами. Москва: Министерство здравоохранения СССР, 1986;

Правила и нормы по радиационной безопасности в атомной энергетике.

Том 1. Москва: Министерство здравоохранения СССР (290 страниц), 1989; ОСП 72/87 Основные санитарные правила.

5. Захоронение  опасных ядерных отходов

В результате своей деятельности ядерная промышленность порождает ядерные отходы. Технологии уменьшения объема отходов и их сокращения, а также высокий профессионализм персонала - все это способствуют непрерывному продолжению процесса минимизации произведенных отходов, что является ключевым принципом стратегии управления отходами.

Проблема отходов в том понимании, как она воспринимается, в основном относится к долгоживущим отходам среднего и высокого уровня активности (долгоживущие ILW/HLW), которые в настоящее время содержатся и размещаются во временных хранилищах. Технические решения для сдерживания и удаления долгоживущих отходов были разработаны в целом ряде стран. Они обеспечивают преобразование отходов в стабильную, безопасную форму, которая обеспечивает сдерживание, а затем изоляцию полученной формы отходов от окружающей среды благодаря использованию разнообразных барьеров.

К сожалению, ядерная энергетика продолжает накапливать проблемы долгосрочного обращения с радиоактивными отходами. Это проблема ближайшего настоящего и будущего, т.к. радиоактивные отходы требуют изоляции и большого пространства для хранения. В будущем должны быть найдены способы максимальной концентрации отходов в малом объеме и способы их утилизации, иначе наша планета превратится в ядерную свалку.

Радиоактивные отходы на атомной станции находятся в твердой, жидкой и газообразной формах. Твердые материалы включают в себя облученное ядерное топливо и низкоактивные отходы, такие как смолы водоочистки или рабочая одежда. Жидкие отходы содержат тритий - охлаждающая реактор вода, в которой радиоактивные элементы либо растворены, либо находятся в виде взвесей. Газообразные продукты в основном содержат радиоактивные инертные газы (криптон, ксенон, иод).

Любые жидкие отходы обычно переводятся в твердое состояние посредством выпаривания жидкой компоненты и смешиванием с матрицей, формирующей сплав. Этой матрицей обычно является боросиликатное стекло (например, PYREX), а сам этот процесс известен как остекловывание. Твердые отходы в дальнейшем упаковываются в стальные контейнеры для безопасного хранения, транспортировки и изоляции. В тех случаях, когда отходы остаются в виде стержней отработанного топлива, сборки могут герметизироваться в стальных контейнерах, которые иногда обшиваются медью. В обоих случаях контейнерам затем придают форму, которая может размещаться глубоко под землей, в горной выработке.