Радиоактивные отходы и их захоронение. Современное состояние проблемы

 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

БРАТАТСКИЙ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНЫЙ КОЛЛЕДЖ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Специальность 230401

«Информационные системы (по отраслям)»

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Дисциплина: Физика

Тема: Радиоактивные отходы и их захоронение. Современное состояние  проблемы

 

 

 

 

 

Выполнил: Рахманов В.Э. Группа: ИС-121 Преподаватель: Вовченко Г.А.   Оценка___________________

 

 

 

 

Братск 2012

Содержание

 

Введение. 3

1 Источники появления  отходов 4

2 Классификация РАО 6

3 Обращение с радиоактивными  отходами 6

4 Основные стадии  обращения с радиоактивными отходами 8

5 Обращение со среднеактивными  РАО 10

6 Обращение с высокоактивными  РАО 11

7 Геологическое захоронение 12

8 Повторное использование  и удаление РАО в космос 13

Заключение 14

Список использованных источников 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

     Радиоактивные отходы (РАО) – отходы, содержащие радиоактивные изотопы химических элементов и не имеющие практической ценности.

     Согласно российскому  «Закону об использовании атомной  энергии» (от 21 ноября 1995 года № 170-ФЗ) радиоактивные отходы (РАО) –  это ядерные материалы и радиоактивные  вещества, дальнейшее использование  которых не предусматривается.  По российскому законодательству, ввоз радиоактивных отходов в  страну запрещен.

      Часто путают  и считают синонимами радиоактивные  отходы и отработавшее ядерное  топливо. Следует различать эти  понятия. Радиоактивные отходы, это  материалы, использование которых  не предусматривается. Отработавшее  ядерное топливо представляет  собой тепловыделяющие элементы, содержащие остатки ядерного топлива и множество продуктов деления, в основном Cs и Sr, широко применяемы в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и научной деятельности. Поэтому оно является ценным ресурсом, в результате переработки которого получают свежее ядерное топливо и изотопные источники.

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Источники появления отходов

 

     Радиоактивные  отходы образуются в различных  формах с весьма разными физическими  и химическими характеристиками, такими, как концентрации и периоды  полураспада составляющих их  радионуклидов. Эти отходы могут  образовываться:

• в газообразной форме, как, например, вентиляционные выбросы установок, где обрабатываются радиоактивные материалы;
• в жидкой форме, начиная от растворов сцинтилляционных счетчиков из исследовательских установок до жидких высокоактивных отходов, образующихся при переработке отработавшего топлива;
• в твердой форме (загрязненные расходные материалы, стеклянная посуда из больниц, медицинских исследовательских установок и радиофармацевтических лабораторий, остеклованные отходы от переработки топлива или отработавшего топлива от АЭС, когда оно считается отходами).

    Примеры источников  появления радиоактивных отходов  в человеческой деятельности:

• Природные источники радиации (ПИР). Существуют вещества, обладающие природной радиоактивностью, известные как природные источники радиации (ПИР). Большая часть этих веществ содержит долгоживущие нуклиды, такие как калий-40, рубидий-87 (являются бета-излучателями), а также уран-238, торий-232 (испускают альфа-частицы) и их продукту распада.

    Работа с такими  веществами регламентируется санитарными  правилами, выпущены     Санэпиднадзором.

• 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. При этом совокупный объем  выбросов достаточно велик и составляет эквивалент 1000 тонн урана в России и 40000 тонн во всем мире.

• 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 и радон и пропан обладают одинаковой температурой кипения.
• Обогащение полезных ископаемых. Отходы, полученные при обогащении полезных ископаемых, могут обладать природной радиоактивностью.
• 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-99m. Большая часть этих веществ распадется 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-90 (2,7 дня), используется при лечении лимфом; Иод-131 (8 дней), диагностика щитовидной железы, лечение рака щитовидной железы; Стронций-89 (52 дня), лечение рака костей, внутривенные инъекции; Иридий-192 (74 дня), брахитерапия; Кобальт-60 (5,3 года), брахитерапия, внешняя лучевая терапия; Цезий-137 (30 лет), брахитерапия, внешняя лучевая терапия.
• Промышленные РАО. Промышленные РАО могут содержать источники альфа-, бета, нейтронного или гамма-излучения. Альфа-источники могут применять в типографии (для снятия статического разряда); гамма-излучатели используются в радиографии; источники нейтронного излучения применяются в различных отраслях, например, при радиометрии нефтяных скважин. Пример применения бета-источников: радиоизотопные термоэлектрические генераторы для автономных маяков и иных установок в труднодоступной для человека местности (например, в горах).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Классификация РАО

 

Условно радиоактивные отходы делятся на:

• Низкоактивные (делятся на четыре класса: A, B, C и GTCC (самый опасный));
• Среднеактивные (законодательство США не выделяет этот тип РАО в отдельный класс, термин в основном используется в странах Европы);
• Высокоактивные

Законодательство США  выделяет также трансурановые РАО. К этому классу относятся отходы, загрязненные альфа-излучающими трансурановыми радионуклидами, с периодами полураспада  более 20 лет и концентрацией, большей 100 нКиг/г, вне зависимости от их формы  или происхождения, исключая высокоактивные РАО. В связи с долгим периодом распада трансурановых отходов их захоронение происходит тщательнее, чем захоронение малоактивных и среднеактивных отходов. Также особое внимание этому классу выделяется потому, что все трансурановые элементы являются искусственными и поведение в окружающей среде и в организме человека некоторых из ник уникально.

Ниже приведена классификация  жидких и твердых радиоактивных  отходов в соответствии с «Основными санитарными правилами обеспечения  радиационной безопасности» (ОСПОРБ 99/2010). 

 

	Удельная (объемная) активность Бк/кг (Бк/л)
Категория отходов	Бета-, гамма-излучающие нуклиды	Альфа-излучающие нуклиды	Трансурановые радионуклиды
Низкоактивные	Менее 106	Менее 105	Менее 104
Среднеактивные	От 106 до 1010	От 105 до 1019	От 104 до 108
Высокоактивные	Более 1010	Более 109	Более 108

 

Одним из критериев такое  классификации является тепловыделение. У низкоактивных РАО тепловыделение чрезвычайно мало. У среднеактивных он существенно, но активный отвод тепла  не требуется. У высокоактивных РАО  тепловыделение на столько велико, что они требуют активного  охлаждения.

3 Обращение с радиоактивными отходами

Изначально считалось, что  достаточной мерой является рассеяние  радиоактивных изотопов в окружающей среде, по аналогии с отходами производства в других отраслях промышленности. На предприятии «Маяк» в первые годы работы все радиоактивные отходы сбрасывались в близлежащие водоемы. Вследствие чего загрязненными оказались  теченский каскад водоемов и сама река Теча. Позже выяснилось, что  за счёт естественных природных и  биологических процессов радиоактивные  изотопы концентрируются в тех  или иных подсистемах биосферы (в  основном в животных, в их тканях и органах), что повышает риски  облучения населения (за счет перемещения  больших концентраций радиоактивных  элементов и возможного их попадания  с пищей в организм человека). Поэтому отношение к радиоактивным отходам было изменено. На данный момент МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) сформулирован ряд принципов, нацеленных на такое обращение с радиоактивными отходами, которое обеспечит защиту здоровья человека и охрану окружающей среды сейчас и в будущем, не налагая чрезмерного бремени на будущие поколения:  

1) Защита здоровья  человека. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень защиты здоровья человека.

2) Охрана окружающей  среды. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень охраны окружающей среды.

3) Защита за  пределами национальных границ. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы учитывались возможные последствия для здоровья человека и окружающей среды за пределами национальных границ.

4) Защита будущих  поколений. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы предсказуемые последствия для здоровья будущих поколений не превышали соответствующие уровни последствий, которые приемлемы в наши дни.

5) Бремя для  будущих поколений. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы не налагать чрезмерного бремени на будущие поколения.

6) Национальная  правовая структура. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется в рамках соответствующей национальной правовой структуры, предусматривающей чёткое распределение обязанностей и обеспечение независимых регулирующих функций.

7) Контроль за  образованием радиоактивных отходов. Образование радиоактивных отходов удерживается на минимальном практически осуществимом уровне.

8) Взаимозависимости  образования радиоактивных отходов  и обращения с ними. Надлежащим образом учитываются взаимозависимости между всеми стадиями образования радиоактивных отходов и обращения с ними.

9) Безопасность  установок. Безопасность установок для обращения с радиоактивными отходами надлежащим образом обеспечивается на протяжении всего срока их службы.

 

 

 

 

4 Основные стадии обращения с радиоактивными отходами

При хранении РАО их следует  содержать таких образом, чтобы:

1. Обеспечивалась их изоляция, охрана и мониторинг окружающей среды;
2. По возможности облегчить действия на последующих этапах (если она предусмотрены)

В некоторых случаях хранение может осуществляться главным образом  по техническим соображениям, например, хранение радиоактивных отходов, содержащих в основном короткоживущие радионуклиды, в целях их распада и последующего сброса в санкционированных пределах, или хранение радиоактивных отходов  высокого уровня активности до их захоронения  в геологических формациях в  целях уменьшения тепловыделения.

• Предварительная обработка отходов является первоначальной стадией обращения с отходами. Она включает сбор, регулирование химического состава и дезактивацию и к ней может относиться период промежуточного хранения. Эта стадия очень важна, так как во многих случаях в ходе предварительной обработки представляется наилучшая возможность для разделения потока отходов.
• Обработка РАО включает операции, цель которых состоит в повышения безопасности или экономичности посредством изменения характеристик РАО. Основные концепции обработки: уменьшение объема, удаление радионуклидов и изменение состава. Примеры:

1. сжигание горючих отходов или уплотнение сухих твердых отходов;

2. выпаривание, фильтрация или ионный обмен потоков жидких отходов;
3. осаждение или флокуляция химических веществ.

• Кондиционирование радиоактивных отходов состоит из таких операций, в процессе которых РАО придают форму, приемлемую для перемещения, хранения и захоронения. Эти операции могут включать иммобилизацию РАО, помещение отходов в контейнер и обеспечение дополнительной упаковки. Общепринятые методы иммобилизации включают отверждение жидких РАО низкого и среднего уровней активности путем их включения в цемент (цементирование) или битум (битумирование), а также остекловывание жидких РАО. Иммобилизованные отходы в свою очередь в зависимости от характера и концентрации могут упаковываться в различные контейнеры, начиная от обычных 200 литровых стальных бочек до имеющих сложную конструкцию контейнеров с толстыми стенками. Во многих случаях обработка и кондиционирование проводятся в тесной связи друг с другом.