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:
- Обеспечивалась их изоляция, охрана и мониторинг окружающей среды;
- 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:
- сжигание горючих отходов или уплотнение сухих твердых отходов;
- выпаривание, фильтрация или ионный обмен потоков жидких отходов;
- 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.