Классификация радиоактивных отходов

Реферат

 

на тему: Промышленная безопасность

 

При производстве атомной энергии

 

 

Выполнил: Буханцов Ян Олегович,

учащийся 11 «А» класса.

Контакты: 8(964)-997-09-75
[email protected]

Проверил: Иноземцева Татьяна Николаевна,

Контакты: 8(917)-324-43-14

[email protected]

учитель физики МОУ «СОШ № 103»

 

Саратов

 

Оглавление

1. Введение

2. Классификация радиоактивных отходов

3. Концепция переработки радиоактивных отходов

4. Захоронение РАО

5. Способы безопасного захоронения РАО

6. Методы обезвреживания РАО

7. Положение с РАО в России

8. Заключение

9. Литература

 

 

Введение

Каждый день у всех начинается одинаково: мы просыпаемся, включаем свет, идём чистить зубы, делаем себе завтрак, собираемся и идём в школу, на работу, в институт. Солнце ещё горизонтом, ярко горят фонари и витрины магазинов. Даже для такого, казалось бы, ничем непримечательного начала дня необходимо большое количество энергии. Где взять такое количество энергии? Создавать и строить новые атомные станции на основе промышленной безопасности - это состояние защищённости жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и от последствий указанных аварий (1).

Вторая половина ХХ века и начало ХХ I века ознаменовались резким обострением экологических проблем - появилась опасность радиоактивного заражения. Радиационная обстановка на Земле за последние 60-70 лет подверглась существенным изменениям: к началу Второй мировой войны во всех странах мира имелось около 10-12 г полученного в чистом виде естественного радиоактивного вещества- радия. Сегодня один ядерный реактор средней мощности производит 10 т искусственных радиоактивных веществ. Особенно острой является проблема утилизации и захоронения радиоактивных отходов (РАО) атомных электростанций в настоящее время, когда наступает время демонтажа большинства АЭС в мире (по данным МАГАТЭ, это более 65 реакторов АЭС и 260 реакторов, использующихся в научных целях (2). Большой объем РАО образовался на территории нашей страны в результате реализации военных программ на протяжении более 50 лет. Много накоплено на Земле обогащенного урана и оружейного плутония, период полураспада которых составляет 4,5 млрд лет и 24100 лет соответственно. Общее количество плутония, хранящегося в мире во всевозможных формах, оценивалось в 2003 г. в 1239 тонн. В апреле 2010 г. в России после 46 лет работы закрылся последний ядерный реактор по производству оружейного плутония (3), однако уже через месяц в Японии

был запущен реактор «Мондзю, работающий с выработкой плутония (4).

К сожалению, на Земле образовались самые большие наземные и подземные хранилища РАО, представляющие огромную потенциальную опасность для

биосферы на многие сотни лет. Виды, способы и методы утилизации радиоактивных отходов, — вот те вопросы, которые мне интересны и в будущем хотелось бы приложить свои усилия в этом направлении.

Целью моей работы является обзор соответствующих источников на тему промышленной безопасности, связанной с ликвидацией РАО, аккумуляция и систематизация приобретенных знаний.

Классификация радиоактивных отходов

Как видно из таблицы (Приложение 1, 2), ядерные отходы разнообразны по агрегатному состоянию, составу излучения, времени жизни и активности. РАО, которые не подлежат дальнейшему использованию, содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормативными актами. Такими РАО является отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) атомных станций после переработки с целью извлечения из него компонентов и после соответствующей выдержки направляется на захоронение. РАО подразделяются на высокоактивные отходы (ВАО), среднеактивные (САО) и низкоактивные (НАО). Деление отходов по категориям устанавливается нормативными актами (5).

Радиоактивные отходы представляют собой смесь стабильных химических элементов и радиоактивных осколочных и трансурановых радионуклидов. Осколочные элементы с номерами 35-47; 55-65 являются продуктами деления ядерного топлива. За 1 год работы большого энергетического реактора (при загрузке 100 т ядерного топлива c 5% урана-235) вырабатывается 10% делящегося вещества и производится примерно 0,5 т осколочных элементов. В масштабах России ежегодно только на энергетических реакторах АЭС вырабатывается 100 т осколочных элементов. Основными и наиболее

опасными для биосферы элементами радиоактивных отходов являются Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, I, Cs, Ba, La....Dy и трансурановые элементы: Np, Pu, Am и Cm. Растворы радиоактивных отходов высокой удельной активности по

составу представляют собой смеси азотнокислых солей с концентрацией азотной кислоты до 2,8 моль/литр, в них присутствуют добавки HF (до 0,06 моль/литр) и H₂ SO₄ (до 0.1 моль/литр). Общее содержание солей конструкционных элементов и радионуклидов в растворах составляет приблизительно 10 мас%. Трансурановые элементы образуются в результате реакции нейтронного захвата в ядерных реакторах АЭС.

Радиоактивные отходы образуются:

• при эксплуатации и снятии с эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла (добыча и переработка радиоактивных руд, изготовление тепловыделяющих элементов, производство электроэнергии на АЭС, переработка отработавшего ядерного топлива);

• в процессе реализации военных программ по созданию ядерного оружия, консервации и ликвидации оборонных объектов и реабилитации территорий, загрязненных в результате деятельности предприятий по производству ядерных материалов;

• при эксплуатации и снятии с эксплуатации кораблей военно-морского и гражданского флотов с ядерными энергетическими установками и баз их обслуживания;

• при использовании изотопной продукции в народном хозяйстве и медицинских учреждениях;

• в результате проведения ядерных взрывов в интересах народного хозяйства, при добыче полезных ископаемых, при выполнении космических

программ, а также при авариях на атомных объектах. При использовании радиоактивных материалов в медицинских и других научно-исследовательских учреждениях образуется значительно меньшее количество РАО, чем в атомной отрасли промышленности и военно-промышленном комплексе – это несколько десятков кубических метров отходов в год. Однако применение радиоактивных материалов расширяется, а вместе с ним возрастает объем отходов.

Концепция переработки РАО

Концептуальные основы переработки РАО включают в себя несколько этапов. Первый — сбор, классификация и сортировка РАО. Второй — кондиционирование, т.е что нужно сделать с РАО, чтобы подготовить их к хранению или ликвидации. Это: концентрирование, сжигание, отверждение, прессование, дезактивация, упаковка или контейниризация. Третий — определение места долговременного хранения. Выбор места (площадки) для захоронения или хранения радиоактивных отходов, зависит от ряда факторов: экономических, правовых, социально-политических и природных. Четвертый - транспортировка РАО к местам долговременного хранения, разгрузочно-погрузочные работы, непосредственная перевозка РАО. Пятый - захоронение РАО в геологических средах или в приповерхностном слое. (Приложение 3)

особая роль отводится геологической среде — последнему и важнейшему барьеру защиты биосферы от радиационно опасных объектов.(6)

Захоронение РАО

Особого внимания заслуживает выбор места захоронения. Особого внимания заслуживают отработанное ядерное топливо (ОЯТ) из ядерного реактора. Пункт захоронения должен быть окружен зоной отчуждения, в

которой допускается появление радионуклидов, но за ее границами активность никогда не должна достигать опасного уровня. Посторонние объекты могут быть расположены не ближе, чем на расстоянии 3 радиусов зоны от пункта захоронения. На поверхности эта зона носит название

санитарно-защитной, а под землей представляет собой отчужденный блок горного массива. Отчужденный блок необходимо изъять из сферы человеческой деятельности на период распада всех радионуклидов, поэтому он должен располагаться за пределами месторождений полезных ископаемых, а также вне зоны активного водообмена. Проводимые при подготовке к захоронению отходов инженерные мероприятия должны обеспечить необходимый объем и плотность размещения РАО, действие систем безопасности и надзора, а том числе долговременный контроль за температурой, давлением и активностью в пункте захоронения и отчуждаемом блоке, а также за миграцией радиоактивных веществ по горному массиву. С позиций современной науки, решение о конкретных свойствах геологической среды на участке хранилища должно быть оптимальным, то есть отвечающим всем поставленным целям, и прежде всего гарантирующим безопасность. Оно должно быть объективным, то есть защищаемым перед всеми заинтересованными сторонами. Такое решение должно быть доступным для понимания широкой общественности. Решение должно предусмотреть степень риска при выборе территории для захоронения РАО и ОЯТ, а также опасность возникновения различных чрезвычайных ситуаций. При оценке геологических источников риска загрязнения окружающей среды необходимо учитывать физические (механические, тепловые), фильтрационные и сорбционные свойства горных пород; тектоническую обстановку, общую сейсмическую опасность, новейшую активность разломов, скорость вертикальных движений блоков земной коры; интенсивность изменения геоморфологических характеристик: водообильность среды, активность динамики подземных вод, включая

влияние глобального изменения климата, подвижности радионуклидов в подземных водах; особенности степени изоляции от поверхности водонепроницаемыми экранами и образования каналов гидравлической связи подземных и поверхностных вод; наличие ценных ресурсов и перспектив их обнаружения. Эти геологические условия, определяющие пригодность территории для устройства хранилища, должны оцениваться независимо, по представительному параметру для всех источников риска. Они должны обеспечить оценку по совокупности частных критериев, связанных с горными породами, гидрогеологическими условиями, геологическими, тектоническими и минеральными ресурсами. Это позволит экспертам дать корректную оценку пригодности геологической среды. При этом неопределенность, связанная с узостью информационной базы, а также и с субъективизмом экспертов, может быть уменьшена применением оценочных шкал, ранжированием признаков, единой формой опросных листов, компьютерной обработкой результатов экспертизы. Сведения о типе, количестве, ближайшей и долгосрочной динамике поступления РАО предоставят возможность выполнить районирование территории области, чтобы оценить пригодность участков для размещения хранилища, устройства (использование) коммуникаций, развития инфраструктуры и прочих смежных, но не менее важных проблем. Многие ядерные страны имеют на своей территории места захоронений РАО. (Приложение 4) Как видно из таблицы Россия имеет наибольшее количество захоронений РАО на своей территории.