Масштабы и проблемы радиоактивного загрязнения

Определение, источники образования и классификация РАО

Общие принципы обеспечения безопасности и терминологию при обращении с радиоактивными отходами, а также общие требования к обеспечению безопасности в РФ устанавливают Федеральные нормы и правила "Безопасность при обращении с радиоактивными отходами. Общие положения", в которых приведены следующие основные термины и определения в сфере обращения с РАО:

Безопасность при обращении с радиоактивными отходами (РАО) - состояние защищенности работников (персонала), населения и окружающей среды от недопустимого радиационного воздействия при обращении с РАО.

Безопасность системы захоронения радиоактивных отходов - свойство системы захоронения РАО ограничивать радиационное воздействие на население в течение всего периода сохранения потенциальной опасности РАО уровнями, регламентированными нормами радиационной безопасности.

Допустимый выброс - норматив разрешенного для объектов использования атомной энергии (ОИАЭ) с учетом принципа оптимизации выброса радионуклидов в атмосферу за год.

Допустимый сброс - норматив разрешенного для ОИАЭ с учетом принципа оптимизации сброса радионуклидов со сточными водами в окружающую среду за год.

Закрытие пункта захоронения радиоактивных отходов (полигона глубинного захоронения жидких радиоактивных отходов) - деятельность, осуществляемая после завершения размещения РАО в ПЗРО (ПГЗ ЖРО) и направленная на приведение ПЗРО (ПГЗ ЖРО) в состояние, которое будет оставаться безопасным в период потенциальной опасности размещенных в нем РАО.

Захоронение радиоактивных отходов - безопасное размещение РАО без намерения последующего их извлечения.

Захоронение жидких радиоактивных отходов - размещение ЖРО в глубокозалегающих пластах-коллекторах на глубине нескольких сотен метров в пределах границ горного отвода путем нагнетания через буровые скважины без намерения последующего их извлечения.

Захоронение радиоактивных отходов в глубокие геологические формации (захоронение глубокого заложения) - захоронение РАО в сооружения, размещаемые на глубине нескольких сотен метров без намерения последующего их извлечения.

Захоронение радиоактивных отходов приповерхностное - захоронение РАО в сооружения, размещаемые на поверхности земли или на глубине нескольких десятков метров.

Кондиционирование жидких (твердых) радиоактивных отходов - перевод РАО в формы, пригодные для безопасного хранения, и (или) транспортирования, и (или) захоронения. Кондиционирование может включать перевод ЖРО (ТРО) в стабильную форму, помещение ЖРО (ТРО) в контейнеры, операции по изготовлению упаковок РАО.

Контейнер для радиоактивных отходов - емкость (элемент упаковочного комплекта), используемая для сбора, и (или) транспортирования, и (или) хранения, и (или) захоронения РАО.

Критерии приемлемости радиоактивных отходов для захоронения - характеристики РАО, которым они должны отвечать после сбора, переработки, хранения и кондиционирования.

Обращение с газообразными радиоактивными отходами - виды деятельности, связанные со сбором, выдержкой, фильтрацией, сорбцией (переработкой) ГРО.

Обращение с жидкими (твердыми) радиоактивными отходами - виды деятельности, связанные со сбором, транспортированием, переработкой, кондиционированием, хранением и (или) захоронением ЖРО (ТРО).

Объект использования атомной энергии (в рамках настоящего документа) - ядерная установка, радиационный источник, пункт хранения ядерных материалов, пункт хранения радиоактивных веществ, хранилище радиоактивных отходов, предназначенное для хранения радиоактивных отходов, хранилище радиоактивных отходов, предназначенное для захоронения радиоактивных отходов (пункт захоронения радиоактивных отходов).

Отходы радиоактивные - не подлежащие дальнейшему использованию вещества в любом агрегатном состоянии, материалы, изделия, оборудование, объекты биологического происхождения, радионуклидные источники, загрязненные объекты внешней среды, загрязненный грунт, в которых содержание радионуклидов превышает установленные нормами радиационной безопасности уровни.

Отходы радиоактивные, образующиеся при добыче и переработке руд радиоактивных веществ и других полезных ископаемых - не подлежащие дальнейшему использованию, извлеченные из недр и складируемые в отвалы и хвостохранилища породы, руды, отходы обогащения и выщелачивания руд, шламы, технологические растворы, а также загрязненные материалы, оборудование, грунт, в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормами радиационной безопасности.

Переработка жидких радиоактивных отходов - технологические операции по уменьшению объема, изменению агрегатного состояния и (или) физико-химических свойств ЖРО.

Переработка твердых радиоактивных отходов - технологические операции по изменению формы и уменьшению объема ТРО.

Период потенциальной опасности радиоактивных отходов - период времени, по истечении которого удельная активность радионуклидов, содержащихся в РАО, снизится до значений, позволяющих освободить их от регламентации норм радиационной безопасности.

Поверхностный водоем - хранилище жидких радиоактивных отходов - стационарное сооружение открытого типа, предназначенное для сбора и хранения низко- и среднеактивных жидких радиоактивных отходов и располагающееся в пределах определенной проектом ОИАЭ территории.

Полигон глубинного захоронения жидких радиоактивных отходов - природно-техническая система, предназначенная для захоронения ЖРО, располагающаяся в пределах определенной проектом территории, включающая участок недр - поглощающий горизонт (пласт-коллектор), находящийся в пределах горного отвода, и комплекс сооружений, систем и оборудования, предназначенных для обращения с ЖРО.

Предельно допустимый выброс - норматив разрешенного для ОИАЭ выброса радионуклидов в атмосферу за год, рассчитываемый на основе установленной для выбросов ОИАЭ квоты.

Предельно допустимый сброс - норматив разрешенного для ОИАЭ сброса радионуклидов в окружающую среду со сточными водами за год, рассчитываемый на основе установленной для жидких радиоактивных сбросов ОИАЭ квоты.

Пункт захоронения радиоактивных отходов - стационарный объект (объекты) и (или) сооружение (сооружения), предназначенные для захоронения радиоактивных отходов, размещенные в пределах определенной проектом территории и оснащенные необходимыми для обращения с РАО системами и оборудованием.

Сбор радиоактивных отходов - сосредоточение РАО в специально отведенных и оборудованных местах.

Система захоронения радиоактивных отходов - совокупность природного геологического образования, сооружений ПЗРО (ПГЗ ЖРО) и захороненных РАО.

Физический барьер (барьер) - преграда на пути распространения ионизирующего излучения и радионуклидов в окружающую среду.

Хвостохранилище - стационарное сооружение открытого типа, предназначенное для сбора и хранения низкоактивных жидких или твердых радиоактивных отходов и располагающееся в пределах определенной проектом ОИАЭ территории.

Хранение радиоактивных отходов - временное содержание радиоактивных отходов в емкостях (хранилищах), обеспечивающих защиту от радиации и изоляцию РАО с намерением их последующего извлечения.

Хранилище радиоактивных отходов - стационарный объект (сооружение), предназначенный для хранения радиоактивных отходов, располагающийся в пределах определенной проектом территории и оснащенный необходимыми для обращения с РАО системами и оборудованием.

РАО локализуются в от­носительно небольших объемах, отличаются от радиоактивных веществ природного происхождения тем, что их активность определяется в основном искусственными радионуклидами, не существовавшими ранее в геосфере в ощутимых количествах. В принципе они могут содержать любые из 1300 известных радионукли­дов, однако практически встречаются лишь те из них, у которых пери­од полураспада составляет не менее нескольких часов.

Появление РАО возникла вместе с рождением и развитием атомной энергетики, ядерного оружия и т.п., которые породили проблему разработки эффективной концепции и технических решений на всех стадиях обращения с этими материалами - улавливание, концентрирование, упаковку, транспортирование, хранение и захоронение.

Источниками РАО являются:

- добыча и переработка радиоактивных руд;

- производство ядерного топлива и эксплуатация АЭС;

- переработка облученного ядерного топлива;

- производство оружейных материалов;

- эксплуатация и снятие с эксплуатации кораблей и судов с ЯЭУ;

- научно-исследовательские работы с использованием радиоактивных веществ и делящихся материалов в медицине, науке и технике;

- техногенные катастрофы с участием радиоактивных веществ.

Разработано несколько классификаций РАО. Для природопользо­вания наиболее важны классификации по периоду полураспада, активности и агрегатному состоянию.

По периоду полураспада различают короткоживущие (менее 1 го­да), среднего времени жизни (1-100 лет) и долгоживущие элементы радиоактивных отходов, представляющие наибольшую эколо­гическую опасность, так как среди них насчитывается более 20 элементов с периодом полураспада свыше 1000 лет (Ве-10 – 3,0 млн.лет., U-236 – 24,0 млн.лет и т.п.).

По активности РАО делят на низко-, средне- и высокоактивные РАО.

Таблица 8.1 – Классификация РАО по активности

Тип активности отходов	Твердые	Пылеобразные	Жидкие
Активность, КИ/кг	Мощность γ-излучения, Гр/ч	Удельная активность, Бк/м^3
ά-излуение	β-излучение
Низко-	2·10^-7-10^-5	2·10^-6-3·10^-4	3·10^-7-3·10^-4	<3,7	<3,7·10^8
Средне-	10^-5-10^-2	3·10^-4-10^-2	3·10^-4-10^-2	3,7-3,7·10^4	3,7·10^8-3,7·10^13
Высоко-	>10^-2	>10^-1	>10^-2	≥3,7·10^4	≥3,7·10^13

По агрегатному состоянию РАО классифицируют на твердые, жидкие и газообразные РАО.

Газообразные РАО представлены радио­нуклидами криптона и ксенона, образующиеся при делении ядерного топлива, газами, содержащие изотопы водорода Н-3 и углерода С-14 и занимают малую величину от общего объема РАО.

Жидкие РАО наиболее распространены, могут нагреваться за счет энергии радиоактивного распада и развития различных химических реакции (радиолиза), и в которых выделяются так называемые радиолизные газы. Для их улавливания ЖРАО, особенно высокой активности, необходимо охлаждать.

Твердые РАО включают:

- отвержденные и остеклованные жидкие отходы средней активности от АЭС и предприятий, содержащие в основном Sr-90, Cs-137, Co-60;

- отвержденные газообразные отходы, включающие Н-3 и Кг-85;

- высокоактивные отходы с трансурановыми элементами от регенера­ции топлива АЭС, которые могут также содержать редкоземельные элементы. (Am-241; Pu-238, -239, -240, -241; Np-237; Ст-243);

- корпуса выработавших ресурсы реакторов, оборудования, ядерные боеприпасы, другие негабаритные изделия с высокой и средней наведенной активностью;

- отработавшие ресурс радиоактивные источники на основе изотопов в блоках из различных веществ: Sr-90 (титанат), Cs-137 (боросиликатное стекло), Со-60 (металл), Ро-210 (бериллий).

Масштабы и проблемы радиоактивного загрязнения определяются наличием уранодобывающих и перерабатывающих предприятий, объек­тов ядерного ВПК, включая полигоны испытаний ядерного оружия, ТЭК, системой пунктов хранения и захоронения РАО, исследовательскими реакторами, ядерным оружием и техногенными катастрофами, наличие которых привело к тому, что в СНГ радиационно неблагополучно более 10% территории (свыше 2 млн км). В Бело­руссии поражено 80, на Украине — 30 и в Казахстане — 40% их площадей, в РФ- около 1 млн км².

Одним из основных источников радиоактивности являются объекты атомной энергетики (АЭС) - более 530 действующих, 85 остановленных, 100 строящихся и 20 радиохимических комбинатов.

Отходы АЭС России содержат 1,7 млрд Ки и находятся в 221 хранилищах, из которых 81 законсервировано и 146 эксплуатируются. На 10 действующих АЭС России имеется около 100 тыс. м³ жидких и 110 тыс. м³ твердых РАО.

При выработке 1 ГВт электро­энергии образуется 300-500 м³ твердых отходов и 25 т облученного топлива, а при получении 1 т ядерного топлива образуется порядка 8 т твердых РАО.

Выбросы в атмосферу и загрязнение водного бассейна при работе АЭС являются, как правило, вторичными. В выбросах АЭС преобладают инертные радиоактивные газы ~ изотопы ксенона, криптона, аргона. Для уменьшения активности осу­ществляется временная задержка этих газов перед выпуском в атмо­сферу, достаточная для распада короткоживущих радионуклидов. В окружающую среду поступают также С-14, Sr-90, Ru-106, I-131, Cs-134, -137, Се-144, активированные продукты коррозии. Однако в целом радиоактивное загрязнение от АЭС гораздо меньше его естест­венного уровня. Наличие на АЭС поверхностных водоемов-хранилищ ЖРО приво­дит к проникновению радиоактивных веществ в грунтовые и подзем­ные воды.

Не менее опасны для окружающей среды другие предприятия атомно-энергетического комплекса. В целом на атомных предприятиях России в настоящее время еже­годно образуется не менее 7 млн м³ ЖРАО низкой и средней активно­сти, содержащих более 2 млн Ки.

Весьма актуальными становятся проблемы мирового значения, связанные с исчерпанием срока службы и прекращением эксплуатации созданных в 60-70-х годах ЯЭУ транспорта (только АПЛ в мире почти 500 шт., из них 245 РФ, выведены из строя 180; в США – из 190 АПЛ – только 82).

Утилизация АПА предусматривает строгие меры радиационно-экологической безопасности: длительную (15-20 лет) стоянку на плаву списанных субмарин; выгрузку и транспортирование на переработку большого количества отработанных материалов; безопас­ное хранение и переработку значительных объемов ЖРО; длительное (не менее 70-100 лет) хранение вырезанных РО, при котором мощ­ность источников у-излучения уменьшится в среднем в 1000 раз и разделку корпусов АПА.

Объемы ЖРО (без учета поступающих из санпропускников и спецпрачечных) колеблются в пределах 5-14 тыс. м³ /год. Примерно 30% из них составляют среднеактивные и около 70% — слабоактив­ные отходы. Последние образуются в технологических операциях (от­мывка контура, дезактивация съемного и несъемного оборудования, отбор проб и проведение радиохимических анализов, перегрузка ионо­обменных фильтров и т.д.). Среднеактивные ЖРАО появляются, как правило, только в аварийных ситуациях, но их суммарная активность достигает 95% общей активности жидких РАО (ВРАО на кораблях ВМФ практически не возникают). Утилизация выработавших ресурс единиц атомного флота сдержи­вается чрезвычайной дороговизной работ. В частности, для утилизации одной АПЛ в 1995 г. необходимо было 40 млрд руб. в ценах соответствующих лет.

Наиболее опасной угрозой окружающей среде и человечеству яв­ляются огромные запасы ядерного оружия. - 11,3 млрд. т., т.е. ~2 т на каждого жителя Земли.

В СССР начиная с 1964 г, затем и в РФ наибольшее количество радиоактивных веществ погружено в воды северных морей и северной части Тихого океана. В общей сложности активность РАО, затопленных в арктических морях России, составляет 2/3 от захороненной в Мировом океане. Экономическое положение нашей страны таково, что для строи­тельства новых хранилищ недостает средств, а имеющиеся хранилища ядерных отходов переполнены. Постоянно решается дилемма: либо строить новые хранилища, либо продолжить сливы и сбрасывание РАО в моря.

Наиболее опасны радионуклиды цезия-137, стронция-90, церия-144, иттрия-91, ниобия-95. Они легко биоаккумулируются, переходят по пищевым цепям, концентрируются в морских организмах высших трофических уровней, создавая опасность для гидробионтов и человека.

Дата добавления: 2014-01-06