Предприятия по добыче, переработке и получению расщепляющихся материалов и искусственных радионуклидов

К этой группе потенциальных источников загрязнения окружающей среды радионуклидами относятся предприятия атомной промышленности: урановые рудники и гидрометаллургические заводы по получению обогащенного урана (уранового концентрата), заводы по очистке урановых концентратов и изготовлению тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), экспериментальные и энергетические реакторы, заводы по производству ядерного горючего.

Отходами, возникающими при добыче урановой руды, являются шахтные, рудные отвалы и рудничный воздух. Химический состав шахтных вод может колебаться в широких пределах и зависит от разнообразия состава урановых руд. Содержание урана в этих водах достигает 0,3-10 мг/л, радия - 0,2-3,7 Бк/л. Объем откачиваемых шахтных вод может достигать 2000 м³ в сутки и более, поэтому в течение суток в окружающую среду возможно поступление более 1 кг урана и до 0,2 мкг радия. Рудные отвалы в виде хвостов грохочения и сортировки, а также отвальные породы от подготовительных работ по химическому составу представляют собой в основном исходную руду. В этих отвалах содержатся сотые доли процента урана, радия - от 5?10^-11 до 1?10^-10 г/г. Вследствие вымывания и ветровой эрозии отвалов они могут становиться источниками загрязнения окружающей территории. Рудничный воздух, поступающий в атмосферу при вентилировании шахт, может содержать повышенное количество радона и его дочерних продуктов.

Основные отходы гидрометаллургических заводов - рудные пульпы, состоящие из песковой и шламовой фракций. Твердая часть этой пульпы по химическому составу близка к исходной руде, из которой выщелочено основное количество урана и небольшое количество минеральных солей. Другие радиоактивные элементы, сопутствующие урану, почти полностью остаются в твердой части пульпы. В сбрасываемых песках и шламах содержание урана 0,02-0,028%, радия в песках 2-3?10^-10 г/г. Примерно 99,8% содержания радия в руде концентрируется в твердой фазе.

При переработке руды с содержанием 0,2% U₃O₈ на каждый килограмм извлеченного урана в виде химического концентрата приходится 0,8-0,9 т твердых и 3,1-3,9 т жидких отходов. Для за-

вода, перерабатывающего около 5000 т руды в сутки, количество сбрасываемой твердой части пульпы составляет примерно 500 т, а жидкой части - около 2000 м³. С этим количеством отходов могут поступать в окружающую среду около 100 кг урана, 110 ГБк дочерних радиоактивных элементов и до 74 МБк радия в сутки. Приведенные данные о радиохимическом составе рудных пульп ориентировочные: они могут меняться в зависимости от состава исходных руд и методов их переработки. К жидким радиоактивным отходам гидрометаллургических заводов относятся воды прачечных и душевых, в которых содержание урана варьирует от 0,5 до 15 мг/л, радия - до 52 Бк/л, а также условно чистые воды (воды, получаемые от охлаждения машин, холодильников, вакуумнасосов и др.), где содержание урана достигает 1 мг/л. Следует отметить, что в жидких отходах может содержаться значительное количество самых разнообразных химических соединений.

С газовыми выбросами гидрометаллургических предприятий при удалении вентиляционного воздуха с участков измельчения руды, сушки, прокалки и фасовки уранового концентрата и т.д. в атмосферный воздух могут поступать радон, аэрозоли урана, радия и др.

На заводах по очистке урановых концентратов (или обогащения урана) в процессе производства возникает до 5,7 м³ жидких отходов на 1 т обогащенного урана. По радиохимическому составу эти отходы аналогичны сбросным водам обогатительных фабрик, однако они содержат меньше ²²⁶Ra. Газообразные выбросы этих заводов могут содержать гексафторид урана, урансодержащие пыли, дымы от химических процессов и механической обработки металлического урана. Урансодержащие жидкие отходы при изготовлении ТВЭЛ образуются в результате травления металлов, но объем их незначителен. В процессе обогащениях урана и изготовления ТВЭЛ появляются твердые отходы, состоящие из загрязненных вышедших из строя оборудования, шлаков, скрапа, сплавов, бумаги, тряпок и т.п.

При эксплуатации атомных электростанций и экспериментальных реакторов формируются газообразные, жидкие и твердые ра- диоактивные отходы. Радиоактивные газы и аэрозоли возникают в результате облучения газов и аэрозолей воздуха нейтронами в зоне реактора (например, ⁴¹Ar, ¹⁹O, ⁵⁹Fe, ³¹Si и др.). Например, активность воздуха, удаляемого из зоны реактора атомной электро-

станции Академии наук РФ (Обнинск), по ⁴¹Аг составляет около 60 ГБк/ч. При однократном использовании воздуха в качестве охладителя активность отработавшего воздуха по ⁴¹Аг может достигать 6?10⁵ ГБк/сут (Брукхейвенская национальная лаборатория, США).

Источниками жидких радиоактивных отходов реакторов в качестве теплоносителя могут служить вода или любые растворы. В этом случае наведенная активность, возникающая в теплоносителе первого контура, обусловлена захватом нейтронов атомами элементов, поступающих в теплоноситель в результате коррозии элементов конструкций. Поэтому в теплоносителе обнаруживают ⁶⁰Со, ⁵⁹Fe и др. Кроме того, возможна диффузия продуктов деления из ТВЭЛ в теплоноситель. Другим источником жидких отходов являются бассейны выдержки ТВЭЛ, используемые для подводного хранения отработавших ТВЭЛ. Такое хранение обеспечивает необходимую защиту и отвод тепла от ТВЭЛ. Вода бассейнов может загрязняться продуктами деления при нарушении целостности оболочек ТВЭЛ, примесями, имеющимися на оболочках, и дру- гими материалами, попадающими в воду бассейна при разгрузке реактора. Наконец, жидкие радиоактивные отходы (сточные воды санитарных пропускников и спецпрачечной) образуются после дезактивации оборудования и помещений.

К твердым радиоактивным отходам реакторов могут быть отнесены отдельные элементы их конструкций, подвергавшиеся воз- действию потоков нейтронов, спецодежда, обувь и др.

На заводах по производству ядерного горючего, прежде всего, удаляют оболочки ТВЭЛ. Алюминиевые оболочки удаляют едким натром; при этом образуется до 2000 л раствора на 1 т отработанного топлива. Циркониевые оболочки удаляют с помощью фторида аммония; при этом образуется около 20 000 л отходов на 1 т топлива. Оболочки из нержавеющей стали удаляют серной кислотой; при этом образуется 11 000 л отходов на 1 т топлива. В указанные растворы переходит примерно 0,02% общей радиоактивности ТВЭЛ. После удаления оболочек топливо растворяют и экстра- гируют уран и плутоний. В зависимости от исходного сырья (чистый уран, окись урана, циркониево-урановое топливо) для этих целей используют пурекс-процесс (растворение в горячей азотной кислоте и экстракция трибутилфосфатом), редокс-процесс (растворение в подкисленном гексоне и разделение плутония и урана на 3 экстракционных колонках и отделение их от основной

массы продуктов деления при введении в нагретый рабочий раствор бихромата натрия, нитрата алюминия) и др. При указанных процессах возникают жидкие радиоактивные отходы в значительном объеме с удельной активностью до 1 Ки/л и более. Процессы получения ядерного горючего сопровождаются образованием газообразных отходов, основная активность которых обусловлена присутствием в них значительного количества радиоактивных изотопов йода. Для всех заводов по производству ядерного горючего характерны также и другие радиоактивные отходы, отходы центров по дезактивации транспорта и контейнеров, воды санитарных пропускников и спецпрачечных, твердые отходы, по своему характеру напоминающие отходы реакторов, и др.