2.3. Классификация радиоактивных отходов

Типы, форма, количества и характеристики образующихся радиоактивных отходов зависят от :

• вида ядерной деятельности,

• характера установок и процессов,

• свойств используемых материалов,

• области применения радиоактивных материалов,

• квалификации персонала и культура производства, и др.

По физическому состоянию отходы делятся на твердые, жидкие и газообразные. Характер твердых отходов определяется их составом и свойствами - металлы, материалы органической или неорганической природы, и т. д. Жидкие отходы различают водные, неводные, смешанные и т. д. Газообразные отходы также варьируются по категориям.

Для эффективной обработки, кондиционирования и захоронения, отходы разделяют на категории или классы в соответствии с их радиологическими, биологическими, физическими и химическими характеристиками, а также в зависимости от их приемлемости к методам обработки (и захоронения).

Классификация - это система объединения и соподчинения объектов и понятий, используемая как средство установления связей между ними. Основанием для классификации служат основные признаки (критерии), подлежащие дифференцированию, степень которого зависит от цели классификации. Число классов должно быть сбалансировано между желательным дифференцированием и легкостью обращения с системой классификации.

В области обращения с радиоактивными отходами существует ряд качественных и количественных систем классификации, разработанных с учетом требований безопасности, обработки, транспортирования, захоронения и пр. Классификация радиоактивных отходов необходима на всех стадиях: от их возникновения, в процессе обработки, при хранении, транспортировке и вплоть до захоронения.

Цель классификации радиоактивных отходов состоит в разделении отходов на потоки или составляющие компоненты, позволяющие максимально оптимизировать процесс последующей обработки, получения стабильных форм и упаковок, пригодных для безопасной транспортировки, хранения и захоронения, и обеспечить при этом безопасность персонала, окружающей среды и населения. Классификация радиоактивных отходов способствует:

• На концептуальном уровне:

• разработке общей стратегий обращения с отходами;

• планированию и проектированию объектов обращения с отходами.

• На уровне государственного регулирования:

• выбору подходов для обеспечения безопасности по категориям отходов;

• определению степени потенциальной опасности, исходящей от определенного типа отходов;

• определению количественных характеристик отходов, требований к их обработке и захоронению.

• На эксплуатационном уровне:

• определению условий эксплуатации систем работы с отходами;

• учету движения отходов.

• На уровне коммуникации и взаимодействий:

- введению определений, терминологии и акронимов для взаимопонимания и взаимодействия экспертов, производителей и переработчиков отходов, регулирующих органов и населения.

Из указанных целей классификации вытекают принципы и требования к ним. Системы классификации радиоактивных отходов должны:

• охватывать полный спектр радиоактивных отходов;

• учитывать все стадии обращения с радиоактивными отходами;

• отражать потенциальную опасность отдельных классов радиоактивных отходов;

• быть открытыми для развития;

• базироваться на принятой терминологии;

• быть логичной и понятной.

Классификация на концептуальном уровне, т. е. для выработки стратегии обращения с радиоактивными отходами на уровне государства рассматривает основные источники РАО и их общие количества, т.е. классифицирует отходы по источникам их образования:

• отходы от добычи и переработки урановых руд и производства ядерного топлива,

• отходы от эксплуатации АЭС,

• отходы от использования радиоизотопов в неэнергетических отраслях (медицина, промышленность, наука и т.д.),

• отходы от снятия ядерных объектов с эксплуатации,

• радиоактивные отходы горнодобывающей промышленности, и т.д.

Оценка потенциальных или существующих источников РАО, масштабов и динамики их образования, основных характеристиках РАО образующихся в стране позволяет определить общие требования к государственной стратегии и политике обращения с радиоактивными отходами. На выбор такой стратеги и политики могут также оказывать влияние существующие в стране социальные, политические и правовые аспекты.

Классификация на уровне государственного регулирования отображает потенциальную опасность образующихся отходов и регламентирует требования обеспечения безопасности. РАО классифицированы по критерию потенциальной опасности:

• По уровню активности, с определением количественных характеристик:

• отходы высокого уровня активности,

• отходы среднего уровня активности,

• отходы низкого уровня активности,

• отходы очень низкого уровня активности и т. д.

• По периоду полураспада радиоизотопов, определяющему необходимое время их изоляции:

• очень короткоживущие (часы, дни),

• короткоживущие (месяцы),

• среднеживущие (годы),

• долгоживущие (столетия и выше).

Все классы РАО характеризуются количественными определениями параметров: по типу радиоактивности, уровню и удельной активности, периоду полураспада, содержанию делящихся материалов и нерадиоактивных опасных компонентов (биологически активных, инфекционных, химически агрессивных или токсичных веществ). Для каждого класса РАО определяются требования по безопасному хранению, транспортировке и захоронению, которые определяют выбор соответствующих технологий и процедур обращения с каждым классом РАО. Эта классификация должна быть закреплена в государственных регламентирующих документах.

Классификация на эксплуатационном уровне разделяет отходы на потоки внутри класса, позволяет эффективно использовать существующие технологии обработки и кондиционирования, обеспечить безопасность и требования к качеству конечных форм и упаковок отходов.

Первая ступень классификации на эксплуатационном уровне – по физическому состоянию: твердые (ТРО), жидкие (ЖРО) и газообразные. Твердые отходы подразделены на сухие и влажные. Жидкие отходы классифицированы как водные и органические. Подразделение базируется на количественных значениях показателей.

Важным параметром является радиологические свойства отходов:

• время жизни радионуклидов

• выделение тепла

• интенсивность проникающей радиации

• активность и концентрация радионуклидов

• поверхностное загрязнение

• дозовые факторы отдельных радионуклидов.

К твердым радиоактивным отходам низкого уровня радиоактивности относят:

• спецодежду и средства индивидуальной защиты;

• бумагу, древесину, строительные материалы, тару;

• оборудование, изделия из металлов и сплавов;

• изделия из керамики, стекла (например, лабораторную посуду);

• изделия из резины, полимерных материалов и пластмассы;

• материалы из центров вивисекции (подстилки и пр.) и трупы экспериментальных животных;

• ионообменные смолы, фильтры системы газовой очистки;

• загрязненные почвы.

Водные отходы разделяют с учетом их химических характеристик:

• химический потенциал радионуклидов,

• коррозионная активность растворов,

• содержание органики,

• химическая реактивность и рН,

• общее солесодержание,

• наличие токсичных и биологически опасных компонентов,

• наличие комплексообразователей и ПАВ, и др.

Органические отходы, в силу своих специфических свойств, требуют специальных методов обработки, и, соответственно, классификации в зависимости от свойств и приемлемости для конкретных методов или технологий обработки.

Национальные системы классификации учитывают частные экологические проблемы, наличие и освоенность технологий переработки, преобладание определенных типов отходов и т.п. Отсутствие согласованных количественных критериев (концентрации и уровни удельной активности радионуклидов) обусловлено различием подходов и технологий, существующих в разных странах.

Классификация радиоактивных отходов Российской Федерации по уровню содержания радионуклидов базируется на их удельной активности (таб. 2.2).

Таблица 2.2.

Классификация жидких и твердых радиоактивных отходов в России

Категория отходов	Удельная активность, кБк/кг
	β-излучающие радионуклиды	α-излучающие радионуклиды (исключая трансурановые)	Трансурановые радионуклиды
Низкоактивные	Менее 103	Менее 102	Менее 101
Среднеактивные	От 103 до 107	От 102 до 106	От 101 до 105
Высокоактивные	Более 107	Более 106	Более 105

^{Классификация Соединенных Штатах Америки выделяет 5 категорий радиоактивных отходов:}

• YM\E: "высоко радиоактивный материал, образующийся в результате переработки отработавшего топлива, включая жидкие отходы, и любой твердый материал, полученный из таких жидких отходов, который содержит продукты деления в значительной концентрации, и другой высокорадиоактивный материал, который Комиссия по ядерному урегулированию США в соответствии с существующим законом определяет как материал, требующий постоянной изоляции. В разомкнутом топливном цикле отработавшее ядерное топливо рассматривается в качестве высокоактивных отходов".

• Трансурановые (ТЯТТ) отходы: определяет ТЯТТ отходы как отходы, содержащие альфа- излучающие изотопы с атомным номером, большим чем 92, с периодом полураспада > 5 лет и концентрацией >3,7∙10⁶ Бк/кг. Министерство энергетики и Агентство по охране окружающей среды используют несколько отличное определение, сохраняя для NZb отходов такую же концентрацию, но указывают период полураспада > 20 лет.

• Низкоактивные отходы (SLE): не являющимися YM\E, отработавшим ядерным топливом, ТЯЦ-отходами, или побочными материалами, как определено в разделе Акта по атомной энергии 1954 года.

• Хвосты горнодобывающих заводов.

• Природный материал или материал, произведенный на ускорителях, который классифицируется с точки зрения захоронения как SLE и регулируется не Федеральным комитетом, а законодательствами штатов.

Во Франции, твердые радиоактивные отходы классифицируют тремя категориями:

• Категория А: Низко- и среднеактивные отходы, содержащие короткоживущие радионуклиды (время полураспада ~30 лет) и содержащие только следы долгоживущих радионуклидов (3,7·10⁶ Бк/кг). Подлежат захоронению в поверхностных могильниках с ожидаемым административным контролем, не превышающим 300 лет.

• Категория B: Среднеактивные отходы, содержащие долгоживущие радионуклиды (Т_1/2>30 лет), главным образом альфа-излучающие радионуклиды, без существенного тепловыделения, характеризуемые как TRU отходы с низким выделением тепла, с максимальным содержанием 3,7·10⁶ Бк/кг, и со средней загрузкой отходов в хранилище, не превышающей 3,7·10⁵ Бк/кг.

• Категория C или HLW: Отходы, содержащие продукты распада, образующиеся от переработки топлива, отвержденные остекловыванием и характеризуемые высоким тепловыделением во время их образования.

Во Франции и Великобритании выделяют категорию радиоактивных отходов очень низкого уровня активности. В Великобритании к таким относят отходы, содержащие на каждый 0,1 м³ менее 400 кБк ß/yд. активности или единичные упаковки с суммарной активностью менее 40 кБк.

Недостатки национальных систем классификации отходов и отсутствие их согласованности вынудило МАГАТЭ выработать свою, в основе которой лежит учет вариантов окончательного захоронения РАО [7]. Основным признаком классификации служит длительность распада нуклида т. к. требования к технологии захоронения отходов во многом определяются временем, в течение которого отходы сохраняют токсичность.

Таблица 2.3.

Классификация отходов МАГАТЭ

Классы отходов			Типичные характеристики	Метод захоронения
0		Освобождаемые от контроля отходы (С\00AS)	Уровни активности равны или ниже уровней, которые основаны на годовой дозе для населения не более 0,01 мЗв.	Нет радиологических ограничений
1		Низко- и среднеактивные отходы (SM\00AS)	Уровни активности выше величин, приведенных в [2.3] и тепловыделение ниже 2 Вт/м3.	Приповерхностные или глубинные геологические хранилища
2	2.1.	Короткоживущие отходы (1KM\00AS -8M)	Ограниченная концентрация долгоживущих радионуклидов (меньше 4000 Бк/г в отдельных упаковках отходов и в среднем 400 Бк/г для всех упаковок).	Глубинные геологические хранилища
	2.2.	Долгоживущие отходы (SM\00AS -MM)	Концентрация долгоживущих радионуклидов выше пределов для короткоживущих отходов.
3		Высокоактивные отходы (YM\00AS)	Тепловая мощность выше 2 Вт/м3 и концентрация долгоживущих радионуклидов выше пределов для короткоживущих отходов.	Глубинные геологические хранилища

В Украине законодательная база в области классификации и обращения с РАО находится в стадии становления. До 2005 г. все радиоактивные отходы классифицировались в соответствии с Санитарными правилами АЭС (СПАС-88), СПОРО-85, НРБУ-97/Д-2000. В настоящее время основной документ для классификации РАО Украины — Основные санитарные правила Украины (ОСПУ 2005).

В них отсутствует категория РАО, условно освобождаемых от контроля регулирующих органов со специальными условиями, предусмотренная в НРБУ-97/Д-2000

В НРБУ-97/Д-2000 и ОСПУ-2005 завышены требования к РАО с α-излучающими ТУЭ (<10 Бк/г) по сравнению с рекомендациями МАГАТЭ (400 Бк/г). Имеются несоответствия и противоречия в различных нормативных документах по классификации РАО. Существующая классификация не отражает в достаточной мере потребности по захоронению РАО. Отсутствует классификация РАО по признаку поверхностного загрязнения. Установлен один из самых жестких критериев отнесения РАО к долго существующим. Отсутствуют методы характеризации по радионуклидному составу и критерии к конечному продукту (упаковке РАО), определяемому к долгосрочному хранению или захоронению, на этапе передачи на хранение или захоронение. [8]