3.1.2. Стадии обращения с радиоактивными отходами

Радиоактивные отходы образуются в производственном цикле АЭС и при выводе установок из эксплуатации. Основные стадии обращения с РАО представлены на рисунке 3.1 [5]. Прохождение РАО через эти стадии зависит от вида отходов, определяемого характеристиками (физическими, химическими и радиационными). Отходы разделяются на группы в соответствии с методами обработки. Данные о характере и свойствах отходов передаются по стадиям обработки для регистрации, учета и документирования.

Подготовка начинается сразу после их образования. На этой стадии осуществляется разделения отходов на потоки, предназначенные для освобождения от контроля, для конкретных методов обработки, поверхностного или геологического захоронения.

Обработка отходов изменяет их характеристики, повышая безопасность или экономичность обращения.

Рис. 3.1. Основные стадии обращения с радиоактивными отходами (МАГАТЭ)

Между стадиями или в пределах отдельных стадий возможны хранение и транспортировка отходов. Длительное временное хранение РАО, для снижения уровня радиоактивности, повышает эффективность последующей обработки.

Захоронение заключается в локализации отходов в специально оборудованных хранилищах (могильниках) без намерения их изъятия. Захоронение предусматривает создание естественных и инженерных барьеров, препятствующих выходу радионуклидов в окружающую среду.

Кондиционирование обеспечивает перевод в формы, обладающие химической, термической и радиационной устойчивостью и сохраняющие стабильность при перемещении, перевозке, хранении и захоронении.

3.1.3. Выбор технологий с учетом технических факторов

Отходы различаются по происхождению, физическим, химическим и биологическим свойствам. Выбор доступных технологий обращения и обработки обусловливают фазовое состояние, объемы, активность и т.д. Принятию решения о возможности применения той или иной технологии предшествуют анализ и классификация отходов. Например, в соответствии с их фазовым состоянием рекомендуются стандартные технологии обработки (таблице 3.1).

Таблица 3.1.

Основные методы переработки радиоактивных отходов

Вид отходов		Методы переработки
Газо-образные		Улавливание сорбцией и химическими реагентами
Жидкие	Органические сжигаемые	Сжигание, совместное сжигание с твердыми отходами
	Органические не сжигаемые	Сорбция на порошках и включение в цементоподобную матрицу, термохимическая переработка
	Водные мало солевые	Концентрирование выпариванием, химическим осаждением, сорбцией, мембранным разделением. Цементирование
	Водные высоко солевые	Очистка селективной сорбцией. Цементирование. Битумирование. Остекловывание
Твердые	Сжигаемые	Сжигание в печах. Плазменное сжигание. Термохимическая переработка. Сжигание при остекловывании. Кислотное разложение
	Прессуемые	Компактирование и Суперкомпактирование
	Металлические	Компактирование. Плавление
	Не сжигаемые, не прессуемые	Контейнеризация

Целесообразность и эффективность применения выбранной технологии определяется рядом показателей.

Масштабы применения технологий. Габариты системы по обращению с отходами пропорциональны количеству и интенсивности их возникновения. Различают централизованные и автономные системы, стационарные или мобильные. Большие количества отходов требуют применения методов минимизации.

Отработанность технологии. При выборе технологического процесса анализируется информация о его "зрелости":

• процесс применяется на промышленном уровне или находится в стадии разработки;

• реализован процесс для реальных отходов или имитаторов;

• наличие лицензии;

• соответствие современному технологическому уровню;

• обеспеченность оборудованием промышленного производства;

• практика эксплуатации (стоимость, надежность, ремонтопригодность).

Надежность технологии обращения с РАО включает следующие характеристики:

• чувствительность технологии к изменению состава отходов, поступающих на переработку;

• зависимость процесса от характеристик всех исходных материалов;

• степень зависимости процесса от технологических параметров;

• сложность эксплуатации, обслуживания и снятия с эксплуатации.

Диапазон применения технологии определяет возможность ее применения к различным типам отходов. Чувствительность к диапазону характеристик отходов позволяет оценить эффективность метода для их разных типов.

Характеристики конечного продукта, предназначенного для:

• дальнейшей обработки;

• захоронения без дополнительной обработки;

• иммобилизации для захоронения;

• иммобилизации для хранения;

• временного хранения;

• подготовки упаковки для последующего транспортирования или захоронения.

Конечный продукт должен отвечать критериям приемлемости для транспортирования: требования к типу упаковки, её размерам, весу, механической прочности, пределы для мощности дозы на поверхности и поверхностного загрязнения упаковки.

Сложность и ремонтопригодность процессов характеризуется:

• соотношением аппаратов и машин в системе;

• использованием доступных реактивов и компонентов;

• сложностью управления;

• уровнем технической компетентности эксплуатационного персонала;

• простотой конструкции;

• механической, коррозионной и радиационной стойкостью материалов;

• сложность или простота дезактивации.

Сокращение объема является одним из компонентов общей концепции минимизации РАО путем:

• сокращения источников РАО;

• минимизацией объемов образовавшихся РАО для хранения и захоронения.

Научное обеспечение предполагает наличие надежной и основательно разработанной научной базы используемой технологии.

Вторичные отходы должны быть минимальны и пригодны для последующего захоронения.

Выбор технологии обращения с РАО или комбинации методов основан на анализе всех технических и нетехнических факторов. На рисунке 3.2 приведен перечень вопросов и их последовательность, которые рассматриваются при выборе технологии.

Если время жизни радионуклидов в отходах мало, как, например, в случае некоторых медицинских применений радиоизотопов, может быть достаточна простая выдержка таких отходов до распада без применения специальных технологий обработки.

Если объем отходов значителен, необходимо преобразование их в форму, обеспечивающую безопасность в течение времени, требующегося для распада радионуклидов.

Если ядерная деятельность ведет к образованию отходов, подлежащих обработке, кондиционированию, хранению, транспортировке и захоронению, социально-политические по своей сути факторы, в том числе наличие квалифицированного персонала и вопрос стоимости, нуждаются в тщательной оценке. Например, в случае обработки высокоактивных отходов или кондиционирования отработавшего топлива для захоронения, фактор общественного мнения может играть доминирующую роль. Кроме того, концентрация внимания на стоимостных оценках может привести к упрощенному пониманию проблемы безопасного и эффективного обращения с РАО, т. е. необходима осторожная оценка финансовой выгоды и связанных с этим рисков.