Знешкодження та перероблення рідких радіоактивних речовин

Знешкодження та перероблення рідких радіоактивних відходів, особливо з високим рівнем активності, є важливим завданням. Для рідких викидів низької та середньої активності часто застосовують розрідження і витримування, особливо для відходів, що містять короткоживучі ізотопи. Рідкі радіоактивні відходи зберігають у спеціальних резервуарах або захоронюють.

Нині існують загальні принципи захоронення рідких радіоактивних відходів у неглибоких траншеях:

— умови захоронення у неглибоких траншеях повинні забезпечити ізоляцію радіонуклідів у зоні застосування протягом заздалегідь визначеного періоду;

— умови захоронення зумовлені геологічними обставинами, однак штучні бар'єри (покриття траншеї, лінія траншеї, бетонні ями) та надання відходам належного стану зумовлюють відповідний тип захоронення;

— на основі попередньо визначеного часу та локальних умов навколишнього середовища потрібно встановити верхні межі для загальної кількості довгоживучих ізотопів.

Міжнародним агентством з атомної енергетики прийняті допустимі величини викидів у море радіоактивних відходів, а саме:

— альфа-активні відходи з періодом піврозпаду понад 50 років (за наявності радію-226 не більше ніж 100 кюрі/рік) можуть скидатись у будь-якому одному місці — 10 кюрі/т;

Основним критерієм, за яким вибирають місце і процес захоронення рідких радіоактивних відходів, є здатність геологічного середовища ізолювати відходи, доки вони залишаються небезпечними.

Перед захороненням рідкі радіоактивні відходи повинні проходити попереднє оброблення. Найґрунтовніше оброблення включає хімічні процеси співосадження, коагуляцію, фільтрацію, іонний обмін і випаровування. Досліди вчених підтверджують, що найбільш ефективним методом вилучення з радіоактивних відходів ізотопів стронцію та цезію є іоннообмінний метод. Одночасно зі стандартними іоннообмінними смолами для вилучення та утримування радіоактивних лужних і лужноземельних елементів часто застосовують неорганічні іоннообмінники (іоніти). Перспективними іонітами для очищення стічних радіоактивних вод вважають цеоліти, глинисті алюмосилікатні мінерали, до яких належать бентонітові глини (монтморилоніт, бейделіт), каолініт, біотит і вермикуліт.

Більшість методів перероблення рідких радіоактивних відходів зводиться до утворення концентрованих відходів, які необхідно утримувати. Вони твердіють і їм надають зручної для безпечного зберігання і захоронення форми. Переведення радіонуклідів та інших безпечних сполук у тверді форми досягається вилученням вільної та кристалізованої води. Тут можна виділити дві групи процесів: кальцинацію та твердіння.

До процесів кальцинації належать прогартування з подальшим спіканням, сплавленням зі склоподібними домішками, а також гаряче пресування. Сюди також може належати зневоднення та розкладання термічно нестійких сполук, отримання керамічних матеріалів тощо. У процесах твердіння як зв'язуючі речовини застосовують: термопластичні (бітуми), неорганічні (цемент, гіпс), термореактивні (карбамідні, поліефірні смоли) матеріали.

Найчастіше для затвердження рідких радіоактивних відходів використовують цементування, бітумування та гіпсування. 

В останні роки часто з'являються наукові розробки щодо фіксації середньоактивних РВ у асфальті (метод бітумування). Суть цього методу зводиться до такого. Рідкі відходи та емульсований асфальт безперервно змішують у випарювальному апараті.

Випаровування проводять при температурі 160 °С, при якій з цієї суміші випаровується вода. Продукт, що залишився у випарному апараті, у вигляді гомогенної суміші солей та асфальту збирають у сталеві барабани ємністю 200—300 л. Після герметизації барабани спрямовують на довічне зберігання або захоронення. Конденсат із випарювального апарата аналізують, а потім спрямовують у систему видалення низькоактивних відходів. Твердий продукт, що утворився в процесі оброблення, надійно утримує радіоактивні речовини, розподілені у твердій матриці асфальту. Асфальт надійно капсулює частинки твердих відходів. Такий бітумований продукт майже нерозчинний.