Лекция 4. Обращение с радиоактивными отходами.
Общие принципы системы обращения с радиоактивными отходами. Подсистемы обращения с радиоактивными отходами. Методы переработки и кондиционирования отходов. Подготовка радиоактивных отходов к захоронению.
Обращение с радиоактивными отходами является заключительной стадией любой деятельности, связанной с производством атомной энергии, а также других областей человеческой деятельности, где применяются радиоактивные вещества. Наиболее логичным подходом к оценке процессов обращения с радиоактивными отходами и их вариантов является отношение к обращению с РАО, как к сложной и полной системе, начиная от образования (или производства) отходов и кончая их захоронением.
В настоящее время существует шесть основных этапов обращения с РАО.
Первый этап - осуществляется сбор и сортировка отходов. На стадии сбора отходов определяется информация о природе отходов, необходимая для принятия решения о классификации отходов и дальнейшей их переработки. Сортировка отходов может осуществляться по различным критериям.
Например, отходы могут подразделяться по следующим категориям:
долгоживущие/ короткоживущие;
низкоактивные/высокоактивные;
растворяющиеся или другие органические материалы;
отходы, содержащие химически токсичные вещества.
По физическим характеристикам радиоактивные отходы можно классифицировать по категориям в соответствии с методом переработки и пакетирования (размещения в упаковках различного типа):
жидкие;
твердые;
сжигаемые;
прессуемые;
неперерабатываемые.
Второй этап - временное хранение некондиционированных отходов на объекте их образования. Временное хранения РАО может быть обусловлено отсутствием установок по переработке или необходимостью снижения активности отходов за счет распада короткоживущих нуклидов.
Третий этап – переработка и кондиционирование отходов. Главной целью этого этапа является сокращение объема и физико-химическая и механическая стабилизация отходов с целью перевода жидких и твердых отходов в форму, пригодную для хранения, транспортировки и окончательного захоронения. Переработка позволяет также разделить радиоактивные и нерадиоактивные материалы. Критериями выбора способа кондиционирования являются: химическая, тепловая и радиационная устойчивость, взрывобезопасностъ, механическая прочность получаемого продукта, отсутствие газовыделения, а также экономические показатели.
Четвертый этап - хранение кондиционированных отходов на площадке их образования и переработки. Как и второй этап, он необходим для снижения активности отходов за счет соответствующего периода полураспада радионуклидов, но основная причина заключается в отсутствии региональных могильников.
Пятый этап - транспортировка отходов как на площадках образования и временного хранения отходов, так и площадку их окончательного захоронении.
Шестой этап - захоронение РАО - окончательное удаление отходов из сферы деятельности человека. Различные геологические формации могут быть приемлемой и безопасной средой для захоронения отходов. Однако, так как эти формации могут иметь различные свойства по отношению, например, к воздействию отходов, то геологическая среда должна быть исследована и выбрана с учетов ее взаимодействия и совместимости с формой радиоактивных отходов.
Действия, предшествующие переработке или кондиционированию.
В значительной степени успех или стоимость системы обращения с РАО, в частности в атомной промышленности, зависит от этапов, предшествующих переработке. Кратко остановимся на этих этапах.
Разделение на источники радиационной опасности.
Разделение различных типов отходов на источники радиационной опасности в соответствии с их радиологическими характеристиками и химическим составом является крайне важным для эффективности последующих этапов обращения с отходами. Проиллюстрируем это несколькими примерами:
разделение в соответствии с периодом полураспада радиоактивных загрязнителей является важным во многих отношениях, особенно для условий захоронения отходов. При этом необходимо придерживаться разделения на долго- и короткоживущие отходы;
отходы, содержащие органические и комплексные агенты, должны быть выделены отдельно;
малые объемы высокоактивных отходов должны отделяться от больших объемов низкоактивных отходов;
экспериментально показано, что переработка и кондиционирование твердых отходов, даже низкоактивных, значительно упрощается, если достигается разделение на источники;
в зависимости от условий окончательного захоронения может потребоваться выделение из твердых отходов металлических материалов и биоразлагаемых веществ и переработка этих веществ отдельно.
Разделение на источники радиационной опасности является существенным для контроля за отходами и определения их характеристик. Последнее является важным для принятия технических решений, включая выбор наиболее эффективного процесса переработки. Во многих случаях определение характеристик отходов имеет наибольшее значение с точки зрения соответствия нормативным требованиям, например, ограничения по альфа-излучателям и другим долгоживущим нуклидам в определенных вариантах захоронения.