Где и как хранят радиоактивные отходы, их виды, способы утилизации и опасность для экологии

Радиоактивные отходы (РАО) – это отработанные продукты промышленности, которые содержат радиоактивные элементы. Ядерные отходы не используются вторично и опасны для экологии и человека. Поэтому они хранятся в могильниках – местах захоронения радиационно опасных материалов, где их надежно изолируют от контакта с окружающей средой.

Критерии определения РАО

Для определения РАО в России установлены критерии, по которым отходы могут быть радиоактивными и нерадиоактивными. Отходы считаются радиоактивными, если это:

1. Отходы в любом агрегатном состоянии, если сумма отношений удельных активностей радионуклидов к их предельно допустимым значениям превышает 1.
2. Твердые отходы, если активность радионуклидов, содержащихся в веществах, выше 1 беккереля на грамм у альфа-частиц и 100 Бк/г у бета-частиц.
3. Жидкие отходы, если активность их радионуклидов выше 0,05 Бк/г у альфа-частиц и 0,5 Бк/г у бета-частиц.

Если образование отходов не связано с атомной промышленностью, то критерии для таких отходов другие:

1. Твердые РАО, в которых сумма удельных активностей радия-226, тория-232 и калия-40 по формуле превышает 10 Бк/г.
2. Жидкие РАО, в которых сумма удельных активностей урана-228 и тория-232 по формуле превышает 0,13 Бк/г.

Как и где они образуются

РАО образуются при добыче и переработке минералов, добыче газа и нефти, при производстве тепловыделяющих элементов. Большая их часть образуется из-за работы атомных электростанций и переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Эти продукты легко перерабатываются и не наносят большого ущерба окружающей среде.

Излучающий радиацию мусор образуется также как следствие аварий на атомных станциях и после применения ядерного оружия. В таких ситуациях его количество увеличивается в тысячи раз, а обнаружение и утилизация – значительно осложняются.

Принятая классификация радиоактивных отходов

Классифицировать радиоактивный мусор можно по разным признакам: по агрегатному состоянию, удельной активности, периоду распада.

РАО могут находиться в жидком, твердом и газообразном состоянии.

Жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) – класс техногенных ядерных отходов, которые образуются при эксплуатации предприятий атомной промышленности, электростанций, в результате техногенных радиационных катастроф. По удельной активности выделяют 3 категории:

• высокоактивные (больше 10⁷ килобеккерелей на килограмм для бета-излучающих и более 10⁶ для альфа-излучающих радионуклидов);
• среднеактивные (10³-10⁷ кБк/кг для бета-излучения и 10²-10⁶ кБк/кг для альфа-излучения);
• низкоактивные (до 10³ кБк/кг – бета-излучение, до 10² кБк/кг – альфа-излучение.

Твердые отходы – это загрязненные материалы и остеклованные отходы переработки ОЯТ. Среди них выделяют 4 категории:

• высокоактивные (более 10⁷ кБк/кг у бета-частиц и более 10⁶ у альфа-частиц);
• среднеактивные (10⁴-10⁷ кБк/кг – бета-излучение, 10³-10⁶ – альфа-излучение);
• низкоактивные (от 10³ до 10⁴ кБк/кг – бета-излучение, от 10² до 10³ – альфа-излучение;
• очень низкоактивные (менее 10³ кБк/кг для бета-излучения и менее 10² кБк/кг для альфа-излучения).

Газообразные отходы – это выбросы вентиляционных установок, работающих в местах загрязнения радиацией и переработки радиоактивных материалов.

Также выделяют еще два вида РАО:

1. Удаляемые. Такие материалы можно перезахоронить, риск для окружающей среды не возрастает.
2. Особые. Этот вид материалов опасен при транспортировке и перезахоронении, их стоить захоранивать в одном месте и не перемещать.

Опасность РАО для экологии и человека

Неправильное захоронение или утилизация приводят к загрязнению почвы, воды, заражению экосистемы. В зависимости от класса РАО и их количества последствия могут быть от практически незаметных изменений радиационного фона до экологической катастрофы.

Радиоактивные отходы, проникнувшие в почву, заразят радиацией растения и животных, что приведет к их заболеваниям или даже гибели. Плоды культурных растений также будут загрязнены радиацией и станут опасными для человека. Если радиоактивные материалы попали в реку, то они распространятся на большое расстояние, загрязняя не только воду, но и почву. В воде экосистема тоже пострадает: погибнет рыба, пострадают водные растения, радиоактивные частицы осядут на дне и продолжат распространять излучение.

Для человека контакт с радиоактивными отходами не менее опасен. В зависимости от степени облучения, последствия варьируются от повышения вероятности генных мутаций и ухудшения самочувствия до развития острой лучевой болезни и даже смерти.

Накопление радиоактивных отходов и возможные проблемы

В России накоплены миллионы тонн радиоактивного мусора, и ежегодно хранилища пополняются на 5 миллионов тонн. Одни из могильников уже сегодня представляют опасность, другие – станут источником радиоактивного излучения в будущем. Опасность разбросанных по стране могильников РАО состоит в том, что любое неаккуратное обращение с захороненными радиоактивными веществами может спровоцировать их попадание в окружающую среду. 

Экологи-активисты добиваются обнародования точных локаций могильников и точных цифр, сколько именно тонн РАО захоронено. Эта информация важна для обеспечения безопасности, чтобы рядом с местами захоронения ядерных отходов не проводилось военных учений, испытаний, застроек и т.д. Печальный пример отсутствия информации о местах захоронения РАО – могильник, находящийся в Москве, возле которого было начато строительство.

Неконтролируемый рост числа могильников приведет к тому, что на местах захоронения опасных материалов будут строиться жилые дома, проводиться раскопки почвы и т.д. Все это приведет к необратимым последствиям.

Места и методы хранения, перевозки и переработки РАО

Радиоактивные отходы требуют аккуратного взаимодействия и правильного хранения. Для их безопасной утилизации нужны специальные изолированные от внешней среды места, а во время перевозки опасные грузы нуждаются в постоянном контроле.

Современный технологический комплекс по долговременному хранению радиоактивных отходов на Чернобыльской АЭС – Украина

Где и как хранятся отходы

В России существуют тысячи захоронений ядерных отходов, среди них есть наземные хранилища со специальной системой вентиляции и охлаждения (например, централизованный склад под Красноярском), и подземные. Подземные хранилища – самое простое и безопасное решение.

Также действуют предприятия по переработке радиоактивного мусора. На российских заводах для переработки РАО используются такие методы:

• сжигание горящих материалов с очищением дыма с помощью системы фильтров;
• фильтрация и концентрирования жидкостей;
• спрессовывание твердых материалов.

Правила и нюансы перевозки

В России существует комплекс мер безопасности при перевозке РАО к местам их захоронения. Транспортировка осуществляется только организациями, у которых есть лицензия, а транспортные средства и контейнеры для перевозки должны соответствовать санитарным правилам. Комплект упаковки должен быть прочным, герметичным, обладать радиационной защитой.

Поверхности контейнеров и транспорта не должны быть загрязнены радиацией выше допустимых уровней, на каждом этапе транспортировки они проходят радиационный контроль. Также контролируется уровень излучения в кабине автотранспорта, если материалы перевозятся на грузовом автомобиле.

Специально оборудованный вагон с ядерными отходами

Могильники РАО в России

Первое хранилище РАО – река Теча, куда сбрасывались ядерные отходы. Затем, после взрыва емкостей с радиоактивными веществами, который произошел предприятии, было найдено новое место для сбрасывания РАО – озеро Карачай. В 1967 году была сильная засуха, и радиоактивные частицы со дна озера разлетелись на многие километры. После этого озеро решили законсервировать. Полигон для захоронения РАО был образован в городе Озерске.

Центр длительного хранения радиоактивных отходов в поселке закрытого типа Сайда-Губа в Мурманской области

Проблема ввоза РАО из-за рубежа

Сегодня остро стоит проблема ввоза радиоактивного мусора из-за границы для их захоронения в России. РАО, в частности, обедненный уран, ввозится в страну как “ценное сырье”, однако на переработку отправляется малая часть ввозимого сырья. Большая – складируется в могильниках вместе с миллионами тонн российских отходов, превращая страну в ядерный могильник.

Способы утилизации РАО

Хранить радиоактивный мусор в могильниках – это самый простой, но недостаточно эффективный способ их утилизации. Существуют альтернативные методы безопасной и эффективной утилизации РАО.

Плазменное сжигание и сжигание в печах

Материалы, которые могут гореть, сжигаются перед захоронением. Утилизация таких радиоактивных отходов происходит в специально предназначенных для этого печах. Там РАО сжигаются, дым очищается целой системой фильтров, а зольные остатки бетонируются и отправляются в могильники.

Прессование

Прессование позволяет уменьшить объем загрязненных материалов благодаря их уплотнению. Для этого используются специальные прессы, уменьшающие объем РАО в 3-5 раз. Существуют и “суперкомпакторы” – особо мощные установки, позволяющие уменьшить объем в 10-15 раз.

Цементирование и битумирование

Радиоактивные материалы помещаются в специальные контейнеры и заливаются цементом или битумом. Это необходимо для защиты окружающей среды от воздействия радиоактивных веществ. Такой способ применяется и как самостоятельный метод утилизации, и как завершающий этап утилизации после сжигания, прессования и т.д.

Остекловывание в боросиликатном стекле

Остекловывание – это включение высокоактивных РАО в боросиликатное стекло, что позволяет надежно фиксировать радионуклиды в прочной, стабильной матрице. Один из самых безопасных способов утилизации радиоактивных отходов.

Современные методы

Методы утилизации радиоактивных материалов постоянно совершенствуются, внедряются новые и улучшаются старые. К передовым методам можно отнести:

• Синрок – метод нейтрализации высокоактивных РАО путем помещения их в синтетический материал, вещества в составе которого нейтрализуют радиоактивные элементы.
• Инкапсуляция – помещение РАО в плотные металлические канистры с отсеками для радиоактивных материалов внутри, а затем их удаление.