Радиоактивные отходы или как хоронят опасные вещества
Полигон радиоактивных отходов в США
Развивая новые виды промышленности и источники энергии, человечество приобрело проблему, о которой редко задумывается обычный обыватель. Речь идет о радиоактивных отходах. Ученые пытаются максимально нивелировать влияние этих веществ на общую экологическую картину, вырабатывая постулаты и приспособления хранения опасных отходов. Однако тенденция накопления загрязненного материала настораживает людей, которые думают о будущем нашей планеты. Так или иначе этот вопрос касается каждого.
Источники радиоактивных отходов
Под категорию таких отходов попадают вещества, которые не могут быть подвержены какому-либо дальнейшему использованию. Это конечный продукт, содержащий радиоактивные изотопы химических элементов. Практичной ценности такие вещества уже не представляют, а несут с собой только угрозу загрязнения и облучения. К сожалению источников такой пагубной субстанции довольно много. Существуют системы классификации радиоактивных отходов, которые устанавливают их степень опасности и порядок хранения.
Есть несколько главных поставщиков опасных радиоактивных отходов. Урановая промышленность занимает твердое место в этом ряду. Приготовление ядерного топлива содержит несколько этапов: добыча урана, его обработка и обогащение. На всех этих стадиях возможны аварийные ситуации, которые могут поспособствовать загрязнению окружающей среды. Источником радиоактивного загрязнения также служат ядерные реакторы, радиохимическая промышленность. Посильную «помощь» в загрязнении окружающей среды оказывают радиоизотопные лаборатории, которые основаны во многих странах.
Есть ряд веществ, которые имеют природную радиоактивность. К ним относят рубидий-87, калий-40, уран-238, торий-232. Опасны также и продукты распада перечисленных веществ.
Нефтяная и газовая промышленность часто сталкиваются с содержанием радия и радона в своих ископаемых. Активность этих отраслей граничит с динамичностью получения подобных радиоактивных отходов.
Отходы, несущие опасность загрязнения, могут предстать во всех формах: газообразной, жидкой или твердой. Это зависит от источника и процесса, формирующего опасные отбросы. Некоторые допустимые концентрации могут сбрасываться в сточные воды, однако накопление и проникание в атмосферу все равно происходит.
Классификация
Международное сообщество пришло к некоторым обозначениям опасности радиоактивных отходов. Эта градация помогает определить должное отношение и обращение с опасными накоплениями. Выделяют несколько важных параметров определения степени опасности. Это концентрации таких веществ: бета излучающие нуклиды, гамма излучающие нуклиды, альфа излучающие нуклиды и трансурановые нуклиды. По этим показателям определяют основную классификацию радиоактивных отходов: низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные. Низкоактивные отходы имеют четыре подкласса: A, B, C, GTCC. Последний представляет наибольшую опасность.
Американское законодательство в классификации радиоактивных отходов имеет несколько другой подход. Здесь не выделяют среднеактивный класс, однако отдельным видом считаются трансурановые отходы. Такие вещества имеют загрязнение трансурановыми радионуклидами с альфа излучением. При любой форме и происхождении трансурановые отходы имеют концентрацию, которая превышает 100 нКи/г, а период полураспада таких веществ переходит отметку в 20 лет. Трансурановым отходам уделяют повышенное внимание и более тщательный подход при захоронениях. Их искусственное происхождение обуславливает уникальное влияние на организм человека и окружающую среду.
Еще одна важная характеристика опасности радиоактивных отходов – тепловыделение. Если у низкоактивных веществ этот показатель незначителен, то высокоактивные отходы требуют внешнего активного охлаждения.
Хранение и захоронение радиоактивных отходов
Человечество изначально несколько легкомысленно отнеслось к этим вредным веществам. Полагалось, что рассеивание изотопов просто в окружающей среде — это вполне достаточные меры избавления от ненужных отходов. Чуть позже пришло понимание того, что подобное обращение с зараженной субстанцией очень скоро откликнется для последующих поколений. Быстрая заражаемость используемой местности привела к кардинальному изменению процесса избавления. Был разработан ряд принципов, которые должны максимально ограничить влияние радиоактивных отходов.
Известно, что если хранить подобные вещества в течение десяти периодов полураспада, то радиоактивность снижается в 1000 раз. Этот тезис стал одним из основных при сортировке опасных отходов.
Существует определенная цепочка манипуляций, которая сопровождает загрязненные вещества с момента их образования до захоронения или временного хранения. Первым звеном этой цепи является сортировка. Она может проходить прямо на месте возникновения отходов. Именно на этом этапе определяется степень активности отходов. Как правило, разделяют твердые вещества, жидкие и биологически опасные отходы. К последним могут относиться: трупы животных, экскременты, образцы тканей. Отдельно выделяют острые твердые отходы, которые могут привести к порезам и ранениям.
Сбор радиоактивных отходов на местах ведется в специальные контейнеры, а временное хранение могут обеспечить специализированные сейфы. В зависимости от дальнейшей судьбы отходов, варьируется порядок из сбора на местах. Вещества, которые будут подвержены сжиганию, собирают в металлические или картонные сборники мусора. Радиоизотопные лаборатории чаще всего используют контейнеры с педалью для открытия крышки.
Спуск в хранилище радиоактивных отходов. Юкка-Маунтин, США
После сортировки радиоактивные отходы ждет первичная обработка, во время которой собирается и регулируется химический состав и проводиться дезактивация. Эти манипуляции являются завершающим этапом сортировки. Следующая задача – уменьшение объема и очистка от радионуклидов. Твердые вещества подвергаются сжиганию, жидкие собратья «терпят» выпаривание, фильтрацию или ионный обмен. Есть вариант применения осаждения или флокулации.
Перед захоронением происходит процесс кондиционирования радиоактивных отходов. Для различных форм и активности вещества он имеет вариации. Низко- и среднеактивные твердые отходы соединяются с цементным или битумным раствором. Жидкие загрязнители проходят процесс остекловывания, превращаясь в твердую субстанцию. На этом этапе происходит упаковка отбросов. Тарой для опасных веществ могут служить как обычные стальные бочки, так и специальные упрочненные контейнеры.
Если предполагается длительное хранение отходов, то они подвергаются консервации. Упаковка для такого хранения не должна реагировать с веществом и имеет повышенный срок эксплуатации. Отходы в таком случае подвергаются витрификации (остеклованию). При этом процессе высокоактивные отходы соединяют с сахаром. Потом вся субстанция подвергается кальцинированию. Отходы проходят по нагретой трубе, которая постоянно вращается. При этом испаряется влага и происходит деазотирование продуктов деления. Позже добавляется измельченное стекло, а полученную массу разливают в цилиндры из легированной стали. Витрификация позволяет получить вещество, которое очень устойчиво к воздействию воды. 10% такого стекла будет растворяться в водной среде около миллиона лет.
Есть и альтернативный метод утилизации высокоактивных отходов. Для этого используются материалы типа СИНРОК. Этим способом может поделиться военная радиоактивная промышленность, для обработки отходов которой и разработали данную технологию. Изначальной сферой деятельности материалов СИНРОК были жидкие отходы, которые вырабатываются реакторами на легкой воде. Главными дезактивационными элементами являются голландит, цирконолит и перовскит.
Нежелание быть кладбищем для отходов
Подземное хранилище радиоактивных отходов
Более 20 стран имеют серьезную ядерную промышленность. Утилизация и захоронение получаемых радиоактивных отходов становится приоритетной задачей для всего человечества. Присматриваются отдаленные земли Австралии или России для глобального глубокого геологического захоронения. Однако не одно правительство не горит желанием принять на хранение столь опасный груз. Хотя ученные и разрабатывают сложные механизмы обработки и хранения отходов, они все же несут огромную потенциальную опасность загрязнения. Скорей всего наши потомки все же отведают негативных плодов технологического прогресса современности. Остается только уповать на динамичное развитие альтернативных и безопасных источников энергии.
