Проблема накопления радиоактивных отходов в России

Вместе с тем действовавшая в Российской Федерации до недавнего времени нормативная база в области обращения с РАО создавалась на основе законодательства бывшего СССР в соответствии с имевшимися в 50-60-е гг. подходами к обеспечению безопасности. Сложность использования этих нормативных документов (НД) обусловлена следующим рядом взаимосвязанных причин:

документы разрабатывались различными ведомствами и организациями, независимо друг от друга и часто представляют собой ведомственные инструкции;

документы зачастую дублируют либо противоречат друг другу;

неоправданно большое количество НД затрудняет их применение пользователями.

Большинство из них к настоящему времени устарели и требуют переработки, поскольку они не в полной мере соответствуют не только современному законодательству Российской Федерации, но и ряду важных принципов обеспечения безопасности, принятых в последние годы международным сообществом, в частности: защита будущих поколений; обращение с РАО осуществляется таким образом, чтобы предсказуемые последствия для здоровья будущих поколений не превышали соответствующие уровни последствий, которые приемлемы в наши дни; бремя для будущих поколений: обращение с РАО осуществляется таким образом, чтобы не налагать чрезмерного бремени на будущие поколения; национальная правовая структура: обращение с РАО осуществляется в рамках соответствующей национальной правовой структуры, предусматривающей четкое распределение обязанностей и обеспечение независимых регулирующих функций; контроль за образованием РАО: образование РАО удерживается на минимальном практически осуществимом уровне; взаимозависимость образования РАО и обращения с ними: надлежащим образом учитываются взаимозависимости между всеми стадиями образования РАО и обращения с ними и др.

Таким образом, изменения правовой основы потребовали создание современной системы нормативного регулирования безопасности при обращении с РАО, т.е. создание совокупности научных, технических и организационных принципов, критериев и требований обеспечения безопасности при обращении с РАО, отвечающих действующему законодательству Российской Федерации, современному состоянию науки и техники, современному мировоззрению на безопасность. Проведенный анализ рекомендаций международных организаций и нормативных документов зарубежных стран показал, что они могут быть использованы в Российской Федерации только после их существенной модификации в соответствии с законодательством Российской Федерации и накопленным практическим опытом обращения с РАО.

В 1996 г. Госатомнадзор России совместно с другими ведомствами и организациями приступил к выполнению работ по созданию современной системы нормативного регулирования безопасности в рамках Федеральной целевой программы "Обращение с радиоактивными отходами и отработавшими ядерными материалами, их утилизация и захоронение на 1996-2005 годы" (далее - ФЦП РАО).

3. Обеспечения безопасности хранилищ РАО

1. Обосновать текущий уровень безопасности хранилища РАО (в период до его консервации и закрытия) и определить необходимость вмешательства для обеспечения радиационной безопасности работников (персонала) и населения.

2. Провести при необходимости все практически осуществимые мероприятия в целях повышения безопасности, направленные на реализацию следующих принципов:

непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения работников (персонала) и населения (принцип нормирования);

поддержание на возможно низком уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц из населения (принцип оптимизации);

уменьшение вредного воздействия в результате снижения доз должно быть достаточным для обоснования ущерба и издержек, в том числе социальных издержек, связанных с таким вмешательством.

3. Обосновать долговременную безопасность хранилища РАО (в период после его консервации и закрытия) и определить необходимость вмешательства для обеспечения радиационной защиты населения.

4. Принять при необходимости все практически осуществимые меры по обеспечению долговременной безопасности хранилища РАО, при этом необходимо стремиться:

избегать действий, имеющих обоснованно предсказуемые последствия для будущих поколений, более серьезные, чем те, которые допускаются в отношении нынешнего поколения;

не возлагать чрезмерного бремени для будущих поколений.

Регулирование безопасности хранилищ РАО

1. Регулирование текущего уровня безопасности хранилища РАО (период до его консервации и закрытия):

нормативное регулирование безопасности и лицензирование видов деятельности с РАО, включая регламентацию технических мер по обеспечению ядерной и радиационной безопасности хранилищ РАО, критериев приемлемости РАО, направленных на хранение (захоронение) в хранилищах РАО, количества РАО, поступаемого в хранилища РАО;

надзор за состоянием барьеров на пути распространения радиоактивных веществ из хранилищ РАО в окружающую среду;

надзор за соблюдение норм и правил, регламентирующих безопасность персонала и населения;

надзор за выполнением инструкций по эксплуатации хранилища РАО.

2. Регулирование долговременной безопасности хранилища РАО (период после его консервации и закрытия) - оценки долговременной безопасности, включающие прогноз долговременного поведения искусственных и естественных природных барьеров на пути возможного распространения радиоактивных веществ в окружающую среду.

Для регулирования безопасности при обращении с РАО установлен эффективный механизм, реализуемый посредством специальных требований в условиях действия лицензии на соответствующий вид деятельности. Для оценки состояния текущего уровня безопасности хранилищ РАО, накопленных в результате предыдущей деятельности, и введения специальных требований в условия действия лицензий на соответствующий вид деятельности достаточно провести анализ на соответствие требованиям норм и правил. Для оценки долговременной безопасности указанных хранилищ РАО подобный подход практически трудно осуществим, поскольку необходимы прогнозные оценки. Таким образом, развитие в России работ по расчетным методам оценки долговременной безопасности хранилищ РАО имеет исключительно важное прикладное значение для целей регулирования безопасности. В настоящее время за рубежом существуют методы оценки безопасности, позволяющие адекватно оценивать потенциальные длительные радиологические воздействия на людей и окружающую среду систем захоронения.

Радиоактивные отходы -- непригодные к использованию материалы, содержащие радиоактивные вещества в количествах, превышающих допустимые концентрации этих веществ для воды. Радиоактивные отходы образуются при изготовлении ядерного топлива и топливных элементов, работе ядерных реакторов, переработке облученных топливных элементов, производстве и использовании искусственных и естественных радиоизотопов (см. Изотопы).

К жидким Р. о. относятся технологические, дезактивационные и биологические (из вивариев) стоки, кубовые остатки от упаривания малоактивных сточных вод, отработанные масла, различные органические растворители и др. Твердые Р. о. обычно состоят из мусора, содержащего стекло, бумагу, текстиль, резину, дерево, пластмассы, непригодные для дальнейшего использования детали оборудования, лабораторные приборы, трупы лабораторных животных. К твердым Р. о. относится также спецодежда, загрязненная радиоактивными веществами выше уровня активности III группы (500 000 бета-частиц и 7000 альфа-частиц в 1 мин. со 150 см- поверхности), поскольку спецодежда с таким уровнем радиоактивного загрязнения не подлежит дезактивации (см.). Количество твердых Р. о. примерно вдвое превышает количество жидких Р. о. Их этого соотношения обычно исходят при проектировании пунктов захоронения Р. о. Радиоактивные газы, образующиеся на радиохимических предприятиях при эксплуатации ядерных реакторов и при сжигании отбросов, содержащих радиоактивный материал, также относятся к Р. о. Газообразные выбросы содержат радиоактивные вещества в виде газов, тумана и аэрозолей.

По степени активности радиоактивные отходы делятся на:

1) слабоактивные с концентрацией бета-излучаюших радиоизотопов до 10-5 кюри/л;

2) среднеактивные с концентрацией бета-излучателей до 1 кюри/л; 3) высокоактивные

с концентрацией бета-активных радиоактивных веществ свыше 1 кюри/л. Главным источником высокоактивных Р. о. являются ядерные реакторы.

В США и Англии жидкие радиоактивные отходы также делятся на 3 категории: высокоактивные -- с содержанием радиоактивных веществ (РВ) в десятки кюри на 1 л; среднеактивные -- с концентрацией РВ в несколько милликюри или десятые доли кюри; слабоактивные -- с содержанием РВ, в 100--1000 раз превышающим ПДК, установленные для воды.

Радиоактивные отходы участвуют в локальном загрязнении радиоактивными веществами воздуха, воды, почвы и растений. Радиоактивное загрязнение внешней среды повышает уровень естественного радиоактивного фона и создает опасность поступления РВ в организм с водой и пищевыми продуктами. Степень радиационной опасности в свою очередь определяется количеством Р. о., поступающих в биосферу, мощностью дозы гамма-радиации, размерами загрязняемой территории и численностью населения, проживающего в данной местности. Главная опасность радиоактивных отходов заключается не во внешнем воздействии на человека, а в проникновении радиоактивных веществ в организм. Отсюда очевидна необходимость локализации Р. о. на месте их образования и предотвращения возможности их миграции по пищевым цепям питания человека и животных.

Жидкие Р. о. малой и средней активности, содержащие короткоживущие радиоизотопы (Т макс. 15 сут.), выдерживают в специальных емкостях до снижения уровня активности, предусмотренного санитарными правилами, после чего сбрасывают в канализационную сеть или отводят в водоемы. Выдерживание радиоактивных отходов высокой активности экономически невыгодно.

Более распространена очистка радиоактивных сточных вод коагуляцией (см. Очистка воды). Для очистки применяют обычные коагулянты: Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3 и FeCl3. Перешедшие в осадок (1--3% объема) РВ вывозят на пункты захоронения. Наиболее полная дезактивация сточных вод достигается методом ионного обмена. Этим способом концентрация радиоактивных веществ в сточных водах может быть снижена до уровня ПДК.

Радиоактивные сточные воды биологических и медицинских учреждений до дезактивации подвергают очистке на биофильтрах по схеме обработки хозяйственно-фекальных сточных вод (см.). После биологической очистки сточные воды подвергают концентрации методом упаривания с последующим захоронением радиоактивного осадка. Дезактивацию сточных вод после фильтрации через биологические фильтры производят путем ионообменной фильтрации.

В практике обезвреживания жидких радиоактивных отходов широкое применение находит метод упаривания сточных вод, допускающий дезактивацию радиоактивных вод любого солевого состава и любого уровня активности и обеспечивающий высокую степень дезактивации и получение концентрированного остатка высокой активности. Эффективность этого метода определяется отношением объема жидких Р. о. к объему концентрата. Объем жидких Р. о. может быть снижен после упаривания в 1000 раз. Метод непригоден при наличии в сточных водах летучих радиоактивных веществ (J131 и др.).

Для уменьшения объема гидратных осадков после упаривания их подвергают обезвоживанию. Объем осадка при этом уменьшается в 10--15 раз. Более полное удаление влаги из гидратных осадков достигается использованием дренажных устройств с последующим высушиванием на открытом воздухе. Для полного удаления воды осадок высушивают на сушильных установках, упаковывают, отправляют в места захоронения.

Жидкие горючие Радиоактивные отходы, состоящие из смазочных масел, растворителей и экстрагентов (бензина, керосина, ацетона, эфира, спирта), следует выдерживать до спада активности в соответствии с установленными нормами ПДК. После соответствующего выдерживания горючие Р. о. утилизируют или сжигают. При наличии долгоживущих радиоизотопов применяют сжигание, сушку, фильтрацию и отстаивание. Выделенные путем фильтрации и отстаивания твердые радиоактивные примеси подвергают захоронению, подобно твердым Р. о. Их смешивают с песком или землей, упаковывают в металлические барабаны и заливают раствором бетона. Очищенные масла и растворители утилизируют или сжигают.

Для сбора, хранения и перевозки твердых Р. о. применяют резиновые (пластикатовые) или бумажные мешки одноразового пользования. Небольшие количества жидких Р. о. иногда подвергают отверждению в мешках из полиэтилена или хлорвинила добавлением гипса, который засыпают в мешок толстым слоем перед заполнением радиоактивной жидкостью. Упакованные таким образом Р. о. хранят и перевозят в оборотных транспортных контейнерах. Мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 1 л от контейнера не должна превышать 3,6 мр/час. В помещениях для хранения контейнеров с радиоактивными отходами, содержащих гамма-излучающие радиоизотопы, должны устраиваться защитные экраны или траншеи, а также холодильники (для хранения трупов лабораторных животных и органических материалов). Контейнеры и хранилища для выдерживания альфа- и бета-активных Р. о. могут быть более простыми. Пылевидные Р. о. упаковывают в металлические барабаны, после чего крышки запаивают. Предметы лабораторного оборудования и детали машин во избежание радиоактивного загрязнения транспортных средств и дорог покрывают прочной водоупорной краской.

Твердые Р. о. для снижения активности и уменьшения их объема выдерживают, измельчают и прессуют. Горючие отходы сжигают в специальных печах вдали от населенных пунктов. Процесс сжигания связан с выделением дыма, содержащего радиоактивные аэрозоли; для улавливания их требуется сложная система очистки.

Сжигание позволяет уменьшить объем твердых Р. о. в 20--30 раз, но при этом образуются дополнительные отходы в виде отработанных насадок, фильтрующих тканей и жидких скрубберных остатков.

Твердые радиоактивные отходы, содержащие долгоживущие радиоизотопы, перерабатывают в том случае, когда их много и место образования находится далеко от пункта захоронения. Твердые Р. о., содержащие короткоживущие радиоизотопы (Т 15--60 дней), целесообразно выдержать в течение времени, равного 10 полураспадам (происходит снижение активности в 210=1024 раза). Если среднее время полураспада лежит в диапазоне 15--60 сут., Р. о. выдерживают 150--600 сут.

Любая система удаления Р. о. должна отвечать основным гигиеническим требованиям: 1) абсолютно гарантировать непопадание радиоактивных веществ в пищевые продукты и воду; 2) исключать всякую опасность внешнего облучения населения в дозах, превышающих предельно допустимый уровень; 3) не допускать неблагоприятного влияния радиоактивных отходов на месторождения полезных ископаемых и затруднения доступа к ним; 4) быть экономически целесообразной.

Радиоактивными называют отходы, в которых концентрации радиоактивных веществ превышают нормативы, установленные для соответствующих сред (например, для воды, воздуха, твердых отходов).

Источниками радиоактивных отходов являются предприятия по добыче и переработке радиоактивного сырья, по производству и использованию радиоактивных материалов, а также учреждения, где ведутся работы с радиоактивными изотопами. Степень санитарной вредности радиоактивных отходов при бесконтрольном удалении их обусловлена возможностью загрязнения радиоактивными веществами объектов внешней среды (воздуха, воды, почвы и т. д.), следствием чего может быть облучение людей. Существенное значение при этом приобретают масштабы загрязнения местности, интенсивность и длительность воздействия ионизирующих излучений на людей.

По физическому состоянию радиоактивные отходы подразделяются на жидкие, газообразные и твердые. В санитарном отношении наиболее серьезного внимания как потенциальные факторы загрязнения объектов внешней среды заслуживают жидкие и газообразные радиоактивные отходы, что обусловлено их способностью легко распространяться в соответствующих средах.

К жидким радиоактивным отходам относятся отработанные технологические растворы, сточные воды от мытья оборудования, загрязненного радиоактивными веществами, соответствующих помещений, спецодежды и т. д., воды от охлаждения атомных реакторов и др. Согласно рекомендациям Международного агентства по атомной энергии 1971 г. жидкие радиоактивные отходы по степени радиоактивности подразделяются на высокоактивные (с концентрацией 10-4 кюри/л и выше), средней активности (от 10-4 кюри/л до 10-8кюри/л) и слабоактивные (10-9 кюри/л и меньше). Высокоактивные радиоактивные отходы возникают только на некоторых радиохимических предприятиях. Они хранятся в металлических резервуарах. Жидкие радиоактивные отходы со средними уровнями активности образуются на ряде предприятий. Перед удалением они подвергаются соответствующей дезактивации. Слабоактивные радиоактивные отходы возникают также в учреждениях, где ведутся работы с радиоактивными веществами. Условия их удаления регламентируются санитарными правилами. Санитарная значимость загрязнений водоемов в результате бесконтрольного спуска в них жидких радиоактивных отходов обусловлена возможностью миграции радиоактивных изотопов из водоема в организм человека не только с питьевой водой, но также по цепи вода -- рыба -- человек; при ирригации -- по цепи вода -- почва -- растение -- человек и др.

Основные принципы предупреждения подобных загрязнений сводятся к максимальному уменьшению количества (вплоть до полной ликвидации) жидких радиоактивных отходов, подлежащих удалению в окружающую среду. Это достигается путем усовершенствования технологического процесса данного производства, введением оборотных циклов промышленного водоснабжения с повторным использованием (после очистки) жидких радиоактивных отходов. При невозможности введения подобных систем жидкие радиоактивные отходы дезактивируют. В тех случаях, когда радиоактивность отходов обусловлена присутствием короткоживущих изотопов, радиоактивные отходы выдерживают в течение времени, необходимого для распада изотопов и снижения активности до требуемых величин. При наличии в радиоактивных отходах долгоживущих изотопов применяют методы, позволяющие сконцентрировать их в малом объеме (например, коагуляция, отстаивание, фильтрация, еще более эффективна выпарка и др.), с последующим захоронением концентратов (шламов, осадков). Согласно санитарному законодательству спуск сточных вод в открытые водоемы допускается только при условии, если концентрации радиоактивных изотопов в водоеме у места их выпуска не превышают нормативов, установленных для воды.

Газообразные радиоактивные отходы состоят из радиоактивных газов и аэрозолей. Они могут возникать при работе атомных реакторов за счет облучения нейтронамисодержащихся в воздухе газов и примесей, за счет удаления радиоактивных газов и паров из производственных помещений и т. д.

Поступающие в атмосферный воздух радиоактивные аэрозоли в зависимости от условий выпуска (высота труб и др.) подвергаются более или радиоактивные препараты менее интенсивному рассеиванию, но со временем осаждаются на поверхность земли. При бесконтрольном удалении радиоактивных отходов, а также в случае аварий возможны загрязнения окружающей территории. Это создает условия для миграции радиоактивных изотопов по цепи растение -- животное -- человек. Характерным примером может служить поступление радиоактивного йода. Возможно также непосредственное поступление радиоактивных аэрозолей в организм ингаляционным путем. Наибольшую санитарную опасность в этом отношении представляют аэрозоли плутония-239. Удаляемые через высокие трубы из атомных реакторов инертные радиоактивные газы, являющиеся гамма-излучателями, могут быть источниками внешнего облучения.

Основные профилактические мероприятия направлены на уменьшение возникновения газообразных радиоактивных отходов путем очистки воздуха, подаваемого в реакторы, от посторонних примесей, замены его азотом и т. д. В случае опасности загрязнения местности газообразные радиоактивные отходы подвергают дезактивации. В зависимости от изотопного состава радиоактивных отходов применяют выдержку в газгольдерах (для распада короткоживущих изотопов), химическое поглощение (например, для улавливания радиоактивного йода), многоступенчатую очистку, осадители и фильтры для улавливания аэрозолей.

В качестве фильтров используют материалы, обладающие высокой сорбционной способностью.

Твердые радиоактивные отходы состоят из разных предметов, загрязненных радиоактивными веществами, как-то: изношенных деталей технологического оборудования, пришедшей в негодность лабораторной посуды, спецодежды, трупов экспериментальных животных, строительного мусора, отработанных фильтров для дезактивации газообразных радиоактивных отходов, шламов из очистных устройств для жидких радиоактивных отходов и т. д. В учреждениях, где ведутся работы с радиоактивными веществами, сбор и затаривание твердых радиоактивных отходов осуществляют на оборудованных для этой цели площадках, откуда их удаляют посредством специального автотранспорта на пункты захоронения. Последние оборудуют вдали от населенных пунктов и открытых водоемов на незатопляемой территории с низким уровнем подземных вод. Здесь размещают могильники, гараж, вспомогательные и обслуживающие помещения. Могильники -- большие подземные емкости для захоронения твердых (а при необходимости -- небольших количеств жидких) радиоактивных отходов, изолированные от грунтовых вод и атмосферных осадков. Число их и объем предусматривают с учетом заполнения в течение десятков лет. С учетом экономической целесообразности допускается предварительное прессование и сжигание радиоактивных отходов в специальных печах при соблюдении соответствующих санитарн требований, исключающих загрязнение окружающей среды и вредное облучение персонала.

Условия удаления и обезвреживания радиоактивных отходов регламентируются санитарным законодательством (специальные санитарные правила). Контроль за его соблюдением обеспечивается ведомственной (дозиметрической) службой соответствующих предприятий и учреждений, а также государственным санитарного надзором радиологических подразделений санитарно-эпидемиологических станций. Объем и характер контроля устанавливается дифференцированно, применительно к конкретным условиям. Исходными объектами контроля являются радиоактивные отходы, подлежащие удалению в окружающую среду. При необходимости контролируют содержание радиоактивных веществ в соответствующих объектах, как-то: в атмосферном воздухе, растительности, в почве, в пищевых продуктах местного производства (молоко, мясо, овощи), в воде и рыбе из открытых водоемов, принимающих сточные воды. При наличии санитарных показаний проверяют уровни внешнего излучения на местности, а также устанавливают дозы облучения групп населения, подвергающихся риску наибольшего воздействия ионизирующей радиации.

4. Остекловывание радиоактивных отходов

Связывание отходов высокого уровня активности (HLW) требует формирования нерастворимых, твердых форм, которые останутся устойчивыми в течение многих тысяч лет. В основном в качестве среды для размещения HLW выбирается боросиликатное стекло. Стабильная сохранность стекла с античных времен на протяжении тысячелетий подтверждает мысль о пригодности боросиликатного стекла в качестве материала для такой матрицы.

Этот технологический процесс, называемый остекловыванием, также был применен для отходов низкого уровня активности, там, где тому соответствовали тип отходов или уровень экономики.

Наиболее высокоактивные отходы образуются в жидкой форме после переработки отработанного топлива. Чтобы внедрить эти отходы в стеклянную матрицу, их первоначально прокаливают (высушивают), переводя в твердую форму. В таком виде их затем добавляют в расплавленное стекло, находящееся в нержавеющем контейнере, и охлаждают, создавая твердую матрицу. Контейнеры затем закрываются сваркой и готовятся для хранения и окончательного удаления.

Было создано несколько других альтернативных процессов, использующих керамику, использование которых также позволило добиться желательного качества продукта.

Другое применение технологии

Остекловывание на месте (in-situ) было опробовано в качестве меры «фиксации» радиоактивности в загрязненной почве, а также для создания барьера, предотвращающего дальнейшее распространение загрязнения.

Применение

Подобный процесс в настоящее время используется во Франции, Японии, ряде стран бывшего Советского Союза, Великобритании и США и считается предпочтительным процессом для обращения с отходами высокого уровня активности (HLW), возникающими при переработке отработанного топлива.

5. Сжигание

Технология сжигания (прокаливания) в основном используется для уменьшения объема горючих отходов низкого уровня активности. Это - технология, которая является также предметом беспокойства населения во многих странах, поскольку местных жителей волнует проблема образующихся при сжигании выбросов в атмосферу. Тем не менее, эта технология может использоваться для обработки как жидких, так и твердых отходов - древесины, бумаги, одежды, резины, а также органических отходов. Пока она используется согласно строгим нормам, установленным для выбросов в атмосферу.

Процесс

Современные системы сжигания - хорошо спроектированные, высоко технологичные процессы, разработанные для полного и эффективного сжигания отходов с минимальным количеством выделений.

После отделения горючих отходов от негорючих составных частей, отходы сжигают (прокаливают) в специально спроектированной печи для обжига и сушки при температуре до ~1000oC. Любые газы, выделившиеся во время прокаливания, обрабатываются и отфильтровываются до их выпуска в атмосферу и должны контролироваться на предмет соответстветствия международным эталонам и национальным нормам выпуска выбросов в атомсферу.

После прокаливания остается зола, которая содержит радионуклиды, для нее может потребоваться дальнейшее кондиционирование вплоть до удаления, например, посредством цементирования или битуминизации. Если это будет рентабельно, для дальнейшего снижения объема зольных отходов может также использоваться технология уплотнения.

Достигнуты коэффициенты снижения объема вплоть до 100 в зависимости от плотности отходов.

Другое применение технологии

Прокаливание горючих отходов может применяться и к радиоактивным, и к другим видам отходам. В случае обращения с радиоактивными отходами оно используется для обработки низкоактивных отходов LLW атомных электростанций, предприятий ядерно-топливного цикла, исследовательских центров (типа центров биомедицинских исследований), медицинских учреждений и предприятий по переработке отходов. Прокаливание опасных (например, отработанные масла, растворители) и безопасных отходов (городские отходы, биомасса, шины, сточные воды, ил) также осуществляется во многих странах.

6. Уплотнение

Уплотнение - зрелая, высокотехнологичная и надежная технология уменьшения объема, которая используется при переработке РАО, главным образом, при обращении с твердыми промышленными отходами низкого уровня активности (LLW). Некоторые страны (Германия, Великобритания и США) также используют эту технологию для уменьшения объема промышленных отходов промежуточного уровня активности ILW/трансурановые (TRU). Диапозон установок для уплотнения может быть достаточно широк: от систем уплотнения с низкой силой давления (~5 тонн или выше) до прессов с силой уплотнения более 1000 тонн, которые называются суперуплотнителями. Коэффициенты уменьшения объема обычно находятся между 3 и 10, в зависимости от обрабатываемых отходов.

Процесс

Уплотнение с низкой силой давления осуществляется на гидравлических или пневматических прессах для сжатия отходов в подходящие для этого контейнеры, например, металлические бочки емкостью в 200 литров. Для достижения суперуплотнения большой гидравлический пресс сминает непосредственно металлическую бочку или другой приемный резервуар, содержащий различные формы твердых отходов низкого или промежуточного уровня активности (LLW или ILW). Металлическая бочка или контейнер удерживается в пресс-форме в течение уплотняющего хода суперуплотнителя, который до минимума уменьшает наружный размер бочки или контейнера. Сжатая металлическая бочка затем снимается с пресс-формы, и процесс повторяется. Две или больше смятых бочек, также называемые таблетками, затем герметизируются внутри контейнера для промежуточного хранения и/или окончательного удаления.

По своей конструкции установка суперуплотнения может быть передвижной или стационарной, снабженной как базовой системой ручного управления, с минимумом вспомогательного оборудования, так и детально разработанной системой компьютерного управления, которая выбирает металлические бочки, предназначенные для обработки, измеряет вес и уровни излучения, сжимает бочки, размещает сжатые бочки в наружные контейнеры, герметизирует наружные контейнеры, записывает данные о содержании бочек и наружных контейнеров в автоматизированные системы памяти.

Каждый год по всему миру уменьшается объем десятков тысяч металлических бочек , и они хранятся с отходами, объем которых уменьшен таким образом до 5 раз.

Другое применение технологии

Уплотнение при низком давлении обычно применяется для прессования пакетов с мусором, чтобы облегчить их транспортировку или дальнейшее уплотнение на установках переработки отходов с целью хранения / удаления. При использовании технологии суперуплотнения в ряде случаев отходы сортируется на сгораемые и несгораемые материалы. Сгораемые отходы затем сжигаются, а негорючие отходы суперуплотняются. Нередко зола и пепел на установках для сжигания отходов также суперуплотняются, чтобы достичь максимального уменьшения объема.

7. Цементирование радиоактивных отходов

Цементирование с помощью жидких цементных растворов, приготовленных по специальным рецептам, позволяет обеспечивать иммобилизацию радиоактивных материалов, находящихся в твердом виде, в виде ила и осадков / гелей или активированных материалов.

Как правило, твердые отходы помещаются в контейнеры. Затем в этот контейнер заливается жидкий цементный раствор, где он и схватывается. Далее контейнер с теперь уже монолитным блоком бетона / отходов пригоден для хранения и удаления.

В случае если отходы находятся в виде ила и хлопьев, в контейнер, куда они помещаются, добавляется порошковая цементная смесь. Эти два компонента смешиваются внутри контейнера и оставляются для схватывания бетона, также как и при обращении с отходами в твердом виде.

Этот процесс использовался, например, для отходов среднего уровня активности в небольших бочках из-под нефтепродуктов и в 500-литровых контейнерах, затем его применение было расширено на половину контейнеров ISO (Международная организация по стандартизации) для отходов низкого уровня активности.

8. Радиоактивные отходы отправят на Солнце

В перспективе, радиоактивные отходы, включая отработанное ядерное топливо, можно будет хоронить на Солнце. Во всяком случае, в России разработан подобный проект. Как сообщает ИТАР-ТАСС, об этом рассказал президент Ракетно-космической корпорации "Энергия" Юрий Семенов. Заявление об этом Семенов сделал на заседании круглого стола, проходящего в рамках международного симпозиума, посвященного пятнадцатилетию сотрудничества России и Европы в области пилотируемой космонавтики.

По словам Семенова, отходы на Солнце смогут доставлять ракеты типа "Энергия". Одна такая ракета "Энергия" может вывозить с Земли до 20 тонн отходов, то есть в год можно отправлять на уничтожение до 100 тонн радиоактивных материалов.

"Экология и жизнь заставят нас заняться глобальной энергетической системой. Необходимо в будущем перевести в космос энергетические и особо опасные производства", - заявил руководитель российской космической корпорации.

9. Разработка процесса утилизации радиоактивных отходов с использованием микроволновой энергии

Описание технологии

В настоящее врем во всем мире, в том числе и в России, проблема переработки и утилизации радиоактивных отходов является весьма актуальной. Традиционные способы (битумирование, цементация, закачка в подземные горизонтальные слои и т.д.), как показала практика, малоэффективны и являются ненадежными способами утилизации радиоактивных отходов. Проведенный анализ показал, что наиболее перспективной и надежной формой хранения является включение их в стеклообразующую матрицу. Ярко выраженные потенциальные технико-экономические преимущества имеет способ СВЧ остекловывания отходов в металлическом сменном тигле-контейнере разового использовния, предназначенном для их последующего хранения. Процесс остекловывания отходов в 1,5 - 3 раза экономичнее, чем процессы цементирования с использованием портландцемента, смеси портландцемента и диатомита, отверждения с использованием полиэтилена и полистирола. Остеклованные отходы, в отличие от цементированных, могут быть захоронены в наземных хранилищах, что является основным преимуществом процесса СВЧ остекловывания в контейнере. Предварительные испытания созданной в НИКИМТе экспериментальной установки СВЧ остекловывания с использованием металлического контейнера подтвердили простоту процесса остекловывания и компактность оборудования. В установке СВЧ остекловывания только три узла размещены в горячей камере -каньоне: сменный тигель-контейнер, стационарная штатная крышка и подъёмный механизм для подачи контейнера. Для реализации процесса остекловывания отходов в стальном контейнере необходимо, чтобы температура варки стекла была не выше 1000 градусов. С этой целью разработана легкоплавкая стекломатрица на основе ультрафосфатного стекла с температурой варки 900 градусов, которая обеспечивает удержание в стекле летучих соединений радионуклидов, химическую инертность расплава по отношению к стальному контейнеру при сохранении требуемой гидролитической устойчивости, химическую и механическую прочность стекла.

Размещено на Allbest.ru