Виды и способы переработки радиоактивных отходов. Сущность ядерного топливного цикла

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Ряд аварий на энергоблоках атомных электростанций (АЭС) мирового сообщества и предприятиях топливного цикла привел к тому, что ядерная энергетика приобрела имидж относительно социально опасной технологии, и подобный имидж носит международный характер. Однако большинство специалистов и экспертов в области ядерной энергетики считают, что проблемы социальной озабоченности общества могут быть решены планомерным претворением в жизнь комплекса мер по технологическому совершенствованию предприятий ядерного топливного цикла и созданию необходимой социальной инфраструктуры ядерной энергетики . В пользу подобной точки зрения свидетельствуют объективный анализ значительной части аргументов противников ядерной энергетики и уроки, извлеченные из крупных аварий на АЭС.

В настоящее время существуют три основополагающие проблемы ядерной энергетики, определяющие отношение общества к развитию ядерной энергетики как к потенциально опасной технологии:

1) риск тяжелых аварий;

2) обращение с радиоактивными отходами (в том числе и с отработавшим ядерным топливом);

3) нераспространение делящихся материалов (риск глобального ядерного терроризма).

Проблемы обращения с РАО и отработавшим ядерным топливом в плане социальной приемлемости имеют определенную специфику, так как связаны с необходимостью оперировать временными интервалами в сотни и тысячи лет. Это приводит к ситуации, когда нынешняя технологическая деятельность заведомо проецируется на ряд последующих поколений, что дополнительно осложняет как планирование развития ядерной энергетики в странах мирового сообщества, так и выбор площадок для хранения и захоронения РАО.

Радиоактивные отходы АЭС и отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) существенно разнятся, так как ОЯТ потенциально является весьма ценным продуктом, позволяющим получить после его переработки новое ядерное топливо. Специфика РАО состоит в том, что в настоящее время единственным приемлемым способом их относительного обезвреживания является хранение в течение длительного времени в целях распада содержащихся в них радионуклидов.

Радиологическая опасность РАО, а следовательно, и необходимая продолжительность их контролируемого хранения должна составлять:

- до 300 лет -- для отходов низкого и среднего уровней активности, содержащих продукты активации и малые количества долгоживущих продуктов деления;

- до 1000 лет -- для высокоактивных отходов, содержащих долгоживущие продукты деления;

- более 1000 лет -- для отходов, содержащих трансурановые элементы.

Радиоактивные отходы, образующиеся на АЭС в период эксплуатации, относятся в основном к низкоактивным отходам и содержат радионуклиды с периодом полураспада менее 30 лет. Количество высокоактивных отходов составляет менее 1 % общего количества РАО.

В настоящее время в Российской Федерации действует Федеральная целевая программа по обращению с РАО, принятая постановлением Правительства РФ в 1995 г.. Программа определяет, что в качестве радиоактивных отходов рассматриваются «не подлежащие дальнейшему использованию вещества (в любом агрегатном состоянии), материалы, изделия, оборудование, объекты биологического происхождения, в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормативными актами».

Радиоактивные отходы образуются: при добыче и переработке радиоактивных руд; изготовлении ядерного топлива; в процессе производства энергии на атомных электростанциях; при переработке отработавшего ядерного топлива; при производстве оружейных ядерных материалов; в процессе эксплуатации и утилизации кораблей и судов с транспортными ядерными энергетическими установками; при проведении научно-исследовательских работ с использованием радиоактивных веществ и делящихся материалов; при применении радионуклидов в медицине, науке и технике; при подземных ядерных взрывах .

Программа указывает, что проблема обращения с РАО сложна и требует комплексного решения, так как в результате развития ядерной энергетики, атомной промышленности и атомного флота в Российской Федерации накоплены РАО общей активностью более 1,5*109 Ки и отработавшее ядерное топливо суммарной активностью примерно 4,7*109 Ки. В том числе на территории атомных электростанций хранятся более 2,9*105 м3 РАО общей активностью свыше 4,4*104 Ки, более 6100 т отработавшего ядерного топлива реакторов типа РБМК-1000 общей активностью около 3,1*109 Ки, более 1180 т топлива реакторов типов ВВЭР-1000,ВВЭР-440, АМБ-100, АМБ-160 и БН-600 общей активностью свыше 1,165*109 Ки. На отдельных АЭС хранилища твердых и жидких РАО близки к предельному заполнению, а ряд емкостей для хранений ЖО близки к выработке штатного ресурса эксплуатации. Программа предусматривает: оснащение всех АЭС России техническими комплексами для кондиционирования всех видов РАО; реконструирование и строительство на АЭС хранилищ твердых и отвержденных РАО, обеспечивающих безопасное хранение; разработку технологии и создание оборудования для кондиционирования РАО, образующихся при выводе из эксплуатации энергоблоков АЭС и ядерных установок, реконструкцию действующих и сооружение на территориях АЭС новых хранилищ, обеспечивающих компактное и безопасное хранение отработавшего ядерного топлива в течение всего срока эксплуатации конкретной АЭС.

1. Радиоактивные отходы

1.1 Основные понятия в области обращения с радиоактивными отходами (РАО)

Отношения в области обращения с радиоактивными отходами регулирует Федеральный закон от 11 июля 2011года № 190-ФЗ “Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации“.

В Федеральном законе используются следующие основные понятия:

1) накопленные радиоактивные отходы - радиоактивные отходы, образовавшиеся до дня вступления в силу настоящего Федерального закона и внесенные в реестр радиоактивных отходов в порядке, установленном настоящим Федеральным законом;

2) обращение с радиоактивными отходами - деятельность по сбору, сортировке, переработке, кондиционированию, перевозке, хранению и захоронению радиоактивных отходов;

3) отработавший закрытый источник ионизирующего излучения - источник ионизирующего излучения, который не подлежит дальнейшему использованию и устройство которого исключает поступление содержащихся в нем радиоактивных веществ в окружающую среду;

4) критерии приемлемости радиоактивных отходов для их захоронения (далее также - критерии приемлемости) - требования к физико-химическим свойствам радиоактивных отходов и упаковкам радиоактивных отходов, установленные в целях безопасного захоронения радиоактивных отходов и обязательные для исполнения;

5) переработка радиоактивных отходов - технологические операции, выполняемые в целях изменения физической формы, агрегатного состояния и (или) физико-химических свойств радиоактивных отходов для их последующего кондиционирования;

6) кондиционирование радиоактивных отходов - технологические операции по приведению радиоактивных отходов в физическую форму и состояние, пригодные для их захоронения и соответствующие критериям приемлемости;

7) промежуточное хранение радиоактивных отходов - хранение не приведенных в соответствие с критериями приемлемости радиоактивных отходов;

8) захоронение радиоактивных отходов (далее также - захоронение) - безопасное размещение радиоактивных отходов в пункте захоронения радиоактивных отходов без намерения их последующего извлечения;

9) барьер для обеспечения безопасности населения и окружающей среды (далее - барьер для обеспечения безопасности) - упаковка радиоактивных отходов, инженерная конструкция пункта хранения радиоактивных отходов и их отдельные части или элемент природного геологического образования, препятствующие распространению радионуклидов и (или) ионизирующего излучения в окружающую среду;

10) пункт долговременного хранения радиоактивных отходов - пункт хранения радиоактивных отходов, срок эксплуатации которого определен проектом, но порядок вывода из эксплуатации и меры по выводу из эксплуатации которого не предусмотрены;

11) пункт временного хранения радиоактивных отходов - пункт хранения удаляемых радиоактивных отходов, проектом которого определен срок его эксплуатации и предусмотрены порядок вывода из эксплуатации и меры по выводу его из эксплуатации;

12) пункт захоронения радиоактивных отходов - пункт хранения радиоактивных отходов, предназначенный для размещения радиоактивных отходов без намерения их последующего извлечения и обеспечивающий радиационную безопасность работников такого пункта, населения и окружающей среды в течение периода потенциальной опасности радиоактивных отходов;

13) пункт приповерхностного захоронения радиоактивных отходов - пункт захоронения радиоактивных отходов, включающий в себя сооружение, размещенное на одном уровне с поверхностью земли или на глубине до ста метров от поверхности земли;

14) пункт глубинного захоронения радиоактивных отходов - пункт захоронения радиоактивных отходов, включающий в себя сооружение, размещенное на глубине более ста метров от поверхности земли;

15) пункт размещения особых радиоактивных отходов - природный объект или объект техногенного происхождения, содержащие особые радиоактивные отходы, не изолированные от окружающей среды, либо объект, содержащий особые радиоактивные отходы, срок изоляции которых от окружающей среды не установлен;

16) пункт консервации особых радиоактивных отходов - природный объект или объект техногенного происхождения, в которых содержатся особые радиоактивные отходы, имеются барьеры для обеспечения безопасности, изолирующие радиоактивные отходы от окружающей среды в течение определенного соответствующим проектом срока эксплуатации указанных объектов;

17) вывод из эксплуатации пункта хранения радиоактивных отходов - деятельность, которая осуществляется после удаления радиоактивных отходов из пункта их хранения и направлена на приведение его в состояние, исключающее дальнейшее использование этого пункта для хранения радиоактивных отходов и обеспечивающее безопасность населения и окружающей среды;

18) закрытие пункта захоронения радиоактивных отходов - деятельность по приведению пункта захоронения радиоактивных отходов в состояние, обеспечивающее безопасность населения и окружающей среды в течение периода потенциальной опасности размещенных в нем радиоактивных отходов, которая осуществляется после завершения технологических операций по размещению в нем радиоактивных отходов;

19) перевод пункта размещения особых радиоактивных отходов в пункт консервации особых радиоактивных отходов - изменение статуса пункта хранения радиоактивных отходов, связанное с завершением операций по созданию в пункте размещения особых радиоактивных отходов барьеров для обеспечения безопасности, предусмотренных соответствующим проектом;

20) перевод пункта консервации особых радиоактивных отходов в пункт захоронения радиоактивных отходов - изменение статуса пункта консервации особых радиоактивных отходов, допускаемое в случае наличия в таком пункте барьеров для обеспечения безопасности, изолирующих радиоактивные отходы от окружающей среды в течение периода их потенциальной опасности;

21) период потенциальной опасности радиоактивных отходов - срок, в течение которого уровни радиоактивности радиоактивных отходов снижаются до показателей, при которых не требуется радиационный контроль;

22) специализированная организация по обращению с радиоактивными отходами (далее - специализированная организация) - юридическое лицо, выполняющее работы и предоставляющее услуги по сбору, сортировке, переработке, кондиционированию, перевозке, хранению радиоактивных отходов, эксплуатации, выводу из эксплуатации или закрытию пунктов хранения радиоактивных отходов;

23) национальный оператор по обращению с радиоактивными отходами (далее также - национальный оператор) - юридическое лицо, уполномоченное в соответствии с настоящим Федеральным законом осуществлять деятельность по захоронению радиоактивных отходов и иные виды деятельности по обращению с радиоактивными отходами;

24) реестр радиоактивных отходов - систематизированный свод документированных сведений о радиоактивных отходах, полученных в результате первичной регистрации радиоактивных отходов и мест их размещения, а также о радиоактивных отходах, переданных национальному оператору;

25) кадастр пунктов хранения радиоактивных отходов - систематизированный свод документированных сведений о пунктах хранения радиоактивных отходов, о субъектах права собственности на такие пункты и о размещенных в таких пунктах радиоактивных отходах;

26) специальный резерв органа государственного управления в области обращения с радиоактивными отходами (далее - специальный резерв) - фонд финансирования расходов на захоронение радиоактивных отходов организации, осуществляющей полномочия и функции органа государственного управления в области обращения с радиоактивными отходами.

Понятие "радиоактивные отходы" используется в значении, предусмотренном статьей 3 Федерального закона от 21 ноября 1995 года N 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии”. В целях Федерального закона от 11 июля 2011года № 190-ФЗ “ Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации “ радиоактивными отходами также могут признаваться материалы с повышенным содержанием природных радионуклидов, образовавшиеся при осуществлении не связанных с использованием атомной энергии видов деятельности по добыче и переработке минерального и органического сырья с повышенным содержанием природных радионуклидов, в случае, если эти материалы не подлежат дальнейшему использованию.

Понятие "пункт хранения радиоактивных отходов, хранилище радиоактивных отходов" (далее - пункты хранения радиоактивных отходов) используется в значении, предусмотренном статьей 3 Федерального закона от 21 ноября 1995 года N 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии". В целях Федерального закона от 11 июля 2011года № 190-ФЗ “Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации “ к пунктам хранения радиоактивных отходов относятся также пункты размещения особых радиоактивных отходов и пункты консервации особых радиоактивных отходов.

1.2 Классификация РАО

В целях Федерального закона от 11 июля 2011года № 190-ФЗ “ Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации” радиоактивные отходы подразделяются на:

1) удаляемые радиоактивные отходы - радиоактивные отходы, для которых риски, связанные с радиационным воздействием, иные риски, а также затраты, связанные с извлечением таких радиоактивных отходов из пункта хранения радиоактивных отходов, последующим обращением с ними, в том числе захоронением, не превышают риски и затраты, связанные с захоронением таких радиоактивных отходов в месте их нахождения;

2) особые радиоактивные отходы - радиоактивные отходы, для которых риски, связанные с радиационным воздействием, иные риски, а также затраты, связанные с извлечением таких радиоактивных отходов из пункта хранения радиоактивных отходов, последующим обращением с ними, в том числе захоронением, превышают риски и затраты, связанные с захоронением таких радиоактивных отходов в месте их нахождения.

Критерии отнесения радиоактивных отходов к особым радиоактивным отходам и к удаляемым радиоактивным отходам устанавливаются Правительством Российской Федерации.

Удаляемые радиоактивные отходы для целей их захоронения классифицируются по следующим признакам:

1) в зависимости от периода полураспада содержащихся в радиоактивных отходах радионуклидов - долгоживущие радиоактивные отходы, короткоживущие радиоактивные отходы;

2) в зависимости от удельной активности - высокоактивные радиоактивные отходы, среднеактивные радиоактивные отходы, низкоактивные радиоактивные отходы, очень низкоактивные радиоактивные отходы;

3) в зависимости от агрегатного состояния - жидкие радиоактивные отходы, твердые радиоактивные отходы, газообразные радиоактивные отходы;

4) в зависимости от содержания ядерных материалов - радиоактивные отходы, содержащие ядерные материалы, радиоактивные отходы, не содержащие ядерных материалов;

5) отработавшие закрытые источники ионизирующего излучения;

6) радиоактивные отходы, образовавшиеся при добыче и переработке урановых руд;

7) радиоактивные отходы, образовавшиеся при осуществлении не связанных с использованием атомной энергии видов деятельности по добыче и переработке минерального и органического сырья с повышенным содержанием природных радионуклидов.

Критерии классификации удаляемых радиоактивных отходов с учетом технологических особенностей обращения с радиоактивными отходами устанавливаются Правительством Российской Федерации.

Критерии отнесения твердых, жидких и газообразных отходов к радиоактивным отходам устанавливаются Правительством Российской Федерации.

Санитарные правила и нормативы СП 2.6.1.2612-10.

Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010).

Рассмотрим основные положения (ОСПОРБ-99/2010):

1. Отходы, содержащие техногенные радионуклиды, относятся к радиоактивным отходам, если сумма отношений удельных активностей (для газообразных отходов сумма отношений объемных активностей) техногенных радионуклидов в отходах к их предельным значениям, приведенным в приложении 5 к Правилам, превышает 1.

При невозможности определения суммы отношений удельных активностей радионуклидов в отходах к их предельным значениям, приведенным в приложении 5 к Правилам, отходы, содержащие техногенные радионуклиды, относятся к радиоактивным, если удельная активность радионуклидов в отходах превышает:

- для твердых отходов:

1 Бк/г - для альфа-излучающих радионуклидов,

100 Бк/г - для бета-излучающих радионуклидов;

- для жидких отходов:

0,05 Бк/г - для альфа-излучающих радионуклидов,

0,5 Бк/г - для бета-излучающих радионуклидов.

Отходы с повышенным содержанием природных радионуклидов относятся к радиоактивным отходам в случае, если выполняются следующие условия:

- для твердых отходов:

+ 1,3 · + 0,09 ·> 10 Бк/г,

- для жидких отходов:

+ 2,14· > 0,13 Бк/г,

где:

- удельная активность Ra, Бк/г;

- удельная активность Th, Бк/г;

- удельная активностьК, Бк/г;

- удельная активность U, Бк/г.

Предполагается, что радионуклиды Ra, Th и U в отходах находятся в радиоактивном равновесии со своими дочерними радионуклидами.

2. Радиоактивные отходы по агрегатному состоянию подразделяются на жидкие, твердые и газообразные.

К жидким радиоактивным отходам относятся не подлежащие дальнейшему использованию органические и неорганические жидкости, пульпы и шламы, соответствующие критериям отнесения к радиоактивным отходам, приведенным в пункте 1 Правил.

К твердым радиоактивным отходам относятся отработавшие свой ресурс радионуклидные источники, не предназначенные для дальнейшего использования материалы, изделия, оборудование, биологические объекты, грунт, а также отвержденные жидкие радиоактивные отходы, соответствующие критериям отнесения к радиоактивным отходам, приведенным в пункте 1 Правил.

К газообразным радиоактивным отходам относятся не подлежащие использованию газообразные смеси, содержащие радиоактивные газы и (или) аэрозоли, образующиеся при производственных процессах, соответствующие критериям отнесения к радиоактивным отходам, приведенным в пункте 1 Правил.

3. По удельной активности твердые радиоактивные отходы, содержащие техногенные радионуклиды, за исключением отработавших закрытых радионуклидных источников, подразделяются на 4 категории: очень низкоактивные, низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные, а жидкие радиоактивные отходы на 3 категории: низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные (таблица 1). В случае, когда по приведенным в таблице 1 характеристикам радионуклидов радиоактивные отходы относятся к разным категориям, для них устанавливается наиболее высокое из полученных значений категории отходов. Твердые радиоактивные отходы, содержащие природные радионуклиды, относятся к очень низкоактивным радиоактивным отходам. Жидкие радиоактивные отходы, содержащие природные радионуклиды, относятся к низкоактивным радиоактивным отходам.

Отработавшие закрытые радионуклидные источники, не подлежащие дальнейшему использованию, рассматриваются как отдельная категория радиоактивных отходов.

Таблица 1. Классификация жидких и твердых радиоактивных отходов

Категория отходов	Удельная активность, кБк/кг
	Тритий	бета-излучающие радионуклиды (исключая тритий)	альфа-излучающие радионуклид (исключая трансурановые)	Трансурановые радионуклиды
Твердые отходы
Очень низкоактивные	до 10	до 10	до 10	до 10
Низкоактивные	от 10до 10	от 10 до 10	от 10 до 10	от 10 до 10
Среднеактивные	от 10до10	от 10 до 10	от 10 до 10	от 10до10
Высокоактивные	более 10	более10	более 106	более 10
Жидкие отходы
Низкоактивные	до 10	до 10	до 10	до 10
Среднеактивные	от 10до 10	от 10 до 10	от 10 до 10	от 10 до 10
Высокоактивные	более 10	более 10	более 10	более 10

4. Для каждого юридического или физического лица, планирующего работы с открытыми радионуклидными источниками (радиоактивными веществами в открытом виде), проектом должна быть определена система обращения с радиоактивными отходами в местах их образования. Проведение работ с открытыми радионуклидными источниками (радиоактивными веществами в открытом виде) без наличия условий для сбора и временного хранения радиоактивных отходов не допускается.

5. Выброс техногенных радионуклидов в атмосферный воздух осуществляется в соответствии с нормативами допустимых выбросов и разрешительными документами, устанавливаемыми (получаемыми) в соответствии с законодательством в области охраны окружающей среды и законодательством об охране атмосферного воздуха.

Газообразные радиоактивные отходы подлежат выдержке и (или) очистке на фильтрах с целью снижения их активности.

6. Система обращения с жидкими и твердыми радиоактивными отходами включает их сбор, сортировку, упаковку, временное хранение, кондиционирование (концентрирование, отверждение, прессование, сжигание), транспортирование, длительное хранение и (или) захоронение.

Сортировка производственных отходов радиационных объектов направлена на разделение радиоактивных отходов различных категорий и материалов, загрязненных радионуклидами.

При удельной активности техногенных радионуклидов в твердых отходах менее МЗУА, но больше значений, приведенных в приложении 3 Правил, их следует направлять на специально выделенные участки объектов размещения производственных отходов в соответствии с законодательством в сфере обращения с отходами производства и потребления.

7. Сбор радиоактивных отходов должен производиться непосредственно в местах их образования отдельно от обычных отходов с учетом:

- категории отходов;

- агрегатного состояния (твердые, жидкие);

- физических и химических характеристик;

- природы (органические и неорганические);

- периода полураспада радионуклидов, находящихся в отходах (менее 15 суток, более 15 суток);

- взрыво- и огнеопасности;

- принятых методов переработки отходов.

1.3 Нормативно-правовые аспекты обращения с РАО

Потенциальная опасность ионизирующих излучений была установлена в начале XX века при использовании рентгеновских лучей и радия. На Втором Международном Конгрессе по радиологии в 1928 г была создана Международная Комиссия по защите от рентгеновских и радиевых лучей, на основе которой в 1950 г образована Международная Комиссия по радиологическои защите (МКРЗ). В СССР была создана Национальная Комиссия по радиологической защите (НКРЗ). Деятельность МКРЗ и НКРЗ заключается в разработке принципов радиологической защиты. МКРЗ также разрабатывает рекомендации для национальных комиссии. МКРЗ устанавливая предельные дозы для различных категорий населения, исходит из того, что любое облучение связано с определенной степенью риска и что все дозы облучения необходимо поддерживать возможно более низкими (настолько малыми насколько это разумно достижимо - принцип ALARA). Концепции ALARA придается большое значение во всех нормах и правилах, регулирующих функционирование ядерно - и радиационно-опасных объектов.

Международное Агентство по Атомной Энергии (МАГАТЭ) разрабатывает рекомендации для государств - членов по созданию национальных критериев, норм и практики в области обращения с радиоактивными материалами в т.ч. отходами. Так например, Программа по Нормам безопасности в области обращения с РАО направлена на создание последовательного и всеобъемлющего свода принципов и норм безопасного обращения с РАО и формулирование руководящих принципов, необходимых для обеспечения их применения. Эти принципы декларируют, что государства - члены МАГАТЭ создают и применяют правовую основу, в т.ч. для обращения с РАО. Эта правовая основа состоит из необходимых законов и вспомогательных правовых требований, например правил (норм).

Отношения в области обращения с радиоактивными отходами регулируются Федеральным законом от 21 ноября 1995 года N 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии", Федеральным законом "Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации " от 11июля 2011 г. № 190- ФЗ, Федеральным законом от 9 января 1996 года N 3-ФЗ "О радиационной безопасности населения", Федеральным законом от30 марта 1999 года N 52-ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения", Федеральным законом от 10 января 2002 года N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды", Законом Российской Федерации от 21 февраля 1992 года N 2395-I "О недрах", Федеральным законом от 1 декабря 2007 года N 317-ФЗ "О Государственной корпорациипо атомной энергии "Росатом", Водным кодексом Российской Федерации и другими федеральными законами, а также законами субъектов Российской Федерации.

В 1995 г (с изменениями 1997 г., 2001г. и тд.) в Российской Федерации принят” Закон об использовании атомной энергии" от21ноября 1995№170-ФЗ. Этот закон определяет правовую основу и принципы регулирования отношений, возникающих при использовании атомной энергии, направлен на защиту здоровья и жизни людей, охрану окружающей среды, защиту собственности при использовании атомной энергии, призван способствовать развитию атомной науки и техники и содействовать укреплению международного режима безопасного использования атомной энергии.

В январе 1996г. принят Закон РФ "О радиационной безопасности населения" от 9 января 1996 г. №3-ФЗ , который определил правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях охраны его здоровья.

Федеральный закон "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения " от 30марта 1999г. № 52-ФЗ направлен на обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения как одного из основных условий реализации конституционных прав граждан на охрану здоровья и благоприятную окружающую среду.

Федеральный закон "Об охране окружающей среды" от 10 января 2002г. № 7-ФЗ определяет правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды и регулирует отношения в сфере взаимодействия общества и природы, возникающие при осуществлении хозяйственной и иной деятельности.

Федеральный закон "Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации " от 11 июля 2011 г. № 190- ФЗ регулирует отношения в области обращении с радиоактивными отходами. Закон определяет полномочия Правительства Российской Федерации, федеральных органов исполнительной власти в ,органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления в области обращения с радиоактивными отходами.

Правительство Российской Федерации осуществляет следующие полномочия в области обращения с радиоактивными отходами:

1) определяет по предложению органа государственного управления в области обращения с радиоактивными отходами национального оператора;

2) принимает решения о проектировании, размещении, сооружении, об эксплуатации, о выводе из эксплуатации или закрытии имеющих федеральное или межрегиональное значение пунктов хранения радиоактивных отходов;

3) относит по представлению органа государственного управления в области обращения с радиоактивными отходами пункты хранения радиоактивных отходов к пунктам захоронения радиоактивных отходов, пунктам долговременного хранения радиоактивных отходов, пунктам размещения особых радиоактивных отходов, пунктам консервации особых радиоактивных отходов;

4) устанавливает порядок государственного регулирования тарифов на захоронение радиоактивных отходов, в том числе основы ценообразования и правила государственного регулирования и контроля, определяет федеральный орган исполнительной власти, уполномоченный на установление таких тарифов;

5) устанавливает порядок передачи радиоактивных отходов на захоронение, в том числе радиоактивных отходов, образовавшихся при осуществлении деятельности, связанной с разработкой, изготовлением, испытанием, эксплуатацией и утилизацией ядерного оружия, ядерных энергетических установок военного назначения;

6) осуществляет контроль за выполнением обязательств Российской Федерации по международным договорам Российской Федерации и координирует международное сотрудничество в области обращения с радиоактивными отходами;

7) устанавливает критерии отнесения твердых, жидких и газообразных отходов к радиоактивным отходам, критерии отнесения радиоактивных отходов к особым радиоактивным отходам и к удаляемым радиоактивным отходам, критерии классификации удаляемых радиоактивных отходов;

8) иные установленные законодательством Российской Федерации полномочия.

Федеральные органы исполнительной власти осуществляют следующие полномочия в области обращения с радиоактивными отходами:

1) обеспечивают безопасность при обращении с радиоактивными отходами;

2) организуют обеспечение физической защиты пунктов хранения радиоактивных отходов;

3) иные установленные законодательством Российской Федерации полномочия.

Органы государственной власти субъектов Российской Федерации осуществляют следующие полномочия в области обращения с радиоактивными отходами:

1) согласование решений о размещении и сооружении на территории соответствующего субъекта Российской Федерации пунктов хранения радиоактивных отходов в порядке, установленном Градостроительным кодексом Российской Федерации и Федеральным законом от 21 ноября 1995 года N 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии";

2) иные полномочия в области обращения с радиоактивными отходами в порядке, установленном законодательством Российской Федерации.

Органы местного самоуправления осуществляют следующие полномочия в области обращения с радиоактивными отходами:

1) участие в принятии решений о размещении на территории соответствующего муниципального образования пунктов хранения радиоактивных отходов в порядке, установленном главой 3 Градостроительного кодекса Российской Федерации и Федеральным законом от 21 ноября 1995 года N 170-ФЗ "Об использовании атомной энергии";

2) иные полномочия в области обращения с радиоактивными отходами в порядке, установленном законодательством Российской Федерации.

2. Ядерный топливный цикл

2.1 Характеристика ядерного топливного цикла

Ядерный топливный цикл (ЯТЦ). Добыча, концентрирование и получение урана из руд, его конверсия в гексафторид, обогащение по 235U, изготовление твэлов и их работа в ядерном реакторе, переработка отработанного ядерного топлива (ОЯТ) и извлечение неиспользованных делящихся и сырьевых материалов, отделение вновь образованного ядерного горючего (плутония), переработка и захоронение радиоактивных отходов представляют собой основные стадии ядерного топливного цикла.

Основываясь на соображениях охраны здоровья, безопасности и экономичности, при осуществлении ядерного топливного цикла приходится решать множество проблем на стадиях разработки и эксплуатации. Главные из них связаны с необходимостью разработки и использования безопасных технологических приемов обращения с техногенными образованиями ядерной энергетики на всех этапах ЯТЦ.

Основным топливом ядерных реакторов является уран, содержащийся в природе в ограниченном количестве. В изотопном составе природного урана содержится всего 0,714% 235U. На практике в большинстве ядерных реакторов используют в качестве топлива обогащенный по 235Uуран, полученный в процессе газовой диффузии или газового центрифугирования.

В ходе нормальной эксплуатации время использования (нахождения) уранового (или U-Pu) топлива в ядерном реакторе ограничивается постепенным выгоранием делящегося топлива; накоплением продуктов деления, поглощающих нейтроны; радиационным разбуханием, радиационным охрупчиванием тепловыделяющих элементов, усталостным и коррозионным растрескиванием тепловыделяющих элементов.

Эти факторы могут привести к повреждению твэлов. После определенного периода эксплуатации топливные элементы должны быть заменены новыми, хотя доля выгоревшего делящегося материала мала (например, в энергетических реакторах глубина выгорания составляет 2-10%).

Неиспользованные делящийся и сырьевой материалы, а также вновь наработанное топливо могут быть переработаны, выделены и направлены в повторный цикл. На практике эта процедура называется переработкой топлива.

На предприятии по переработке ядерного топлива (после того как горячие, радиоактивные, отработавшие тепловыделяющие элементы прошли выдержку в бассейнах с охлаждающей водой - бассейнах выдержки от 3 до 12 месяцев для снижения радиоактивности) выполняют сепарацию урана, плутония и продуктов деления с помощью химических и металлургических процессов.

Промежуточными продуктами сепарации являются нитрат уранила, нитрат плутония и растворы радиоактивных отходов.

Нитрат уранила можно превратить в U, U03или U02. Последующими превращениями можно перевести Uи U03в UF6и U02.

Аналогично нитрат плутония можно превратить в Ри02.

Некоторые полезные продукты деления, такие как 90Srи 13Cs, можно извлечь из растворов радиоактивных отходов методом жидкостной экстракции или сорбции. Таким образом, конечными продуктами процесса переработки отработавшего топлива являются уран, плутоний и полезные нуклиды продуктов деления.

Остаточные растворы представляют отходы высокой удельной активности, которые могут быть сконцентрированы выпариванием. Концентрированные отходы помещаются в железобетонные емкости с внутренней стальной облицовкой для кратковременного хранения или отверждаются в стекловидную форму для длительного хранения.

Все больше возрастает роль долгосрочного планирования ядерных топливных циклов, в частности в отношении обогащения, переработки, извлечения и рециклирования топлива, а также в отношении последующего захоронения радиоактивных отходов и управления этими процессами.

Правильная организация ядерного топливного цикла, как и правильный выбор материалов ядерного реактора, имеет исключительное значение для развития ядерной энергетики, обеспечения безопасности, экологической чистоты и мирного использования ядерной энергии.

2.2 Базовые типы ядерных топливных циклов

Атомная электростанция, в которой происходит ядерная реакция и выделяется энергия, является лишь центральным узлом сложной системы, называемой ядерным топливным циклом (ЯТЦ).

По некоторым оценкам, стоимость топлива, включая добычу, производство, обогащение, изготовление твэлов, переработку, транспортировку и захоронение, составляет 40-55% общей стоимости выработанной электроэнергии.

Если же учесть влияние других факторов - добычи урана, уровня технологии, масштабов производства и т.п., то в настоящее время топливная составляющая стоимости электроэнергии, выработанной на АЭС с тепловыми реакторами, составит в среднем 30-35 %.

Варьирование комбинациями делящихся и сырьевых (воспроизводящих) материалов приводит к трём основным ЯТЦ:

- уран-плутониевому циклу;

- циклу с рециркуляцией плутония или смешанному уран-плутониевому циклу;

- уран- ториевому топливному циклу.

В настоящее время большинство исследовательских и энергетических тепловых реакторов работают в уран- плутониевом топливном цикле.

Уран-плутониевый топливиый цикл.

Запишем ядерные реакции, приводящие к уран-плутониевому циклу (238U- воспроизводящий нуклид):

238 239в-239в-239 б

U( n,г) U > Np > Pu > (1)

92 9223 мин93 2,3 сут 9424*103 лет

Эти реакции осуществляются за счет нейтронного облучения 238Uв активной зоне теплового энергетического реактора, работающего на 235U.

Природным источником ядерного топлива является урановая руда.

Технология производство ядерного топлива предусматривает следующие технологические операции:

- измельчение руды;

- обогащение руды;

- выщелачивание руды;

- подготовка растворов и пульп к последующему извлечению урана;

- извлечение урана из растворов и пульп;

- выделение уранового концентрата методом осаждения;

- аффинажная очистка растворов от примесей;

- получение высших оксидов урана из солей урана;

- восстановление высших оксидов урана до диоксида урана;

- производство гексафторида урана и его изотопное обогащение;

- изготовления ядерного топлива.

После эксплуатации и выгрузки из ядерного реактора высокорадиоактивные отработавшие ТВС(твэлы) выдерживаются в бассейне для снижения общей радиоактивности отработавшего топлива, после чего можно проводить переработку.

Конечными продуктами этого процесса являются уран, плутоний и полезные радионуклиды.

Извлеченный уран, обедненный по 235Uвследствие выгорания, можно снова превратить в UF6и направить на повторное обогащение.

В то же время извлеченный в процессе переработки плутоний, являющийся продуктом ядерных превращений (1), можно использовать в качестве делящегося материала в быстрых реакторах-размножителях и в качестве «запального» делящегося материала в тепловых реакторах с ториевым топливом.

Рассмотренные выше процессы, начиная с добычи урановой руды, ее измельчения, концентрирования, очистки и получения уранового товарного продукта; получения UF6; обогащения топлива по 235U; изготовления твэлов и ТВС и их эксплуатации в ядерном реакторе; выдержки отработавшего топлива в бассейне охладителя, переработки, превращения извлеченного урана в UF6для повторного обогащения и извлечения плутония из отработавшего топлива и заканчивая хранением и захоронением радиоактивных отходов, составляют полный уран-плутониевый ЯТЦ, показанный на рис. 1.

радиоактивный уран топливо

Рис. 1. Блок-схема типичного уран-плутониевого ЯТЦ

Заключение

Из проблем ядерной энергетики в общественном сознании превалирует проблема обращения с радиоактивными отходами (РАО). Решенность не всех аспектов этой проблемы может отрицательно влиять на развитие ядерной энергетики большинства стран мирового сообщества, так как общество пришло к осознанию того факта, что развитие любой потенциально опасной технологии может быть принято и одобрено лишь при условии детального разрешения всех проблем, сопутствующих полному циклу данной технологии, т.е. в приложении к развитию ядерной энергетики. Это означает необходимость детальной проработки и надежного решения не только проблем безопасной эксплуатации энергоблоков, но и проблем вывода энергоблоков из эксплуатации и обращения с РАО (в том числе окончательное безопасное захоронение РАО).

Литература

1. Ревенко Ю.А., Подойницин С.В., Колупаев Д.Н. Радиохимические технологии для регенерации делящихся материалов из отработавшего ядерного топлива: // Учеб.пособие / Горно-химический комбинат - Томский политехнический университет. - Железногорск: 2013.-294 с.

2. Об использовании атомной энергии // Федеральный закон № 170-ФЗ, 21.11.1995 г.

3. О радиационной безопасности населения // Федеральный закон № 3-ФЗ, 09.01.1996 г.

4. Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации // Федеральный закон № 190-ФЗ, 11.07.2011 г.

5. Изотопы: свойства, получение, применение. В 2 т. Под ред. В.Ю. Баранова. М.: Физматлит, 2005.-1328 с.

6. Справочник по ядерной энерготехнологии: Пер. с англ. / Ф.Ран, А. Адамантиадес, Дж. Кентон, Ч. Браун; Под ред. В. А. Лнгасова.- М.: Энергоатомиздат , 1989.-752 с.

7. Коллиер Дж., Хью Дж. Введение в ядерную энергетику: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1989. -253 с.

8. Василенко В.А. , Ефимов А.А., Епимахов В.Н. и др. Обращение с радиоактивными отходами в России и в странах с развитой атомной энергетикой.// Под ред. Василенко В.А. СПб.: Моринтех.2005.-303 с.

9. Скачек М.А. Обращение с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами АЭС : учеб. Пособие для вузов / М.А. Скачек. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. -448 с.

10. Копырин А.А., Карелин А.И., Карелин В.Н. Технология производства и радиохимической переработки ядерного топлива: Учеб. пособие для вузов. -М.: ЗАО «Издательство Атомэнергоиздат» ,2006.-576с.

11. Дмитриев С.А., Стефановский С.В. Обращение с радиоактивными отходами:// Учеб.пособие / М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2000 -125 с.

12. Машиностроение. Энциклопедия: в 40 т. Том IV-25. В 2-х кн. Кн. 1. Машиностроение ядерной техники/ Е.О. Адамов, Ю.Г. Драгунов, В.В. Орлов и др. ; под общ.ред. Е.О. Адамова. - М.: Машиностроение, 2005. - 960 с.

13. Машиностроение. Энциклопедия: в 40 т. Том IV-25. В 2-х кн. Кн. 2. Машиностроение ядерной техники/ Е.О. Адамов, П.В. Андреев, С.А. Антипов и др. ; под общ.ред. Е.О. Адамова. - М.: Машиностроение, 2005. - 944 с.

Размещено на Allbest.ru

...