РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ
Описание
Радиоактивные отходы — изделия, материалы, вещества и биологические объекты, загрязненные радионуклидами в количествах, превышающих значения, установленные действующими нормами и правилами, и не подлежащие дальнейшему использованию. По агрегатному состоянию Радиоактивные отходы делятся на жидкие, твердые и газообразные. Жидкие отходы в виде вод и других жидкостей, содержащих растворенные или в виде взвесей радиоактивные вещества, считаются радиоактивными, если концентрации в них отдельных радионуклидов или их смесей превышают величины допустимых концентраций (ДКб), установленных для воды «Нормами радиационной безопасности НРБ-76».
Твердые отходы считаются радиоактивными, если их удельная активность превышает следующие значения: 2×10-7 кюри/кг (7,4×103 Бк/кг) для альфа-активных веществ (исключая радионуклиды трансурановых элементов) и 1×10-8 кюри/кг (3,7×102 Бк/кг) для радионуклидов трансурановых элементов; 2×10-6 кюри/кг (7,4×104 Бк/кг) для бета-активных веществ; 1×10-7 г•экв радия/кг для гамма-активных веществ. К радиоактивным относятся также твердые отходы, если уровни загрязнения ими поверхностей превышают 5 альфа-частиц/см2 в 1 мин. или 50 бета-частиц/см2 в 1 мин., определяемых на поверхности площадью 100 см2.
Указанные критерии отнесения отходов к радиоактивным имеют важное природоохранное значение, т. к. в нашей стране любые отходы, считающиеся радиоактивными, запрещается сливать (сбрасывать) в водоемы, поглощающие ямы, колодцы, скважины, на поля фильтрации, поля орошения, в системы подземного орошения и на общие городские свалки. Радиоактивные отходы подлежат переработке и хранению в специальных хранилищах.
Система удаления и обезвреживания твердых радиоактивных отходов и подлежащих захоронению жидких радиоактивных отходов должна быть централизованной и включать в себя сбор отходов, временное их хранение, удаление и обезвреживание. Транспортировка их осуществляется специальным транспортом с учетом требований по охране окружающей среды и правил радиационной безопасности населения и персонала.
Методы переработки, хранения и окончательного хранения Р. о. зависят от агрегатного состояния и уровней радиоактивности (см,). Жидкие Р. о. по уровню удельной активности радионуклида (смеси) делятся на отходы низкого уровня активности — ниже 1×10-5 кюри/л (3,7×105 Бк/л), среднего уровня активности — от 1×10-5 кюри/л (3,7×105 Бк/л) до 1 кюри/л (3,7×1010 Бк/л), высокого уровня активности — 1 кюри/л (3,7×1010 Бк/л) и выше. Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) в 1970 г. рекомендовано жидкие Р. о. по уровням удельной активности делить на 5 категорий: первая — 10-9 кюри/л (37 Бк/л) и менее, вторая — от 10-9 кюри/л (37 Бк/л) до 1×10-6 кюри/л (3,7×104 Бк/л), третья — от 10-6 кюри/л (3,7×104 Бк/л) до 10-4 кюри/л (3,7×106 Бк/л), четвертая — от 10-4 кюри/л (3,7×106 Бк/л) до 10 кюри/л (3,7×1011 Бк/л) и пятая — более 10 кюри/л (3,7×1011 Бк/л). Твердые Р. о. по группам (категориям) радиоактивности подразделяют в зависимости от мощности дозы гамма-излучения на определенном расстоянии от поверхности отходов или от величин удельной α- и β-активности. Классификация твердых Р. о., принятая в СССР в «Санитарных правилах проектирования и эксплуатации атомных электростанций» (1979) приведена в таблице.
По классификации МАГАТЭ (см. Международное агентство по атомной энергии), в основу которой положена мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 1 м, различают 4 категории твердых Р. о.: первая категория — мощность дозы 0,2 р/час (5,16×10-5 Кл/кг) и менее; вторая — от 0,2 р/час (5,16×10-5 Кл/кг) до 2 р/час (5,16×10-4 Кл/кг); третья — более 2 р/час (5,16×10-4 Кл/кг); к четвертой категории относят твердые Р. о., загрязненные преимущественно альфа-активными радионуклидами. По классификации МАГАТЭ, различают 3 категории газообразных Р. о.: первая — 10-10 кюри/м3 (3,7 Бк/м3) и ниже, вторая — от 1010 кюри/м3 (3,7 Бк/м3) до 10-6 кюри/м3 (3,7×104 Бк/м3) и третья— 10-6 кюри/м3 (3,7×104 Бк/м3) и выше.
Радиоактивные отходы образуются в процессе работы и особенно ремонта энергетических ядерных реакторов на АЭС, судах и кораблях, исследовательских ядерных реакторов, при использовании радиоизотопных источников и препаратов в технике, науке и медицине. Наибольшее количество Р. о., особенно высокого уровня активности, образуется при регенерации ядерного топлива из отработанных тепловыделяющих элементов ядерных реакторов (см. Реакторы ядерные).
Возрастающее количество Р. о. и источников их образования во всех странах, особенно в связи с большими программами развития ядерной энергетики, создает потенциальную опасность загрязнения биосферы радионуклидами и требует усиления внимания к защите природной окружающей среды при обращении с Р. о. (см. Дозиметрический контроль).
В СССР сброс жидких Р. о. в открытую гидрографическую сеть запрещен. Все жидкие Р. о. подлежат сбору и переработке с целью концентрирования радиоактивных веществ (см.) в малых объемах концентратов (кубовых остатков, шламов, пульп). Последние хранятся (под контролем!) до практически полного распада радионуклидов. Такое хранение исключает загрязнение природной окружающей среды. Для переработки (очистки) Р. о. низкого уровня активности, на которые приходятся наибольшие объемы Р. о., применяют методы коагуляции, ионного обмена и выпаривания. Образующиеся при этом Р. о. среднего уровня активности в виде высокоминерализованных концентратов собирают для хранения в стальные накопительные емкости. Очищенные воды применяются для повторного использования в технологических процессах. Дебалансные (избыточные) очищенные воды с концентрацией радионуклидов ниже нормативов ДКб в воде допускается сливать в водоемы под контролем администрации объекта. В некоторых зарубежных странах (США, Япония, Англия, Франция) широко практикуется удаление Р. о. низкого уровня активности с предприятий атомной промышленности (см.) в моря и реки без предварительной очистки.
Емкости для хранения жидких Р. о. среднего уровня активности с атомных электростанций оборудуются уровнемерами, сигнализацией для выявления возможных протечек, поддонами для их сбора, а также приспособлениями для перекачки отходов в резервные емкости при наличии разгерметизации емкостей с Р. о. Они размещаются на территории атомных электростанций или в охраняемой части санитарно-защитной зоны (см.).
Для контроля герметичности емкостей с Р. о. осуществляется систематическое наблюдение за уровнем радиоактивности грунтовых вод, для чего в зоне размещения хранилища оборудуют наблюдательные скважины. Жидкие Р. о. среднего уровня активности с наличием долгоживущих радионуклидов подлежат отверждению путем включения обезвоженных остатков в цемент, битум, синтетические и природные связующие материалы и сорбенты. При отверждении таких отходов предпочтение отдается тем материалам, которые характеризуются более низкими коэффициентами выщелачивания радионуклидов в воду, более высокой механической прочностью с учетом возможного саморазогрева отвержденных компаундов (блоков) в результате выделения тепла при радиоактивном распаде радионуклидов, более высокой гидрофобностыо.
Жидкие Радиоактивные отходы высокого уровня активности в пунктах их образования концентрируются до небольших объемов и хранятся на охраняемой территории в герметичных, постоянно охлаждаемых, как правило, подземных емкостях, изготовленных из нержавеющей стали. Емкости оборудуются системами контроля протечек и возможной перекачки Р. о. в резервные емкости. Р. о., загрязненные бета- и гамма-активными радионуклидами, среди которых наиболее долгоживущими являются 90Sr и 137Cs, необходимо хранить более трех тысяч лет для снижения их радиоактивности до безопасных уровней. За такой большой период удельная активность названных радионуклидов снизится примерно в 10^9 раз. Если Р. о. высокого уровня активности загрязнены долгоживущими альфа-излучителями, напр. 239Pu (период полураспада 24 400 лет), то снижение их радиоактивности до безопасного уровня произойдет лишь спустя несколько сотен тысячелетий. Поэтому во всех странах, где планируется переработка облученного ядерного топлива атомных электростанций, разрабатываются методы и технология отверждения жидких Р. о. высокого уровня активности и последующего окончательного хранения. С целью разработки процессов отверждения и методов надежного долговременного хранения отвержденных Р. о. высокого уровня активности осуществляется широкое научно-техническое сотрудничество. Изучаются условия возможного захоронения таких Р. о. в геологических формациях (скальных породах, залежах каменной соли). Рассматривается возможность разрушения ядер долгоживущих радионуклидов Р. о. высокого уровня активности мощным потоком нейтронов в ядерных реакторах (метод трансмутации).
Для временного хранения и переработки Р. о. исследовательских центров и Р. о., образующихся при использовании изотопов в народном хозяйстве и медицине, преимущественно низкого и среднего уровня активности, в СССР имеется сеть региональных хранилищ Р. о. республиканского, межобластного и областного масштабов. Отходы атомных электростанций в нашей стране перерабатываются непосредственно на станциях и хранятся в пунктах их образования. Это исключает возможность загрязнения окружающей среды на этапе транспортировки Р. о. Хранилища жидких и твердых Р. о. являются пусковыми объектами атомных электростанций, полная готовность которых является обязательным сан. требованием при вводе в строй каждой новой очереди такой станции. Для хранения отвержденных Р. о. среднего уровня активности на атомных электростанциях создаются хранилища бетонного типа по специальным проектам. Допускается сжигание горючих твердых Р. о. в специальных печах, оборудованных системами спец-газоочистки выбросных газов до требований сан. норм. Биологические радиоактивные отходы (трупы экспериментальных животных и др.) подвергаются термическому или хим. озолению в могильниках.
Принцип максимально возможной изоляции Р. о. от биосферы на весь период до практически полного естественного распада радионуклидов осуществляется в СССР в отношении не только жидких и твердых Р. о., но и газообразных Р. о. Воздушные газоаэрозольные выбросы атомных электростанций, исследовательских ядерных реакторов, радиохим. производств, учреждений и лабораторий, применяющих радионуклиды, подвергаются очистке. Наиболее полно улавливаются радиоактивные аэрозоли. Выбросы Р. о. в атмосферу строго нормируются. Для снижения выбросов радиоактивных благородных газов и короткоживущих радиоизотопов других элементов атомные электростанции оборудуют системами газгольдеров и установками подавления активности. Для уменьшения загрязнения биосферы при переработке облученного ядерного топлива используют высокоэффективные системы фильтров и хим. реагентов. В ряде стран ведутся разработки методов и технологии удержания долгоживущих нуклидов глобального распространения — 85Kr, 14C, 129I. Опасность загрязнения биосферы этими радионуклидами обусловлена относительно высокими ожидаемыми популяционными (коллективными) дозами облучения населения на единичную активность выбросов и возможными неблагоприятными генетическими эффектами облучения.
В 1972 г. была заключена Международная лондонская конвенция по предотвращению загрязнения морей сбросами отходов и других материалов, к-рая ратифицирована Президиумом Верховного Совета СССР. Конвенция запрещает сброс в моря радиоактивных отходов с высоким уровнем радиоактивности. Советом управляющих МАГАТЭ определены ограничения к сбросу в моря Радиоактивных отходов среднего уровня активности и требования к выбору р-нов сброса. Сброс таких Р. о. допускается только в контейнерах. Нормативы сброса периодически пересматриваются экспертами МАГАТЭ.
См. также Радиационная безопасность.
Библиография: Нормы радиационной безопасности НРБ-76 и основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/80, М., 1981; Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных электростанций, СП-АЭС-79, М., 1981; Правила безопасности при транспортировании радиоактивных веществ, ПБТР В-73, М., 1974; Standardization of radioactive waste categories, (Technical reports, series N 101, International Atomic Energy Agency), Vienna, 1970.
Д. И. Гусев.