РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ
,
газы, р-ры, разл. материалы и изделия, биол. объекты и т. п., в к-рых содержание
радионуклидов превышает значения, установленные действующими нормами и правилами,
и к-рые не подлежат дальнейшему использованию. Р. о. представляют опасность
для человечества, поэтому нормы и правила по обращению с Р.O. устанавливаются
Международной комиссией по ра-диологич. защите (МКРЗ), Международным агентством
по атомной энергии (МАГАТЭ) и Национальными нормами и правилами. Существуют
основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками
ионизирующих излучений (ОСП - 72/87) и Санитарные правила обращения с радиоактивными
отходами (СПОРО-85), регламентирующие порядок сбора, удаления, хранения и захоронения
P.O. Безопасность обращения с Р.O. регламентирована Нормами радиационной безопасности
(НРБ-76/87). В соответствии с этими нормами и правилами жидкие отходы (р-ры,
пульпы, орг. жидкости) считаются радиоактивными, если содержание в них отдельных
радионуклидов или их смесей превышает допустимые концентрации для воды ДКБ.
Индекс Б означает категорию облучаемых лиц, к-рые не работают непосредственно
с Р. о., но по ряду причин могут подвергаться воздействию излучения: лица, работающие
во вспомогат. или административно-хо-зяйств. учреждениях, проживающие в пределах
санитарно-защитной зоны, а также проживающие в прилегающей к месту захоронения
зоне наблюдения (см. Радиационная защита). Для 90Sr, 137Cs,
226Ra, 239Pu значения ДКБ составляют соотв.
14,8; 555; 2,0; 81,4 Бк/л. Для жидких отходов любого состава должно выполняться
условие:
где Ai и
(ДКБ)i-радиоактивность i-го радионуклида
в смеси и его допустимая концентрация в воде. Жидкие Р. о. подразделяют на слабоактивные
(до 370 кБк/л), среднеактивные (от 370 кБк/л до 37 ГБк/л) и высокоактивные (выше
37 ГБк/л).
Твердые отходы (отработанное
ядерное горючее, источники излучения, оборудование, ионообменные смолы,
фильтры, остатки выпаривания р-ров-соляные кеки, горючие материалы, биол. объекты)
считаются радиоактивными, если их уд. активность превышает: для b-излучателей
74 кБк/кг, для a-излучателей 7,4 кБк/кг, для трансурановых элементов 0,37
кБк/кг. Для отходов с преимуществ. содержанием у-излучателей нормируется величина
(А/т)Гси с размерностью Гр·м2·с-1·кг-1,
где А - активность излучателя в Бк, m-его масса в кг, Гси-g-постоянная
(Гр·м2x x с-1·Бк-1). Твердые отходы
считаются радиоактивными, если (А/т)ГСИ > 0,2·10-12
Гр·м2·с-1·кг-1. К твердым Р. о. относят
также материалы и изделия, уровни загрязнения пов-сти к-рых превышают 5 a-частиц/(см2·мин)
или 50 b-частиц/(см2·мин) при площади загрязнения больше 100
см2. При транспортировке и переработке твердых Р.O. для рацион. построения
защиты от внеш. g-излучения их делят
на три группы, в зависимости от мощности дозы излучения на расстоянии 10 см
от любой точки пов-сти: первая-с мощностью дозы до 0,3 мГр/ч; вторая-с мощностью
дозы от 0,3 до 10 мГр/ч; третья-с мощностью дозы выше 10 мГр/ч (см. Доза).
Осн. кол-во Р.O. образуется
в ядерном топливном цикле (ЯТЦ). Суммарное поступление радионуклидов
в окружающую среду составляет: в атмосферу 1,3·1016 Бк/ГВт (эл) год
(электрич. мощности в год), в гидросферу 3,3·1014 Бк/ГВт (эл) год.
В состав газовых выбросов входят в осн. радиоактивные благородные газы 85Кr,
85mКr, 88Кr, 133Хе, 135Хе
и небольшие кол-ва (неск. процентов от уровней, допустимых НРБ-76/87) др. радионуклидов
(3Н, 14С, 131I, 129I, 90Sr,
89Sr). Оценочные сведения об объемах и общей радиоактивности Р.O.,
накопившихся во всем мире к 1990, приведены в таблице.
Методы обращения с Р. о.
и их последовательность указаны на схеме. Выделяют 4 осн. подхода к обращению
с Р. о.: 1) очистка от высокоактивных примесей пылегазовых и жидких отходов
с последующим сбросом низкоактивных Р. о. в атмосферу или водоемы, где происходит
их разбавление до разрешенных уровней.
2) Сброс жидких P.O. низкой
и средней активности в фильтрующие колодцы и искусств. подземные полости в глинистых
толщах. Таким способом в Хэнфорде (США) до 1959 удалено 1,5·107 м3
жидких Р.O. общей активностью 1·1017 Бк.
3) Выдержка с целью уменьшения
уд. активности во временных хранилищах (от неск. суток до десятков лет) перед
переработкой и сбросом в окружающую среду. При временном хранении высокоактивных
жидких и твердых Р. о. предусматривается их принудит. охлаждение. Нарушение
режима хранения может иметь катастрофич. последствия.
Напр., 29 сентября 1957 близ г. Кыштым (Южный Урал) произошел взрыв емкости
с высокоактивными Р.O. В результате в атмосферу была выброшена смесь радионуклидов
144Се и 144Pr, 95Zr и 95Nb, 106Ru
и 106Rh, 90Sr и 90Y, 137Cs общей
активности ок. 7,4·1016 Бк. Общая площадь загрязнения составила (15-23)·103
км2, плотн. загрязне-ния-от 3,7·109 до 1,5·1014
Бк/км2.
4) Переработка Р.O. с целью
уменьшения их объема и проведение работ по изолированию Р. о. от биосферы. Для
жидких Р.O. используют осаждение, экстракцию, ионный обмен (хим. способы переработки),
а также дистилляцию, отверждение (физ. способы). Твердые Р. о. перерабатывают
прессованием, сжиганием, кальцинацией (обжигом при 773-973 К), остатки улавливают
и захоранивают. Надежных, абсолютно безопасных способов захоронения твердых
Р.O. нет. Газообразные Р.O. перерабатывают посредством хим. поглощения (радионуклиды
I, Вr, Те), адсорбции, фильтрации, их хранят в баллонах при повыш. давлении.
Конечным продуктом переработки
различных Р.O. являются иммобилизованные твердые Р. о. в виде компактных блоков.
Для иммобилизации и изолирования твердых Р.O. применяют след. способы: цементирование
и битумирование Р.O. с низкой и средней уд. активностью; высокотемпературный
обжиг (кальцинация и суперкальцинация) для получения спеченных частиц; остекловывание
с применением боросиликатных (при 1273 К) или фосфатных (при 773 К) стекол,
упаковка в контейнеры из нержавеющей стали и свинца.
Длит. хранение переработанных
Р. о. (десятки лет) ведется в траншеях, наземных или неглубоких подземных инженерных
сооружениях, снабженных системами контроля за миграцией радионуклидов. Захоронение
(на сотни лет) проводят в материковых геол. структурах (подземных выработках,
соляных пластах, естеств. полостях) и на дне океана в сейсмически неопасных
районах. Как теоретически возможное захоронение Р. о. рассматривается превращение
(трансмутация) долгоживущих радионуклидов в короткоживущие путем облучения в
реакторе или на ускорителе (протонное и g-выжигание). Выбор вида захоронения
зависит от уд. активности и радионуклидного состава Р. о., степени герметизации
упаковок и вероятной продолжительности захоронения. Механизмы миграции радионуклидов
из мест хранения (или захоронения) в окружающую среду м. б. разными, осн. причина
- выщелачивание радионуклидов из упаковок и разрушение контейнеров водой. Скорость
выщелачивания считается приемлемой на уровне 10-5 -10-8
г/см2 в сутки, что обеспечивает хранение в течение неск. тысяч лет
без загрязнения окружающей среды выше допустимых уровней. Согласно Лондонской
конвенции по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов
(1972), запрещен сброс в океан отработавшего ядерного топлива, а также нек-рых
др. видов Р. о. с уд. активностью, превышающей 5·107 Бк/кг (a-излучатели),
2·1010 Бк/кг (b-и g-излучатели с периодом полураспада Т1/2
более 1 года, кроме трития), 3·1012 Бк/кг (для трития и b- и
g-излучателей с Т1/2 менее 1 года). В настоящее
время б. ч. высокоактивных Р.O., образующихся при переработке ядерного топлива
в разл. странах, хранится либо в виде жидкостей (кислых или щелочных), либо
в виде солевых концентратов в резервуарах из нержавеющей стали (кислые р-ры)
или из низкоуглеродистой стали (щелочные р-ры).
Захоронение Р. о. осуществляют
в специально оборудованных емкостях из нержавеющей стали, помещенных в поверхностные
слои земли выше уровня грунтовых вод. Транспортирование, переработка и захоронение
Р. о. производится спец. пунктами или специализир. комбинатами. Участок для
захоронения должен быть расположен вне территории перспективного развития населенных
пунктов и пригородных зон на расстоянии не менее 500 м от водоемов и водозаборов
на незатопляемой и нсзаболочен-ной местности. Вокруг пункта или комбината устанавливается
санитарно-защитная зона радиусом не менее 1000 м.
Служба пункта захоронения
проводит систематич. радиац. контроль, включающий контроль нуклидного состава
радиоактивных в-в в аэрозолях, воде, открытых водоемах, подземных водах, выпадениях
из атмосферы, в почве, донных отложениях, растительности и кормах местного произ-ва,
гидробионтах, продуктах питания местного произ-ва. Зона наблюдения в 3-4 раза
превышает санитарно-защит-ную зону.
Р.о. являются одной из
важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Осн. задача - переработка и
захоронение уже накопленных Р.о.-в настоящее время не может считаться окончательно
решенной. В Нидерландах, Финляндии, Швейцарии, Швеции в настоящее время не перерабатывают
и не захоранивают Р.O., но разрабатывают национальные программы по обращению
с Р.O.
Лит.: Охрана окружающей
среды па предприятиях атомной промышленности, под ред. Б. Н. Ласкорина, М.,
1982; Соболев И.А., ХомчикЛ.М., Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных
пунктах, М., 1983; Ядерная энергетика, человек и окружающая среда, под ред.
А. П. Александрова, 2 изд., М., 1984; Кыштымская авария крупным планом, "Природа",
1990, № 5, с. 47-75. В.К.Власов.
|