Переработка и захоронение радиоактивных отходов

Федеральное Агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение высшего  профессионального образования

«Российский Государственный  Геологоразведочный Университет имени  Серго Орджоникидзе» 
 

Кафедра                      «Геоэкологии и безопасности жизнедеятельности» 
 
 

РЕФЕРАТ

по  дисциплине «Экология» 

на  тему:  «Переработка и захоронение радиоактивных отходов» 
 
 
 
 
 
 

                                   Выполнил 

                                   Проверил работу: 
 
 
 

Москва, 2011

 
 

Содержание: 

1. Введение…………………………………....……….………………….3  

2. Общий обзор. Определения и понятия………………………………4 

3. Источники появления отходов. …………………………………….....6 
3.1. Природные источники радиации.……………………………...6  
        3.2. Медицинские радиоактивные отходы...….................................6  
        3.3. Промышленные радиоактивные отходы………………………6

        3.4. Ядерный топливный цикл……………………………………....6

        3.5. Переработка ядерного оружия………………………………….6          

 
4. Классификация радиоактивных отходов………………………………6

• 4.1. Низкоактивные радиоактивные отходы……………………...6
• 4.2. Среднеактивные радиоактивные отходы…………………….6
• 4.3. Высокоактивные радиоактивные отходы…………………….7

 

  
5. Россия: современные проблемы захоронения радиоактивных отходов …9        

 
6. Заключение………………………………………………………..……11 

7. Источники информации для данного реферата…………...…………13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Введение

 

Проблема  радиоактивных отходов является частным случаем общей проблемы загрязнения окружающей среды отходами человеческой деятельности. Но в то же время резко выраженная специфика радиоактивных отходов требует применения специфичных методов обеспечения безопасности для человека и биосферы.

Радиоактивные отходы опасны для человека и биосферы, потому что повышают, по сравнению  с естественным природным фоном, концентрацию проявления радиоактивных  свойств в локальных зонах или в целом в среде обитания человека и формирования жизни.

Проблема радиоактивных отходов состоит в необходимости снизить воздействие проявляемой ими радиоактивности, а также других свойств на человека и биосферу до уровня, близкого к естественному, существовавшему до извлечения человеком радиоактивных веществ из геосферы и использования их, не нарушая при этом основных балансов вещества и энергии и видового разнообразия в природных системах. 

В данной работе даны основные понятия для  области радиоактивных отходов, приведена их классификация, указаны основные источники появления этого вида отходов. Также, приведены сведения об уровне опасности для человека различных видов радиоактивных отходов.

Представлена  информация о существующих нормах и  способах переработки и утилизации радиоактивных отходов, а также упомянуты варианты захоронений, находящиеся в проектном состоянии.  
 

2. Общий обзор. Определения и понятия.

Радиоактивные отходы (РАО) – отходы, содержащие радиоактивные химические элементы и не имеющие практической ценности. Это газы, растворы, различные материалы и изделия, биологические объекты, в которых содержание радионуклидов превышает значения, установленные действующими нормами и правилами. Часто это продукты ядерных процессов, таких как ядерное деление. Большую часть РАО составляют так называемые «малоактивные отходы», обладающие малой радиоактивностью на единицу массы или объема.  
Нормы и правила по обращению с РАО устанавливаются Международной комиссией по радиологической 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 и санитарные правила обращения с радиоактивными отходами, регламентирующие порядок сбора, удаления, хранения и захоронения PАО.

Радиоактивность всех отходов атомной промышленности со временем уменьшается. Все радиоизотопы, содержащиеся в РАО, имеют период полураспада — время, за которое радионуклид теряет половину радиоактивности; со временем все отходы распадаются на нерадиоактивные элементы. Некоторые элементы (например, плутоний-239) в отработавшем топливе останутся опасными для человека в течение сотен тысяч лет, другие – в течение миллионов лет. Таким образом, эти РАО должны быть изолированы от окружающей среды на сотни тысяч лет. Некоторые элементы, например йод-131, имеют короткий период полураспада, и поэтому перестанут представлять опасность гораздо быстрее, чем другие долгоживущие изотопы, однако их активность изначально гораздо выше. Чем быстрее радиоизотоп разлагается, тем более он радиоактивен. Энергия и тип ионизирующего излучения, испускаемые чистым радиоактивным веществом, являются важными для определения степени его опасности. Химические свойства радиоактивного элемента определяют, насколько легко он сможет попасть в окружающую среду и поразить человеческий организм. Этот вопрос усложняется тем, что многие радиоизотопы распадаются не до стабильного состояния, а превращаются в радиоактивный продукт распада, образуя тем самым цепочку распадов. Главная цель обращения с радиоактивными отходами – защитить людей и окружающую среду. Это означает изоляцию или разбавление отходов таким образом, чтобы концентрация любых радионуклидов, попадающих в биосферу, была безопасна. Чтобы достичь этого, предпочтительная технология в настоящее время – глубокие и защищенные хранилища для наиболее опасных отходов.  
 

3. Источники появления отходов 

3.1. Природные источники радиации.

Существуют  вещества, обладающие природной радиоактивностью, известные как природные источники радиации. Бо́льшая часть этих веществ, образующихся в результате распада урана или тория, и испускающие альфа-частицы. При выжигании угля в зольной пыли остаются уран или торий, вдыхание которой представляет определенную опасность для человека. Сульфатные отложения в нефтяных скважинах могут быть богаты радием, вода, нефть и газ в скважинах часть содержат радон; при его распаде твердые радиоизотопы отлагаются в трубопроводах на нефтеперерабатывающих заводах. Отходы, полученные при обогащении других полезных ископаемых, могут обладать природной радиоактивностью.

3.2. Медицинские радиоактивные отходы.

В радиоактивных  медицинских отходах преобладают  источники бета- и гамма-лучей. В диагностической ядерной медицине используются короткоживущие гамма-излучатели, такие как технеций. Большая часть этих веществ распадается в течение короткого времени, после чего может быть утилизирована как обычный мусор. Другие изотопы, используемые в медицине: йод-131, цезий-90, иттрий-137, стронций-89.

3.3. Промышленные радиоактивные отходы.

Промышленные  радиоактивные отходы могут содержать  источники альфа-, бета-, нейтрон- или  гамма-лучей. Гамма-излучатели используются в радиографии; источники нейтронного  излучения применяются, например, при радиометрии нефтяных скважин.

3.4. Ядерный топливный цикл.

Основное  количество радиоактивных отходов  образуется в ядерном топливном цикле. Отходы начального периода ядерного топливного цикла – обычно полученная в результате извлечения урана пустая порода, испускающая альфа-частицы. Она обычно содержит радий и продукты его распада. Породы, содержащие диоксид урана, обогащаются, UO₂ используется далее в качестве топливных элементов ядерных реакторов. Главный побочный продукт обогащения – обедненный уран, состоящий главным образом из урана-238, с содержанием урана-235 менее 0,3 %. Он находится на хранении и находят применение в областях, где ценится его крайне высокая плотность, например при изготовлении противотанковых снарядов. Также он используется (вместе с повторно используемым плутонием) для создания смешанного оксидного ядерного топлива и для обеднения переобогащенного урана, входящего ранее в состав ядерного оружия.

Вещества, в которых подошел к концу ядерный топливный цикл (в основном это отработавшие топливные стержни), содержат продукты деления, испускающие бета- и гамма-лучи. Использованное горючее содержит высокорадиоактивные продукты деления. Многие из них являются поглотителями нейтронов. В конечном итоге их количество возрастает до такой степени, что, улавливая нейтроны, они останавливают цепную реакцию даже при полном удалении стержней-поглотителей нейтронов. Достигшее этого состояния топливо необходимо заменить свежим, несмотря на по-прежнему достаточное количество урана-235 и плутония. В России далее это топливо перерабатывается с целью удаления продуктов деления, затем после дообогащения возможно его повторное использование. Процесс переработки включает работу с высокорадиоактивными веществами, а удаленные из топлива продукты деления — это концентрированная форма высокоактивных РАО, так же, как используемые в переработке химикаты.

3.5. Переработка ядерного оружия.

Отходы  от переработки ядерного оружия содержат большое число актиноидов, испускающих альфа-лучи, таких как плутоний-239.

4. Классификация радиоактивных отходов

4.1. Низкоактивные РАО

Низкоактивные РАО — результат деятельности больниц, промышленных предприятий, а также ядерного топливного цикла. К ним относятся бумага, ветошь, инструменты, одежда, фильтры и т. д., содержащие малое количество преимущественно короткоживущих изотопов. Обычно эти предметы определяют как малоактивные отходы в качестве меры предосторожности, если они находились в любой области т. н. «активной зоны» с крайне незначительной возможностью заражения радиоактивными веществами. Низкоактивные РАО обычно обладают не большей радиоактивностью, нежели те же предметы, отправленные на свалку из нерадиоактивных зон, например, обычных офисов. Данный тип отходов не требует изоляции во время транспортировки и пригоден для поверхностного захоронения. Чтобы уменьшить объем отходов, их обычно прессуют или сжигают перед захоронением.

  4.2 Среднеактивные РАО

Среднеактивные  РАО обладают большей радиоактивностью и в некоторых случаях нуждаются в экранировании. К данному классу отходов относятся смолы, химический осадок, металлические оболочки тепловыделяющих элементов реакторов, а также загрязненные вещества из выведенных из эксплуатации АЭС. При транспортировке эти отходы могут закатываться в бетон или битум. Как правило, отходы с коротким периодом полураспада (в основном вещества из реакторов, не имеющие отношения к топливу) сжигают в поверхностных хранилищах, отходы с долгим периодом полураспада (топливо и продукты его переработки) размещают в глубоких подземных хранилищах.  

4.3 Высокоактивные РАО

Высокоактивные  РАО — результат работы ядерных реакторов. Они содержат продукты деления и трансурановые элементы, полученные в ядре реактора. Эти отходы крайне радиоактивны и часто имеют высокую температуру. На долю высокоактивных РАО приходится до 95 % общей радиоактивности, образующейся в результате процесса генерации электрической энергии в реакторе.