1. Indledning.. 2

2. Radioaktivt affald Oprindelse og klassificering. 4

2.1 Oprindelse af radioaktivt affald. 4

2.2 Klassificering af radioaktivt affald. 5

3. Bortskaffelse af radioaktivt affald. 7

3.1. Bortskaffelse af radioaktivt affald i klipperÅh. 8

3.1.1 Hovedtyper og fysiske og kemiske egenskaber af sten til bortskaffelse af nukleart affald. 15

3.1.2 Valg af et deponeringssted for radioaktivt affald. 18

3.2 Dyb geologisk deponering af radioaktivt affald. 19

3.3 Bortskaffelse nær overfladen. 20

3.4 Afsmeltning af sten21

3.5Direkte indsprøjtning22

3.6 Andre metoder til bortskaffelse af radioaktivt affald23

3.6.1 Fjernelse til søs23

3.6.2 Fjernelse under havbunden... 23

3.6.3 Fjernelse i bevægelseszoner. 24

3.6.4 Nedgravning i indlandsis.. 25

3.6.5 Slet ind plads.. 25

4. Radioaktivt affald og brugt nukleart brændsel i den russiske atomkraftindustri. 25

5. Problemer med det radioaktive affaldshåndteringssystem i Rusland og mulige måder at løse det på... 26

5.1 Strukturen af ​​det radioaktive affaldshåndteringssystem i Den Russiske Føderation. 26

5.2 Forslag til ændring af doktrinen om håndtering af radioaktivt affald.. 28

6. Konklusion.. 29

7. Liste over brugt litteratur: 30

1. Introduktion

Anden halvdel af det tyvende århundrede var præget af en skarp forværring miljøproblemer. Omfanget af menneskehedens teknogene aktivitet er i øjeblikket sammenlignelig med geologiske processer. Til tidligere typer forurening miljø, som har fået omfattende udvikling, er der tilføjet en ny fare for radioaktiv forurening. Strålingssituationen på Jorden i løbet af de sidste 60-70 år har undergået betydelige ændringer: ved begyndelsen af ​​Anden Verdenskrig var der i alle lande i verden modtaget omkring 10-12 g stråling i ren form naturligt radioaktivt stof - radium. I dag producerer en mellemkraftig atomreaktor 10 tons kunstige radioaktive stoffer, hvoraf de fleste er kortlivede isotoper. Radioaktive stoffer og kilder til ioniserende stråling bruges i næsten alle industrier, i sundhedsvæsenet og til at udføre en bred vifte af stoffer. række videnskabelig forskning.

I løbet af det sidste halve århundrede er der blevet genereret titusindvis af milliarder af curies af radioaktivt affald på Jorden, og disse tal stiger hvert år. Problemet med genanvendelse og bortskaffelse af radioaktivt affald er særligt akut. atomkraftværker bliver nu, hvor tiden er inde til at demontere størstedelen af ​​atomkraftværker i verden (ifølge IAEA er der tale om mere end 65 atomkraftværksreaktorer og 260 reaktorer brugt til videnskabelige formål). Der er ingen tvivl om, at den største mængde radioaktivt affald blev genereret på vores lands territorium som følge af gennemførelsen af ​​militære programmer i mere end 50 år. Under skabelse og forbedring Atom våben En af hovedopgaverne var hurtig produktion af nukleare fissile materialer, der giver en kædereaktion. Sådanne materialer er højt beriget uran og plutonium af våbenkvalitet. De største overjordiske og underjordiske lagerfaciliteter for radioaktivt affald er dannet på Jorden, hvilket repræsenterer et enormt potentiel fare for biosfæren i mange hundrede år.

http://zab.chita.ru/admin/pictures/424.jpg Spørgsmålet om håndtering af radioaktivt affald kræver en vurdering forskellige kategorier og deres opbevaringsmetoder, samt forskellige miljøkrav. Målet med bortskaffelse er at isolere affald fra biosfæren i ekstremt lange perioder for at sikre, at radioaktive stoffer at nå biosfæren vil være i ubetydelige koncentrationer sammenlignet med f.eks. naturlig baggrundsradioaktivitet, og det giver også tillid til, at risikoen ved skødesløs menneskelig indgriben vil være meget lille. Geologisk deponering er blevet bredt foreslået for at nå disse mål.

Der er dog mange forskellige forslag til metoder til bortskaffelse af radioaktivt affald, f.eks.

· Langtidsopbevaring over jorden,

· Dybe brønde (i en dybde af flere km),

Stensmeltning (foreslået til varmegenererende affald)

· Direkte injektion (kun egnet til flydende affald),

· Fjernelse til søs,

· Fjernelse under havbund,

· Fjernelse i bevægelseszoner,

· Fjernelse i iskapper,

· Fjernelse i rummet

Nogle forslag er stadig ved at blive udviklet af videnskabsmænd forskellige lande verden, andre er allerede blevet forbudt internationale aftaler.De fleste videnskabsmænd forsker dette problem, anerkende den mest rationelle mulighed for at nedgrave radioaktivt affald i det geologiske miljø.

RAO problem - komponent"Agenda 21" vedtaget på verdenstopmødet den højeste niveau om jordiske spørgsmål i Rio de Janeiro (1992) og "Handlingsprogrammet for den videre gennemførelse af Agenda 21" vedtaget af den særlige session Generalforsamling De Forenede Nationer (juni 1997). Det seneste dokument, især, skitserer et system af foranstaltninger til at forbedre metoder til håndtering af radioaktivt affald, for at udvide internationalt samarbejde på dette område (udveksling af information og erfaringer, bistand og overførsel af relevante teknologier osv.), at skærpe staternes ansvar for at sikre sikker opbevaring og bortskaffelse af radioaktivt affald.

I mit arbejde vil jeg forsøge at analysere og vurdere deponeringen af ​​radioaktivt affald i det geologiske miljø, samt de mulige konsekvenser af en sådan deponering.

2. Radioaktivt affald Oprindelse og klassificering.

2.1 Oprindelse af radioaktivt affald.

Radioaktivt affald omfatter materialer, opløsninger, gasformige medier, produkter, udstyr, biologiske genstande, jord mv., der ikke er genstand for yderligere anvendelse, hvor indholdet af radionuklider overstiger de fastsatte niveauer forskrifter. Brugt nukleart brændsel (SNF) kan også indgå i kategorien "RAW", hvis det ikke er genstand for efterfølgende behandling for at udvinde komponenter fra det og efter passende opbevaring sendes til bortskaffelse. RW er opdelt i højaktivt affald (HLW), mellemaktivt affald (ILW) og lavaktivt affald (LLW). Inddelingen af ​​affald i kategorier er fastlagt ved regulativer.

Radioaktivt affald er en blanding af stabilt kemiske elementer og radioaktiv fragmentering og transuran-radionuklider. Fragmenteringselementer nummereret 35-47; 55-65 er fissionsprodukter nukleart brændsel. I løbet af 1 års drift af en stor kraftreaktor (ved læsning af 100 tons nukleart brændsel med 5% uran-235), produceres 10% (0,5 tons) fissilt materiale, og der produceres ca. 0,5 tons fragmenteringselementer. På landsplan produceres der årligt 100 tons fragmenteringselementer alene ved atomkraftreaktorer.

Hoved og den farligste for biosfæren er elementerne af radioaktivt affald Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, I, Cs, Ba, La....Dy og transuraniske elementer: Np, Pu, Am og Cm. Opløsninger af radioaktivt affald med høj specifik aktivitet i sammensætning er blandinger af nitratsalte med en koncentration salpetersyre op til 2,8 mol/liter, de indeholder tilsætningsstoffer HF(op til 0,06 mol/liter) og H2SO4(op til 0,1 mol/liter). Det samlede indhold af salte af strukturelle elementer og radionuklider i opløsninger er ca. 10 vægt-%. I atomreaktorer er brændstof (beriget naturligt uran) i form af tabletter UO 2 anbragt i rør lavet af zirconium stål (brændselselement - TVEL). Disse rør er placeret i reaktorkernen mellem dem er placeret moderatorblokke (grafit), kontrolstænger (cadmium) og kølerør, gennem hvilke kølevæsken cirkulerer - oftest vand. Et læs brændstofstave holder cirka 1-2 år.

Radioaktivt affald genereres:

Under drift og nedlukning af nukleare brændselskredsløbsvirksomheder (minedrift og behandling af radioaktive malme, fremstilling af brændselselementer, elproduktion på atomkraftværker, oparbejdning af brugt nukleart brændsel);

I processen med at implementere militære programmer til oprettelse af atomvåben, bevarelse og afvikling af forsvarsanlæg og rehabilitering af territorier, der er forurenet som følge af aktiviteterne i virksomheder, der producerer nukleare materialer;

Under drift og nedlukning af flådens skibe og civile flåder med atomkraftværker og deres vedligeholdelsesbaser;

Ved brug af isotopprodukter i den nationale økonomi og medicinske institutioner;

Som et resultat af atomeksplosioner i interesserne National økonomi, under minedrift, under rumprogrammer samt under ulykker ved nukleare anlæg.

Når radioaktive materialer anvendes i medicinske og andre forskningsinstitutioner, genereres der en væsentlig mindre mængde radioaktivt affald end i atomindustrien og det militærindustrielle kompleks - det er flere titusinder af kubikmeter affald om året. Brugen af ​​radioaktive materialer vokser dog, og dermed stiger mængden af ​​affald.

2.2 Klassificering af radioaktivt affald

RW er klassificeret efter forskellige kriterier (fig. 1): aggregeringstilstand, efter sammensætning (type) af stråling, efter levetid (halveringstid T 1/2), efter specifik aktivitet (strålingsintensitet). Klassificeringen af ​​radioaktivt affald brugt i Rusland efter specifik (volumen) aktivitet har dog sine ulemper og positive aspekter. Ulemperne omfatter det faktum, at det ikke tager hensyn til affaldets halveringstid, radionuklid og fysisk-kemiske sammensætning samt tilstedeværelsen af ​​plutonium og transuranelementer i dem, hvis opbevaring kræver særlige strenge foranstaltninger. På den positive side er, at hovedopgaven på alle stadier af håndteringen af ​​radioaktivt affald, herunder opbevaring og bortskaffelse, er at forhindre miljøforurening og overeksponering af befolkningen, og adskillelsen af ​​radioaktivt affald afhængigt af niveauet af specifik (volumen) aktivitet er præcist bestemt. efter graden af ​​deres indvirkning på miljøet og mennesker. Målingen af ​​strålingsfare er påvirket af typen og energien af ​​stråling (alfa-, beta-, gamma-emittere) samt tilstedeværelsen af ​​kemisk giftige forbindelser i affald. Varigheden af ​​isolation fra miljøet for mellemaktivt affald er 100-300 år, for højaktivt affald - 1000 år eller mere, for plutonium - titusinder af år. Det er vigtigt at bemærke, at radioaktivt affald opdeles afhængigt af halveringstiden for radioaktive grundstoffer: kortlivet, med en halveringstid på mindre end et år; middellevet fra et år til hundrede år og langlivet mere end hundrede år.

Fig.1 Klassificering af radioaktivt affald.

Blandt radioaktivt affald er de mest almindelige med hensyn til deres aggregeringstilstand flydende og fast. For at klassificere flydende radioaktivt affald blev den specifikke (volumen) aktivitetsparameter (tabel 1) brugt. Flydende radioaktivt affald væsker, hvori den tilladte koncentration af radionuklider overstiger den koncentration, der er fastsat for vand i åbne reservoirer. Hvert år genererer atomkraftværker store mængder flydende radioaktivt affald (LRW). Grundlæggende bliver det meste flydende radioaktivt affald simpelthen dumpet i åbne vandområder, da deres radioaktivitet anses for at være sikker for miljøet. Flydende radioaktivt affald genereres også på radiokemiske virksomheder og forskningscentre.

Tabel 1. Klassificering af flydende radioaktivt affald

Af alle typer radioaktivt affald er flydende affald de mest almindelige, da både stoffet i konstruktionsmaterialer (rustfrit stål, zirconium brændstofstangskaller osv.) og teknologiske elementer (salte) overføres til opløsninger alkalimetaller og osv.). Det meste af det flydende radioaktive affald genereres af atomenergi. Brugte brændselsstænger, kombineret til enkelte strukturer - brændstofsamlinger, fjernes omhyggeligt og opbevares i vand i specielle bundfældningsbassiner for at reducere aktiviteten på grund af henfaldet af kortlivede isotoper. Over tre år falder aktiviteten omkring tusind gange. Derefter sendes brændselsstavene til radiokemiske anlæg, hvor de knuses med mekanisk sakse og opløses i varm 6-N salpetersyre. Der dannes en 10% opløsning af flydende højaktivt affald. Omkring 1000 tons sådant affald produceres om året i hele Rusland (20 tanke på 50 tons hver).

Til fast radioaktivt affald typen af ​​dominerende stråling og eksponeringsdosisraten direkte på overfladen af ​​affaldet blev brugt (tabel 2).

Tabel 2. Klassificering af fast radioaktivt affald

Fast radioaktivt affald er den form for radioaktivt affald, der er direkte genstand for opbevaring eller bortskaffelse. Der er 3 hovedtyper af fast affald:

rester af uran eller radium, der ikke er udvundet under malmforarbejdning,

kunstige radionuklider dannet under driften af ​​reaktorer og acceleratorer,

udtømte ressourcer, demonterede reaktorer, acceleratorer, radiokemisk og laboratorieudstyr.

Til klassificering gasformigt radioaktivt affald den specifikke (volumen) aktivitetsparameter bruges også, tabel 3.

Tabel 3. Klassificering af gasformigt radioaktivt affald

Kategorier af radioaktivt affald	Volumenaktivitet, Ci/m 3
Lav aktivitet	under 10 -10
Moderat aktiv	10 -10 - 10 -6
Meget aktiv	over 10 -6

Gasformigt radioaktivt affald dannes hovedsageligt under driften af ​​atomkraftværker, radiokemiske brændselsregenereringsanlæg samt under brande og andre nødsituationer på nukleare anlæg.

Dette er en radioaktiv isotop af brint 3 H (tritium), som ikke tilbageholdes af den rustfri stålbeklædning af brændselselementer, men absorberes (99%) af zirconiumbeklædningen. Desuden producerer spaltningen af ​​atombrændsel radiogent kulstof samt radionukliderne krypton og xenon.

Inerte gasser, primært 85 Kr (T 1/2 = 10,3 år), formodes at blive opfanget i radiokemiske industrivirksomheder, ved at isolere dem fra udstødningsgasser ved hjælp af kryogen teknologi og lavtemperaturadsorption. Gasser med tritium oxideres til vand, og carbondioxid, hvori radiogent carbon er til stede, er kemisk bundet i carbonater.

3. Bortskaffelse af radioaktivt affald.

Problemet med sikker bortskaffelse af radioaktivt affald er et af de problemer, som omfanget og dynamikken i udviklingen af ​​kerneenergi i høj grad afhænger af. Den generelle opgave med sikker bortskaffelse af radioaktivt affald er udviklingen af ​​metoder til at isolere dem fra biocyklussen, som vil eliminere det negative miljømæssige konsekvenser for mennesker og miljø. Det endelige mål for de sidste faser af alle nukleare teknologier er pålidelig isolering af radioaktivt affald fra biocyklussen i hele den periode med radiotoksicitet, der er tilbage i affaldet.

I øjeblikket udvikles teknologier til immobilisering af radioaktivt affald, og forskellige metoder til bortskaffelse heraf er ved at blive undersøgt, de vigtigste kriterier for at vælge, hvilke til udbredt brug, er følgende: – minimering af omkostningerne ved at gennemføre foranstaltninger til håndtering af radioaktivt affald; – reduktion af genereret sekundært radioaktivt affald.

Bag de sidste år der er skabt et teknologisk grundlag for moderne system RW ledelse. I nukleare lande Der er en bred vifte af teknologier, der muliggør effektiv og sikker behandling af radioaktivt affald, hvilket minimerer dets mængde. I generel opfattelse kæden af ​​teknologiske operationer til håndtering af flydende radioaktivt affald kan præsenteres i følgende formular: Ingen steder i verden er der imidlertid valgt en metode til endelig bortskaffelse af radioaktivt affald. Det teknologiske kredsløb for håndtering af radioaktivt affald er ikke lukket: størknet flydende radioaktivt affald, såvel som fast radioaktivt affald, opbevares på særlige kontrollerede steder, hvilket skaber en; trussel mod lagringspladsernes radioøkologiske situation.

3.1. Bortskaffelse af radioaktivt affald i bjergarter

Ved løsning af problemet med bortskaffelse af radioaktivt affald skal brugen af "oplevelse akkumuleret af naturen", kan ses særligt tydeligt. Det er ikke for ingenting, at specialister inden for eksperimentel petrologi måske var de første, der var klar til at løse det problem, der opstod.

De gør det muligt at isolere radioaktivt affald fra en blanding af grundstoffer separate grupper, der ligner deres geokemiske egenskaber, nemlig:

· alkaliske og jordalkalielementer;

· halogenider;

· sjældne jordarters grundstoffer;

· aktinider.

For disse grupper af grundstoffer kan du forsøge at finde sten og mineraler, der er lovende for deres bindende .

Naturlige kemiske (og endda nukleare) reaktorer, der producerer giftige stoffer, er ikke en nyhed i Jordens geologiske historie. Et eksempel er Oklo-aflejringen, hvor for ~ 200 millioner år siden, for 500 tusind år, i en dybde på ~ 3,5 km, fungerede en naturlig reaktor, som opvarmede de omgivende klipper til 600 °C. Bevarelsen af ​​de fleste radioisotoper på stedet for deres dannelse blev sikret ved deres isomorfe inklusion i uraninit. Opløsningen af ​​sidstnævnte blev forhindret af inddrivelsessituationen. Ikke desto mindre for omkring 3 milliarder år siden opstod liv på planeten, sameksisterer med succes ved siden af ​​meget farlige stoffer og udvikler sig.

Lad os overveje de vigtigste måder til selvregulering af naturen ud fra deres anvendelse som metoder til at neutralisere affald fra menneskeskabte aktiviteter af menneskeheden. Fire sådanne principper er skitseret.

a) Isolering - skadelige stoffer koncentreres i beholdere og beskyttes af specielle barrierestoffer. Vandtætte lag kan tjene som en naturlig analog af beholdere. Dette er dog ikke en særlig pålidelig måde at neutralisere affald på: når det opbevares i et isoleret volumen farlige stoffer bevarer deres egenskaber og kan, hvis det beskyttende lag krænkes, bryde ud i biosfæren og dræbe alt levende. I naturen fører brud af sådanne lag til emissioner af giftige gasser (vulkanisk aktivitet ledsaget af eksplosioner og emissioner af gasser, varm aske, emissioner af svovlbrinte ved boring af brønde til gas - kondensat). Ved opbevaring af farlige stoffer i særlige lagerfaciliteter, nogle gange de isolerende skaller med katastrofale konsekvenser. Et trist eksempel fra menneskeskabt menneskelig aktivitet er Chelyabinsk-frigivelsen af ​​radioaktivt affald i 1957 på grund af ødelæggelsen af ​​opbevaringsbeholdere. Isolering bruges til midlertidig opbevaring af radioaktivt affald; i fremtiden er det nødvendigt at implementere princippet om multi-barrierebeskyttelse under deres bortskaffelse, en af ​​komponenterne i denne beskyttelse vil være et isoleringslag.

b) Dispersion - fortynding af skadelige stoffer til et niveau, der er sikkert for biosfæren. I naturen fungerer V.I. Vernadskys lov om universel spredning af elementer. Jo lavere clarke er, jo farligere er grundstoffet eller dets forbindelser (rhenium, bly, cadmium) for livet. Jo højere clarke af et element, jo sikrere er det - biosfæren er "vant" til det. Spredningsprincippet er meget brugt ved udledning af menneskeskabte skadelige stoffer i floder, søer, have og oceaner samt ud i atmosfæren gennem skorstene. Spredning kan bruges, men tilsyneladende kun for de forbindelser, hvis levetid er indenfor naturlige forhold lille, og som ikke vil kunne give skadelige produkter henfald. Derudover burde der ikke være mange af dem. Så for eksempel er CO 2 generelt set ikke skadeligt, og nogle gange endda nyttigt. Men en stigning i kuldioxidkoncentrationen i hele atmosfæren fører til drivhuseffekt og termisk forurening. Stoffer (f.eks. plutonium) fremstillet kunstigt i store mængder. Dispersion bruges stadig til at fjerne lavaktivt affald og vil, baseret på økonomisk gennemførlighed, forblive en af ​​metoderne til at neutralisere dem i lang tid. Men generelt er mulighederne for spredning på nuværende tidspunkt stort set udtømt, og det er nødvendigt at lede efter andre principper.

c) Eksistensen af ​​skadelige stoffer i naturen i kemisk stabile former. Mineraler i jordskorpen vare ved i hundreder af millioner af år. Almindelige hjælpemineraler (zircon, sphen og andre titano- og zirconosilicater, apatit, monazit og andre fosfater osv.) har en stor isomorf kapacitet med hensyn til mange tunge og radioaktive grundstoffer og er stabile under næsten hele spektret af petrogeneseforhold. Der er tegn på, at zirkoner fra placers, som sammen med værtsbjergarten oplevede processer med højtemperaturmetamorfose og endda granitdannelse, beholdt deres primære sammensætning.

d) Mineraler, c krystalgitre hvori de elementer, der skal neutraliseres, befinder sig, er de under naturlige forhold i balance med miljøet. Rekonstruktion af betingelserne for gamle processer, metamorfose og magmatisme, som fandt sted for mange millioner år siden, er mulig på grund af det faktum, at i krystallinske bjergarter, over en lang geologisk tidsskala, er sammensætningsegenskaberne af mineralerne dannet under disse forhold og at være i termodynamisk ligevægt med hinanden bevares.

Principperne beskrevet ovenfor (især de to sidste) anvendes til neutralisering af radioaktivt affald.

Eksisterende IAEA-udviklinger anbefaler bortskaffelse af størknet radioaktivt affald i stabile blokke af jordskorpen. Matricerne bør interagere minimalt med værtsbjergarten og ikke opløses i pore- og brudopløsninger. Kravene, som matrixmaterialer skal opfylde for at binde fragmenteringsradionuklider og små aktinider, kan formuleres som følger:

Matrixens evne til at binde og fastholde i form af faste opløsninger er mulig større antal radionuklider og deres henfaldsprodukter over en lang (geologisk skala) tid.

· Være et materiale, der er modstandsdygtigt over for fysiske og kemiske forvitringsprocesser under nedgravningsforhold (langtidsopbevaring).

· Vær termisk stabil ved højt indhold af radionuklid.

· Besidder et kompleks af fysisk- mekaniske egenskaber, som ethvert matrixmateriale skal have for at sikre processerne med transport, begravelse osv.:

o mekanisk styrke,

o høj varmeledningsevne,

o lave termiske udvidelseskoefficienter,

o modstand mod strålingsskader.

· Har et simpelt produktionsflowdiagram

· Fremstillet af råvarer til relativt lave omkostninger.

Moderne matrixmaterialer er opdelt efter deres fasetilstand i glasagtige (borosilikat- og aluminophosphatglas) og krystallinske - både polyminerale (synrocks) og monominerale (zirconiumphosphater, titanater, zirkonater, aluminosilicater osv.).

Traditionelt blev glasmatricer (borosilikat og aluminophosphat i sammensætning) brugt til immobilisering af radionuklider. Disse glas er i deres egenskaber tæt på aluminiumsilikatglas, kun i det første tilfælde erstattes aluminium med bor, og i det andet tilfælde erstattes silicium med fosfor. Disse udskiftninger er forårsaget af behovet for at reducere smelternes smeltetemperatur og reducere teknologiens energiintensitet. Glasmatricer tilbageholder pålideligt 10-13 vægt% af radioaktive affaldselementer. I slutningen af ​​70'erne blev de første krystallinske matrixmaterialer udviklet - syntetiske bjergarter (synroc). Disse materialer består af en blanding af mineraler - faste opløsninger baseret på titanater og zirkonater og er meget mere modstandsdygtige over for udvaskningsprocesser end glasmatricer. Det er værd at bemærke, at de bedste matrixmaterialer - synrocks - blev foreslået af petrologer (Ringwood og andre). Metoder til forglasning af radioaktivt affald, der anvendes i lande med udviklet atomenergi (USA, Frankrig, Tyskland) opfylder ikke kravene til deres langsigtede sikker opbevaring på grund af glassets specificitet som en metastabil fase. Som undersøgelser har vist, viser selv de mest modstandsdygtige over for fysisk-kemiske forvitringsprocesser, aluminofosfatglas sig at være ustabile under betingelserne for begravelse i jordskorpen. Hvad angår borosilikatglas, ifølge eksperimentelle undersøgelser, under hydrotermiske forhold ved 350 o C og 1 kbar, krystalliserer de fuldstændigt med fjernelse af radioaktive affaldselementer i opløsningen. Forglasning af radioaktivt affald efterfulgt af opbevaring af glasmatricer i særlige lagerfaciliteter er dog indtil videre den eneste metode til industriel neutralisering af radionuklider.

Lad os overveje egenskaberne af de tilgængelige matrixmaterialer. Tabel 4 viser deres korte karakteristika.

Tabel 4. Sammenlignende egenskaber matrix materialer

Ejendomme	(B,Si)-glas	(Al,P)-glas	Sinrok	NZP 1)	Ler	Zeo-lites
Evne til at fiksere pH 2) og deres nedbrydningsprodukter	+	+	+	+	-	+
Udvaskningsmodstand	+	+	++	++	-	-
Varmemodstand	+	+	++	++	-	-
Mekanisk styrke	+	+	++	?	-	+
Modstandsdygtighed over for strålingsskader	++	++	+	+	+	+
Stabilitet ved placering i jordskorpe	-	-	++	?	+	-
Produktionsteknologi 3)	+	-	-	?	+	+
Udgifter til råvarer 4)	+	+	-	-	++	++

Karakteristika for egenskaber af matrixmaterialer: "++" - meget god; "+" - god; "-" - dårligt.

1) NZP - faser af zirconiumphosphater med generel formel(I A x II B y III R z IV M v V C w) (PO 4) m ; hvor I A x ..... V C w - elementer I-V grupper af det periodiske system;

2) RN - radionuklider;

3) Produktionsteknologi: "+" - enkel; "-" - kompleks;

4) Råmateriale: "++" - billigt; "+" - gennemsnit; "-" - dyrt.

Af analysen af ​​tabellen fremgår det, at der ikke er nogen matrixmaterialer, der opfylder alle de formulerede krav. Glas og krystallinske matricer (synroc og muligvis nasikon) er de mest acceptable med hensyn til deres kompleks af fysiske, kemiske og mekaniske egenskaber, men de høje omkostninger ved både produktion og udgangsmaterialer og den relative kompleksitet af det teknologiske skema begrænser mulighederne for udbredt anvendelse af synroc til fiksering af radionuklider. Derudover er glassets stabilitet, som allerede nævnt, utilstrækkelig til begravelse i jordskorpen uden at skabe yderligere beskyttende barrierer.

Petrologers og eksperimentelle geokemikeres indsats er fokuseret på problemer forbundet med søgningen efter nye modifikationer af krystallinske matrixmaterialer, der er mere egnede til at bortskaffe radioaktivt affald i klipperne i jordskorpen.

Først og fremmest blev faste opløsninger af mineraler fremsat som potentielle matricer til fiksering af radioaktivt affald. Ideen om gennemførligheden af ​​at bruge faste opløsninger af mineraler som matricer til fastgørelse af elementer af radioaktivt affald blev bekræftet af resultaterne af en bred petrologisk og geokemisk analyse af geologiske objekter. Det er kendt, at isomorfe substitutioner i mineraler hovedsageligt udføres i henhold til grupper af elementer i D.I. Mendeleevs tabel:

i feldspat: Na K Rb; Ca Sr Ba; Na Ca (Sr, Ba);

i oliviner: Mn Fe Co;

i fosfater: Y La...Lu osv.

Opgaven er at vælge blandt naturlige mineraler med høj isomorf kapacitet faste opløsninger, der er i stand til

koncentrere ovennævnte grupper af radioaktive affaldsstoffer. Tabel 5 viser nogle mineraler, der er potentielle matricer for placering af radionuklider. Både primære og accessoriske mineraler kan bruges som matrixmineraler.

Tabel 5. Mineraler - potentielle koncentratorer af radioaktive affaldsstoffer.

Mineral	Mineral formel	Elementer af radioaktivt affald isomorft fikseret i mineraler
Vigtigste stendannende mineraler
Feldspat	(Na,K,Ca)(Al,Si)408	Ge, Rb, Sr, Ag, Cs, Ba, La...Eu, Tl
Nepheline	(Na,K)AlSiO4	Na, K, Rb, Cs, Ge
Sodalit	Na8Al6Si6O24Cl2	Na, K, Rb, Cs?, Ge, Br, I, Mo
Olivin	(Fe,Mg)2SiO4	Fe, Co, Ni, Ge
Pyroxen	(Fe,Mg)2Si2O6	Na, Al, Ti, Cr, Fe, Ni
Zeolitter	(Na,Ca)[(Al,Si)nOm]k*xH2O	Co, Ni, Rb, Sr, Cs, Ba
Tilbehørsmineraler
Perovskite	(Ce,Na,Ca)2(Ti,Nb)2O6	Sr, Y, Zr, Ba, La...Dy, Th, U
Apatit	(Ca,REE)5(PO4)3(F,OH)	Y, La....Dy, jeg(?)
Monazit	(REE)PO4	Y, La...Dy, Th
Sphene	(Ca,REE)TiSiO5	Mn,Fe,Co?,Ni,Sr,Y,Zr,Ba,La...Dy
Zirconolit	CaZrTi2O7	Sr, Y, Zr, La...Dy, Zr, Th, U
Zirkon	ZrSiO4	Y, La...Dy, Zr, Th, U

Listen over mineraler i tabel 5 kan suppleres væsentligt. Ifølge overensstemmelsen mellem geokemiske spektre er mineraler som apatit og sphen mest velegnede til immobilisering af radionuklider, men hovedsageligt tunge sjældne jordarters grundstoffer er koncentreret i zirkon.

For at implementere princippet om at "holde som i lignende" er det mest bekvemt at bruge mineraler. Alkaliske og alkaliske jordarters grundstoffer kan placeres i mineraler af gruppen af ​​rammealuminosilikater og radionuklider af gruppen af ​​sjældne jordarters grundstoffer og actinider - i hjælpemineraler.

Disse mineraler er almindelige i forskellige typer af magmatiske og metamorfe bjergarter. Derfor er det nu muligt at løse det specifikke problem med at vælge mineraler - koncentratorer af elementer, der er specifikke for klipperne på eksisterende lossepladser beregnet til bortskaffelse af radioaktivt affald. For eksempel kan feldspat, pyroxener og hjælpemineraler (zirkon, sphen, fosfater, etc.) bruges som matrixmaterialer til Mayak-plantens teststeder (vulkanogene-sedimentære lag, porfyritter).

For at skabe og forudsige opførslen af ​​mineralske matrixmaterialer under betingelser for langvarig ophold i bjergarter, er det nødvendigt at kunne beregne reaktioner i matrix - løsning - værtsbjergartsystemet, for hvilket det er nødvendigt at kende deres termodynamiske egenskaber. I bjergarter er næsten alle mineraler faste opløsninger, hvoraf de mest almindelige er skeletaluminosilikater. De udgør omkring 60 % af jordskorpens volumen og har altid tiltrukket sig opmærksomhed og tjent som undersøgelsesobjekter for geokemikere og petrologer.

Et pålideligt grundlag for termodynamiske modeller kan kun være den eksperimentelle undersøgelse af ligevægten mellem mineraler - faste opløsninger.

At vurdere modstanden af ​​matricer til bortskaffelse af radioaktivt affald over for udvaskning er også arbejde, der udføres dygtigt af eksperimentelle petrologer og geokemikere. Der findes en testmetode for IAEA MCC-1 ved 90 o C, i destilleret vand. Udvaskningshastighederne for mineralmatricer bestemt ud fra det falder med stigende varighed af eksperimenter (i modsætning til glasmatricer, hvor konstant udvaskningshastigheder observeres). Dette forklares af det faktum, at i mineraler, efter fjernelse af elementer fra overfladen af ​​prøven, er udvaskningshastighederne bestemt af den intrakrystallinske diffusion af elementer, som er meget lav ved 90 o C. Derfor er et kraftigt fald i udvaskningen satser opstår. Glas, når det udsættes for vand, bliver kontinuerligt behandlet og krystalliseret, og derfor bevæger forarbejdningszonen sig dybere.

Eksperimentelle data har vist, at hastighederne for udvaskning af grundstoffer fra mineraler varierer. Udvaskningsprocesser forløber som regel inkongruent. Hvis vi betragter det ekstreme, de fleste lave hastigheder udvaskning (opnået på 50 - 78 dage), så i henhold til stigningen i hastigheden af ​​udvaskning af forskellige oxider, er der planlagt en serie: Al Na (Ca) Si.

Udvaskningshastigheder for individuelle oxider stiger i følgende mineralserier:

for SiO 2: orthoclase scapolite nefelinelabradorit sodalit

0,0080,140 (g/m 2× dag)

for Na20: labradorit scapolit nefelin sodalit;

0,004 0,110 (g/m 2 x dag) for CaO: labradorit scapolite apatit;

0,0060,013 (g/m 2× dag)

Calcium og natrium indtager de samme krystalkemiske positioner i mineraler som strontium og cæsium, derfor kan vi til en første tilnærmelse antage, at deres udvaskningshastigheder vil være ens og tæt på dem fra synrock. I denne henseende er rammealuminosilikater lovende matrixmaterialer til binding af radionuklider, da udvaskningshastighederne for Cs og Sr fra dem er 2 størrelsesordener lavere end for borosilikatglas og er sammenlignelige med udvaskningshastighederne for synroc-C, som i øjeblikket er mest stabile matrixmateriale.

Direkte syntese af aluminosilicater, især fra blandinger indeholdende radioaktive isotoper, kræver den samme komplekse og dyre teknologi som fremstillingen af ​​synroc. Det næste trin var udvikling og syntese af keramiske matricer ved hjælp af metoden til sorption af radionuklider på zeolitter med deres efterfølgende omdannelse til feldspat.

Det er kendt, at nogle naturlige og syntetiske zeolitter har høj selektivitet over for Sr og Cs. Men lige så let de absorberer disse elementer fra opløsninger, frigiver de dem lige så let. Problemet er, hvordan man bevarer sorberede Sr og Cs. Nogle af disse zeolitter er fuldstændig (minus vand) isokemiske for feldspat. Desuden gør ionbytningssorptionsprocessen det muligt at opnå zeolitter af en given sammensætning, og denne proces er forholdsvis let at kontrollere og styre.

Anvendelsen af ​​fasetransformationer har følgende fordele i forhold til andre metoder til størkning af radioaktivt affald:

· muligheden for at behandle opløsninger af fragmenteringsradionuklider af forskellige koncentrationer og forhold mellem grundstoffer;

· evnen til konstant at overvåge processen med sorption og mætning af zeolit-sorbenten med radioaktive affaldselementer i overensstemmelse med Al/Si-forholdet i zeolitten;

· ionbytning på zeolitter er veludviklet teknologisk og anvendes i vid udstrækning i industrien til rensning af flydende affald, hvilket indebærer god teknologisk viden om det grundlæggende i processen;

· Faste opløsninger af feldspat og feldspatoider opnået i processen med keramisering af zeolitter er ikke krævende med hensyn til streng overholdelse af Al/Si-forholdet i råmaterialet, og det resulterende matrixmateriale svarer til princippet om fase og kemisk korrespondance for mineralforeninger af magmatiske og metamorfe bjergarter i jordskorpen;

· Relativt simpelt teknologisk skema til fremstilling af matricer ved at eliminere calcineringsstadiet;

· let fremstilling af råmaterialer (naturlige og kunstige zeolitter) til brug som sorbenter;

· lave omkostninger til naturlige og syntetiske zeolitter, muligheden for at bruge affaldszeolitter.

Denne metode kan bruges til at rense vandige opløsninger, der også indeholder cæsiumradionuklider. Omdannelsen af ​​zeolit ​​til feldspatisk keramik tillader, i overensstemmelse med begrebet fase og kemisk korrespondance, at placere feldspatisk keramik i bjergarter, hvor feldspat er de vigtigste bjergartdannende mineraler; Derfor vil udvaskningen af ​​strontium og cæsium blive minimeret. Det er netop disse klipper (vulkanogent-sedimentært kompleks), der er placeret i områderne af lossepladserne til den foreslåede bortskaffelse af radioaktivt affald i Mayak-virksomheden.

For sjældne jordarters grundstoffer er en zirconiumphosphat-sorbent lovende, hvis omdannelse giver keramik indeholdende zirconiumphosphater af sjældne jordarter (de såkaldte NZP-faser) - som er meget stabile faser over for udvaskning og er stabile i jordskorpen. Udvaskningshastigheden af ​​sjældne jordarters elementer fra sådan keramik er en størrelsesorden lavere end fra synroc.

For at immobilisere jod ved sorption på NaX- og CuX-zeolitter blev der opnået keramik indeholdende jod-sodalit- og CuI-faser. Hastigheden for jodudvaskning fra disse keramiske materialer er sammenlignelig med hastighederne for alkali- og jordalkalielementer fra borosilikatglasmatricer.

En lovende retning er skabelsen af ​​to-lags matricer baseret på fasekorrespondancen af ​​mineraler af forskellige sammensætninger i subsolidus-regionen. Kvarts er ligesom feldspat et klippedannende mineral i mange typer bjergarter. Særlige forsøg har vist, at ligevægtskoncentrationen af ​​strontium i opløsning (ved 250 o C og tryk mættet damp) falder med 6-10 gange, når der tilsættes kvarts til systemet. Derfor bør sådanne tolagsmaterialer væsentligt øge modstanden af ​​matricer over for udvaskningsprocesser af faste opløsninger.

På lave temperaturer der er et stort område af ublandbarhed her. Dette tyder på skabelsen af ​​en to-lags matrix med et korn af cæsiumcalsilit i midten, dækket med et lag af almindelig calsilit. Således vil kernen og skallen være i ligevægt med hinanden, hvilket burde minimere processerne med cæsiumdiffusion udad. Kalsilite i sig selv er stabil i alkaliske magmatiske bjergarter af kaliumserien, hvor det vil være muligt at placere (i overensstemmelse med princippet om fase og kemisk korrespondance) sådanne "ideelle" matricer. Syntesen af ​​disse matricer udføres også ved sorption efterfulgt af fasetransformation. Alt ovenstående viser et eksempel på anvendelsen af ​​resultaterne af grundlæggende videnskabelig forskning til at løse praktiske problemer, der med jævne mellemrum opstår før menneskeheden.

3.1.1 Hovedtyper og fysiske og kemiske egenskaber af sten til bortskaffelse af nukleart affald.

Internationale undersøgelser i vores land og i udlandet har vist, at tre typer sten ler (alluvium), sten (granit, basalt, porfyrit), stensalt kan tjene som reservoirer for radioaktivt affald. Alle disse sten i geologiske formationer er udbredt, har tilstrækkeligt areal og tykkelse af lag eller magmatiske legemer.

Stensalt.

Lag stensalt kan tjene som genstand for opførelse af dybe deponeringspladser selv for højaktivt radioaktivt affald og radioaktivt affald med langlivede radionuklider. Et træk ved saltmassiver er fraværet af vandrende vand i dem (ellers kunne massivet ikke have eksisteret i 200-400 millioner år), der er næsten ingen indeslutninger af flydende eller gasdannende urenheder, de er plastiske og strukturelle skader i de kan selvhelbredende, de har høj varmeledningsevne, så de er det muligt at placere radioaktivt affald med højere aktivitet end i andre bjergarter. Derudover er det relativt nemt og billigt at skabe minedrift i stensalt. På samme tid er der på nuværende tidspunkt i mange lande allerede ti og hundreder af kilometer af sådanne arbejder. Derfor kan hulrum af mellemstor og stor volumen (10-300 tusinde m 3) i stensaltlag, der hovedsageligt er skabt af erosion eller nukleare eksplosioner, bruges til uordentlig opbevaring af affald. Ved opbevaring af affald med lav og middel aktivitet bør temperaturen ved hulmuren ikke overstige den geotermiske temperatur med mere end 50°, da dette vil forhindre fordampning af vand og nedbrydning af mineraler. Tværtimod fører afgivelse af varme fra højaktivt affald til smeltning af saltet og størkning af smelten, hvilket fikserer radionuklider. For at nedgrave alle typer radioaktivt affald i stensalt kan der bruges ikke særlig dybe miner og adits, mens mellem- og lavaktivt affald kan hældes i underjordiske kamre i løs vægt eller opbevares i tønder eller dåser. Men i stensalt, i nærvær af fugt, er korrosionen af ​​metalbeholdere ret intens, hvilket gør det vanskeligt at bruge tekniske barrierer, når man begraver radioaktivt affald i lang tid i saltmassiver.

Fordelen ved salte er deres høje varmeledningsevne, og derfor i andre tilfælde lige vilkår Temperaturer i saltdepoter vil være lavere end i lagerfaciliteter placeret i andre miljøer.

Ulempen ved salte er deres relativt høje fluiditet, som øges endnu mere på grund af varmeafgivelsen af ​​HLW. Over tid bliver underjordiske arbejder fyldt med salt. Derfor bliver affald utilgængeligt, og det er vanskeligt at udvinde det til behandling eller genbegravelse. Samtidig kan behandlingen og den praktiske anvendelse af HLW i fremtiden vise sig at være omkostningseffektiv. Dette gælder især for brugt nukleart brændsel, der indeholder betydelige mængder uran og plutonium.

Tilstedeværelsen af ​​lerlag af varierende tykkelse i salte begrænser kraftigt migrationen af ​​radionuklider ud over naturlige barrierer. Som særligt udførte undersøgelser har vist, danner lermineraler i disse bjergarter tynde vandrette lag eller er placeret i form af små linser og rande ved grænserne af halitkorn. Saltlage med Cs bragt i kontakt med klippen trængte dybt ind i prøven over 4 måneder kun til det nærmeste lerlag. Samtidig hæmmes migrationen af ​​radionuklider ikke kun af klart definerede lerlag, men også af mindre kontrasterende aflejringer af lerrande omkring individuelle halitkorn.

Den naturlige sammensætning af halit-ler har således bedre isolerende og afskærmende egenskaber sammenlignet med rene halitbjergarter eller halit med en blanding af anhydrit. Sammen med egenskaben af ​​en fysisk vandtætningsbarriere har lermineraler høje sorptionsegenskaber. I tilfælde af trykaflastning af lagerfaciliteten og formationsvand, der kommer ind i det, vil halit-ler-formationen følgelig begrænse og fastholde de migrerende former for de vigtigste nedgravede radionuklider. Derudover er leret, der er tilbage i bunden af ​​beholderen efter erosion, en yderligere sorptionsbarriere, der er i stand til at tilbageholde cæsium og kobolt i lagerfaciliteten, hvis de går over i væskefasen ( nødsituation) .

Ler.

Ler er mere egnet til at bygge overfladenære lagerfaciliteter eller deponeringssteder for LLW og ILW med relativt kortlivede radionuklider. I nogle lande er det dog planlagt at placere HLW i dem. Fordelene ved ler er lav vandpermeabilitet og høj sorptionskapacitet for radionuklider. Ulempen er de høje omkostninger ved udgravning af minearbejde på grund af behovet for deres fastgørelse samt reduceret termisk ledningsevne. Ved temperaturer over 100°C begynder dehydrering af lermineraler med tab af sorberende egenskaber og plasticitet, dannelse af revner og andre negative konsekvenser.

Klippede sten.

Dette udtryk dækker bredt udvalg sten, der udelukkende består af krystaller. Dette omfatter alle holokrystallinske magmatiske bjergarter, krystallinske skifer og gnejser samt glasagtige vulkanske bjergarter. Selvom salte eller kugler er holokrystallinske bjergarter, er de ikke inkluderet i dette koncept.

Fordelen ved krystallinske bjergarter er deres høje styrke og modstandsdygtighed over for moderate temperaturer, øget varmeledningsevne. Miner i krystallinske bjergarter kan bevare deres stabilitet i næsten ubegrænset tid. Grundvand i krystallinske bjergarter har normalt en lav koncentration af salte og en let alkalisk reducerende karakter, som generelt opfylder betingelserne for minimal opløselighed af radionuklider. Ved valg af placering i et krystallinsk massiv til HLW-placering anvendes blokke med de højeste styrkeegenskaber af de indgående bjergarter og lav frakturering.

Fysisk-kemiske processer, der forekommer i HLW - rock - grundvandssystemet, kan bidrage til både at øge og mindske depotets pålidelighed. Placeringen af ​​HLW i underjordiske minedrift forårsager opvarmning af værtsklipperne, hvilket forstyrrer den fysisk-kemiske ligevægt. Som et resultat begynder cirkulation af opvarmede opløsninger nær beholdere med HLW, hvilket fører til mineraldannelse i det omgivende rum. Bergarter, der som følge af interaktion med opvarmede sprækkevande vil reducere deres vandgennemtrængelighed og øge sorptionsegenskaberne, kan anses for gunstige.

De mest gunstige bjergarter til gravpladser er bjergarter, hvor mineraldannelsesreaktioner er ledsaget af tilstopning af sprækker og porer naturlige observationer vise, at jo højere klippernes basicitet er, jo mere opfylder de de specificerede krav. Således er hydrering af duniter ledsaget af en stigning i volumen af ​​nydannede faser med 47%, gabbro - 16, diorit - 8, granodiorit - 1%, og hydrering af granitter fører overhovedet ikke til selvhelbredelse af revner. Inden for de temperaturområder, der svarer til forholdene på gravpladsen, vil hydreringsreaktioner forløbe med dannelse af mineraler som chlorit, serpentin, talkum, hydromicas, montmorillonit og forskellige blandede lagfaser. Karakteriseret ved høje sorptionsegenskaber vil disse mineraler forhindre spredning af radionuklider uden for depotet.

Således vil de isolerende egenskaber af bjergarter med øget basicitet stige under påvirkning af HLW, hvilket giver os mulighed for at betragte disse bjergarter som at foretrække til opførelse af et depot. Disse omfatter peridotitter, gabbros, basalter, krystallinske skifer af høj basicitet, amfibolitter osv.

Nogle fysisk-kemiske egenskaber sten og mineraler, der er vigtige for bortskaffelse af radioaktivt affald.

Undersøgelsen af ​​stråling og termisk stabilitet af bjergarter og mineraler har vist, at interaktionen af ​​stråling med bjergarter ledsages af en svækkelse af strålingsfluxen og forekomsten af ​​strålingsdefekter i strukturen, hvilket fører til akkumulering af energi i det bestrålede materiale og en lokal temperaturstigning. Disse processer kan ændre de oprindelige egenskaber af klipperne, der indeholder affaldet, forårsage faseovergange, føre til gasdannelse og påvirke integriteten af ​​væggene i lagerfaciliteten.

For sure aluminosilikatbjergarter, der indeholder kvarts og feldspat inden for det absorberede dosisområde på 10 6 -10 8 Gy, ændrer mineralerne ikke deres struktur. Til amorfisering af overfladen af ​​aluminosilicater og dets smeltning kræves strålingsbelastninger: doser på op til 10 12 Gy og samtidig termisk eksponering på 673 K. I dette tilfælde, et delvist tab af densiteten af ​​materialerne og uorden i arrangementet af aluminium i silicium-ilt tetraeder forekommer. Når lermineraler bestråles, vises sorberet vand på deres overflade. Derfor til lerholdige sten stor betydning ved bestråling har den radiolyse af vand både på den ydre overflade og i mellemlagsrummene.

Strålingseffekter under nedgravning af selv højaktivt affald er dog tilsyneladende ikke så vigtige, da selv γ-stråling hovedsageligt absorberes i den radioaktive affaldsmatrix, og kun en lille del af den trænger ind i den omgivende bjergart i en afstand på ca. en meter. Indflydelsen af ​​stråling svækkes også af, at inden for disse samme grænser opstår den største termiske effekt, hvilket forårsager "udglødning" af strålingsfejl.

Når du bruger aluminosilikatsten til at rumme affaldsopbevaring, manifesteres deres sorptionsegenskaber positivt, hvilket øges under påvirkning af ioniserende stråling.

I Europa og Canada, når der planlægges lagerfaciliteter, er der angivet en maksimal temperatur på 100°C og endnu lavere i USA, dette tal er 250°C. Nogle forfattere mener, at det er uhensigtsmæssigt at lade opbevaringstemperaturen stige over 303; 0 K, da fjernelse af den sorberede bund kan føre til en krænkelse af klippernes integritet, udseende af revner osv. Men andre mener, at for at eliminere overfladeakkumulering af vandfilm, bør den mest rationelle temperatur i lagerfaciliteten anses for ikke at være lavere end 313-323 0 K, da strålingsgasdannelse i dette tilfælde med frigivelse af brint vil være optimalt.

Da sorberet vand er til stede i enhver geologisk bjergart, fungerer det som det første udvaskningsmiddel. Enhver lersten indeholder en betydelig mængde vand (op til 12%), som under betingelser forhøjede temperaturer, der er karakteristisk for depoter for radioaktivt affald, vil blive frigivet i en separat fase og fungere som det første udvaskningsmiddel. Etablering af lerbarrierer på gravpladser vil således medføre udvaskningsprocesser under enhver form for drift, også betinget tørre.

Valget af sted (sted) til nedgravning eller opbevaring af radioaktivt affald afhænger af en række faktorer: økonomiske, juridiske, sociopolitiske og naturlige. En særlig rolle er givet til det geologiske miljø - den sidste og vigtigste barriere for at beskytte biosfæren mod strålingsfarlige genstande.

Deponeringspladsen skal være omgivet af en udelukkelseszone, hvor radionuklider tillades at optræde, men uden for hvilken aktiviteten aldrig når et farligt niveau. Fremmedgenstande må ikke placeres nærmere end 3 zoneradier fra bortskaffelsesstedet. På overfladen kaldes denne zone en sanitær beskyttelseszone, men under jorden er den en fremmedgjort blok af bjergkæden.

Den fremmedgjorte blok skal fjernes fra kuglen menneskelig aktivitet i henfaldsperioden for alle radionuklider, derfor bør det være placeret uden for mineralforekomster såvel som uden for zonen med aktiv vandudveksling. Udført som forberedelse til bortskaffelse af affald ingeniørvirksomhed skal sikre den nødvendige mængde og tæthed af bortskaffelse af radioaktivt affald, drift af sikkerheds- og overvågningssystemer, herunder langsigtet kontrol med temperatur, tryk og aktivitet på deponeringsstedet og den fremmedgjorte blok, samt over migration af radioaktive stoffer overalt bjergkæden.

Fra perspektivet moderne videnskab, skal beslutningen om de specifikke egenskaber ved det geologiske miljø på lagerstedet være optimal, det vil sige opfylde alle de opstillede mål og frem for alt garantere sikkerheden. Det skal være objektivt, det vil sige forsvarligt for alle interesserede parter. En sådan beslutning skal være forståelig for offentligheden.

Beslutningen skal tage højde for risikograden ved valg af område til deponering af radioaktivt affald, samt risikoen for div. nødsituationer. Ved vurdering af geologiske kilder til miljøforureningsrisiko er det nødvendigt at tage højde for klippernes fysiske (mekaniske, termiske), filtrerings- og sorptionsegenskaber; tektonisk situation, generel seismisk fare, nylig fejlaktivitet, hastigheden af ​​lodrette bevægelser af jordskorpeblokke; intensiteten af ​​ændringer i geomorfologiske karakteristika: vandoverflod i miljøet, aktivitet af underjordisk vanddynamik http://zab.chita.ru/admin/pictures/426.jpgх farvande, herunder indflydelse global forandring klima, mobilitet af radionuklider i grundvand; træk ved graden af ​​isolation fra overfladen af ​​vandtætte skærme og dannelsen af ​​kanaler til hydraulisk kommunikation af underjordisk og overfladevand; tilgængelighed af værdifulde ressourcer og udsigter til deres opdagelse. Disse geologiske forhold, som bestemmer et områdes egnethed til et lageranlæg, skal vurderes uafhængigt ved hjælp af en parameter, der er repræsentativ for alle risikokilder. De skal give en vurdering baseret på et sæt særlige kriterier relateret til bjergarter, hydrogeologiske forhold, geologiske, tektoniske og mineralske ressourcer. Dette vil give eksperter mulighed for at give en korrekt vurdering af det geologiske miljøs egnethed. Samtidig kan usikkerheden forbundet med informationsgrundlagets snæverhed samt med eksperternes subjektivitet reduceres ved brug af vurderingsskalaer, rangering af karakteristika, en ensartet form for spørgeskemaer og computerbehandling af eksamen. resultater. Oplysninger om typen, mængden, kortsigtede og langsigtede dynamikker i forsyningen af ​​brugt nukleart brændsel vil give mulighed for at udføre zoneinddeling af regionens territorium for at vurdere egnetheden af ​​steder til lagerfaciliteter, installation (brug) af kommunikation, infrastrukturudvikling og andre relaterede, men ikke mindre vigtige problemer.

3.2 Dyb geologisk deponering af radioaktivt affald.

Den lange tidsskala, hvor en del af affaldet forbliver radioaktivt, har ført til ideen om dyb geologisk deponering i underjordiske depoter i stabile geologiske formationer. Isolation tilvejebringes af en kombination af manipulerede og naturlige barrierer (sten, salt, ler), og ingen forpligtelse til aktivt at vedligeholde et sådant deponeringssted videregives til fremtidige generationer. Denne metode omtales ofte som et multibarriere-koncept, der anerkender, at affaldsemballage, depotteknik og selve det geologiske miljø alle udgør barrierer for at forhindre radionuklider i at nå mennesker og miljøet.

Opbevaringsanlægget består af tunneler eller huler, der er gravet ned i klipper, hvori emballeret affald opbevares. I nogle tilfælde (såsom våd sten) er affaldsbeholderne derefter omgivet af et materiale såsom cement eller ler (normalt bentonit) for at give en yderligere barriere (kaldet en buffer eller tilbagefyldning). Materialevalget til affaldsbeholdere og udformningen og materialerne til bufferen varierer afhængigt af typen af ​​affald, der skal opbevares, og arten af ​​de bjergarter, hvori depotet er placeret.

Udførelse af tunnelering og jordarbejder når der bygges et dybt underjordisk lageranlæg ved brug af standard minedrift eller anlægsteknologi, er begrænset til tilgængelige steder (f.eks. under land eller under kystzone), stenblokke, der er tilstrækkeligt stabile og ikke indeholder stort flow grundvand, og dybder mellem 250 og 1000 meter. På mere end 1000 meters dybde bliver udgravning i højere grad teknisk vanskeligt og dermed dyrere.

Dyb geologisk deponering er fortsat den foretrukne mulighed for håndtering af langlivet radioaktivt affald i mange lande, herunder Argentina, Australien, Belgien, Tjekkiet, Finland, Japan, Holland, Republikken Korea, Rusland, Spanien, Sverige, Schweiz og Forenede Stater. Der er således tilstrækkelig information tilgængelig om forskellige bortskaffelseskoncepter; et par eksempler er givet her. Det eneste specialbyggede dybe geologiske depot for langlivet mellemaktivt affald, der i øjeblikket er godkendt til bortskaffelsesoperationer, er beliggende i USA. Bortskaffelsesplaner for brugt brændsel er langt fremme i Finland, Sverige og USA, og det første sådant anlæg er planlagt til at være operationelt i 2010. Dybe begravelsespolitikker overvejes i øjeblikket i Canada og Storbritannien.

3.3 Bortskaffelse nær overfladen

IAEA definerer denne mulighed som bortskaffelse af radioaktivt affald, med eller uden tekniske barrierer, i:

1. Jordnære begravelser i jordhøjde. Disse begravelser er placeret ved eller under overfladen, hvor den beskyttende belægning er cirka flere meter tyk. Affaldsbeholdere placeres i konstruerede lagerkamre, og når kamrene er fyldte fyldes de (genfyldes). Til sidst vil de blive lukket og dækket af en uigennemtrængelig skillevæg og øverste lag jord. Disse begravelser kan omfatte en form for dræning og eventuelt et gasventilationsanlæg.

2. Overfladenære begravelser i huler under jordoverfladen. I modsætning til jordnær nedgravning i jordoverfladen, hvor der graves fra overfladen, kræver en lavvandet nedgravning underjordisk udgravning, men deponeringen er placeret adskillige ti meter under jordens overflade og er tilgængelig gennem en let skrå mineåbning.

Udtrykket "nær overfladebortskaffelse" erstatter udtrykkene "jordbortskaffelse" og "jordbegravelse", men disse ældre termer bruges stadig nogle gange, når der henvises til denne mulighed.

Disse gravpladser kan blive påvirket af langsigtede klimaændringer (f.eks. istid), og denne effekt skal tages i betragtning, når sikkerhedsaspekter tages i betragtning, da sådanne ændringer kan forårsage ødelæggelse af disse gravpladser. Denne form for bortskaffelse anvendes dog normalt til lav- og mellemaktivt affald indeholdende radionuklider med kort periode halveringstid (op til ca. 30 år).

Overfladenære begravelser i jordoverfladen

UK – Drigg i Wales, drevet af BNFL.

Spanien – El Cabril, administreret af ENRESA.

Frankrig – Ayube Center, administreret af Andra.

Japan – Rokkase Mura, administreret af JNFL.

Overfladenære begravelser i huler under jordoverfladen i øjeblikket i drift:

Sverige - Forsmark, hvor gravdybden er 50 meter under bunden af ​​Østersøen.

Finland - Olkiluoto og Loviisa atomkraftværker, hvor dybden af ​​hver begravelse er omkring 100 meter.

3.4 Afsmeltning af sten

En mulighed for at smelte sten, der ligger dybt under jorden, involverer smeltning af affaldet til tilstødende sten. Ideen er at producere en stabil, fast masse, der inkluderer affaldet, eller at indlejre affaldet i en fortyndet form i klippen (det vil sige spredt over en stor mængde klippe), som ikke let kan udvaskes og transporteres tilbage til overfladen . Denne metode er primært blevet foreslået til varmegenererende affald, såsom forglasset , og for racer med passende varmetabsreduktionsegenskaber.

Højaktivt affald i flydende eller fast form kan placeres i et hulrum eller et dybt borehul. Den varme, der frigives af affaldet, ville så blive akkumuleret, hvilket resulterer i tilstrækkeligt høje temperaturer, for at smelte den omgivende sten og opløse radionuklider i den voksende tykkelse af det smeltede materiale. Efterhånden som bjergarten afkøles, vil den krystallisere og blive en matrix for radioaktive stoffer, hvorved affaldet spredes i en stor mængde bjergart.

Der er beregnet en variation af denne mulighed, hvor den varme, der genereres af affaldet, ville blive akkumuleret i containere, og stenen ville smelte omkring containeren. Alternativt, hvis affaldet ikke genererede nok varme, ville affaldet blive immobiliseret i bjergarten ved en konventionel eller nuklear eksplosion.

Stensmeltning er aldrig blevet implementeret for at fjerne radioaktivt affald. Der har ikke været nogen praktiske demonstrationer af gennemførligheden af ​​denne mulighed ud over laboratorieundersøgelser af stenafsmeltning. Nogle eksempler på denne mulighed og dens variationer er beskrevet nedenfor.

I slutningen af ​​1970'erne og begyndelsen af ​​1980'erne blev muligheden for at smelte sten i dybden avanceret til det tekniske designstadium. Dette projekt involverede konstruktion af en aksel eller et borehul, der ville føre ind i et hulrum til en dybde på 2,5 kilometer. Designet blev gennemgået, men viste ikke, at affaldet ville være ubevægeligt i en mængde af sten, der er tusind gange større end den oprindelige affaldsmængde.

Et andet tidligt forslag var at designe varmebestandige affaldsbeholdere, der ville generere varme i sådanne mængder, at de ville smelte den underliggende sten, så de kunne bevæge sig ned til store dybder, hvor den smeltede sten størknede over dem. Dette alternativ havde ligheder med lignende selvbortskaffelsesmetoder, der blev foreslået til bortskaffelse af højaktivt affald i iskapper.

I 1990'erne var der fornyet interesse for denne mulighed, især for bortskaffelse af begrænsede mængder af specialiseret højaktivt affald, især plutonium, i Rusland og Storbritannien. Der er foreslået et design, hvor indholdet af affaldet i beholderen, beholderens sammensætning og dens placeringsplan er designet til at bevare beholderen og forhindre affaldet i at blive indlejret i den smeltede sten. Værtsbjergarten ville kun være delvist smeltet, og beholderen ville ikke flytte til store dybder.

Russiske videnskabsmænd har foreslået, at højaktivt affald, især med overskydende plutonium, placeres i en dyb skakt og immobiliseres af en atomeksplosion. Den store forstyrrelse af stenmasse og grundvand forårsaget af brugen af ​​nukleare eksplosioner, samt overvejelser om våbenkontrol, førte imidlertid til en generel opgivelse af denne mulighed.

3.5 Direkte injektion

Denne tilgang involverer indsprøjtning af flydende radioaktivt affald direkte i en klippeformation dybt under jorden, som er udvalgt på grund af dets passende affaldsindeslutningsegenskaber (det vil sige at minimere enhver yderligere bevægelse efter injektion).

Dette kræver en række geologiske forudsætninger. Der skal være en klippeformation (injektionsreservoiret) med tilstrækkelig porøsitet til at rumme affaldet og tilstrækkelig permeabilitet til at tillade let injektion (dvs. fungere som en svamp). Over og under injektionsreservoiret skal der være uigennemtrængelige lag, der kan fungere som naturlige tætninger. Yderligere fordele kan være tilvejebragt af geologiske karakteristika, der begrænser horisontal eller vertikal bevægelse. For eksempel pumpning af grundvand i klippelag indeholdende naturlig saltlage. Dette skyldes det faktum, at den høje tæthed af saltlage ( saltvand) ville reducere muligheden for opadgående bevægelse.

Direkte injektion kan i princippet anvendes til enhver form for radioaktivt affald, forudsat at det omdannes til en opløsning eller gylle (meget fine partikler i vand). Gylle, der indeholder en cementgylle, der hærder under jorden, kan også bruges til at minimere bevægelsen af ​​radioaktivt affald. Direkte injektion er blevet implementeret i Rusland og USA, som beskrevet nedenfor.

I 1957 begyndte Rusland omfattende geologiske undersøgelser af formationer, der er egnede til injektion af radioaktivt affald. Tre steder blev fundet, alle i sedimentære bjergarter. I Krasnoyarsk-26 og Tomsk-7 blev der indsprøjtet i porøse sandstenslag blokeret af ler på op til 400 meters dybde. I Dimitrovgrad er injektionen i øjeblikket stoppet, men den blev udført der i sandsten og kalksten i en dybde af 1400 meter. I alt blev der injiceret flere titusinder af kubikmeter lav-, middel- og højaktivt affald.

I USA blev der i 1970'erne forsøgt direkte injektion af cirka 7.500 kubikmeter lavaktivt affald som cementopslæmning til en dybde på cirka 300 meter. Det blev produceret over en 10-årig periode på Oak Ridge National Laboratory, Tennessee, og blev forladt på grund af usikkerhed om flytning af gylle ind i omgivende sten (skifer). Derudover blev en plan om at injicere højaktivt affald i krystallinsk grundfjeld under Savannah River Process Complex i South Carolina i USA stoppet, før den kunne fortsætte på grund af offentlige bekymringer.

Radioaktive materialer, der genereres som affaldsprodukter fra olie- og gasindustrien, omtales generelt som "Natural Advanced Technology Radioactive Materials - TENORM". I Storbritannien er det meste af dette affald undtaget fra bortskaffelse i henhold til UK Radioactive Substances Act 1993 på grund af dets lave niveau af radioaktivitet. Noget sådant affald har dog højere aktivitet. Der er i øjeblikket et begrænset antal tilgængelige bortskaffelsesveje, herunder reinjektion tilbage i borehullet (dvs. kilden), som er godkendt af det britiske miljøagentur.

3.6 Andre metoder til bortskaffelse af radioaktivt affald

Bortskaffelse til søs vedrører radioaktivt affald, der transporteres på skibe og udledes i havet i emballager designet:

At eksplodere i dybden, hvilket resulterer i direkte frigivelse og spredning af radioaktivt materiale i havet, eller

At dykke ned på havbunden og nå den intakt.

Efter nogen tid vil den fysiske indeslutning af beholderne ikke længere være effektiv, og de radioaktive stoffer vil forsvinde og fortyndes i havet. Yderligere fortynding vil få radioaktive stoffer til at migrere væk fra udledningsstedet under påvirkning af strømme.

Mængden af ​​tilbageværende radioaktive stoffer havvand, ville falde yderligere på grund af naturligt radioaktivt henfald og bevægelse af radioaktive stoffer til havbundssedimenter under sorptionsprocessen.

Metoden til bortskaffelse af lav- og mellemaktivt affald på havet har været praktiseret i nogen tid. Det er gået fra en almindeligt accepteret metode til bortskaffelse, som faktisk blev implementeret af en række lande, til en metode, der nu er forbudt i internationale aftaler. Lande, der på et eller andet tidspunkt har forsøgt at udlede radioaktivt affald i havet ved hjælp af ovenstående metoder, omfatter Belgien, Frankrig, Forbundsrepublikken Tyskland, Italien, Holland, Sverige og Schweiz samt Japan. Sydkorea og USA. Denne mulighed er ikke implementeret for højaktivt affald.

3.6.2 Fjernelse af undersøisk bund

Deponeringsmuligheden indebærer deponering af radioaktive affaldsbeholdere under havbunden i et passende geologisk miljø under havbunden kl. stor dybde. Denne mulighed er blevet foreslået for lav-, mellem- og højaktivt affald. Variationer af denne mulighed omfatter:

Et lageranlæg placeret under havbunden. Lagerfaciliteten ville være tilgængelig fra land, fra en lille ubeboet ø eller fra en struktur beliggende et stykke fra kysten;

Bortskaffelse af radioaktivt affald i dybe havsedimenter. Denne metode er forbudt i henhold til internationale aftaler.

Fjernelse under havbunden er ikke blevet gennemført nogen steder og er ikke tilladt i henhold til internationale aftaler.

Bortskaffelse af radioaktivt affald i et depot under havbunden er blevet overvejet af Sverige og Storbritannien. Hvis konceptet med et depot under havbunden blev anset for ønskeligt, kunne udformningen af ​​et sådant depot udformes med henblik på at sikre muligheden for fremtidig affaldsretur. Kontrol med affald i et sådant depot ville være mindre problematisk end ved andre former for bortskaffelse til søs.

I 1980'erne blev muligheden for at bortskaffe højaktivt affald i dybhavssedimenter undersøgt, og en formel rapport blev fremlagt af Organisationen økonomisk samarbejde og udvikling. For at realisere dette koncept var det radioaktive affald planlagt at blive pakket i korrosionsbestandige beholdere eller glas, der skulle placeres mindst 4.000 meter under vandspejlet i havbundens stabile dybe geologi, valgt til både den langsomme vandstrøm og evnen til at forsinke bevægelsen af ​​radionuklider. De radioaktive stoffer, der har passeret gennem sedimenterne, vil derefter gennemgå de samme processer med fortynding, spredning, diffusion og sorption, som påvirker radioaktivt affald, der bortskaffes i havet. Denne deponeringsmetode giver derfor yderligere indeslutning af radionuklider sammenlignet med bortskaffelse af radioaktivt affald direkte på havbunden.

Bortskaffelse af radioaktivt affald i dybe havsedimenter kunne opnås af to forskellige metoder: Brug af penetratorer (anordninger til at trænge ind i sedimenter) eller boring af brønde til placeringssteder. Dybden af ​​bortskaffelse af affaldsbeholdere under havbunden kan variere for hver af de to metoder. Hvis der blev brugt penetratorer, kunne affaldsbeholdere placeres i sedimenter i en dybde på omkring 50 meter. Penetratorerne, der vejede flere tons, ville synke ned i vandet og få nok momentum til at trænge ind i sedimentet. Et centralt aspekt ved bortskaffelse af radioaktivt affald i havbundssedimenter er, at affaldet er isoleret fra havbunden af ​​sedimentets tykkelse. I 1986 blev en vis tillid til denne metode givet af eksperimenter udført på en vanddybde på omkring 250 meter i Middelhavet.

Eksperimenter viste tydeligt, at indgangsvejene skabt af penetratorerne blev lukket og genopfyldt med genløst sediment af omtrent samme tæthed som det omgivende uforstyrrede sediment.

Det er også muligt at placere affald under havbunden ved hjælp af boreudstyr, som har været brugt på store dybder i cirka 30 år. Med denne metode kunne emballeret affald placeres i boringer boret 800 meter under havbunden, med den øverste container placeret omkring 300 meter under havbunden.

3.6.3 Fjernelse i bevægelseszoner

Bevægelseszoner er områder, hvor en tættere plade af jordskorpen bevæger sig lavere mod en anden, lettere plade. En litosfærisk plades fremstød på en anden fører til dannelsen af ​​en forkastning (rench), der optræder i en vis afstand fra havets kyst, og forårsager jordskælv, der opstår i zonen med skrå kontakt mellem jordskorpen. Kanten af ​​den dominerende plade knuses og rejser sig og danner en kæde af bjerge parallelt med forkastningen. Dybe marine sedimenter skrabes af den nedadgående plade og bygges ind i tilstødende bjerge. Når en havplade synker ned i den varme kappe, kan dele af den begynde at smelte. Sådan dannes magma, vandrer opad, en del af det når jordens overflade i form af lava, der bryder ud fra vulkanske kratere. Som vist i den medfølgende illustration var ideen med denne mulighed at begrave affaldet i en sådan forkastningszone, at det derefter ville blive båret dybere ned i jordskorpen.

Denne metode er ikke tilladt i henhold til internationale aftaler, fordi det er en form for bortskaffelse til søs. Selvom der findes zoner med pladebevægelse flere steder på jordens overflade, er deres antal meget begrænset geografisk. Intet land, der producerer radioaktivt affald, har ret til at overveje deponering i dybhavsgrave uden at finde en internationalt acceptabel løsning på dette problem. Denne mulighed er dog ikke implementeret nogen steder, da det er en af ​​de former for deponering af radioaktivt affald på havet og derfor ikke er tilladt i henhold til internationale aftaler.

3.6.4 Begravelse i indlandsis

Ved denne bortskaffelsesmulighed vil beholdere indeholdende varmeafgivende affald blive placeret i stabile iskapper, som dem der findes i Grønland og Antarktis. Beholderne ville smelte den omgivende is og synke dybt ned i indlandsisen, hvor isen kunne omkrystallisere over affaldet og skabe en kraftig barriere.

Selvom deponering i iskapper teknisk set kunne overvejes for alle typer radioaktivt affald, er det kun blevet seriøst undersøgt for højaktivt affald, hvor varmen, der genereres af affaldet, med fordel kunne bruges til selv at begrave affaldet i isen ved at smelte det.

Muligheden for fjernelse i iskapper er aldrig blevet implementeret. Det er blevet afvist af lande, der har underskrevet Antarktis-traktaten eller er forpligtet til at levere en løsning til at håndtere deres radioaktive affald inden for deres nationale grænser. Siden 1980 er der ikke foretaget nogen seriøs undersøgelse af denne mulighed.

3.6.5 Fjernelse i det ydre rum

Denne mulighed har til formål at fjerne radioaktivt affald fra Jorden for evigt ved at slippe det ud i rummet. Det er klart, at affaldet skal emballeres på en sådan måde, at det forbliver ubeskadiget i de mest utænkelige ulykkesscenarier. En raket eller rumfærge kunne bruges til at sende emballeret affald ud i det ydre rum. Flere endelige destinationer for affaldet blev overvejet, herunder at lede det mod Solen, holde det i kredsløb om Solen mellem Jorden og Venus og helt at smide affaldet væk. solsystem. Dette er nødvendigt, fordi placeringen af ​​affald i det ydre rum i lavt kredsløb om Jorden er fyldt med dets mulige tilbagevenden til Jorden.

De høje omkostninger ved denne mulighed betyder, at denne metode til bortskaffelse af radioaktivt affald kan være egnet til højaktivt affald eller brugt brændsel (dvs. langlivet, højradioaktivt materiale, der er relativt lille i volumen). Genanvendelse af affaldet kan være påkrævet for at adskille de mere radioaktive materialer til deponering i det ydre rum og derfor reducere mængden af ​​transporteret gods forbundet med mulig risiko mislykket lancering.

De mest detaljerede undersøgelser af denne mulighed blev udført i USA af NASA i slutningen af ​​1970'erne og begyndelsen af ​​1980'erne. I øjeblikket NASA. Kun termiske radioisotopgeneratorer (TRG'er), der indeholder flere kilo Pu-238, sendes ud i rummet.

4. Radioaktivt affald og brugt nukleart brændsel i den russiske atomkraftindustri.

Hvad er den reelle situation med radioaktivt affald fra atomkraftværker i Rusland? Atomkraftværker er lagerpladser for radioaktivt affald, der genereres ud over brugt brændsel. Omkring 300 tusinde m3 radioaktivt affald med en samlet aktivitet på omkring 50 tusind curies opbevares på russiske atomkraftværkers territorium. Ikke et eneste atomkraftværk har et komplet sæt installationer til konditionering af radioaktivt affald. Flydende radioaktivt affald fordampes, og det resulterende koncentrat opbevares i metalbeholdere, i nogle tilfælde forhærdet ved bituminisering. Fast radioaktivt affald anbringes i særlige lagerfaciliteter uden forudgående forberedelse. Kun tre atomkraftværker har presseanlæg, og to stationer har forbrændingsanlæg for fast radioaktivt affald. Disse tekniske midler er tydeligvis ikke nok set fra et synspunkt moderne tilgang at sikre stråling og miljøsikkerhed. Meget alvorlige vanskeligheder opstod på grund af det faktum, at fast og størknet affaldslagre i mange russiske atomkraftværker overfyldt. De fleste atomkraftværker har ikke et komplet sæt tekniske midler, der er nødvendige ud fra en moderne tilgang til at sikre stråling og miljøsikkerhed. Atomenergi kan ikke eksistere anderledes end ved at producere flere og flere mængder af kunstige radionuklider, herunder plutonium, som naturen indtil begyndelsen af ​​40'erne af forrige århundrede ikke kendte til, og som den ikke er tilpasset til dato, som følge af driften af atomkraftværker med reaktor VVER og RBMK anlæg lagrer omkring 14 tusinde tons brugt nukleart brændsel i lagerfaciliteter af forskellige typer og tilbehør, dens samlede radioaktivitet er 5 milliarder Ci (34,5 Ci for hver person). Det meste af det (ca. 80%) er lagret i reaktoropbevaringspuljer og stationsopbevaringsfaciliteter for brugt brændsel, resten af ​​brændslet er i centraliserede lagerfaciliteter på RT-1-anlægget hos Mayak Production Association og på Mining and Chemical Combine ( MCC) nær Krasnoyarsk (VVER-SNF 1000). Den årlige stigning i brugt brændsel er omkring 800 tons (135 tons brugt brændsel leveres årligt fra VVER-1000 reaktorer).

Specificiteten af ​​brugt brændsel fra russiske atomkraftværker er dets mangfoldighed både i fysiske og tekniske parametre og i masse- og størrelseskarakteristika for brændselssamlinger, hvilket bestemmer forskelle i tilgangen til yderligere håndtering af brugt brændsel. Et uløst element i denne ordning er skabelsen af ​​produktion af blandet uran-plutoniumbrændstof fra regenereret plutonium akkumuleret på RT-1-anlægget i Mayak Production Association i et volumen på -30 tons.

For reaktorer af typerne VVER-1000 og RBMK-1000 er en tvungen løsning (af en række årsager) den mellemliggende langtidsopbevaring af brugt brændsel fra dette affald før oparbejdningens start, hvilket ikke er inkluderet i omkostningerne vedr. det endelige produkt - elektricitet.

5. Problemer med det radioaktive affaldshåndteringssystem i Rusland og mulige måder at løse dem på

5.1 Strukturen af ​​det radioaktive affaldshåndteringssystem i Den Russiske Føderation

Problemet med håndtering af radioaktivt affald er mangefacetteret og komplekst og er komplekst af natur. Når du beslutter det, er det nødvendigt at tage hensyn til det forskellige faktorer, herunder en eventuel stigning i omkostningerne til virksomheders produkter eller tjenester som følge af indførelsen af ​​nye krav til opbevaring og håndtering af radioaktivt affald, brugen af ​​særlige obligatoriske teknologier til håndtering af radioaktivt affald, mangfoldigheden af ​​metoder til håndtering af radioaktivt affald afhængigt af deres specifikke aktivitet, fysisk-kemiske tilstand, radionuklidsammensætning, volumener, toksicitet og betingelser for sikker opbevaring og bortskaffelse. Analyse af den lovgivningsmæssige ramme for Den Russiske Føderation, der regulerer håndteringen af ​​radioaktivt affald i den sidste fase af den nukleare brændselscyklus - strukturen af ​​den lovgivningsmæssige ramme teknisk dokumentation, overholdelse af krav til forskellige stadier af håndtering af radioaktivt affald i dokumenter på forskellige niveauer mv. viste, at den mangler dokumenter, der definerer:

det grundlæggende i statens politik inden for håndtering af radioaktivt affald, som vil definere ejendomsrettigheder inden for håndtering af radioaktivt affald og finansieringskilder for denne aktivitet samt ansvaret for virksomheder, der producerer radioaktivt affald;

maksimale mængder og perioder med midlertidig opbevaring af forskelligt radioaktivt affald;

proceduren for at blive enige og træffe beslutninger om placeringen af ​​endelige isolations- (bortskaffelses-)punkter for radioaktivt affald;

metoder til vurdering af sikkerheden af ​​endelige isolationsanlæg og metoder til indhentning af indledende data til sådanne vurderinger samt en række andre vigtige punkter.

Derudover indeholder de nuværende dokumenter modsigelser og kræver også forbedringer. Den eksisterende klassificering af radioaktivt affald (efter aktivitetsniveau) indeholder således ikke instruktioner om de nødvendige perioder for affaldsisolering fra biosfæren og som følge heraf metoder til bortskaffelse heraf.

Den aktuelle situation med radioaktivt affald er karakteriseret ved følgende figurer. Ifølge det statslige regnskabs- og kontrolsystem for radioaktive stoffer og radioaktivt affald er der pr. 1. januar 2004 blevet akkumuleret mere end 1,5 milliarder Ci (5,96E+19Bq) i Den Russiske Føderation, hvoraf mere end 99% er koncentreret kl. Rosatom virksomheder.

Det meste affald er placeret i midlertidige lagerfaciliteter. En af vigtige grunde akkumulering af store mængder radioaktivt affald i lagerfaciliteter er den nuværende ineffektive tilgang til affaldshåndtering. Det er i dag accepteret, at alt genereret affald skal opbevares i 30-50 år med mulighed for forlængelse af opbevaringsperioden. Denne vej fører ikke til en endelig sikker løsning på problemet og kræver betydelige omkostninger til drift af lagerfaciliteter uden en klar udsigt til at eliminere sidstnævnte. Hvori endelige beslutning problemet med ophobning af radioaktivt affald overføres til efterfølgende generationer.

Et alternativ er at indføre princippet om endelig isolering af radioaktivt affald, hvor risikoen for ulykker og den negative påvirkning af radioaktivt affald på mennesker og miljø reduceres med cirka 2-3 størrelsesordener. Den primære metode til isolering bør derfor ikke være langtidsopbevaring, men den endelige bortskaffelse af affald. Overvejer klimatiske forhold I Rusland er underjordisk affaldsisolering sikrere end isolering nær overfladen.

Den nuværende situation kompliceres af "bulk"-placering af fast radioaktivt affald, som indtil for nylig har været brugt på lagerfaciliteter i virksomheder, der er kilder til radioaktivt affald, som regel.

RW-lagerfaciliteter blev oprettet under hensyntagen til virksomhedernes specifikationer og de anvendte teknologier, som et resultat af, at der praktisk talt ikke er nogen standardløsninger til affaldsisolering. Fast radioaktivt affald opbevares i lagerfaciliteter på mere end 30 personer forskellige typer, hovedsageligt repræsenteret af specialiserede bygninger eller interne industrilokaler, skyttegrave og bunkere, tanke og åbne områder. Flydende affald opbevares i mere end 18 forskellige typer lagerfaciliteter, hovedsageligt repræsenteret af fritstående containere, åbne reservoirer, gylleopbevaringsfaciliteter osv. Designet af lagerfaciliteterne gav ikke løsninger til deres nedlukning og efterfølgende rehabilitering af områderne. Alt dette komplicerer betydeligt bestemmelsen af ​​radionuklid og kemisk sammensætning opbevaret affald og gør det svært eller ofte umuligt at fjerne det.

Der findes ingen standardløsninger i industrien til behandling og klargøring af radioaktivt affald til bortskaffelse. Teknologier til behandling og konditionering af radioaktivt affald, og dermed behandlingsanlæg, blev skabt under hensyntagen til de særlige forhold ved det genererede radioaktive affald på hver virksomhed og er for det meste ikke samlet og universel.

Det kompleks af problemer, der er beskrevet inden for håndtering af radioaktivt affald, bestemmer behovet for at modernisere det nuværende system.

5.2 Forslag til ændring af doktrinen om håndtering af radioaktivt affald

Grundlæggende om teknisk politik for effektiv løsning Problemerne med endelig isolering af eksisterende radioaktivt affald i Den Russiske Føderation kan formuleres som følger:

Ændring af den eksisterende konceptuelle tilgang til affaldsisolering. I RW-forvaltningsprojekter bør hovedmetoden til affaldsisolering ikke være langtidsopbevaring, men den endelige bortskaffelse af affald uden mulig nyttiggørelse;

Minimering af oprettelsen af ​​nye overflade- og overfladenære lagerfaciliteter for radioaktivt affald på virksomheder;

Brug af territorier, der støder op til virksomheder, som er kilder til generering og akkumulering af store mængder affald og har erfaring og tilladelser til at håndtere dem til at skabe nye regionale og lokale depoter for radioaktivt affald, hvis muligt, med maksimal udnyttelse af eksisterende underjordiske faciliteter, der nedlægges;

Brug af standardteknologier til håndtering af radioaktivt affald til visse typer affald og typer af lagerfaciliteter;

Udvikling eller ændring af lovgivningsmæssig og regulatorisk teknisk dokumentation til gennemførelse af bortskaffelse af alle typer radioaktivt affald.

6. Konklusion

Således kan vi konkludere, at den mest realistiske og lovende måde at bortskaffe radioaktivt affald på er deres geologiske bortskaffelse. Den vanskelige økonomiske situation i vores land tillader ikke brugen af ​​alternative, dyre bortskaffelsesmetoder i industriel skala.

Derfor vil den vigtigste opgave for geologisk forskning være at undersøge de optimale geologiske betingelser for sikker deponering af radioaktivt affald, muligvis på specifikke nukleare industrivirksomheders territorium. Den hurtigste måde at løse problemet på er at bruge borehulsdepoter, hvis konstruktion ikke kræver store kapitalomkostninger og giver dig mulighed for at begynde nedgravningen af ​​HLW i relativt små geologiske blokke af gunstige bjergarter.

Det forekommer relevant at skabe videnskabelige og metodiske retningslinjer for valg af det geologiske miljø til bortskaffelse af HLW og identificering af de mest lovende steder i Rusland til opførelse af depoter.

Et meget lovende område af geologisk og mineralogisk forskning udført af russiske forskere kan være studiet af de isolerende egenskaber af det geologiske miljø og sorptionsegenskaberne af naturlige mineralblandinger.

7. Liste over brugt litteratur:

1. Belyaev A.M. Radioøkologi

2. Baseret på materialer fra konferencen "Safety of Nuclear Technologies: Economics of Safety and Handling of IRS"

3. Kedrovsky O.L., Shishits Yu.I., Leonov E.A., et al. Hovedretninger til løsning af problemet med pålidelig isolering af radioaktivt affald i USSR. // Atomenergi, bind 64, udgave 4. 1988, s. 287-294.

4. IAEA Bulletin. T. 42. Nr. 3. - Wien, 2000.

5. Kochkin B.T. Udvælgelse af geologiske forhold for deponering af højradioaktivt affald // Dis. til jobansøgningen d. g.-m. n. IGEM RAN, M., 2002.

6. Laverov N.P., Omelyanenko B.I., Velichkin V.I. Geologiske aspekter af problemet med bortskaffelse af radioaktivt affald // Geoøkologi. 1999. Nr. 6.

Eksistensen af ​​levende organismer på jorden (mennesker, fugle, dyr, planter) afhænger i høj grad af, hvor beskyttet det miljø, de lever i, er mod forurening. Hvert år ophober menneskeheden en enorm mængde affald, og det fører til, at radioaktivt affald bliver en trussel mod hele verden, hvis det ikke bliver ødelagt.

Nu er der allerede mange lande, hvor problemet med miljøforurening, hvis kilder er husholdninger, industri affald, vær særlig opmærksom på:

• adskille husholdningsaffald og derefter bruge metoder til sikkert at genbruge det;
• bygge affaldsgenbrugsanlæg;
• skabe særligt udstyrede steder til bortskaffelse af farlige stoffer;
• skabe nye teknologier til forarbejdning af sekundære råmaterialer.

Lande som Japan, Sverige, Holland og nogle andre stater om spørgsmålet om bortskaffelse og bortskaffelse af radioaktivt affald husholdningsaffald bliver taget alvorligt.

Resultatet af en uansvarlig holdning er dannelsen af ​​gigantiske lossepladser, hvor affaldsprodukter nedbrydes og bliver til bjerge af giftigt affald.

Hvornår opstod affaldet?

Med menneskets fremkomst på Jorden dukkede affald også op. Men hvis de gamle indbyggere ikke vidste, hvad pærer, glas, polyethylen og andre var moderne præstationer, så arbejder nu videnskabelige laboratorier med problemet med at ødelægge kemisk affald, hvor talentfulde videnskabsmænd tiltrækkes. Det er stadig ikke helt klart, hvad der venter verden om hundreder, tusinder af år, hvis affald fortsætter med at samle sig.

De første husholdningsopfindelser dukkede op med udviklingen af ​​glasproduktion. Først blev der produceret lidt, og ingen tænkte på problemet med affaldsgenerering. Industri, holde trit med videnskabelige resultater, begyndte aktivt at udvikle sig i begyndelsen af ​​det 19. århundrede. Fabrikker, der brugte maskiner, voksede hurtigt. Tonsvis af forarbejdet kul blev frigivet til atmosfæren, som forurenede atmosfæren på grund af dannelsen af ​​skarp røg. Nu "fodrer" industrigiganter floder, have og søer med enorme mængder giftige emissioner, naturlige kilder bliver uundgåeligt steder for deres begravelse.

Klassifikation

I Rusland er føderal lov nr. 190 af 11. juli 2011 i kraft, som afspejler de vigtigste bestemmelser for indsamling og håndtering af radioaktivt affald. De vigtigste evalueringskriterier for klassificering af radioaktivt affald er:

• bortskaffet - radioaktivt affald, der ikke overstiger risikoen for strålingseksponering og omkostningerne ved fjernelse fra lager med efterfølgende nedgravning eller håndtering.
• særligt - radioaktivt affald, der overstiger risikoen for strålingseksponering og omkostningerne ved efterfølgende bortskaffelse eller nyttiggørelse.

Strålekilder er farlige på grund af deres skadelige virkning på den menneskelige krop, og derfor er behovet for at lokalisere aktivt affald ekstremt vigtigt. Atomkraftværker producerer næsten ingenting, men der er et andet vanskeligt problem forbundet med dem. Brugt brændsel fyldes i beholdere, de forbliver radioaktive i lang tid, og dets mængde vokser konstant. Tilbage i 50'erne blev de første forskningsforsøg gjort for at løse problemet med radioaktivt affald. Der er fremsat forslag om at sende dem ud i rummet, opbevare dem på havbunden og andre svært tilgængelige steder.

Der er forskellige lossepladsplaner, men beslutninger om, hvordan pladserne skal bruges, er bestridt offentlige organisationer og miljøforkæmpere. Statens videnskabelige laboratorier har arbejdet på problemet med at ødelægge det farligste affald næsten siden kernefysikken dukkede op.

Hvis det lykkes, vil dette reducere mængden af ​​radioaktivt affald, der genereres af atomkraftværker, med op til 90 procent.

Hvad der sker i atomkraftværker er, at en brændselsstang indeholdende uraniumoxid er indeholdt i en rustfri stålcylinder. Det placeres i en reaktor, uranet henfalder og frigiver termisk energi, den driver en turbine og producerer elektricitet. Men efter kun 5 procent af uranet var blottet Radioaktivt henfald, bliver hele stangen forurenet med andre elementer og skal bortskaffes.

Dette producerer såkaldt brugt radioaktivt brændsel. Det er ikke længere nyttigt til at generere elektricitet og bliver til affald. Stoffet indeholder urenheder af plutonium, americium, cerium og andre biprodukter fra nukleart henfald - dette er en farlig radioaktiv "cocktail". Amerikanske videnskabsmænd udfører eksperimenter med specielle anordninger til kunstigt at fuldføre den nukleare henfaldscyklus.

Bortskaffelse af affald

Anlæg, hvor radioaktivt affald opbevares, er ikke markeret på kort, der er ingen identifikationsskilte på vejene, og omkredsen er nøje bevogtet. Samtidig er det forbudt at vise sikkerhedssystemet til nogen. Flere dusin sådanne genstande er spredt ud over Rusland. Her bygges lagerfaciliteter for radioaktivt affald. En af disse foreninger oparbejder nukleart brændsel. Brugbart materiale adskilles fra aktivt affald. De kasseres, og værdifulde komponenter sælges igen.

Kravene til den udenlandske køber er enkle: han tager brændstoffet, bruger det og returnerer det radioaktive affald. De bliver kørt til fabrikken af jernbane, lastning udføres af robotter, og det er livsfarligt for en person at nærme sig disse containere. Forseglede, holdbare beholdere er installeret i specielle biler. En stor vogn vendes, beholdere med brændstof placeres ved hjælp af specielle maskiner, derefter føres den tilbage til skinnerne og specielle forbindelser med advarselsjernbanetjenesterne og indenrigsministeriet sendes de fra atomkraftværket til virksomhedspunktet.

I 2002 fandt "grønne" demonstrationer sted, de protesterede mod importen af ​​atomaffald til landet. Russiske atomforskere mener, at de bliver provokeret af udenlandske konkurrenter.

Specialiserede fabrikker behandler affald af middel og lav aktivitet. Kilder - alt, hvad der omgiver mennesker i hverdagen: bestrålede dele af medicinsk udstyr, dele elektronisk teknologi og andre enheder. De bringes i containere på specielle køretøjer, der afleverer radioaktivt affald via almindelige veje, ledsaget af politiet. Udvendigt adskiller de sig fra en standard skraldebil kun ved deres farve. Ved indgangen er der en sanitær checkpoint. Her skal alle skifte tøj og skifte sko.

Først efter dette kan du komme til arbejdsplads, hvor det er forbudt at spise, drikke alkohol, ryge, bruge kosmetik eller være uden overalls.

For ansatte i sådanne specifikke virksomheder er dette normalt arbejde. Forskellen er én ting: Hvis et rødt lys pludselig lyser på kontrolpanelet, skal du straks løbe væk: strålingskilderne kan hverken ses eller mærkes. Betjeningsenheder er installeret i alle rum. Når alt er i orden, lyser den grønne lampe. Arbejdsrummene er opdelt i 3 klasser.

1 klasse

Her behandles affald. I ovnen omdannes radioaktivt affald til glas. Folk er forbudt at komme ind i sådanne lokaler - det er dødeligt farligt. Alle processer er automatiserede. Du kan kun komme ind i tilfælde af en ulykke, mens du er iført særligt beskyttelsesudstyr:

• isolerende gasmaske (særlig beskyttelse lavet af bly, absorberende, skjolde til øjenbeskyttelse);
• særlige uniformer;
• fjerntliggende midler: sonder, gribere, specielle manipulatorer;

Ved at arbejde i sådanne virksomheder og følge upåklagelige sikkerhedsforanstaltninger, udsættes mennesker ikke for stråling.

2. klasse

Herfra styrer operatøren ovnene på monitoren, han ser alt, hvad der sker i dem. Anden klasse omfatter også lokaler, hvor de arbejder med containere. De indeholder affald af forskellig aktivitet. Der er tre grundlæggende regler her: "stå længere", "arbejd hurtigere", "glem ikke beskyttelse"!

Du kan ikke hente en affaldsbeholder med dine bare hænder. Der er risiko for alvorlig stråling. Åndedrætsværn og arbejdshandsker bruges kun én gang, når de fjernes, bliver de også til radioaktivt affald. De brændes og asken dekontamineres. Hver arbejder bærer altid et individuelt dosimeter, som viser, hvor meget stråling der opsamles under arbejdsskiftet, og hvis den overskrider normen, overføres personen til sikkert arbejde.

3. klasse

Dette omfatter korridorer og ventilationsskakter. Der er et kraftigt klimaanlæg her. Hvert 5. minut udskiftes luften fuldstændigt. Det radioaktive affaldsbehandlingsanlæg er renere end en god husmors køkken. Efter hver transport vandes køretøjerne med en speciel løsning. Flere arbejder i gummistøvler med en slange i hænderne, men processerne er automatiseret, så de bliver mindre arbejdskrævende.

Værkstedsområdet vaskes med vand og almindeligt vaskepulver 2 gange dagligt, gulvet er belagt med plastikmasse, hjørnerne er afrundede, sømmene er tætte, der er ingen fodlister eller svært tilgængelige steder, der ikke kan være grundigt. vasket. Efter rensning bliver vandet radioaktivt, det strømmer ind i specielle huller og opsamles gennem rør i en enorm beholder under jorden. Flydende affald filtreres omhyggeligt. Vandet renses, så det kan drikkes.

Radioaktivt affald er skjult "under syv låse." Dybden af ​​bunkerne er normalt 7-8 meter, væggene er armeret beton, mens lagerfaciliteten fyldes, er der installeret en metalhangar over den. Beholdere med en høj grad af beskyttelse bruges til at opbevare meget farligt affald. Inde i en sådan beholder er bly, der er kun 12 små huller på størrelse med en pistolpatron. Mindre farligt affald placeres i enorme beholdere af armeret beton. Alt dette sænkes ned i akslerne og lukkes med en luge.

Disse beholdere kan senere fjernes og sendes til efterfølgende behandling for at afslutte den endelige bortskaffelse af radioaktivt affald.

Fyldte lagerfaciliteter er fyldt med en speciel type ler i tilfælde af et jordskælv, vil det lime sprækkerne sammen. Lageranlægget er beklædt med jernbetonplader, cementeret, asfalteret og belagt med jord. Herefter udgør radioaktivt affald ingen fare. Nogle af dem henfalder til sikre grundstoffer først efter 100-200 år. På hemmelige kort, hvor hvælvinger er markeret, er der et stempel "behold for evigt"!

Lossepladser, hvor radioaktivt affald nedgraves, ligger i betydelig afstand fra byer, byer og reservoirer. Atomenergi, militærprogrammer - problemer, der vedrører alle globale samfund. De skal ikke kun beskytte mennesker mod påvirkning fra kilder til radioaktivt affald, men også for omhyggeligt at beskytte dem mod terrorister. Det er muligt, at lossepladser, hvor radioaktivt affald opbevares, kan blive mål under militære konflikter.

Radioaktivt affald er blevet et yderst presserende problem i vor tid. Hvis de færreste i begyndelsen af ​​energiudviklingen tænkte på behovet for at opbevare affaldsmateriale, er denne opgave nu blevet ekstremt presserende. Så hvorfor er alle så bekymrede?

Radioaktivitet

Dette fænomen blev opdaget i forbindelse med undersøgelsen af ​​forholdet mellem luminescens og røntgenstråler. I slutningen af ​​XIXårhundrede, under en række eksperimenter med uranforbindelser, opdagede den franske fysiker A. Becquerel et hidtil ukendt stof, der passerede gennem uigennemsigtige genstande. Han delte sin opdagelse med Curies, som begyndte at studere den nøje. Det var de verdensberømte Marie og Pierre, der opdagede, at alle uranforbindelser har denne egenskab, ligesom det selv i sin rene form, samt thorium, polonium og radium. Deres bidrag var virkelig uvurderligt.

Senere blev det kendt, at alle kemiske grundstoffer, begyndende med bismuth, er radioaktive i en eller anden form. Forskere tænkte også på, hvordan processen med nukleart henfald kunne bruges til at producere energi og var i stand til at igangsætte og reproducere den kunstigt. Og for at måle strålingsniveauet blev et strålingsdosimeter opfundet.

Ansøgning

Udover energi har radioaktivitet modtaget bred anvendelse og i andre sektorer: medicin, industri, videnskabelig undersøgelse Og landbrug. Ved at bruge denne egenskab har de lært at stoppe spredningen af ​​kræftceller, stille mere præcise diagnoser, finde ud af alderen på arkæologiske værdier og overvåge omdannelsen af ​​stoffer til forskellige processer osv. Liste mulige anvendelser radioaktiviteten udvides konstant, så det er endda overraskende, at spørgsmålet om bortskaffelse af affaldsmaterialer først er blevet så akut i de seneste årtier. Men det er ikke kun affald, der nemt kan smides på en losseplads.

Radioaktivt affald

Alle materialer har deres egen levetid. Dette er ingen undtagelse for grundstoffer, der bruges i atomenergi. Outputtet er affald, der stadig har stråling, men ikke længere har nogen praktisk værdi. Som regel betragtes brugte materialer, der kan genanvendes eller anvendes på andre områder, særskilt. I dette tilfælde vi taler om kun om radioaktivt affald (RAW), hvis videre anvendelse ikke er forudset, derfor er det nødvendigt at komme af med det.

Kilder og formularer

På grund af de mange forskellige anvendelser kan affald også have forskellig oprindelse og tilstand. De kan enten være faste, flydende eller gasformige. Kilderne kan også være meget forskellige, da sådant affald i en eller anden form ofte opstår under udvinding og forarbejdning af mineraler, herunder olie og gas, og der er også kategorier som medicinsk og industrielt radioaktivt affald. Der er også naturlige kilder. Konventionelt er alt dette radioaktive affald opdelt i lav-, mellem- og højaktivt. I USA er der også en kategori af radioaktivt transuranaffald.

Muligheder

Nok i lang tid Man mente, at bortskaffelse af radioaktivt affald ikke krævede særlige regler, det var nok bare at sprede det i miljøet. Det blev dog senere opdaget, at isotoper har tendens til at akkumulere i visse systemer, såsom dyrevæv. Denne opdagelse ændrede mening om radioaktivt affald, da sandsynligheden for deres bevægelse og indtræden i menneskekroppen med mad i dette tilfælde blev ret høj. Derfor blev det besluttet at udvikle nogle muligheder for, hvordan man håndterer denne type affald, især for højniveaukategorien.

Moderne teknologier gør det muligt maksimalt at neutralisere faren fra radioaktivt affald ved at behandle dem forskellige veje eller placering i et sikkert rum for mennesker.

1. Forglasning. Denne teknologi kaldes ellers forglasning. I dette tilfælde gennemgår radioaktivt affald flere behandlingstrin, som et resultat af, at der opnås en ret inert masse, som anbringes i specielle beholdere. Disse beholdere sendes derefter til lager.
2. Sinrok. Dette er en anden metode til neutralisering af radioaktivt affald udviklet i Australien. I dette tilfælde bruger reaktionen en speciel kompleks forbindelse.
3. Begravelse. På nuværende tidspunkt søges der efter egnede steder i jordskorpen, hvor radioaktivt affald kan placeres. Det mest lovende projekt ser ud til at være et, hvor affaldsmateriale returneres til
4. Transmutation. Reaktorer, der er i stand til at omdanne højaktivt radioaktivt affald til mindre farlige stoffer, er allerede under udvikling. Samtidig med affaldsneutralisering er de i stand til at generere energi, så teknologier på dette område anses for yderst lovende.
5. Fjernelse i det ydre rum. Selvom denne idé er attraktiv, har den mange ulemper. For det første er denne metode ret dyr. For det andet er der risiko for en løfteraketsulykke, som kan være katastrofal. Endelig kan forurening af det ydre rum med sådant affald føre til store problemer efter nogen tid.

Regler for bortskaffelse og opbevaring

I Rusland er håndteringen af ​​radioaktivt affald primært reguleret føderal lov og kommentarer hertil, samt nogle relaterede dokumenter, f.eks. Vand Code. Ifølge den føderale lov skal alt radioaktivt affald begraves på de mest isolerede steder, mens forurening ikke er tilladt vandområder, er det også forbudt at sende ud i rummet.

Hver kategori har sine egne regler, derudover er kriterierne for klassificering af affald som en bestemt type og alle nødvendige procedurer klart defineret. Men Rusland har mange problemer på dette område. For det første kan bortskaffelse af radioaktivt affald meget snart blive en ikke-triviel opgave, fordi der ikke er mange specialudstyrede lagerfaciliteter i landet, og ret hurtigt vil de blive fyldt. For det andet er der ikke noget samlet system til styring af genanvendelsesprocessen, hvilket i høj grad komplicerer kontrollen.

Internationale projekter

I betragtning af, at opbevaring af radioaktivt affald er blevet mest relevant efter opsigelsen, foretrækker mange lande at samarbejde om dette spørgsmål. Desværre har det endnu ikke været muligt at nå til enighed på området, men drøftelserne om forskellige programmer i FN fortsætter. De mest lovende projekter ser ud til at være at bygge et stort internationalt lager for radioaktivt affald i tyndt befolkede områder, som regel taler vi om Rusland eller Australien. Borgere i sidstnævnte protesterer dog aktivt mod dette initiativ.

Konsekvenser af stråling

Næsten umiddelbart efter opdagelsen af ​​fænomenet radioaktivitet blev det klart, at det påvirker menneskers og andre levende organismers sundhed og liv negativt. Den forskning, som Curies udførte gennem flere årtier, førte i sidste ende til en alvorlig form for strålingssyge hos Maria, selvom hun blev 66 år gammel.

Denne sygdom er den vigtigste konsekvens af menneskelig eksponering for stråling. Manifestationen af ​​denne sygdom og dens sværhedsgrad afhænger hovedsageligt af den samlede modtagne strålingsdosis. De kan være ret milde eller forårsage genetiske ændringer og mutationer, og dermed påvirke efterfølgende generationer. En af de første, der lider, er den hæmatopoietiske funktion, patienter oplever ofte en form for kræft. Men i de fleste tilfælde viser behandlingen sig at være ret ineffektiv og består kun af at observere et aseptisk regime og eliminere symptomer.

Forebyggelse

Forebyggelse af forhold forbundet med udsættelse for stråling er ganske simpelt – hold dig bare væk fra områder med høje niveauer af stråling. Det er desværre ikke altid muligt, fordi mange moderne teknologier involvere aktive elementer i en eller anden form. Derudover er det ikke alle, der har et bærbart strålingsdosimeter med sig for at vide, at de befinder sig i et område, hvor langvarig eksponering kan forårsage skade. Der er dog visse foranstaltninger til at forebygge og beskytte mod farlig stråling, selvom der ikke er mange af dem.

For det første er dette afskærmning. Næsten alle, der kom til røntgenbillede af en bestemt del af kroppen, stødte på dette. Hvis vi taler om halshvirvelsøjlen eller kraniet, foreslår lægen at bære et specielt forklæde med blyelementer syet ind i det, der ikke tillader stråling at passere igennem. For det andet kan du bevare kroppens modstand ved at tage vitaminerne C, B 6 og P. Endelig er der specielle lægemidler - radiobeskyttere. I mange tilfælde viser de sig at være meget effektive.

2. Radioaktivt affald Oprindelse og klassificering. 4

2.1 Oprindelse af radioaktivt affald. 4

2.2 Klassificering af radioaktivt affald. 5

3. Bortskaffelse af radioaktivt affald. 7

3.1. Bortskaffelse af radioaktivt affald i bjergarter. 8

3.1.1 Hovedtyper og fysiske og kemiske egenskaber af sten til bortskaffelse af nukleart affald. 15

3.1.2 Valg af et deponeringssted for radioaktivt affald. 18

3.2 Dyb geologisk deponering af radioaktivt affald. 19

3.3 Bortskaffelse nær overfladen. 20

3.4 Afsmeltning af sten21

3.5Direkte indsprøjtning22

3.6 Andre metoder til bortskaffelse af radioaktivt affald23

3.6.1 Fjernelse til søs23

3.6.2 Fjernelse under havbunden... 23

3.6.3 Fjernelse i bevægelseszoner. 24

3.6.4 Nedgravning i indlandsis.. 25

3.6.5 Fjernelse i det ydre rum... 25

4. Radioaktivt affald og brugt nukleart brændsel i den russiske atomkraftindustri. 25

5. Problemer med det radioaktive affaldshåndteringssystem i Rusland og mulige måder at løse det på... 26

5.1 Strukturen af ​​det radioaktive affaldshåndteringssystem i Den Russiske Føderation. 26

5.2 Forslag til ændring af doktrinen om håndtering af radioaktivt affald.. 28

6. Konklusion.. 29

7. Liste over brugt litteratur: 30

1. Introduktion

Anden halvdel af det tyvende århundrede var præget af en kraftig forværring af miljøproblemer. Omfanget af menneskehedens teknogene aktivitet er i øjeblikket sammenlignelig med geologiske processer. Til de tidligere typer af miljøforurening, som har fået en omfattende udvikling, er der tilføjet en ny fare for radioaktiv forurening. Strålingssituationen på Jorden har undergået betydelige ændringer i løbet af de sidste 60-70 år: Ved begyndelsen af ​​Anden Verdenskrig havde alle lande i verden omkring 10-12 g naturligt radioaktivt stof radium opnået i sin rene form. I dag producerer en mellemkraftig atomreaktor 10 tons kunstige radioaktive stoffer, hvoraf de fleste er kortlivede isotoper. Radioaktive stoffer og kilder til ioniserende stråling bruges i næsten alle industrier, i sundhedsvæsenet og til at udføre en bred vifte af stoffer. række videnskabelig forskning.

I løbet af det sidste halve århundrede er der blevet genereret titusindvis af milliarder af curies af radioaktivt affald på Jorden, og disse tal stiger hvert år. Problemet med genanvendelse og bortskaffelse af radioaktivt affald fra atomkraftværker er ved at blive særligt akut nu, hvor tiden er inde til at demontere størstedelen af ​​atomkraftværker i verden (ifølge IAEA er disse mere end 65 atomkraftværksreaktorer og 260 reaktorer brugt til videnskabelige formål). Der er ingen tvivl om, at den største mængde radioaktivt affald blev genereret på vores lands territorium som følge af gennemførelsen af ​​militære programmer i mere end 50 år. Under skabelsen og forbedringen af ​​atomvåben var en af ​​hovedopgaverne den hurtige produktion af nukleare fissile materialer, der giver en kædereaktion. Sådanne materialer er højt beriget uran og plutonium af våbenkvalitet. De største overjordiske og underjordiske lagerfaciliteter for radioaktivt affald er dannet på Jorden, hvilket har udgjort en enorm potentiel fare for biosfæren i mange hundrede år.

http://zab.chita.ru/admin/pictures/424.jpg Spørgsmålet om håndtering af radioaktivt affald involverer en vurdering af forskellige kategorier og opbevaringsmetoder samt forskellige krav til miljøbeskyttelse. Formålet med deponering er at isolere affald fra biosfæren i ekstremt lange perioder, at sikre, at restradioaktive stoffer, der når biosfæren vil være i ubetydelige koncentrationer sammenlignet med for eksempel naturlig baggrundsradioaktivitet, og at sikre, at risikoen ved skødesløshed. indgreb vil personen være meget lille. Geologisk deponering er blevet bredt foreslået for at nå disse mål.

Der er dog mange forskellige forslag til metoder til bortskaffelse af radioaktivt affald, f.eks.

· Langtidsopbevaring over jorden,

· Dybe brønde (i en dybde af flere km),

Stensmeltning (foreslået til varmegenererende affald)

· Direkte injektion (kun egnet til flydende affald),

· Fjernelse til søs,

· Fjernelse til havbunden,

· Fjernelse i bevægelseszoner,

· Fjernelse i iskapper,

· Fjernelse i rummet

Nogle forslag er stadig ved at blive udviklet af forskere fra hele verden, andre er allerede blevet forbudt af internationale aftaler. De fleste forskere, der studerer dette problem, anerkender den mest rationelle mulighed for at begrave radioaktivt affald i det geologiske miljø.

Problemet med radioaktivt affald er en integreret del af "Agenda 21", der blev vedtaget på verdenstopmødet om jorden i Rio de Janeiro (1992) og "Program of Action for the Further Implementation of Agenda 21", som blev vedtaget af De Forenedes særlige session. Nationernes generalforsamling (juni 1997). Det seneste dokument skitserer især et system af foranstaltninger til at forbedre metoderne til håndtering af radioaktivt affald, for at udvide det internationale samarbejde på dette område (udveksling af information og erfaringer, bistand og overførsel af relevante teknologier osv.), for at skærpe ansvaret for stater for at sikre sikker opbevaring og fjernelse af radioaktivt affald.

I mit arbejde vil jeg forsøge at analysere og vurdere deponeringen af ​​radioaktivt affald i det geologiske miljø, samt de mulige konsekvenser af en sådan deponering.

2. Radioaktivt affald Oprindelse og klassificering.

2.1 Oprindelse af radioaktivt affald.

Radioaktivt affald omfatter materialer, opløsninger, gasformige medier, produkter, udstyr, biologiske genstande, jord mv., der ikke er genstand for yderligere anvendelse, hvor indholdet af radionuklider overstiger de niveauer, der er fastsat i reglerne. Brugt nukleart brændsel (SNF) kan også indgå i kategorien "RAW", hvis det ikke er genstand for efterfølgende behandling for at udvinde komponenter fra det og efter passende opbevaring sendes til bortskaffelse. RW er opdelt i højaktivt affald (HLW), mellemaktivt affald (ILW) og lavaktivt affald (LLW). Inddelingen af ​​affald i kategorier er fastlagt ved regulativer.

Radioaktivt affald er en blanding af stabile kemiske grundstoffer og radioaktiv fragmentering og transuran-radionuklider. Fragmenteringselementer nummereret 35-47; 55-65 er fissionsprodukter af nukleart brændsel. I løbet af 1 års drift af en stor kraftreaktor (ved læsning af 100 tons nukleart brændsel med 5% uran-235), produceres 10% (0,5 tons) fissilt materiale, og der produceres ca. 0,5 tons fragmenteringselementer. På landsplan produceres der årligt 100 tons fragmenteringselementer alene ved atomkraftreaktorer.

Hoved og den farligste for biosfæren er elementerne af radioaktivt affald Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, I, Cs, Ba, La....Dy og transuraniske elementer: Np, Pu, Am og Cm. Opløsninger af radioaktivt affald med høj specifik aktivitet i sammensætning er blandinger af salpetersyresalte med en koncentration af salpetersyre op til 2,8 mol/liter, de indeholder tilsætningsstoffer HF(op til 0,06 mol/liter) og H2SO4(op til 0,1 mol/liter). Det samlede indhold af salte af strukturelle elementer og radionuklider i opløsninger er ca. 10 vægt-%. I atomreaktorer er brændstof (beriget naturligt uran) i form af tabletter UO 2 anbragt i rør lavet af zirconium stål (brændselselement - TVEL). Disse rør er placeret i reaktorkernen mellem dem er placeret moderatorblokke (grafit), kontrolstænger (cadmium) og kølerør, gennem hvilke kølevæsken cirkulerer - oftest vand. Et læs brændstofstave holder cirka 1-2 år.

Radioaktivt affald genereres:

Under drift og nedlukning af nukleare brændselskredsløbsvirksomheder (minedrift og behandling af radioaktive malme, fremstilling af brændselselementer, elproduktion på atomkraftværker, oparbejdning af brugt nukleart brændsel);

I processen med at implementere militære programmer til oprettelse af atomvåben, bevarelse og afvikling af forsvarsanlæg og rehabilitering af territorier, der er forurenet som følge af aktiviteterne i virksomheder, der producerer nukleare materialer;

Under drift og nedlukning af flådens skibe og civile flåder med atomkraftværker og deres vedligeholdelsesbaser;

Ved brug af isotopprodukter i den nationale økonomi og medicinske institutioner;

Som et resultat af nukleare eksplosioner i den nationale økonomis interesse, under udvinding af mineralressourcer, under gennemførelsen af ​​rumprogrammer såvel som under ulykker på nukleare anlæg.

Når radioaktive materialer anvendes i medicinske og andre forskningsinstitutioner, genereres der en væsentlig mindre mængde radioaktivt affald end i atomindustrien og det militærindustrielle kompleks - det er flere titusinder af kubikmeter affald om året. Brugen af ​​radioaktive materialer vokser dog, og dermed stiger mængden af ​​affald.

2.2 Klassificering af radioaktivt affald

RW er klassificeret efter forskellige kriterier (fig. 1): efter aggregeringstilstand, efter sammensætning (type) af stråling, efter levetid (halveringstid) T 1/2), efter specifik aktivitet (strålingsintensitet). Klassificeringen af ​​radioaktivt affald brugt i Rusland efter specifik (volumen) aktivitet har dog sine ulemper og positive aspekter. Ulemperne omfatter det faktum, at det ikke tager hensyn til affaldets halveringstid, radionuklid og fysisk-kemiske sammensætning samt tilstedeværelsen af ​​plutonium og transuranelementer i dem, hvis opbevaring kræver særlige strenge foranstaltninger. Den positive side er, at hovedopgaven på alle stadier af håndteringen af ​​radioaktivt affald, herunder opbevaring og bortskaffelse, er at forebygge miljøforurening og overeksponering af befolkningen, og adskillelsen af ​​radioaktivt affald afhængigt af niveauet af specifik (volumen) aktivitet er netop bestemt af graden af ​​deres indvirkning på miljøet og mennesker. Målingen af ​​strålingsfare er påvirket af typen og energien af ​​stråling (alfa-, beta-, gamma-emittere) samt tilstedeværelsen af ​​kemisk giftige forbindelser i affald. Varigheden af ​​isolation fra miljøet for mellemaktivt affald er 100-300 år, for højaktivt affald - 1000 år eller mere, for plutonium - titusinder af år. Det er vigtigt at bemærke, at radioaktivt affald opdeles afhængigt af halveringstiden for radioaktive grundstoffer: kortlivet, med en halveringstid på mindre end et år; middellevet fra et år til hundrede år og langlivet mere end hundrede år.

Lejligheder i nye bygninger i Japan vurderes ikke efter niveauet af komfort eller prestige i området, men efter strålingsniveauet i lejlighederne. Dette forklarer, hvorfor den forventede levetid i Japan er 87 år, og i Rusland er den 70 år.

Der er ingen strålingscertifikater i nye bygninger i Moskva, så nogle lejligheder "gløder" simpelthen fra stråling. Ifølge eksperter vil sådanne lejligheder efter forskning falde i pris titusindvis af gange. Prisen for dette er mindst 10 års menneskeliv.

Stråling forekommer i Moskva

• 45-55% - naturlig baggrundsstråling af jorden og stråling fra solen
• 20-35% - lægeundersøgelser
• fra 2% til 20% - radioaktiv gas Radon, som er indeholdt i jorden, i kældre i beboelsesejendomme stiger op i lejligheder gennem ventilationsskakter
• fra 0,1% til 15% - nukleare rektorer, hvoraf der er 11 i Moskva, og virksomheder, der arbejder med radioaktive materialer - der er mere end 2.500 af dem i Moskva
• 1% - mad
• fra 5 til 50% - vægmateriale i lejligheder i huse - radioaktivt sand, ler, grus, granit osv.

Desuden bygger nogle byggefirmaer nye bygninger på forurenede grunde. Moskva-udviklere, uden at have kort over radioaktiv forurening i Moskva, kan bygge nye bygninger i farlige områder, som det skete i området ved Rokosovsky Boulevard, den såkaldte "Green Hill" - en gravplads for atomaffald:

Farlige virksomheder i Moskva:

• ITEP (Institutet for Teoretisk og eksperimentel fysik)
• Kurchatov Institute (Institutet for Atomenergi)
• Bochvar Institut for Uorganiske Materialer
• NIKIET
• Mosrentgen landsby
• Polymetalfabrik
• NIIHT
• Plante "Molniya"
• Underjordisk laboratorium med lav baggrund - i en dybde på 27 meter under Ukraine Hotel
• Marshal Rokossovsky Boulevard ("Green Hill")
• Ved Poklonnaya Gora (fra siden af ​​jernbanedæmningen ved siden af ​​museet for militærudstyr).

Der er hele nukleare agglomerationer bestående af nukleare institutter, nukleare anlæg og radioaktive lossepladser:

Derudover er der yderligere fem reaktorer i Khimki og Lytkarino. samlet areal hovedstaden er mere end tusind et hundrede kvadratkilometer. (Uden New Moscow). Samtidig er kun officielle farlige strålingsobjekter 18 enheder. Der er ikke en sådan tæthed i nogen hovedstad i verden. Men det vigtigste er ikke kvantitet, men kvalitet.

I Moskva er infektionssteder placeret direkte ved siden af ​​boligområder. Om dette i dette materiale.

Hoved ind denne sag er det dette emne helt lukket. Hverken Rosatom eller Forsvarsministeriet ønsker under henvisning til statshemmeligheder at dele data om faciliteternes tilstand eller nødhændelser. Et særligt problem er at "ringe" lejligheder i nye bygninger i Moskva.

Byggefirmaer tester næsten aldrig hverken metal eller sten for radioaktiv forurening.

Strålingsdumper i Moskva:

Spids problem - radioaktiv lossepladser. Der er snesevis af dem i byen. I halvtredserne af forrige århundrede, under ledelse af L.P. Beria, begyndte et aktivt arbejde i Moskva med at berige uran for at skabe atomskjold Og forskningsartikler inden for fredelige atomer.

I tætbefolkede områder af hovedstaden blev uranberigelsescentrifuger installeret, og affald fra test blev transporteret uden for byen og dumpet i kløfter, lavland og dækket med et metertykt lag jord. Eller ikke faldt i søvn.

På det tidspunkt passerede bygrænsen umiddelbart ud over Moskvas ringjernbane. Det vil sige, nu er det næsten centrum af Moskva. Det største og industrielle affald er placeret nær Kashirskoye-motorvejen på bredden af ​​Moskva-floden. Der er titusinder (ifølge nogle kilder op til 800) tusinde kubikmeter affald.

Vanskeligheden ved denne sektion ligger i kystens stejlhed og jordens volumen. Hvis du begynder at fjerne det, vil den eksisterende jordstruktur blive forstyrret, bredden vil glide, og stråling vil falde ned i floden. Det er også umuligt ikke at tage den ud - det regner og grundvand vaske radioaktive sten væk og forurene floden.

Et globalt problem er forladte radioaktive lossepladser. Entusiaster og autoriseret statslige organer De findes i hovedstaden i snesevis hvert år. Her er radioaktivt udstyr, nedlagt medicinsk udstyr og jordaffald.

Faren udgøres af skråningen af ​​Moskva-floden, ikke langt fra MEPhI på Kashirka. Der kan opstå en sundhedsfare, hvis du opholder dig der i mere end en time. Generelt er der blevet sagt meget om den usædvanlige fare for stråling for muskovitternes sundhed (vidende om overbefolkningen af ​​mennesker i Moskva og tilstedeværelsen af ​​hidtil uset stor mængde"nukleare" virksomheder), planlægger de at løse problemet ved hjælp af Radon-virksomheden

De farligste strålingsdumper i Moskva

1. Likhoborka-flodens bred
2. i Troparevsky skovpark
3. i Lyublino
4. i Krylatskoe
5. Deponering af vildt radioaktivt affald - Zhostovo stenbrud 500 meter fra Pirogovskoye-reservoiret og 1500 meter fra Moskva-kanalen

Strålingsniveauet i Moskva er 11-15 microroentgens (normen er 30 microroentgens). I metroen er niveauet flere gange højere end normalt. Eksperter anser det for harmløst, da strålingen her er naturlig, den er baseret på radongas. Det kommer dog helt an på, hvor længe en person bliver der.

Alle større nukleare anlæg i Moskva er placeret i industrizoner. Tjek ud fuld liste farlige virksomheder og deres placering på kort over Moskva.

Radioaktive genstande i Moskva omfatter

• 11 atomreaktorer
• 2000 organisationer direkte relateret til strålingskilder (tallet er stigende)
• 155 tusinde (!!!) strålingskilder
• 60 til 90 strålingskilder opdages årligt
• Særlig opmærksomhed Jeg vil gerne være opmærksom på sektionen "Green Hill" (Marshal Rokossovsky Boulevard). Her er en radioaktiv gravplads - mere end to dusin steder. Overskridelsen af ​​normen er 150 gange.
• Mere end 10 strålingskilder er blevet opdaget i Strogino-området. Radon-firmaet fjernede og begravede mere end 220 tusinde strålingskilder.
• Moskvas myndigheder har udviklet programmet "Sikring af nuklear og strålingssikkerhed i Moskva for 2011 - 2013." Omkring 5 milliarder rubler blev fundet til disse formål. Hvor planlægger de at bruge det?

Se på kortene over strålingsdumper i Moskva.

Strålingskort - bortskaffelse af affald på Likhoborka-floden

Strålingskort - nogle vilde radioaktive lossepladser i Moskva

Fuldt kort stråling i Moskva kan ses på hjemmesidens hovedside på kortet ved at klikke på knapperne over kortet "Radioaktivitet" og "Vis"

Se på dagens miljøsituationen Moskva og Moskva-regionen -