Дипломная работа: Оценка радиационного фона на территории города Вологда

3.2 Экологические проблемы атомной энергетики

В настоящее время семнадцать процентов мирового производства электроэнергии приходится на атомные электростанции. А некоторых странах доля атомного электричества значительно больше, например, Швеция производит на АЭС половину своей электроэнергии, Франция уже около трех четвертей. До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации [15].

В процессе ядерных реакций выгорает лишь 1,5% ядерного топлива. Ядерный реактор мощностью 1000 МВт за год работы дает около 60 тонн радиоактивных отходов. Часть их подвергается переработке, а основная масса требует захоронения. Технология захоронения довольна сложна и дорогостояща. Отработанное топливо как правило перегружается в бассейны выдержки, где за некоторое количество лет существенно снижается радиоактивность и тепловыделение. Захоронение обычно проводится на глубинах 600 шурфах, последние располагаются друг от друга на таком расстоянии, дабы исключить возможность атомных реакций разного происхождения [14]. В целом можно назвать следующие воздействия АЭС на среду. Разрушение экосистем и их основных элементов (почв, грунтов, водоносных структур и других составляющих в местах добычи руд особенно при открытом способе), изъятие земель под строительство самих АЭС.

Имеются данные, что стоимость таких ликвидационных работ составляют от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС. Некоторые параметры воздействия АЭС и ТЭС на среду представлены в таблице 3.1

Таблица 3.1 - Сравнение АЭС и ТЭС по расходу топлива и воздействий на среду. Мощность электростанций по 1000 мВт, работа в течении года

При обычной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. В среднем они меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности. К маю 1986 года 400 энергоблоков, работавших по всему миру, увеличивали природный фон радиоактивности не более чем на 0,02%. До Чернобыльской катастрофы никакая отрасль производства не имела меньше уровня производственного травматизма, чем АЭС. Сорок лет назад, когда ток дала первая атомная электростанция в городе Обнинске, многим казалось, что атомная энергетика - вполне безопасная и экологически чистая. Авария на американской АЭС в Три мейлАйланте, а затем ужасная катастрофа в Чернобыле показали, что на самом деле атомная энергетика сопряжена с большой опасностью. В итоге трагедии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглась земля в радиусе более 2 тыс. км, охватившая более 20 стран [30].

В пределах бывшего СССР пострадало 11 областей, где проживает 17 млн. человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн.га, или 80 000 км 2. В результате аварии погибло 31 человек и более 200 получили дозу радиации, приведшую к лучевой болезни. Число жертв и количество эвакуированных жителей увеличивается, расширяется зона загрязнения в результате перемещения радиоактивных веществ ветром, при пожарах, с транспортом и других. Последствия аварии будут сказываться на жизни нескольких поколений. После их, человечество было напугано. Общественное сопротивление сейчас таково, что строительство новых АЭС в большинстве стран практически было остановлено. В их числе Швеция, Италия, Бразилия, Мексика. Швеция, кроме того, объявила о планах по демонтажу всех действующих реакторов (их 12), хотя они давали около 45% всей электроэнергии этой страны. Вместе с тем, человечество осознает, что без атомной энергетики на современном этапе развития не обойтись. В настоящее время действует более 500 атомных реакторов. Около 100 реакторов находится в стадии строительства [29].

На территории России размещено 9 АЭС, включающих 29 реакторов. Из них 22 реактора приходится на наиболее населенной европейской части станы. Одиннадцать реакторов относится к типу РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный). На Чернобыльской АЭС произошло разрушение реактора этого такого типа. Много реакторов (по количеству больше, чем АЭС) размещено на подводных лодках, ледоколах и даже на космических объектах. Безопасность атомных электростанций - важный вопрос, но, как любил говорить Альберт Эйнштейн, сегодня у нас не тот ботинок жмет [26].

Особенно значительные территории отводятся под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900 Га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 120 метров и высотой, равной 40-этажному зданию:

- изъятие значительных объемов вод из всевозможных источников и сброс подогретых вод. В случае, если эти воды попадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов;

- не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, почв и вод в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складирования и переработке отходов, их захоронения.

3.3 Загрязнения окружающей среды радиоактивными отходами

Радиоактивные отходы (РАО) - это вещества, которые имеют в своем собственном составе элементы, которые обладают радиоактивностью. От термина "радиоактивные отходы" стоит различать понятие "отработавшее ядерное топливо - ОЯТ". Различие ОЯ тои РАО состоит в том, что отработки ядерного топлива после должной переработки могут еще использоваться повторно в виде свежих материалов для ядерных реакторов. В России существует лишь одна организация, которая вправе проводить мероприятия по окончательному захоронению РАО. Это Национальный оператор по обращению радиоактивными отходами (ФГУП "НО РАО"). Действие организации регламентируются Законодательством РФ (№ 190 ФЗ от 11.07.2011). Закон предписывает обязательное захоронение радиоактивных отходов, произведенных на территории России, а также запрещает их ввоз из-за рубежа [32].

Согласно оценкам МАГАТЭ, к концу нынешнего столетия из ядерных реакторов, действующих по всему миру, уже выгружено 200 тысяч тонн облученного топлива. Такие страны как, США, Финляндия, Канада, Испания, Швеция склоняются к удалению отходов без переработки. Аргентина. Бельгия, Китай, Франция, Италия, Россия, Швейцария и Англия предпочитают переработку облученного топлива [Там же].

Основная масса радиоактивных отходов считается низкоактивной, и конечно, со временем, по мере распада короткоживущих изотопов становятся более безопаснее. Эти отходы, как правило, отправляют на подготовленные полигоны для хранения на протяжении десятков и сотен лет [22].

Рисунок 3.3 - Классификация радиоактивных отходов

Предварительно их (рисунок 3.3) перерабатывают: то, что может гореть, сжигают в печах, очищая пыль сложной системой фильтров. Золу, порошки и другие рыхлые компоненты цементируют или заливают расплавленным боросиликатным стеклом. Жидкие отходы умеренных объемов фильтруют и концентрируют упариванием, извлекая из них радионуклиды сорбентами. Твердые сминают в прессах. Все помещают в 100 или 200-литровые бочки и снова, прессуют, помещают в контейнеры и еще раз цементируют. Для перевозки и хранения РАО используют специальные контейнеры: в зависимости от активности и вида излучения они могут быть железобетонные, стальные, свинцовые или даже из обогащенного бором полиэтилена. Каждый контейнер имеет свой собственный идентификатор, и его судьба прослеживается до самого конца [17].

Бельгия, Франция, Япония, Швейцария и Англия удаляют блоки с отходами, заключенными в боросиликатное стекло, в контейнеры французского типа (из нержавеющей стали с толщиной стенок 5 мм.). В США применяют контейнеры из нержавеющей стали с толщиной 1 см. В большинстве стран облученное топливо и радиоактивные отходы предусматривается хранить около 20 лет перед их окончательным удалением. А в Англии разработка временного хранилища приостановлена в пользу долговременного хранения до 100 лет [15].

Сегодня метод захоронения ядерных отходов в глубоких геологических формациях является предметом многих национальных международных исследовательских программ. Определенный опыт проведения оценки безопасности захоронения радиоактивных отходов в скальных породах накоплен при строительстве хранилищ в Швеции, Германии и Финляндии, и в США при строительстве хранилища для б-активных отходов [Там же].

Также большую опасность представляет наследие холодной войны: за десятилетия одних только атомных подлодок было построено почти 270, а сегодня в строю остается менее полусотни, остальные утилизированы или ожидают этой сложной и дорогой процедуры. С них демонтируют оборудование, дополнительно герметизируют оставляют хранится на плаву. Так делалось годами, и к началу 2000-х в российском Заполярье и на дальнем Востоке ржавело около 180 радиоактивных "поплавков". Проблема стояла так остро, что обсуждалась на встрече лидеров "Большой восьмерки", которые договорились о международном сотрудничестве в уборке побережья. Сегодня блоки поднимают из воды и очищают, реактивные отсеки вырезают и наносят антикоррозийное покрытие. Обработанные упаковки устанавливаются для длительного безопасного хранения на подготовленных бетонированных площадках. На недавно заработавшем комплексе в Сайда Губе в Мурманской области для этого снесли даже сопку, скальное основание которой, дало надежную опору для хранилища, рассчитанного на 120 отсеков [Там же].

Высокорадиоактивные РАО, в том числе отходы переработки ОЯТ, нуждаются в надежной изоляции на десятки и сотни тысячи лет. Первые годы или десятилетия их можно выдерживать в бассейнах "мокрых" наземных хранилищ, но затем их надо переносить в более безопасное, долговременное и сухие хранилища. Основная проблема сухих хранилищ - это теплообмен. В России такое централизованное наземное хранилище с продуманной системой пассивного воздушного охлаждения работает на горно-химическом комбинате под Красноярском. Но это лишь полумера: настоящий надежный могильник должен быть обязательно подземным. Тогда защиту ему обеспечат не только инженерные cистемы, но и геологические условия сотни метров неподвижной и желательно водонепроницаемой скальной или глинистой породы. Такое подземное сухое хранилище с 2015 года используется и параллельно продолжает строится в Финляндии [9].

В Онкало высокоактивные РАО и ОЯТ заперты в гранитной скале на глубине 440 метров, в медных пеналах, дополнительно изолированных бентонитовой глиной, и сроком не менее 100 тыс. лет. В 2017 году шведские энергетики объявили о том, что возьмут на вооружение этот метод и возведут собственное "вечное" хранилище под Форсмарком [Там же].

Большую опасность для окружающей среды представляют аварии на радиохимических заводах. В течении многих лет предприятие "Маяк", расположенное в северо-восточной части России, являлось ядерной электростанцией, но в 1957 году там случилась одна из самых катастрофических ядерных аварий. В результате аварии в природную среду выделилось до 100 тонн опасных РАО, поразивших огромные по площади территории. При этом катастрофа вплоть до 1980 годов тщательно скрывалась. На протяжении большого количества лет, в реку Карачай производили сбрасывание отходов со станции и с загрязненной окружающей области. Это стало причиной загрязнения водного источника, столь необходимого для тысяч людей. "Маяк" далеко не единственное место в нашей стране, подверженное радиоактивному загрязнению. Одним из основных экологически опасных объектов в Нижегородской области является участок захоронения радиоактивных отходов, расположенный в 17 км. от города Семенов (Семеновский могильник) [Там же].

В Северодвинске, недалеко от Архангельска, а также на базах подводных лодок Северного флота на Кольском полуострове (Мурманская область) имеется множество мест выдержки или захоронения радиоактивных отходов. Тем не менее к настоящему времени радиационная обстановка в Архангельской области считается стабильно удовлетворительной. За исключением ряда объектов на Новой Земле, а также пункта захоронения твердых радиоактивных отходов "Миронова Гора", других очагов с радиоактивным загрязнением не отмечено. Пункт захоронения "Миронова Гора" на сегодняшний момент находится в плачевном состоянии. Хотя и идут работы по реконструкции хранилища, но утечки продолжаются. Радиоактивный кобальт и цезий по-прежнему, особенно с талыми водами уходят в почву. В Вологодской области, по официальным данным ядерных взрывов не было, так же и радиационных могильников официально на территории Вологодской области нет [10].

В осуществлении процессов хранения и захоронения ядерных отходов существуют два подхода: локальный и региональный. Захоронение РАО на месте их производства с разных точек зрения очень удобно, однако, такой подход может приводить к росту числа опасных участков захоронения при постройке новых сооружений. С другой стороны, если количества этих мест будет строго ограничено, то возникнет проблема себестоимости и обеспечения безопасных транспортных отходов. Ведь вне зависимости от того является ли перевозка радиоактивных отходов производства, стоит исключить несущественные критерии опасности. Бескомпромиссный выбор в этом вопросе сделать довольно сложно, если вообще возможно. В разных государствах такой вопрос решают по-разному и, единого мнения пока не существует. Одной из главных проблем можно считать определение геологических формаций, пригодных для того, чтобы организовать кладбище радиоактивных отходов. Лучше всего для этой цели подходят глубокие штольни и шахты, использовавшиеся для добычи каменной соли. А также скважины на территориях, богатых глиняными и скальными породами [6].