Материал: Особенности обращения с радиоактивными отходами

Особенности обращения с радиоактивными отходами

Содержание

радиоактивный отходы металлический переплавка

Перечень условных обозначений

Введение

. Источники образования твердых радиоактивных отходов и их классификация

1.1 Источники образования твердых радиоактивных отходов

1.2 Классификация твердых радиоактивных отходов

2. Методы переработки твердых радиоактивных отходов

2.1 Обращения с металлическими отходами, загрязненными радиоактивными веществами

2.2 Основные методы переработки твердых радиоактивных отходов

2.2.1 Сортировка

2.2.2 Цементирование

2.2.3 Прессование

2.2.4 Сжигание

2.2.5 Плавление

3. Технология "ЭКОМЕТ-С"

Выводы

Список используемой литературы

Перечень условных обозначений

АЭС - атомная электростанция

РБМК - реактор большой мощности кипящий

ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор

РАО - радиоактивные отходы

ТРО - твердые радиоактивные отходы

МРО - металлические радиоактивные отходы

МОЗРВ - металлические отходы, загрязненные радиоактивными веществами

ЯЭУ - ядерная энергетическая установка

ОЯТ - отработанное ядерное топливо

ЯТЦ - ядерно-топливный цикл

ЧАЭС - Чернобыльская атомная электростанция

НАО - низкоактивные отходы

САО - среднеактивные отходы

Введение

В настоящее время на атомных электростанциях (АЭС) в процессе эксплуатации и производства ремонтных работ накопилось значительное количество твердых радиоактивных отходов (ТРО), в состав которых входит отработавшее гарантийный срок оборудование, материалы, элементы конструкций, спецодежда, строительные отходы, отходы теплоизоляционных волокнистых материалов и др.

С выводом энергоблоков атомных станций из эксплуатации количество радиоактивных отходов возрастет многократно. Их хранение связано со значительными затратами и приводит к определенному риску воздействия на окружающую среду и человека в случае аварийной ситуации.

Металлические радиоактивные отходы (МРО), такие как сталь, алюминий и др. могут быть дезактивированы. Их основная масса после плавления и контроля может быть вторично использована.

Вывод из эксплуатации и демонтаж оборудования предприятий атомной промышленности, ядерных реакторов и других установок, применяющих делящиеся материалы, приводит к образованию и накоплению большого количества отходов металла, загрязненных радионуклидами, называемых металлическими радиоактивными отходы (МРО). В результате из хозяйственного оборота выводится значительное количество высоколегированного металла и значительные площади приходится занимать под специальные хранилища для МРО. В связи с этим весьма актуальны вопросы разработки и применения эффективных способов дезактивации МРО.

Одной из сложных экологических проблем является проблема обращения с радиоактивными отходами, в том числе с металлическими отходами, загрязненными радиоактивными веществами (МОЗРВ). Наличие их большого объема обусловлено не только накоплением в результате производства и массового сокращения ядерных вооружений, но и при использовании атомной энергии в мирных целях за счет эксплуатации и демонтажа отработавших ресурс объектов атомной энергетики и промышленности. Большое количество МОЗРВ также накоплено на объектах неядерного сектора, в первую очередь, на предприятиях нефтяной и газовой промышленности. Эти отходы представляют собой трубопроводы (насоснокомпрессорные трубы), арматуру и технологические аппараты газо- и нефтеперерабатывающих заводов, загрязненные природными радионуклидами (радий, торий, калий). По уровням радиоактивной загрязненности большая часть отходов (90-95%) относится к категории низкоактивных отходов в соответствии с классификацией, принятой в ОСПОРБ99 и СПОРО2002.

1. Источники образования твердых радиоактивных отходов и их классификация

.1 Источники образования твердых радиоактивных отходов

В Украине отходы относятся к радиоактивным, если активность радионуклидов в них или их радиоактивное загрязнение превышают уровни изъятия радиоактивных отходов из сферы санитарного надзора, установленные действующими "Основными санитарными правилами противорадиационной защиты".

Проблемы использования радиоактивных материалов и субстанций, которые являются продуктами производственной деятельности, в качестве вторичного сырья принимаются в разных странах в зависимости от технологических возможностей и экономической целесообразности (которые со временем могут изменяться).

Так, в настоящее время отработанное ядерное топливо ядерных реакторов типа РБМК (Чернобыльская АЭС) не рассматриваются как такие, что подлежат переработке, и, таким образом, должны относиться к РАО. Наоборот, ОЯТ реакторов типа ВВЭР (все другие АЭС Украины) подлежат переработке и к РАО не относятся.

В зависимости от вида деятельности, в результате которых образовались и локализованы радиоактивные отходы, они могут быть отходами:

·        ядерно-топливного цикла:

·        атомных электростанций (в т. ч. при снятии их с эксплуатации);

·        предприятий уранодобывающей и перерабатывающей промышленности;

·        производства и использования радионуклидов вне ЯТЦ: в промышленности, научных, медицинских и других учреждениях, обслуживаемых предприятиями "Радон";

·        дезактивации объектов и территорий, которые были загрязнены в результате аварий, в т. ч. объектов, существование и функционирование которых обусловлено Чернобыльской катастрофой и мероприятиями по ликвидации (минимизации) ее последствий:

·        объект "Укрытие" - разрушенный аварией 4-й энергоблок ЧАЭС;

·        предприятия дезактивации территории, сооружений, механизмов, пункты хранения и захоронения РАО и места не контролированного сосредоточения РАО в зоне отчуждения ЧАЭС;

·        функционирования и дезактивации объектов Министерства обороны Украины.

Особенностью структуры РАО, накопленных в Украине, является значительная часть отходов, образованных вследствие Чернобыльской катастрофы.

Твердые радиоактивные отходы представляют собой следующее:

–       спецодежда и средства индивидуальной защиты, ветошь;

–       бумага, древесина, строительные материалы, тара;

–       различное оборудование;

–       изделия из керамики, стекла (например, лабораторная посуда);

–       изделия из резины, полимерных материалов и пластмассы;

–       изделия из металлов и сплавов;

–       отработавшие источники ионизирующих излучений ;

–       фильтры системы газовой очистки;

–       почвы, горные породы;

–       ионообменные смолы.

Сбор и первоначальная упаковка радиоактивных отходов, производимые непосредственно на месте их образования в учреждениях и организациях, регламентируются национальными правилами и разработанными на их основе местными инструкциями.

Обработка радиоактивных отходов заключается в операциях, направленных на перевод их в стабильную инертную форму, приемлемую для долговременной изоляции от потенциального влияния на человека и окружающую среду.

.2 Классификация твердых радиоактивных отходов

Таблица 1. Классификация твердых РАО для гамма-, бета-, альфа- излучателей (используется любой из трех критериев)

–       первый параметр: мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 0,1 м от их поверхности превышает 1 мкЗв/ч (100 мкР/ч);

–       второй параметр: удельная активность для b-излучателей превышает 7,4 Ч104 Бк/кг (74 кБк/кг), для a-излучателей превышает 7,4 Ч103 Бк/кг (7,4 кБк/кг);

–       третий параметр: фиксированное поверхностное загрязнение превышает для b- излучателей 500 b-частиц/см2 Чмин, а для a-излучателей - 5 a-частиц/см²×мин. определяемых с площади 100 см². [2]

К высокоактивным твердым отходам относят оболочки и конструкционные материалы ТВС, а также нерастворимые вещества, отделенные от растворов топлива декантацией, центрифугированием или фильтрацией. По физическим характеристикам твердые радиоактивные отходы можно подразделить на следующие группы:

–       прессуемые - одежда, резина, пластикаты, теплоизоляция, бумага, фильтры;

–       непрессуемые - дерево, фильтры - рамки, трубопроводы, стекло, инструменты, трубы, вентили, бетонные блоки;

–       сжигаемые - бумага, дерево;

–       металлические.

Новая классификация радиоактивных отходов, рекомендованная МАГАТЭ, предлагает использовать новую систему классификации, разработанную МАГАТЭ, для того, чтобы проводимые работ соответствовали международным стандартам.

Система классификации радиоактивных отходов, разработанная МАГАТЭ, основана как на уровне радиоактивности, так и на периоде полураспада. МАГАТЭ рекомендует твердые радиоактивные отходы классифицировать по четырем категориям, в трех из которых допускается содержание незначительного количества а-излучателей, а одна включает в основном а-излучатели

МАГАТЭ рекомендует следующие основные характеристики классов отходов:

ЕW - отходы, которые могут быть изъяты из-под контроля как нерадиоактивные. Изъятие основано на ограничении ежегодной дозы для населения (менее 0,01 мЗв). Рекомендованные величины удельной активности зависят от отдельных радионуклидов и изменяются от 0,1 Бк/г до 10000 Бк/г. Для Украины допустимые концентрации радионуклидов изложены в "Нормах радиационной безопасности Украины";- низко- и среднеактивные отходы - отходы, чьи уровни активности находятся выше ЕУ/ и ниже высокоактивных НЬ\М. Они в свою очередь подразделяются на две категории:SL - отходы с короткоживущими радионуклидами - с ограничением по содержанию долгоживущих альфа-излучающих радионуклидов на уровне 4000 Бк/г для отдельных упаковок отходов и в среднем до 400 Бк/г для всей группы упаковок отходов;LL - отходы с долгоживущими радионуклидам -для которых концентрация долгоживущих радионуклидов превышает ограничения для предыдущей категории;- высокоактивные отходы - отходы с уровнем тепловыделения выше 2кВт/м3 и концентрацией долгоживущих радионуклидов, превышающей пределы, установленные для короткоживущих отходов.

Низкоактивные отходы представляют опасность только при попадании внутрь организма. Поэтому их достаточно локализовать таким образом, чтобы радионуклиды, содержащиеся в этих отходах, не могли попасть внутрь организма в результате миграции по биологическим цепочкам. Среднеактивные отходы представляют опасность как источник не только внутреннего, но и внешнего облучения, а следовательно, при их переработке и захоронении необходимо предусматривать соответствующие защитные барьеры для ослабления потоков излучения (в основном фотонного) до регламентированных уровней.

Высокоактивные отходы из-за крайне высокой удельной активности, а следовательно, и большого энерговыделения, требуют дополнительного создания систем охлаждения емкостей, в которых они содержатся.

2. Методы переработки твердых радиоактивных отходов

.1 Обращения с металлическими отходами, загрязненными радиоактивными веществами

В целом, наличие больших объемов МОЗРВ и отсутствие их переработки вызывает необходимость строительства новых хранилищ, что связано с существенными затратами на их сооружение, ухудшением радиоэкологической обстановки в регионах, и приводит к безвозвратным потерям дефицитных и дорогостоящих материалов. Кроме того, наличие большого объема МОЗРВ увеличивает вероятность поступления этих отходов на металлургические предприятия в составе металлолома, что может привести к радиоактивному загрязнению оборудования и образованию радиоактивных отходов (шлак, футеровка, пыль).

Обращение с МОЗРВ на объектах атомной энергетики и промышленности в настоящее время сводится, главным образом, к размещению (захоронению) в хранилищах различного типа, как правило, вместе с другими твердыми радиоактивными отходами (ТРО) или хранению на открытых площадках, прежде всего, крупногабаритного оборудования.

Обращение с МОЗРВ на объектах нефтегазового комплекса заключается, в основном, в их хранении на открытых площадках капитального ремонта скважин. На некоторых объектах проводится дезактивация труб путем удаления солевых отложений с последующим повторным использованием по прямому назначению. Широко распространена также практика сдачи таких труб в качестве вторсырья на предприятия по заготовке и переработке металлолома, что противоречит действующим санитарным правилам и нормативам.

К основным недостаткам в области обращения с МОЗРВ можно отнести следующие: - большая часть накопленных и вновь образующихся отходов не перерабатывается; - многие инженерные сооружения не обеспечивают безопасное хранение не переработанных отходов; - отсутствует эффективная система учета и контроля за образованием и хранением отходов; - нет систематизированного и полного пакета нормативно-технических документов, регламентирующих единый порядок безопасного обращения с МОЗРВ на всех стадиях переработки и утилизации.

2.2 Основные методы переработки твердых радиоактивных отходов

.2.1 Сортировка

Сортировка - проводится на крупных предприятиях, либо при работах по реабилитации радиационно-загрязненных объектов.

Обычно РАО разделяются по либо по морфологическому составу (металл, стекло, изоляционные материалы и т.д.), либо по активности (НАО, САО), либо по способам дальнейшей переработки (прессуемые-непрессуемые, горючие-негорючие и т.п.).

Основной задачей сортировки ТРО по виду материала является подготовка их к переработке (прессованию, сжиганию, дезактивации). ТРО первой группы активности (низкоактивные) по виду материала сортируются на:

дезактивируемые металлические отходы (металлические отходы с относительно гладкой поверхностью);

сжигаемые (текстиль, дерево, бумага, пластикат, пластмасса, резина и пр.);

прессуемые отходы, не проходящие предварительного прессования (бетон, кирпич, строительный мусор, шлам, песок, лампы накаливания, стекло, поранит, материалы огневой защиты кабелей, металл и пр.);

прессуемые отходы, подвергающиеся предварительному прессованию (теплоизоляционные маты, и пр.).

В целях обеспечения принципов ALARA (As Low As Reasonably Achievable) упаковки с отходами второй и третьей групп активности без сортировки по виду материала загружаются в ячейки хранилища ТРО на временное хранение.

.2.2 Цементирование

Цементирование - используется, прежде всего, для кондиционирования сыпучих ТРО (зола после сжигания РАО и др.). Обеспечивает включение ТРО в состав цементной матрицы. Обычно используется совместное цементирование ТРО и ЖРО. Может реализовываться как при смешении твердых компонентов с водой, так и пропиткой высокопроницаемым цементным раствором первичных упаковок с ТРО. Процесс цементирования заключается во включении радиоактивных веществ в портландцемент марки 500 с последующим образованием твердого монолита (Рисунок 1.1).