Атомные отходы. Проблемы системы обращения с РАО в России и возможные пути ее решения. Проблемы хранения ядерного топлива

Максимальная доза гамма-излучения радиоактивных отходов (РАО) на одном из дезактивируемых участков на берегу Москвы-реки составляет 1200 мкР/ч. Об этом нам сообщила Елена Тер-Мартиросова, представитель «Радон-пресс», - информационного агентства при Московском спецкомбинате «Радон».

«Радон» выполняет полный цикл работ по обращению с отходами средней и низкой радиоактивности. В российском масштабе обезвреживанием таких РАО занимается система из 15 одноименных комбинатов. Из 65 существующих в России особо опасных производств, использующих радиоактивные материалы, 20 расположены в Москве. Это в первую очередь Курчатовский институт, где с середины 40-х годов скопилось около 6 тонн отработавшего ядерного топлива и РАО суммарной активностью более 3 млн. кюри, а также Институт теоретической экспериментальной физики, Всероссийский научный институт химической технологии, Завод полиметаллов и машиностроительный завод “Молния”.

Дезактивационные работы на склоне берега Москва-реки недалеко от Каширского шоссе в районе Завода полиметаллов ведутся уже несколько лет. В 2002 году, например, отсюда было вывезено 57,5 тонн грунта, загрязненного радионуклидами. С начала весны этого года сотрудники «Радона» уже удалили со склона берега Москвы-реки ещё около 15,7 тонн (из них почти 5 тонн в мае). На комбинате, перед захоронением на полигоне, грунт сортируется, и РАО остекловываются или прессуются.

Участок на берегу Москвы-реки не огорожен, не имеет специальных знаков, предупреждающих о радиационной опасности. Однако, как нам пояснила Елена Тер-Мартиросова, «это ни в коем случае не действующая свалка, по крайней мере въезд автомобилей на эту территорию закрыт». В связи со значительным уровнем излучения, находиться здесь более двух часов опасно, и именно столько длится рабочий день у бригады дезактиваторов «Радона», одетых в специальные комбинезоны, марлевые повязки и кирзовые сапоги. Инструмент работников - штыковые лопаты и бумажные пакеты.

«Об этом участке узнали примерно восемь лет назад, и там уже два или три года ведутся работы», - сообщили нашему корреспонденту.

По словам представителя «Радон-пресс» Елены Тер-Мартиросовой, зараженным участок стал в 1940-50е годы, когда РАО с предприятий (излучением свыше 300 мкР/ч) вывозились за территорию города и закапывались в ближайшем Подмосковье.

В то время Москва для чиновников заканчивалась в районе нынешней станции метро Октябрьской, открытой в 1950 году. Москва росла, и теперь в черте города оказались десятки радиоактивных захоронений.

Ямы с отходами просто засыпали слоем земли. Глубина захоронения считалась безопасной, если мощность гамма-излучения на поверхности не превышала 200 микрорентген в час (что почти в десять раз выше сегодняшней нормы). Не велось ни учета отходов, ни карт захоронения.

В 1961 году в Москве был образован «Радон», необоснованно мягкие нормативы ужесточили и отходы стали вывозить на спецкомбинат.

Радиация в городе

«Захоронения радиоактивных отходов раскиданы по всему городу, и работы по дезактивации всех таких участков потребуют ещё много времени. Участок на склоне Москвы-реки самый одиозный, - там большая территория, и загрязнение уходит вглубь на семь-восемь метров», - отмечает Елена Тер-Мартиросова.

Участок зараженной территории расположен в нескольких десятках метров от реки, и существует «теоретическая опасность попадания радионуклидов в реку», поэтому и производятся такие работы. Кстати, в связи с близостью от воды, используют обычные штыковые лопаты и бумажные пакеты, а не тяжелую технику, поскольку «хотя берег и не ползет, но лучше не рисковать».

Кроме того, использование бульдозеров, хотя и ускорило бы работы, но сильно бы увеличило количество грунта, которое принять полигон спецкомбината просто не в состоянии.

«Полигон был расчитан на 50 лет, и даже применение новых технологий, сокращающих объем РАО в 50-100 раз, позволит использовать его ещё не более 20 лет», - отмечают представители спецкомбината.

Елена Тер-Мартиросова подчеркнула, что «есть точка зрения, что можно участок на берегу Москвы-реки и подобные захоронения просто зацементировать или засыпать, но мы категорически против: произойдет ещё пара революций, и все просто забудут, где именно в Москве находятся радиоактивные отходы. Мы не имеем права оставлять такое наследие своим потомкам.»

Согласно данным спецкомбината «Радон», более 70 процентов всех выявляемых в Москве случаев радиоактивных загрязнений приходится на жилые массивы с интенсивным новым строительством и зеленые зоны столицы.

По данным правительства Москвы, на территории города действует 11 исследовательских ядерных реакторов, более двух тысяч организаций используют около 150 тыс. источников ионизирующего излучения, почти 90% которых имеют просроченный срок эксплуатации.

Правительство Москвы давно выражает желание вывести за пределы города наиболее опасные предприятия, такие как Российский научный центр «Курчатовский институт», однако в ближайшем будущем это невозможно: для этого нужно было бы построить новую инфраструктуру в Московской области и обеспечить переезд из столицы сотрудников 14 научных институтов объединенных в центр «Курчатовский институт».

В 2000 году именно над «Курчатовским институтом» методом аэрогаммасъемки с вертолета было зарегистрировано самое большое превышение радиационного фона на территории Москвы. Аэрогаммасъемка с вертолета проводилась предприятием «Аэрогеофизика» и её результаты были опубликованы в журнале «Барьер безопасности» (N5, 2003 год). Превышение радиационного фона было также зарегистрировано над Московским государственным инженерно-физическим институтом (МИФИ), Заводом полиметаллов, и Всероссийским научно-исследовательским институтом химической технологии (ВНИИХТ).

Ядерные отходы и отходы ядерного топлива – два абсолютно разных понятия. Утилизация того и другого происходит различными способами. Следует отметить, что проблема утилизации отходов ядерного топлива остро не стоит, так как сегодня есть механизмы их переработки с целью дальнейшего использования.

Что такое отходы ядерного топлива

Это – тепловыделяющие элементы. В них есть остатки ядерного топлива и другие составляющие. Промышленные предприятия перерабатывают субстанцию, применяя специальные механизмы. В результате, отходы превращаются снова в полноценное топливо, применяемое для обслуживания атомных установок любого типа (АЭС, подводные лодки, промышленность).

Совершенно иная картина с ядерными отходами. Сегодня не существует механизма их переработки. По сути, возможна только утилизация. А вот этот процесс уже имеет нюансы, которые до сих пор человечеству решить не удалось.

Виды отходов

Есть несколько видов таких отходов:

• твердые;
• жидкие;
• элементы ядерных установок.

Каждый вид отходов проходит утилизацию по-своему. Так, твердые сжигаются, затем пепел смешивают с цементом. Полученные плиты хранят в специальных хранилищах. Жидкие выпаривают, упаковывают в предназначенную для этого тару и закапывают в землю. Процесс утилизации элементных составляющих ядерных установок происходит намного сложнее.

Получается, что отходы ядерного топлива намного полезнее для человечества? Именно так. Есть масса областей жизнедеятельности человека, где переработанные отходы используются. Это:

• оружейная промышленность;
• медицина;
• сельское хозяйство;
• производство и прочее.

Во всем мире существует запрет на ввоз в страну ядерных отходов. Однако, учитывая процесс их утилизации, возникает закономерный вопрос: где хранить контейнеры с ними? Ведь требуются действительно большие по площади участки земли, которые можно использовать в качестве «кладбища» для отходов ядерной промышленности.

Несмотря на имеющиеся запреты, многие страны «третьего мира» соглашаются выделять собственную землю под захоронения контейнеров с отходами. Естественно, не безвозмездно. Пока такая лояльность спасает ситуацию, но что будет дальше, когда эти участки просто будут заполнены до отказа?

Невероятно, но решения этой проблемы нет до сих пор. Ученые ни одной страны пока не нашли возможностей для другой утилизации отходов, что крайне настораживает и беспокоит человечество. Впрочем, современные люди относятся к этой проблематике приблизительно так: «на мой век хватит, а дальше – не моя забота». Совершенно недальновидно и опрометчиво, однако на данный момент нет никаких инструментов, чтобы изменить положение дел с утилизацией и переработкой ядерных отходов.

Проблемы хранения ядерного топлива

Хотя утилизация ядерного топлива не слишком озадачивает человечество, есть другой вопрос: как надежно и безопасно хранить отходы? Отработанная субстанция подлежит «восстановлению», однако, прежде чем это случится, отходы следует где-то хранить, есть необходимость их транспортировки. Все эти процессы сопряжены с реальной угрозой для окружающей среды и, конечно, человека.

В 1998 году российскими власть держателями был инициирован закон о разрешении ввоза в страну отходов ядерного топлива из зарубежных стран. Сподвигло на принятие такого решения депутатов возможность получать отработанное топливо для дальнейшей его переработки в России и эксплуатации. Естественно, стоимость сырья являлась бы для бюджета РФ очень выгодной. По некоторым расчетам, получение отходов таким способом намного дешевле, чем собственное производство ядерного топлива.

Тогда закон принят не был, но до сих пор ведутся активные обсуждения целесообразности его принятия. С одной стороны, это экономически выгодно для страны. С другой – требуется организация и оборудование надежных хранилищ, а также грамотный подход к процессам транспортировки. Это – единственные «ограничители», которые не позволяют решиться на такой шаг. Все мощности для переработки отработанного ядерного топлива в стране имеются.

На данные момент принятие решения по этому вопросу откладывается. Впрочем, это можно считать положительной динамикой. Ибо радует, что властители, все же, задумываются не только о выгодности такого предприятия, но и возможных негативных последствий для населения России.

ПИР (природные источники радиации)

Существуют вещества, обладающие природной , известные как природные источники радиации (ПИР). Бо́льшая часть этих отходов - вещества, образующиеся в результате распада Уран (элемент)урана или , и испускающие .

Уголь содержит небольшое число радионуклидов, таких, как уран или торий, однако содержание этих элементов в угле меньше их средней концентрации в земной коре. Их концентрация возрастает в зольной пыли, поскольку они практически не горят. Однако радиоактивность золы также очень мала, она примерно равна радиоактивности черного глинистого сланца и меньше, чем у фосфатных пород, но представляет известную опасность, так как некоторое количество зольной пыли остается в атмосфере и вдыхается человеком.

и

Побочные продукты нефтяной и газовой промышленности часто содержат и продукты его распада. Сульфатные отложения в нефтяных скважинах могут быть очень богаты радием; вода, нефть и газ в скважинах часто содержат . При распаде радон образует твердые радиоизотопы, образующие осадок внутри трубопроводов. На нефтеперерабатывающих заводах участок производства обычно является одной из самых радиоактивных зон, так как радон и пропан обладают одинаковой температурой кипения.

Обогащение

Отходы, полученные при обогащении полезных ископаемых, могут обладать природной радиоактивностью.

Медицинские РАО

В радиоактивных медицинских отходах преобладают источники и . Эти отходы разделены на два основных класса. В диагностической ядерной медицине используются короткоживущие гамма-излучатели, такие как (99Tc). Большая часть этих веществ распадается в течение короткого времени, после чего может быть утилизирована как обычный мусор. Примеры других изотопов, используемых в медицине (в круглых скобках указан период полураспада):

• (90 Y), используется при лечении лимфом (2,7 дня)
• (131 I), диагностика , лечение щитовидной железы (8 дней)
• (89 Sr), лечение рака костей, внутривенные инъекции (52 дня)
• (192 Ir), (74 дня)
• (60 Co), брахитерапия, внешняя лучевая терапия (5,3 года)
• (137 Cs), брахитерапия, внешняя лучевая терапия (30 лет)

Промышленные РАО

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

Ядерный топливный цикл

Начало цикла

Отходы начального периода ядерного топливного цикла - обычно полученная в результате извлечения урана пустая порода, испускающая . Она обычно содержит и продукты его распада.

Главный побочный продукт обогащения - обедненный уран, состоящий главным образом из урана-238, с содержанием урана-235 менее 0,3 %. Он находится на хранении, так же, как UF 6 и U 3 O 8 . Эти вещества находят применение в областях, где ценится их крайне высокая плотность, например при изготовлении килей яхт и противотанковых снарядов. Также они используются (вместе с повторно используемым ) для создания смешанного оксидного ядерного топлива и для разбавления переобогащенного урана, входящего ранее в состав . Это разбавление, называемое также обеднением, означает, что любая страна или группировка, получившая в свое распоряжение ядерное топливо, должна будет повторить очень дорогой и сложный процесс обогащения, прежде чем сможет создать оружие.

Окончание цикла

Вещества, в которых подошел к концу ядерный топливный цикл (в основном это отработавшие ), содержат продукты деления, испускающие бета- и гамма-лучи. Они также могут содержать , испускающие альфа-частицы, к которым относятся уран (234 U), (237 Np), (238 Pu) и (241 Am), а иногда даже источники нейтронов, такие как (Cf). Эти изотопы образуются в ядерных реакторах.

Важно различать обработку урана с целью получения топлива и переработку использованного урана. Использованное горючее содержит высокорадиоактивные продукты деления (см. ниже Высокоактивные РАО). Многие из них являются поглотителями нейтронов, получив, таким образом, название «нейтронных ядов». В конечном итоге их количество возрастает до такой степени, что, улавливая нейтроны, они останавливают цепную реакцию даже при полном удалении графитовых стержней. Достигшее этого состояния топливо необходимо заменить свежим, несмотря на по-прежнему достаточное количество урана-235 и плутония. В настоящее время в США использованное топливо отправляется на хранение. В других странах (в частности, в Великобритании, Франции и Японии), это топливо перерабатывается с целью удаления продуктов деления, затем возможно его повторное использование. Процесс переработки включает работу с высокорадиоактивными веществами, а удаленные из топлива продукты деления - это концентрированная форма высокоактивных РАО, так же, как используемые в переработке химикаты.

К вопросу о распространении ядерного оружия

При работе с ураном и плутонием часто рассматривается возможность их использования при создании ядерного оружия. Активные ядерные реакторы и запасы ядерного оружия тщательно охраняются. Однако, высокоактивные РАО из ядерных реакторов могут содержат плутоний. Он идентичен плутонию, используемому в реакторах, и состоит из 239 Pu (идеально подходящего для создания ядерного оружия) и 240 Pu (нежелательный компонент, крайне радиоактивен); эти два изотопа очень тяжело разделить. Более того, высокоактивные РАО из реакторов полны высокорадиоактивных продуктов деления; впрочем, их большая часть - короткоживущие . Это означает, что возможно захоронение отходов, и через много лет продукты деления распадутся, уменьшив радиоактивность отходов и облегчив работу с плутонием. Более того, нежелательный изотоп 240 Pu распадается быстрее, чем 239 Pu, таким образом, качество сырья для создания оружия со временем растет (несмотря на уменьшение количества). Это вызывает споры о том, что с течением времени хранилища отходов могут превратиться в своеобразные «рудники плутония», из которых относительно легко можно будет добыть сырье для оружия. Против этих предположений говорит тот факт, что sup>240Pu составляет 6560 лет, а период полураспада 239 Pu - 24110 лет, таким образом, сравнительное обогащение одного изотопа относительно другого произойдет только через 9000 лет (это означает, что в течение этого времени доля 240 Pu в веществе, состоящем из нескольких изотопов самостоятельно уменьшится вдвое - типичное превращение реакторного плутония в оружейный плутоний). Следовательно, «рудники оружейного плутония» станут проблемой в очень отдаленном будущем; так что есть еще много времени для решения этой проблемы при помощи современных технологий, прежде чем она станет актуальной.

Одно из решений этой проблемы - повторно использовать переработанный плутоний в качестве топлива, например, в быстрых ядерных реакторах. Однако само существование фабрик по регенерации ядерного топлива, необходимой для отделения плутония от других элементов, создает возможность для распространения ядерного оружия. В пирометаллургических быстрых реакторах получаемые отходы имеют актиноидную структуру, что не позволяет использовать их для создания оружия.

Переработка ядерного оружия

Отходы от переработки ядерного оружия (в отличие от его изготовления, которое требует первичного сырья из реакторного топлива), не содержат источников бета- и гамма-лучей, за исключением трития и америция. В них содержится гораздо большее число актиноидов, испускающих альфа-лучи, таких как плутоний-239, подвергающийся ядерной реакции в бомбах, а также некоторые вещества с большой удельной радиоактивностью, такие как плутоний-238 или .

В прошлом в качестве ядерного заряда в бомбах предлагались и высокоактивные альфа-излучатели, такие как полоний. Сейчас альтернативой полонию является плутоний-238. По причинам государственной безопасности, подробные конструкции современных бомб не освещаются в литературе, доступной широкому кругу читателей. Однако похоже, что для запуска реакций в современных бомбах будет использоваться дейтерий-тритиевая реакция синтеза, приводимая в действия электродвигателем или химической взрывчаткой.

Некоторые модели также содержат радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ), в котором в качестве долговечного источника электрической мощности для работы электроники бомбы используется плутоний-238.

Возможно, что расщепляющееся вещество старой бомбы, подлежащее замене, будет содержать продукты распада изотопов плутония. К ним относятся альфа-излучающий нептуний-236, образовавшийся из включений плутония-240, а также некоторое количество урана-235, полученного из плутония-239. Количество этих отходов радиоактивного распада ядра бомбы будет очень мало, и в любом случае они гораздо менее опасны (даже в переводе на радиоактивность как таковую), чем сам плутоний-239.

В результате бета-распада плутония-241 образуется америций-241, увеличение количества америция - большая проблема, чем распад плутония-239 и плутония-240, так как америций является гамма-излучателем (возрастает его внешнее воздействие на рабочих) и альфа-излучателем, способным вызвать выделение тепла. Плутоний может быть отделен от америция различными путями, среди которых - пирометрическая обработка и извлечение при помощи водного/органического растворителя. Видоизмененная технология извлечения плутония из облучённого урана (PUREX) - также один из возможных методов разделения.

Общий обзор

Биохимия

В зависимости от формы распада и элемента, опасность от воздействия радиоизотопов различна. Например, йод-131 - короткоживущий бета- и гамма-излучатель, но, поскольку он накапливается в , он способен вызвать больше повреждений, чем TcO 4 , который, будучи растворимым в воде, быстро выводится с . Аналогично, альфа-излучающие актиноиды и являются крайне вредными, так как они имеют большие биологические полупериоды существования, и их радиация имеет высокий уровень линейной передачи энергии. Из-за подобных различий правила, определяющие вред, причиняемый организму, сильно различаются в зависимости от радиоизотопа, и иногда от природы , содержащего радиоизотоп.

Главная цель обращения с радиоактивными (или любыми другими) отходами - защитить людей и окружающую среду. Это означает изоляцию или разбавление отходов таким образом, чтобы концентрация любых радионуклидов, попадающих в , была безопасна. Чтобы достичь этого, предпочтительная технология в настоящее время - глубокие и защищенные хранилища для наиболее опасных отходов. Также предлагаются преобразование РАО, долгосрочные восстанавливаемые хранилища и их удаление в .

Подвести итог вышесказанному можно фразой «Изолировать от людей и окружающей среды», пока отходы полностью не распадутся и не перестанут представлять угрозу.

Классификация

Несмотря на малую радиоактивность, отходы деятельности урановых обогатительных фабрик также относятся к радиоактивным. Эти вещества являются побочным продуктом первичной обработки ураносодержащей руды. Их иногда относят к отходам класса 11(е)2, по определению раздела законодательства США об использовании атомной энергии. Эти отходы обычно содержат химически опасные тяжелые металлы, такие как и . Огромные количества отходов деятельности урановых фабрик оставлены вблизи старых месторождений урана, особенно в штатах , и .

Малоактивные РАО

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

Среднеактивные РАО

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

Высокоактивные РАО

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

Трансурановые РАО

По определению законодательства США к этому классу относятся отходы, загрязненные альфа-излучающими трансурановыми радионуклидами, с периодами полураспада более 20 лет и концентрацией большей 100 нКи/г, вне зависимости от их формы или происхождения, исключая высокоактивные РАО. Элементы с атомными числами, большими, чем у урана, получили название «трансурановых». В связи с долгим периодом распада трансурановых отходов их захоронение проходит тщательнее, чем захоронение малоактивных и среднеактивных отходов. В США трансурановые РАО образуются в основном в результате производства оружия, к ним относится одежда, инструменты, ветошь, побочные продукты химических реакций, различного рода мусор и другие предметы, загрязненные небольшим количеством радиоактивных веществ (главным образом, плутония).

В соответствии с законодательством США, трансурановые РАО подразделяются на отходы, допускающие контактное обращение и отходы, требующие дистанционного обращения. Деление основывается на уровне радиации, измеренном на поверхности контейнера с отходами. Первый подкласс включает отходы с поверхностным уровнем радиации не более 200 миллибэр в час, второй - более опасные отходы, радиоактивность которых может достигать 1000 миллибэр в час. В настоящее время постоянное место захоронения трансурановых отходов деятельности силовых установок и военных заводов в США - первая в мире опытная установка для изоляции РАО.

Обращение со среднеактивными РАО

Обычно в ядерной индустрии среднеактивные РАО подвергаются ионообмену или другим методам, целью которых является концентрация радиоактивности в малом объёме. После обработки уже гораздо менее радиоактивное тело полностью обезвреживают. Существует возможность использовать гидроксид в качестве флокулянта для удаления радиоактивных металлов из водных растворов. После радиоизотопов гидроксидом железа полученный осадок помещают в металлический барабан, где он перемешивается с цементом, образуя твердую смесь. Для большей стабильности и долговечности изготовляют из зольной пыли или печного шлака и (в отличие от обычного цемента, который состоит из портландцемента, гравия и песка).

Обращение с высокоактивными РАО

Хранение

Для временного хранения высокоактивных РАО предназначены резервуары для хранения отработанного ядерного топлива и хранилища с сухотарными бочками, позволяющие распасться короткоживущим изотопам перед дальнейшей переработкой.

Долговременное хранение РАО требует консервации отходов в форме, которая не будет вступать в реакции и разрушаться на протяжении долгого времени. Одним из способов достижения подобного состояния является витрификация (или остеклование). В настоящее время в Селлафилде (Великобритания) высокоактивные РАО (очищенные продукты первой стадии пурекс-процесса) смешивают с сахаром и затем кальцинируют. Кальцинирование подразумевает прохождение отходов через нагретую вращающуюся трубу и ставит целью испарение воды и деазотирование продуктов деления, чтобы повысить стабильность получаемой стекловидной массы.

В полученное вещество, находящееся в индукционной печи, постоянно добавляют измельченное стекло. В результате получается новая субстанция, в которой при затвердении отходы связываются со стеклянной матрицей. Это вещество в расплавленном состоянии вливается в цилиндры из легированной стали. Охлаждаясь, жидкость затвердевает, превращаясь в стекло, которое является крайне устойчивым к воздействию воды. По данным международного технологического общества, потребуется около миллиона лет, чтобы 10 % такого стекла растворилось в воде.

После заполнения цилиндр заваривают, затем моют. После обследования на предмет внешнего загрязнения стальные цилиндры отправляют в подземные хранилища. Такое состояние отходов остается неизменным в течение многих тысяч лет.

Стекло внутри цилиндра имеет гладкую черную поверхность. В Великобритании вся работа проделывается с использованием камер для работы с высокоактивными веществами. Сахар добавляется для предотвращения образования летучего вещества RuO 4 , содержащего радиоактивный рутений. На Западе к отходам добавляют боросиликатное стекло, идентичное по составу пирексу; в странах бывшего обычно применяют фосфатное стекло. Количество продуктов деления в стекле должно быть ограничено, так как некоторые элементы ( , металлы платиновой группы и ) стремятся образовать металлические фазы отдельно от стекла. Один из заводов по витрификации находится в , там перерабатываются отходы деятельности небольшой демонстрационной перерабатывающей фабрики, прекратившей свое существование.

В 1997 году в 20 странах, обладающих большей частью мирового ядерного потенциала, запасы отработанного топлива в хранилищах внутри реакторов составляли 148 тыс. тонн, 59 % из которых были утилизированы. Во внешних хранилищах находилось 78 тыс. тонн отходов, из которых утилизировано 44 %. С учетом темпов утилизации (около 12 тыс. тонн ежегодно), до окончательного устранения отходов еще достаточно далеко.

Синрок

Более сложным методом нейтрализации высокоактивных РАО является использование материалов типа СИНРОК (synthetic rock - синтетическая порода). СИНРОК был разработан профессором Тедом Рингвудом в Австралийском национальном университете. Изначально СИНРОК разрабатывался для утилизации военных высокоактивных РАО США, но в будущем возможно его использование для гражданских нужд. СИНРОК состоит из таких минералов, как пирохлор и криптомелан. Первоначальный вариант СИНРОК (СИНРОК С) был разработан для жидких РАО (рафинатов пурекс-процесса) - отходов деятельности . Главными составляющими этого вещества являются голландит (BaAl 2 Ti 6 O 16), цирконолит (CaZrTi 2 O 7) и (CaTiO 3). Цирконолит и перовскит связывают актиноиды, перовскит нейтрализует и , голландит - .

Геологическое захоронение

Поиски подходящих мест для глубокого окончательного захоронения отходов в настоящее время ведутся в нескольких странах; ожидается, что первые подобные хранилища вступят в эксплуатацию после 2010 года. Международная исследовательская лаборатория в швейцарском Гримзеле занимается вопросами, посвященными захоронению РАО. говорит о своих планах по прямому захоронению использованного топлива с использованием технологии KBS-3, после того, как шведский счел ее достаточно безопасной. В Германии в настоящее время ведутся дискуссии о поисках места для постоянного хранения РАО, активные протесты заявляют жители деревни Горлебен региона Вендланд. Это место вплоть до 1990 года казалось идеальным для захоронения РАО благодаря своей близости к границам бывшей . Сейчас РАО находятся в Горлебене на временном хранении, решение о месте их окончательного захоронения пока не принято. Власти выбрали местом захоронения Юкка-Маунтин, штат , однако данный проект встретил сильное противодействие и стал темой жарких дискуссий. Существует проект создания международного хранилища высокоактивных РАО, в качестве возможных мест захоронения предлагаются и . Однако власти Австралии выступают против подобного предложения.

Существуют проекты захоронения РАО в океанах, среди которых - захоронение под абиссальной зоной морского дна, захоронение в зоне , в результате чего отходы будут медленно опускаться к земной мантии, а также захоронение под природным или искусственным островом. данные проекты имеют очевидные достоинства и позволят решить на международном уровне неприятную проблему захоронения РАО, но, несмотря на это, в настоящее время они заморожены из-за запрещающих положений морского права. Другая причина состоит в том, что в Европе и Северной Америке всерьез опасаются утечки из подобного хранилища, что приведет к экологической катастрофе. Реальная возможность подобной опасности не доказана; тем не менее, запреты были усилены после сброса РАО с кораблей. Однако, в будущем о создании океанских хранилищ РАО всерьез способны задуматься страны, которые не смогут найти других решений данной проблемы.

Более реальным выглядит проект под названием «Remix & Return» (Перемешивание и возврат), суть которого состоит в том, что высокоактивные РАО, смешанные с отходами из урановых рудников и обогатительных фабрик до первоначального уровня радиоактивности урановой руды, будут затем помещены в пустые урановые рудники. Достоинства данного проекта: исчезновение проблемы высокоактивных РАО, возврат вещества на место, предназначенное ему природой, обеспечение работой горняков, и обеспечение цикла удаления и обезвреживания для всех радиоактивных материалов.

Официально, в перечень предприятий и организаций, включены особо радиационно-опасные и ядерно-опасные производства и объекты, которые занимаются разработкой, производством, эксплуатацией, хранением, транспортировкой, утилизацией ядерного оружия и его компонентов, радиационно опасных материалов и изделий.

В сферу госнадзора входят медицинские, научные, исследовательские лаборатории и другие объекты, ведущие работу с открытыми радионуклидными источниками. А также комплексы, установки, аппараты, оборудование и изделия с закрытыми радионуклидными источниками, специализированные и неспециализированные пункты хранения радиоактивных веществ.

Учения по ликвидации аварии на радиационно-опасном объекте

Всего, в области на 2009 год насчитывалось 16 крупных радиационноопасных объектов, но в связи с вхождением части территории области в состав Новой Москвы, эта цифра могла сократиться.

Надо учитывать, что говоря об опасности, имеют в виду не каждодневную угрозу при работе в штатном режиме, но потенциальную опасность возникновения источника чрезвычайной ситуации в случае внештатной ситуации на объекте. Тем не менее, при выборе жилья в той или иной зоне, надо представлять, что находится рядом. Кроме того, некоторые предприятия имеют свои хранилища отходов, загрязняющие окружающую среду.

Крупные промышленные объекты и реакторы
Немало из них находится на востоке и юго-востоке Московской области.
Например, это ФГУП « Научно-исследовательский институт приборов» в Лыткарино Люберецкого района. Он представляет собой комплекс изотопных облучательных установок, с неспециализированными хранилищами радиоактивных отходов.

В городе Старая Купавна Ногинского района находится база ОАО «В/О «Изотоп» — предприятие Госкорпорации «Росатом», работающее на рынках изотопной продукции и радиационной техники.

«Машиностроительный завод» в Электростали является одним из самых крупных производителей топлива для ядерных реакторов, атомных электростанций и реакторных установок для судов морского флота.

Машиностроительный завод в Электростали

Это предприятие считается радиационно и химически опасным производством федерального значения и обладает хранилищем радиоактивных отходов. Оно находится в болотистой местности в районе притока реки Клязьмы Вохна, и загрязняет среду во время весеннего половодья и таянья снегов. Кроме того, в 1950 году здесь прорвало дамбу, но факт загрязнения рек Ходца и Вохонка обнаружили лишь почти спустя 40 лет. Согласно исследованиям, еще несколько лет назад на территории в радиусе 15 км выявлялись радиоактивные излучения. А ведь в этих местах уже освоены дачные участки.

Некоторые объекты находятся и на севере Подмосковья. Город Дубна является, наряду с Троицком, уже вошедшим в состав Новой Москвы, центром ядерных исследований региона. В частности, здесь находится объединенный институт ядерных исследований с исследовательским ядерным реактором, в котором, по некоторым сообщениям местных источников содержится порядка 400 кг плутония.

Объединенный институт ядерных исследований г. Дубна

На 24 км Ленинградского шоссе находится предприятие НИИ испытательного центра безопасности радиации объектов космоса. Особых подробностей о нем неизвестно.

На юге же области находится город Протвино, еще один город физиков-ядерщиков. Главный местный объект — институт физики высоких энергий, работающий с ускорителями элементарных частиц и являющийся одним из самых крупных научных физических центров в нашей стране.

Главный экспериментальный зал в ИФВЭ г. Противно

Приветы из прошлого
Виновником давнего несанкционированного захоронения радиоактивных рядов, в 50 км к югу от озера Солнечное Раменского района, по одной из версий, называют Раменский приборостроительный завод, но это неточно. Аномалия была обнаружена в 1985 году. Этот объект занимает площадь 1,2 Га, а основным источником загрязнения является радий-226 . Здесь в свое время было выявлено 14 участков радиоактивных отходов.

Послойная дезактивация полигона ведется, однако может занять еще много времени. Впрочем, согласно исследованиям, загрязнение воды озера отсутствует, а проведенный в районе аномалии радиационно-экологический мониторинг не выявил распространения радиации за пределы захоронения.

«Комплексный» подход — скопление отходов России
Самый крупный в стране полигон захоронения радиационных отходов — расположен в 17 км от Сергиева Посада, в стороне от Ново-Угличского шоссе. Его собственник, Московское НПО «Радон», предприятие по утилизации и захоронению радиоактивных отходов, в прошлом году ставшее частью государственной корпорации «Росатом», получив федеральный статус. Площадь научно-производственного комплекса составляет 60 Га, самого полигона с отходами — 20 Га. Сюда, уже в течение полувека свозятся отходы не только из Москвы и области, но и регионов Центральной России. Территория окружена лесом, являющимся санитарно-защитной зоной НПО. Впрочем, здесь осуществляются постоянные современные радиационный контроль и мониторинг. Несколько приборов дистанционного мониторинга установлены и в самом городе, и непосредственно возле полигона, где производится захоронение отходов. По словам представителей «Радона», хранилище не представляет опасности для тех, кто проживает в окрестностях.

Подробную схему расположение опасных предприятий

Радиоактивные отходы - это ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается. Отходы являются главным долгоживущим источником облучения населения, связанным с атомной энергетикой. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) подсчитало, что в мире ныне накоплено более 200 тыс. тонн отработанного ядерного топлива. Ежегодно к ним добавляется еще 10-2 тыс. тонн.

Радиоактивные отходы бывают жидкими, твердыми и газообразными, которые в свою очередь подразделяются по удельной активности на тритегории - низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные. Большую часть отходов составляет низкорадиоактивный мусор. Однако и он может быть крайне опасен.

К источникам радиоактивных отходов, кроме АЭС, относятся медицинские учреждения, промышленные предприятия, исследовательские центры. В настоящее время одной из самых острых проблем является утилизация и захоронение радиоактивных отходов и прежде всего высокоактивных отходов АЭС и других предприятий.

Сбор, переработка и захоронение радиоактивных отходов осуществляется отдельно от других видов отходов. Перед утилизацией изотопы разделяют по степени активности, периоду полураспада и т.п. Для сокращения объема отходов их упаривают, сжигают, прессуют и т.п. Для предотвращения миграции радиоактивных изотопов с грунтовыми водами малоактивные отходы фиксируют с помощью битума или цемента в блоки, подлежащие дальнейшему захоронению. Высокоактивные отходы остекловывают.

Захоронение твердых, или отвержденных радиоактивных отходов осуществляется в специальных сооружениях, называемых могильниками радиоактивных отходов.

Радиационный контроль при захоронении отходов радиоактивных веществ, а также номенклатура контролируемых параметров должны проводиться в строгом соответствии с требованиями норм ГОСТ. Захоронение должно проводиться в специально отведенных местах (полигонах), на незатопляемых участках с низким уровнем грунтовых вод, обязательно по согласованию с органами Государственного санитарного надзора, с учетом требований по охране окружающей среды и правил радиационной безопасности. Жидкие токсичные отходы перед вывозом на полигон должны быть обезвожены на предприятиях.

Пункт захоронения должен располагаться не ближе 20 км от городов в районе, не подлежащем застройке, с санитарно-защитной зоной не менее 1 км от населенных пунктов и мест постоянного пребывания скота.

Сброс радиоактивных веществ в составе сточных вод запрещен.

Полигоны должны иметь санитарно-защитные зоны: завод по обезвреживанию токсичных отходов мощностью 100 тыс. тонн и более отходов в год - 1000 м; менее 100 тыс. тонн - 500 м; участок захоронения токсичных отходов - не менее 300 м.

Несмотря на то, что человечество более шести десятилетий действует в ядерной сфере, до сих пор не найдено решения, позволяющего полностью утилизировать ядерные отходы. Проблема заключается в том, что радиоактивный мусор остается опасным на протяжении сотен и тысяч лет. К примеру, период полураспада радиоактивного стронция-90 составляет 26 лет, америциума-241 - 430 лет, плутония-239 - 24 тыс. лет. Поэтому любые повреждения хранилищ способны привести к тяжелейшим последствиям.

В России большое количество участков с экстремально высоким уровнем радиации было обнаружено в крупных городах, таких как Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Калининград, Владивосток и др. По данным справочника "За ядерным занавесом: Управление радиоактивными отходами в бывшем СССР", только в Москве за период 1974 по 1994 годы было обнаружено около 1,5 тыс. таких участков. В детском саду неподалеку от Курчатовского института (Москва) была обнаружена песочница, в которой уровень радиации составлял 612 тыс. миллирентген в час. Человек, который провел бы в этой песочнице сутки получил бы такую дозу радиации, которая убила бы его в течение месяца.

В Москве за последние 60 лет, по заявлению руководителя энергетического отдела Гринпис России Владимира Чупрова, скопился большой объем радиоактивных отходов .

Радиоактивные и токсические отходы в советское время, особенно в 40-х и 50‑х годах 20‑го века сваливались в ближайшие московские овраги и затем, с ростом города, на этих местах появлялись жилые и промышленные кварталы. Когда найденные захоронения вскрывали, уже никто не знал, откуда свалка", ‑ сообщил эксперт. В качестве примера он привел ситуацию, связанную рекультивацией одного из земельных участков, расположенного на бульваре Маршала Рокоссовского в Восточном административном округе столицы, где был выявлен радиоактивный могильник. В результате замеров мощности экспозиционного излучения поверхности земли экспертами обнаружены участки вблизи выезда со строительной площадки, с мощностью излучения на поверхности до 43 микрорентген в час (норма мощности внешнего гамма-излучения должна составлять 10‑15 микрорентген в час).