Как можно безопасно утилизировать радиоактивные отходы? Атомный могильник: как хранят радиоактивные отходы Рао отходы

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Отправить

Радиоактивные отходы представляют собой непригодные для дальнейшей деятельности вещества, содержащие в себе опасные элементы в большом количестве.

Различные природные и техногенные источники радиации провоцируют появление опасных отходов. Подобный мусор образуется во время следующих процессов:

• при создании ядерного топлива
• работе ядерного реактора
• обработка элементов топлива излучением
• производства, а также использования естественных или искусственных радиоизотопов

Сбор и дальнейшее обращение с радиоактивными отходами устанавливает законодательство РФ.

Классификация

В России классификация радиоактивных отходов основана на ФЗ № 190 от 11 июля 2011 года, регулирующем сбор и обращение с радиоактивными отходами.

Радиоактивные отходы могут иметь следующие типы:

• Удаляемые. Риск, который может появиться при извлечении, а также дальнейшем использовании вредного мусора. Эти затраты не должны быть выше риска, который связан с созданием могильника на территории страны.
• Особые. Риск, который включает в себя возможное воздействие опасной радиации, а также другие риски, основанные на извлечении из хранилища и дальнейшем использовании элементов. Должен превышать риски, которые связанные с их захоронением на территории расположения.

Критерии, по которым выполняется распределение, устанавливается Правительством России.

Классификация радиоактивных отходов выполняется по признакам:

Время полураспада радионуклидов, сюда включают:

• долгоживущие
• короткоживущие

Удельная активность. Так, зависимо от степени активности, радиоактивные отходы принято делить на:

• Слабоактивные, концентрация бета — излучающих радиоизотопов достигает 10 — 5 кюри / л в таком веществе.
• Средней активности, концентрация бета — излучающих радиоизотопов доходит больше 1 кюри / л.
• Низкоактивные.
• Очень низкоактивные.

Состояние. Существуют три вида подобного мусора:

• ЖРО (жидкие радиоактивные отходы)
• Твердые

Наличие элементов ядерного типа:

• наличие
• отсутствие

Также принято выделять:

• Материалы, образованные в процессе добычи (переработки) урановых руд.
• Материалы, образованные в результате добычи минерального (органического) сырья, не связанного с применением атомной энергии.

Опасность

Эти отходы крайне опасны для природы, так как они повышают уровень радиоактивного фона. Также возникает опасность попадания вредных веществ в человеческий организм с употребляемыми продуктами и водой. Результат - мутация, отравление или смерть.

Именно поэтому предприятиям рекомендуется использовать всевозможные фильтры, для того чтобы предотвратить попадание вредного мусора во внешнюю среду. В настоящий момент законодательство обязывает устанавливать специальные очистители, которые осуществляют сбор вредных элементов.

Уровень радиационной опасности зависит от:

• Количества РАО в биосфере.
• Мощности дозы, присутствующей гамма — радиации.
• Площади территории, подвергающейся загрязнению.
• Численности населения.

Радиоактивные отходы опасны своим проникновением в организм человека. Из — за этого необходимо локализовать подобные отработки на территории их образования. Очень важно предотвратить возможную миграцию этого сырья по существующим пищевым цепям животных и людей.

Хранение и перевозка

• Хранение радиоактивных отходов. Хранение подразумевает сбор и последующую передачу вредных элементов на переработку или захоронение.
• Захоронение – размещение отходов на могильниках. Таким образом опасный мусор выводится из сферы применения человеческой деятельности и не представляет опасности для окружающей среды.

Стоит отметить, что в могильники на хранение могут быть отправлены только твердые и отвержденные отходы. Период радиоактивной опасности отходов, должен быть ниже, чем время «жизни» инженерных сооружений, в которых происходит хранение и захоронение.

Следует учитывать и такие особенности, связанные с захоронением вредного мусора:

• Только радиоактивные отходы, срок возможной угрозы которых не выше 500 лет, будут отправлены на захоронение в отдаленной местности.
• Отходы, период опасности которых не больше нескольких десятков лет, предприятие может остановить на хранение на своей территории без направления на захоронение.

Предельное количество вредного мусора, отправленного на хранение, устанавливается на основании оценки безопасности могильника. Способы и средства для определения допустимого содержания отходов в специальном помещении можно найти в нормативных документах.

Контейнеры для данных отходов представляют собой одноразовые мешки, которые изготавливают из элементов:

• резины
• пластика
• бумаги

Сбор, хранение, перевозка и дальнейшее обращение с радиоактивными отходами, упакованных с использованием подобных емкостей, проводятся в специально оборудованных перевозных контейнерах. Помещения, предназначенные для хранения этих контейнеров, должны оснащаться защитными экранами, холодильниками или же контейнерами.

Существует большой перечень вариантов хранения различных РАО:

• Холодильники. Они предназначены для содержания трупов лабораторных животных, а также других органических материалов.
• Металлические барабаны. В них помещают пылевидные РАО и запаивают крышки.
• Водоупорная краска. Ей покрывают лабораторное оборудование для транспортировки.

Переработка

Обработка радиоактивных отходов возможна несколькими методами, выбор способа зависит от типа мусора, который будет подвержен обработки.

Утилизация радиоактивных отходов:

• Их измельчают и прессуют. Это необходимо для оптимизации объема сырья, а также для снижения активности.
• Сжигают в печах, которые используют для утилизации горючих остатков.

Переработка радиоактивных отходов обязательно должна соответствовать предъявляемым гигиеническим требованиям:

1. 100% гарантированная изоляция от пищевых продуктов и воды.
2. Отсутствие внешнего облучения, превышающего допустимый уровень.
3. Отсутствие отрицательного воздействия на месторождения полезных ископаемых.
4. Выполнение экономически целесообразных действий.

Сбор и удаление

Сбор и сортировка при дальнейшем уничтожении данных отходов в обязательном порядке проводиться в местах их появления отдельно от не радиоактивных веществ.

При этом должно быть учтено:

• Агрегатное состояние вредного вещества.
• Категория вещества.
• Количество материала, сбор которого необходимо осуществить.
• Каждое свойство вещества (химическое и физическое).
• Приблизительное время полураспада радионуклидов. Как правило, измерение представляется в сутках, то есть больше 15 дней или меньше 15 дней.
• Потенциальная угроза вещества (пожароопасность или взрывоопасность).
• Будущее обращение с радиоактивными отходами.

Стоит отметить важный момент – сбор и удаление возможно проделать только с низко и средне активными типами отходов.

НРАО — низко активные представляют собой вентиляционные выбросы, которые можно удалить через трубу и в дальнейшем рассеять. По норме ДКБ, который установил национальный оператор по обращению с радиоактивными отходами, существует параметр высоты и условий выброса.

Значение ДКБ рассчитывается следующим образом: отношение предела годового поступления вещества на конкретный объем воды (обычно берется 800 литров) или воздуха (8 млн. литров). В этом случае параметр ДКБ – предел годового поступления вредного вещества (радионуклидов) в организм человека через воду и воздух.

Очистка среднеактивных и жидких отходов

Сбор и удаление радиоактивного вещества средней активности проводят при помощи специальных устройств:

• Газгольдеры. Технология, задача которой заключается в приеме, хранении и последующей выдаче газа. Главная особенность заключается в том, что отходы с низким периодом полураспада (1 — 4 часа) будут заключены в устройство ровно столько, сколько потребуется для полной дезактивации вредного вещества.
• Адсорбционные колонны. Устройство предназначено для более полного удаления (около 98%) радиоактивных газов. Схема дезактивации следующая: газ охлаждается с процессом сепарации влаги, далее следует глубокая сушка в непосредственно самих колоннах и подача вещества в адсорбер, который содержит в себе уголь на поглощения вредных элементов.

Жидкие радиоактивные отходы, как правило, обрабатывают методом упаривания. Он представляет собой ионный обмен из двух этапов с предварительным очищением вещества от вредных примесей.

Существует и другой способ – жидкие отходы, которые опасны для окружающей среды, можно отчистить при помощи установок для облучения резины. В большинстве случаев используют облучатель типа Со — 60, хранение которого происходило в воде.

Радиоактивные отходы (РАО) - отходы, содержащие радиоактивные изотопы химических элементов и не имеющие практической ценности.

Согласно российскому «Закону об использовании атомной энергии» радиоактивные отходы - это ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается. По российскому законодательству, ввоз радиоактивных отходов в страну запрещен.

Часто путают и считают синонимами радиоактивные отходы и отработавшее ядерное топливо. Следует различать эти понятия. Радиоактивные отходы, это материалы, использование которых не предусматривается. Отработавшее ядерное топливо представляет собой тепловыделяющие элементы, содержащие остатки ядерного топлива и множество продуктов деления, в основном 137 Cs (Цезий-137) и 90 Sr (Стронций-90), широко применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и научной деятельности. Поэтому оно является ценным ресурсом, в результате переработки которого получают свежее ядерное топливо и изотопные источники.

Источники появления отходов

Радиоактивные отходы образуются в различных формах с весьма разными физическими и химическими характеристиками, такими, как концентрации и периоды полураспада составляющих их радионуклидов. Эти отходы могут образовываться:

• · в газообразной форме, как, например, вентиляционные выбросы установок, где обрабатываются радиоактивные материалы;
• · в жидкой форме, начиная от растворов сцинтилляционных счётчиков из исследовательских установок до жидких высокоактивных отходов, образующихся при переработке отработавшего топлива;
• · в твёрдой форме (загрязнённые расходные материалы, стеклянная посуда из больниц, медицинских исследовательских установок и радиофармацевтических лабораторий, остеклованные отходы от переработки топлива или отработавшего топлива от АЭС, когда оно считается отходами).

Примеры источников появления радиоактивных отходов в человеческой деятельности:

• · ПИР (природные источники радиации). Существуют вещества, обладающие природной радиоактивностью, известные как природные источники радиации (ПИР). Бомльшая часть этих веществ содержит долгоживущие нуклиды, такие как калий-40, рубидий-87 (являются бета-излучателями), а также уран-238, торий-232 (испускают альфа-частицы) и их продукты распада. Работа с такими веществами регламентируются санитарными правилами, выпущенными Санэпиднадзором.
• · Уголь. 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 чёрного глинистого сланца и меньше, чем у фосфатных пород, но представляет известную опасность, так как некоторое количество зольной пыли остаётся в атмосфере и вдыхается человеком. При этом совокупный объём выбросов достаточно велик и составляет эквивалент 1000 тонн урана в России и 40000 тонн во всём мире.

• · Нефть и газ. Побочные продукты нефтяной и газовой промышленности часто содержат радий и продукты его распада. Сульфатные отложения в нефтяных скважинах могут быть очень богаты радием; вода, нефть и газ в скважинах часто содержат радон. При распаде радон образует твёрдые радиоизотопы, образующие осадок внутри трубопроводов. На нефтеперерабатывающих заводах участок производства пропана обычно является одной из самых радиоактивных зон, так как радон и пропан обладают одинаковой температурой кипения.
• · Обогащение полезных ископаемых. Отходы, полученные при обогащении полезных ископаемых, могут обладать природной радиоактивностью.
• · Медицинские РАО. В радиоактивных медицинских отходах преобладают источники бета- и гамма-лучей. Эти отходы разделены на два основных класса. В диагностической ядерной медицине используются короткоживущие гамма-излучатели, такие как технеций-99m (99 Tc m). 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): Иттрий-90, используется при лечении лимфом(2,7 дня); Иод-131, диагностика щитовидной железы, лечение рака щитовидной железы (8 дней); Стронций-89, лечение рака костей, внутривенные инъекции (52 дня); Иридий-192, брахитерапия (74 дня); Кобальт-60, брахитерапия, внешняя лучевая терапия (5,3 года); Цезий-137, брахитерапия, внешняя лучевая терапия (30 лет).
• · Промышленные РАО. Промышленные РАО могут содержать источники альфа-, бета-, нейтронного или гамма-излучения. Альфа-источинки могут применять в типографии (для снятия статического заряда); гамма-излучатели используются в радиографии; источники нейтронного излучения применяются в различных отраслях, например, при радиометрии нефтяных скважин. Пример применения бета-источников: радиоизотопные термоэлектрические генераторы для автономных маяков и иных установок в труднодоступной для человека местности (например, в горах).

В современном мире проблема утилизации радиоактивных отходов стоит на одном уровне с другими экологическими проблемами. С увеличением населения и развитием технического прогресса, количество таких отходов постоянно возрастает. Между тем их правильный сбор, хранение и последующая утилизация – сложный и трудоемкий процесс.

В чем опасность радиоактивных веществ?

Опасность подобных материалов сложно переоценить. Каждая территория обладает своим радиационным фоном, считающимся для нее нормальным. В случае попадания в воздух, землю или воду, такой вид отходов повышает местный радиационный фон. Вредные вещества попадают в организмы животных и людей, провоцируя развитие мутаций и отравлений, повышая уровень смертности среди населения.

Учитывая опасность подобных материалов, сегодня законодатель обязывает предприятия, на которых используются радиоактивное сырье, устанавливать специальные фильтры, уменьшающие загрязнение окружающей среды. Несмотря на это, количество вредных элементов постоянно возрастает. Степень радиационной опасности напрямую зависит от следующих факторов:

• численности населения, проживающего в опасной зоне;
• территории, которая подверглась загрязнению (площадь, характер);
• мощности доз;
• количества отходов, которые содержатся в биосфере.

После попадания в организм человека вредные вещества могут привести к развитию серьезных заболеваний, для которых характерен высокий уровень смертности. Предотвратить перемещение подобных веществ по пищевым цепям – важная задача. В случае неудачи они будут распространяться неконтролируемо.

Источники опасных отходов

Радиоактивные отходы – это вещества, которые представляют опасность окружающей среде и являются бесполезными для дальнейшего производства. Утилизация радиоактивных отходов должна производиться по специальным правилам, отдельно от других видов использованных веществ.

Существует несколько видов классификации подобных отходов. Они могут иметь разную физическую форму и химические характеристики. Отличия также заключаются в концентрации веществ и периодах полураспада их основных элементов. Сегодня радиоактивные отходы возникают вследствие:

• создания топлива, предназначенного для работы ядерных реакторов;
• работы ядерных реакторов;
• обработки топлива излучением;
• переработки сцинтилляционных счетчиков;
• переработки использованного ранее топлива;
• функционирования вентиляционных систем (если на предприятии используются радиоактивные вещества, они будут выбрасываться вентиляционной системой в форме газа).

Источниками также могут выступать использованные медицинские приспособления, посуда, которая находилась в специальных лабораториях, стеклотара, в которую вливалось топливо. Нельзя также забывать о существовании ПИР – природных источников радиации, которые могут загрязнять окружающие их территории.

Классификация

Существует несколько признаков, по которым разделяют радиоактивные вещества. К примеру, в них могут присутствовать или отсутствовать элементы ядерного типа. Выделяют также материалы, которые образовались в результате добычи урановых руд, и вещества, никак не связанные атомной энергетикой.

В зависимости от состояния выделяют три формы опасных материалов:

• твердая. Сюда относится посуда из стекла, которая применяется в больницах и специальных исследовательских лабораториях;
• жидкая. Образовываются вследствие переработки ранее использованного топлива. Активность подобных веществ обычно довольно высока, поэтому они способны нанести значительный вред окружающей среде;
• газообразная. В эту группу веществ входят материалы, высвобождающиеся вентиляционными системами предприятий, занимающихся обработкой радиоактивного сырья.

В зависимости от радиоактивности отходов, их разделяют на:

• высокоактивные;
• среднеактивные;
• низкоактивные.

Наиболее опасной является группа высокоактивных отходов, наименее опасной – низкоактивных. Имеет значение также период полураспада. Этот показатель отображает время, за которое распадается половина атомов, содержащихся в радиоактивном веществе. Чем выше показатель, тем быстрее распадаются отходы. Это сокращает время, за которое вещество теряет негативные свойства, однако до того момента выделяется большее количество энергии.

Хранение РАО

Под хранением РАО подразумевается сбор вредных элементов с их последующей передачей в пункты переработки или захоронения. Это временная мера, которая позволяет сконцентрировать РАО в одном месте, доставив их затем в другое. Под захоронением подразумевается размещение радиоактивных отходов на постоянной основе в специальных могильниках, где они не будут наносить вред окружающей среде.

В некоторых случаях предприятия, на которых образовываются подобные вещества, предпочитают хранить их на своей территории до полной дезактивации. Подобное возможно, только если период полураспада элементов не превышает нескольких десятилетий. В других случаях используются могильники.

Следует отметить, что на могильники попадают вещества, которые будут представлять угрозу окружающей среде не более пятисот лет. Данное обстоятельство объясняется тем, что хранимый материал должен стать безопасным ранее, чем разрушиться место его хранения. К емкостям, в которых будет храниться материал, также выдвигаются определенные требования. Так:

• хранить таким образом можно только твердые вещества или материалы, которые отвердели в результате переработки;
• контейнер должен быть полностью герметичным. Необходимо исключить возможность наименьшего выхода материала из емкости;
• контейнер должен сохранять свои характеристики при температуре от пятидесяти (минус) до семидесяти (плюс) градусов. Во время слива веществ, обладающих высокой температурой, емкость должна выдерживать разогрев до ста тридцати градусов;
• обязательным условием является прочность. Контейнер должен нормально выдерживать воздействие на него физических сил (к примеру, остаться невредимым после землетрясения).

В процессе хранения отходов должна обеспечиваться их изоляция и облегчение дальнейших процедур, которые будут проводиться в процессе последующих этапов захоронения/переработки. Государство, или юридическое лицо, обеспечивающее хранение, должно наблюдать за емкостями и следить за окружающей средой.

Утилизация отходов

Сегодня существуют разные способы переработки и дальнейшей утилизации РАО. Их применение зависит от конкретного вещества и его активности. В зависимости от нескольких параметров, может быть применено:

• остекловывание. Переработка радиоактивных отходов производится с применением боросиликатного стекла. Оно имеет стабильную форму, благодаря чему радиоактивные элементы в таком материале будут безопасно сохраняться в течение нескольких тысяч лет;
• сжигание. Метод может применяться для ограниченного уменьшения объема излучающих материалов. Поскольку при их сжигании может загрязниться воздух, использовать способ можно для утилизации зараженной макулатуры, дерева, одежды, резины. Специальная конструкция печей позволяет избежать чрезмерного выброса опасных материалов в воздух;
• уплотнение. Используется в случае необходимости утилизации крупных предметов. Прессование позволяет уплотнить материал, уменьшив его окончательный размер;
• цементирование. Отходы помещаются в специальный контейнер, после чего последний заливается большим количеством цемента, созданного с подбором специальных химических веществ.

Несмотря на то, что такие способы сегодня применяются довольно активно, они не решают проблемы полной ликвидации отходов. Опасные материалы все равно имеют возможность влиять на окружающуюся среду. В связи с этим сегодня ведется разработка новых методов утилизации (к примеру, захоронение на Солнце).

Переработка РАО в зависимости от их активности

Описанные выше способы применяются для утилизации разнообразных радиоактивных веществ. Большую роль в выборе конкретного метода играет такой показатель, как активность радиоактивных отходов. Так:

• низкоактивные отходы легче всего поддаются утилизации. Они становятся безопасными в течение всего нескольких лет. Для их хранения достаточно использовать специальные герметичные контейнеры. После того как опасность исчезнет, их можно будет утилизировать обычным способом;
• среднеактивные отходы дезактивируются значительно дольше (в несколько раз). Для их хранения используются специальные бочки, изготовленные из нескольких сплавов. После заполнения, они заливаются цементом и битумом в несколько слоев;
• высокоактивные отходы являются наиболее опасными. Они сохраняют угрозу для окружающей среды на протяжении многих столетий. Поэтому перед утилизацией таких отходов (в большинстве случаев это использованное на АЭС топливо) на заводах производится их рециклинг. Процедура позволяет повторно использоваться большую часть топлива. Бесполезный остаток заливают стеклом (остекловывание) и оставляют на хранение в глубоких колодцах, которые находятся в скальных породах.

Высокоактивные отходы в некоторых случаях могут сохранять свою опасность в течение тысячелетий. И хотя количество резервуаров с ними сравнительно невелико, в будущем они могут стать серьезной проблемой для человечества.

Таким образом, РАО представляют опасность как для окружающей среды, так и для человечества. Поэтому они должны утилизироваться специальным образом. Сегодня РАО классифицируются в зависимости от разных параметров. Наиболее опасными являются высокоактивные вещества. Их утилизация предусматривает остекловывание с последующим размещением в скальных глубоких колодцах. Поскольку все существующие на данный момент способы не позволяют полностью избавиться от опасных материалов, сегодня ведутся работы по поиску новых методов утилизации РАО.

Радиоактивные отходы (РАО) – побочные продукты технической деятельности, содержащие биологически опасные радионуклиды. РАО образуются:

• на всех этапах атомной энергетики (от производства топлива до работы ядерных энергетических установок (ЯЭУ), в том числе атомных электростанций (АЭС);
• при производстве, использовании и уничтожении ядерного оружия при производстве и применении радиоактивных изотопов.

РАО классифицируют по различным признакам (рис. 1): по агрегатному состоянию, по составу (виду) излучения, по времени жизни (периоду полураспада Т 1/2), по активности (интенсивности излучения).

Среди РАО наиболее распространенными по агрегатному состоянию считаются жидкие и твердые, в основном возникающие при работе атомных электростанций, других ЯЭУ и на радиохимических заводах по получению и переработке ядерного топлива. Газообразные РАО образуются в основном при работе АЭС, радиохимических заводов по регенерации топлива, а также при пожарах и других аварийных ситуациях на ядерных объектах.

Радионуклиды, содержащиеся в РАО, претерпевают спонтанный (самопроизвольный) распад, при котором происходит один (или последовательно несколько) из видов излучений: a -излучение (поток a -частиц – дважды ионизированных атомов гелия), b -излучение (поток электронов), g -излучение (жесткое коротковолновое электромагнитное излучение), нейтронное излучение.

Для процессов радиоактивного распада характерен экспоненциальный закон уменьшения во времени числа радиоактивных ядер, при этом продолжительность жизни радиоактивных ядер характеризуется периодом полураспада Т 1/2 – промежутком времени, за который число радионуклидов уменьшится в среднем наполовину. Периоды полураспада некоторых радиоизотопов, образующихся при распаде основного ядерного топлива – урана-235 – и представляющих наибольшую опасность для биологических объектов, приведены в таблице.

Таблица

Периоды полураспада некоторых радиоизотопов

США, активно проводившие в свое время испытания атомного оружия в Тихом океане, использовали один из островов для захоронения РАО. Складируемые на острове контейнеры с плутонием были закрыты мощными железобетонными панцирями с надписями-предостережениями, видимыми за несколько миль: держаться подальше от этих мест в течение 25 тыс. лет! (Напомним, что возраст человеческой цивилизации – 15 тыс. лет.) Некоторые контейнеры под влиянием непрекращающихся радиоактивных распадов разрушились, уровень радиации в прибрежных водах и донных породах превышает допустимые нормы и опасен для всего живого.

Радиоактивные излучения вызывают ионизацию атомов и молекул вещества, в том числе вещества живых организмов. Механизм биологического действия радиоактивных излучений сложен и до конца не изучен. Ионизация и возбуждение атомов и молекул в живых тканях, происходящие при поглощении ими излучений, лишь начальный этап в сложной цепи последующих биохимических превращений. Установлено, что ионизация приводит к разрыву молекулярных связей, изменению структуры химических соединений и в конечном итоге к разрушению нуклеиновых кислот и белка. Под действием радиации поражаются клетки, прежде всего их ядра, нарушаются способность клеток к нормальному делению и обмен веществ в клетках.

Наиболее чувствительны к радиационному воздействию кроветворные органы (костный мозг, селезенка, лимфатические железы), эпителий слизистых оболочек (в частности, кишечника), щитовидная железа. В результате действия радиоактивных излучений на органы возникают тяжелейшие заболевания: лучевая болезнь, злокачественные опухоли (нередко со смертельным исходом). Облучение оказывает сильное влияние на генетический аппарат, приводя к появлению потомства с уродливыми отклонениями или врожденными заболеваниями.

Рис. 2

Специфической особенностью радиоактивных излучений является то, что они не воспринимаются органами чувств человека и даже при смертельных дозах не вызывают у него болевых ощущений в момент облучения.

Степень биологического воздействия радиации зависит от вида излучения, его интенсивности и продолжительности воздействия на организм.

Единица радиоактивности в системе единиц СИ – беккерель (Бк): 1 Бк соответствует одному акту радиоактивного распада в секунду (внесистемная единица – кюри (Ки): 1 Ки = 3,7 10 10 актов распада за 1 с).

Поглощенная доза (или доза излучения ) – энергия любого вида излучения, поглощенная 1 кг вещества. Единица измерения дозы в системе СИ – грей (Гр): при дозе 1 Гр в 1 кг вещества при поглощении радиации выделяется энергия в 1 Дж (внесистемная единица – рад : 1 Гр = 100 рад, 1 рад = 1/100 Гр).

Радиоактивная чувствительность живых организмов и их органов различна: смертельная доза для бактерий составляет 10 4 Гр, для насекомых – 10 3 Гр, для человека – 10 Гр. Максимальная доза излучения, не причиняющая вреда организму человека при многократном действии, – 0,003 Гр в неделю, при единовременном действии – 0,025 Гр.

Эквивалентная доза излучения – основная дозиметрическая единица в области радиационной безопасности, введена для оценки возможного ущерба здоровью человека от хронического воздействия. Единица эквивалентной дозы в системе СИ – зиверт (Зв): 1 Зв – доза излучения любого вида, производящая такое же действие, как образцовое рентгеновское излучение в 1 Гр, или в 1 Дж/кг, 1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг (внесистемная единица – бэр (биологический эквивалент рентгена), 1 Зв = 100 бэр, 1 бэр = 1/100 Зв).

Энергия источника ионизирующего излучения (ИИИ) измеряется обычно в электронвольтах (эВ): 1 эВ = 1,6 10 –19 Дж, для человека допустимо получать в год от ИИИ не более 250 эВ (разовая доза – 50 эВ).

Единица измерения рентген (Р) используется для характеристики состояния среды, подвергнувшейся радиоактивному загрязнению: 1 Р соответствует образованию в 1 см 3 воздуха при нормальных условиях 2,082 млн пар ионов обоих знаков, или 1 Р = 2,58 10 –4 Кл/кг (Кл – кулон).

Естественный радиоактивный фон – допустимая мощность эквивалентной дозы от естественных источников радиации (поверхности Земли, атмосферы, воды и т. д.) составляет в России 10–20 мкР/ч (10–20 мкбэр/ч, или 0,1–0,2 мкЗв/ч).

Радиоактивное заражение имеет глобальный характер не только по пространственным масштабам своего влияния, но и по времени действия, угрожая жизни людей в течение многих десятилетий (последствия кыштымской и чернобыльской аварий) и даже столетий. Так, основная «начинка» атомных и водородных бомб – плутоний-239 (Рu-239) – имеет период полураспада 24 тыс. лет. Даже микрограммы этого изотопа, попав в организм человека, вызывают раковые заболевания различных органов; три «апельсина» из плутония-239 потенциально могут уничтожить все человечество без всяких ядерных взрывов.

Ввиду безусловной опасности РАО для всех живых организмов и для биосферы в целом они нуждаются в дезактивации и (или) тщательном захоронении, что до сих пор является нерешенной проблемой. Проблема борьбы с радиоактивным загрязнением окружающей среды выдвигается на первый план среди других экологических проблем ввиду его огромных масштабов и особо опасных последствий. По мнению известного эколога А.В.Яблокова, «экологическая проблема № 1 в России – ее радиоактивное заражение».

Неблагоприятная радиологическая обстановка в отдельных регионах мира и России – результат прежде всего многолетней гонки вооружений в период холодной войны и создания оружия массового поражения.

Для производства оружейного плутония (Рu-239) в 1940-е гг. были построены первые ЯЭУ – реакторы (для атомного оружия требуются десятки тонн Рu-239; одну тонну этой «взрывчатки» производит ядерный реактор на медленных нейтронах мощностью 1000 МВт – такую мощность имеет один блок обычной АЭС типа Чернобыльской). Испытания ядерными державами (США, СССР, а затем Россией, Францией и другими странами) ядерного оружия в атмосфере и под водой, подземные ядерные взрывы в «мирных» целях, на которые сейчас наложен мораторий, привели к сильному загрязнению всех компонентов биосферы.

По программе «Мирный атом» (термин предложен американским президентом Д.Эйзенхауэром) в 1950-е гг. строительство АЭС началось сначала в США и СССР, а затем и в других странах. В настоящее время доля АЭС в производстве электрической энергии в мире составляет 17% (в структуре электроэнергетики России на долю АЭС приходится 12%). В России девять АЭС, из которых восемь расположены в европейской части страны (все станции были построены еще в период существования СССР), в том числе самая крупная – Курская – мощностью 4000 МВт.

Помимо арсенала ядерного оружия (бомб, мин, боеголовок), ЯЭУ, производящих взрывчатое вещество, и АЭС, источниками радиоактивного заражения окружающей среды в России (и на прилегающих к ней территориях) являются:

• атомный ледокольный флот, самый мощный в мире;
• подводные и надводные военные корабли с силовыми ЯЭУ (и несущие ядерное оружие);
• судоремонтные и судостроительные заводы таких кораблей;
• предприятия, занимающиеся переработкой и утилизацией радиоактивных отходов военно-промышленного комплекса (в том числе списанных подводных лодок) и АЭС;
• затонувшие атомные корабли;
• космические аппараты с ЯЭУ на борту;
• места захоронения РАО.

К этому перечню следует добавить, что до сих пор радиационная обстановка в России определяется последствиями аварий, произошедших в 1957 г. на производственном объединении (ПО) «Маяк» (Челябинск-65) в Кыштыме (Южный Урал) и в 1986 г. на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) 1 .

До сих пор радиоактивному загрязнению в результате аварии на Чернобыльской АЭС подвержены сельскохозяйственные угодья в Республике Мордовия и 13 областях Российской Федерации на площади 3,5 млн га. (О последствиях кыштымской аварии сказано ниже.)

Общая площадь радиационно дестабилизированной территории России превышает 1 млн км 2 с числом проживающих на ней более 10 млн человек. В настоящее время на территории России суммарная активность незахороненных РАО составляет более 4 млрд Ки, что эквивалентно по последствиям восьмидесяти чернобыльским катастрофам.

Наиболее неблагоприятная радиационная экологическая обстановка сложилась на севере европейской территории России, в Уральском районе, на юге Западно- и Восточно-Сибирского районов, в местах базирования Тихоокеанского флота.

Мурманская область по количеству ядерных объектов на душу населения превосходит все другие области и страны. Здесь широко распространены объекты, применяющие различные ядерные технологии. Из гражданских объектов это прежде всего Кольская АЭС (КАЭС), имеющая четыре энергоблока (два из них приближаются к выработке ресурса). Около 60 предприятий и учреждений используют различные радиоизотопные приборы технологического контроля. К мурманскому «Атомфлоту» приписано семь ледоколов и один лихтеровоз, на которых установлено 13 реакторов.

Основное количество ядерных объектов связано с вооруженными силами. Северный флот имеет на своем вооружении 123 атомных судна с 235 ядерными реакторами; береговые батареи включают в общей сложности 3–3,5 тыс. ядерных боеголовок.

Добыча и переработка ядерного сырья проводится на Кольском полуострове двумя специализированными горно-обогатительными комбинатами. Радиоактивные отходы, образующиеся при производстве ядерного топлива, при эксплуатации КАЭС и судов с ЯЭУ, накапливаются непосредственно на территории КАЭС и на специальных предприятиях, в том числе на военных базах. Низкоактивные РАО с гражданских предприятий захораниваются под Мурманском; отходы с КАЭС после выдержки на станции направляются на переработку на Урал; часть РАО военного флота временно хранится на плавучих базах.

Принято решение о создании специальных могильников РАО для нужд региона, в которых будут захораниваться уже накопленные отходы и вновь образующиеся, в том числе те, что будут образовываться при выводе из эксплуатации первой очереди КАЭС и судовых ЯЭУ.

В Мурманской и Архангельской областях ежегодно образуется до 1 тыс. м 3 твердых и 5 тыс. м 3 жидких РАО. Указанный уровень отходов удерживается последние 30 лет.

С конца 1950-х гг. по 1992 г. Советским Союзом в Баренцевом и Карском морях были захоронены твердые и жидкие РАО суммарной активностью 2,5 млн Ки, в том числе 15 реакторов с атомных подводных лодок (АПЛ), три реактора с ледокола «Ленин» (из них 13 аварийных реакторов АПЛ, в том числе шесть с невыгруженным ядерным топливом). Затопление ядерных реакторов и жидких РАО происходило и на Дальнем Востоке: в Японском и Охотском морях и у берегов Камчатки.

Опасную радиологическую обстановку создают аварии на АПЛ. Из них наиболее известная, получившая мировой резонанс, трагедия АПЛ «Комсомолец» (7 апреля 1989 г.), в результате которой погибло 42 члена экипажа, а лодка легла на грунт на глубине 1680 м вблизи острова Медвежий в Баренцевом море в 300 морских милях от побережья Норвегии. В активной зоне реактора лодки содержится примерно 42 тыс. Ки стронция-90 и 55 тыс. Ки цезия-137. Кроме того, на лодке есть ядерные боезапасы с плутонием-239.

Район северной Атлантики, где произошла катастрофа, – один из наиболее биологически продуктивных в Мировом океане, имеет особое экономическое значение и входит в сферу интересов России, Норвегии и ряда других стран. Результаты анализов показали, что пока выход радионуклидов с лодки во внешнюю среду незначителен, но в районе затопления формируется зона загрязнения. Этот процесс может иметь импульсный характер, особенно опасно при этом загрязнение плутонием-239, содержащимся в боезарядах лодки. Перенос радионуклидов по трофической цепи морская вода–планктон–рыба грозит серьезными экологическими и политико-экономическими последствиями.

На Южном Урале в Кыштыме расположено ПО «Маяк» (Челябинск-65), где с конца 1940-х гг. производится регенерация отработанного ядерного топлива. До 1951 г. возникающие в ходе переработки жидкие РАО просто сливались в речку Теча. Через сеть рек: Теча–Исеть–Обь – происходил вынос радиоактивных веществ в Карское море и с морскими течениями в другие моря Арктического бассейна. Хотя впоследствии такой сброс был прекращен, спустя более 40 лет концентрация радиоактивного стронция-90 на отдельных участках реки Теча превышала фоновую в 100–1000 раз. С 1952 г. ядерные отходы стали сбрасывать в озеро Карачай (названное техническим водоемом № 3) площадью в 10 км 2 . За счет тепла, выделяемого отходами, озеро в конце концов пересохло. Началась засыпка озера грунтом и бетоном; для окончательной засыпки, по расчетам, еще потребуется ~800 тыс. м скального грунта при стоимости работ 28 млрд рублей (в ценах 1997 г.). Однако под озером образовалась линза, заполненная радионуклидами, суммарная активность которых составляет 120 млн Ки (почти в 2,5 раза выше, чем активность излучения при взрыве 4-го энергоблока ЧАЭС).

Недавно стало известно, что в 1957 г. на ПО «Маяк» произошла серьезная радиационная авария: в результате взрыва емкости с РАО образовалось облако с радиоактивностью 2 млн Ки, растянувшееся на 105 км в длину и 8 км в ширину. Серьезному радиационному заражению (примерно 1/3 чернобыльского) подверглась площадь в 15 тыс. км 2 , на которой проживало более 200 тыс. человек. На радиационно зараженной территории был создан заповедник, где в течение десятков лет проводились наблюдения за живым миром в условиях повышенной радиации. К сожалению, данные этих наблюдений считались секретными, что не позволило дать необходимые медико-биологические рекомендации при ликвидации аварии на ЧАЭС. Аварии на «Маяке» происходили много раз, последняя по времени – в 1994 г. Тогда же в результате частичного разрушения хранилища РАО вблизи Петропавловска-Камчатского произошло временное повышение радиации по сравнению с фоновой в 1000 раз.

До сих пор на ПО «Маяк» ежегодно образуется до 100 млн Ки жидких РАО, часть которых просто сбрасывают в поверхностные водоемы. Твердые РАО складывают в могильники траншейного типа, не отвечающие требованиям безопасности, в результате чего радиоактивно загрязнено более 3 млн га земель. В зоне влияния ПО «Маяк» уровни радиоактивного загрязнения воздуха, воды и почвы в 50–100 раз выше средних значений по стране; отмечено возрастание количества онкологических заболеваний и детских лейкозов. На предприятии начаты строительство комплексов по остекловыванию высокоактивных и битумированию среднеактивных РАО, а также опытная эксплуатация металлобетонного контейнера для долговременного хранения отработанного ядерного топлива реакторов серии РБМК-1000 (подобного типа реакторы были установлены на ЧАЭС).

Суммарная радиоактивность имеющихся РАО в челябинской зоне, по некоторым оценкам, достигает огромной цифры – 37 млрд ГБк. Этого количества достаточно, чтобы превратить всю территорию бывшего СССР в аналог чернобыльской зоны отселения.

Другой очаг «радиоактивной напряженности» в стране – горно-химический комбинат (ГХК) по производству оружейного плутония и переработке РАО, расположенный в 50 км от Красноярска. На поверхности это город без определенного официального названия (Соцгород, Красноярск-26, Железногорск) со 100-тысячным населением; сам комбинат расположен глубоко под землей. Кстати, подобные объекты имеются (по одному) в США, Великобритании, Франции; ведется строительство такого объекта в Китае. О Красноярском ГХК, естественно, мало что известно, кроме того, что переработка ввозимых из-за границы РАО приносит доход 500 тыс. долларов за 1 т отходов. По свидетельству специалистов, радиационная обстановка на ГХК измеряется не в мкР/ч, а в мР/с! В течение десятков лет комбинат закачивает жидкие РАО в глубинные горизонты (по данным на 1998 г., их закачено ~50 млн м 3 с активностью 800 млн Ки), что грозит негативными последствиями как окрестностям Красноярска, так и Енисею – влияние сброса ГХК на воды Енисея прослеживается на расстоянии свыше 800 км.

Впрочем, захоронение высокоактивных РАО в подземные горизонты применяется и в других странах: в США, например, захоронение РАО производят в глубоких соляных копях, а в Швеции – в скальных породах.

Радиоактивное загрязнение окружающей среды атомными электростанциями возникает не только в результате чрезвычайных обстоятельств, а достаточно регулярно. Например, в мае 1997 г. во время технологического ремонта на Курской АЭС произошла опасная утечка в атмосферу цезия-137.

Предприятия атомной отрасли промышленности имеют дело с производством, применением, хранением, транспортировкой и захоронением радиоактивных веществ. Другими словами, образование РАО сопровождает все этапы топливного цикла атомной энергетики (рис. 2), что предъявляет особые требования к обеспечению радиационной безопасности.

Урановую руду добывают на рудниках подземным или открытым способом. Природный уран представляет собой смесь изотопов: урана-238 (99,3%) и урана-235 (0,7%). Поскольку основным ядерным горючим является уран-235, после первичной переработки руда поступает на обогатительный завод, где содержание урана-235 в руде доводится до 3–5%. Химическая переработка топлива заключается в получении обогащенного гексафторида урана 235 UF 6 для последующего производства твэлов (тепловыделяющих элементов).

Разработка урановых месторождений, как и любая другая отрасль горнодобывающей промышленности, ухудшает окружающую среду: выводятся из хозяйственного пользования значительные территории, изменяются ландшафт и гидрологический режим, происходит загрязнение воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод радионуклидами. Количество РАО на стадии первичной переработки природного урана очень велико и составляет 99,8%. В России добыча и первичная переработка урана осуществляется только на одном предприятии – Приаргунском горно-химическом объединении. На всех работавших до последнего времени предприятиях по добыче и переработке урановых руд в отвалах и хвостохранилищах находится 108 м 3 РАО с активностью 1,8 10 5 Ки.

Твэлы, представляющие собой металлические стержни, в которых находится ядерное топливо (3% урана-235), размещаются в активной зоне реактора АЭС. Возможны различные виды цепных реакций деления урана-235 (различие в образующихся осколках и числе испускаемых нейтронов), например, такие:

235 U + 1 n ® 142 Ba + 91 Kr + 31 n ,
235 U + 1 n ® 137 Te + 97 Zr + 21 n ,
235 U + 1 n ® 140 Xe + 94 Sr + 21 n .

Тепло, выделяющееся при делении урана, нагревает воду, протекающую через активную зону и омывающую стержни. Примерно через три года содержание урана-235 в твэлах снижается до 1%, они становятся неэффективными источниками тепла и требуют замены. Каждый год треть твэлов удаляется из активной зоны и заменяется новыми: для типичной АЭС с мощностью 1000 МВт это означает ежегодное удаление 36 т твэлов.

В ходе ядерных реакций твэлы обогащаются радионуклидами – продуктами деления урана-235, а также (через серию b-распадов) плутонием-239:

238 U + 1 n ® 239 U(b ) ® 239 Np(b ) ® 239 Pu.

Отработанные твэлы транспортируются из активной зоны по подводному каналу в хранилища, заполненные водой, где хранятся в стальных пеналах несколько месяцев, пока большинство высокотоксичных радионуклидов (в частности, наиболее опасный йод-131) не распадется. После этого твэлы направляются на заводы по регенерации топлива, например для получения плутониевых сердечников для ядерных реакторов на быстрых нейтронах или оружейного плутония.

Жидкие отходы ядерных реакторов (в частности, вода первого контура, которая должна обновляться) после переработки (выпаривания) помещают в бетонные хранилища, расположенные на территории АЭС.

Определенное количество радионуклидов при работе АЭС выделяется в воздух. Радиоактивный йод-135 (один из главных продуктов распада в работающем реакторе) не накапливается в отработанном ядерном топливе, поскольку его период полураспада составляет всего 6,7 ч, но в результате последующих радиоактивных распадов превращается в радиоактивный газ ксенон-135, активно поглощающий нейтроны и потому препятствующий цепной реакции. Для предотвращения «ксенонового отравления» реактора ксенон удаляют из реактора через высокие трубы.

Об образовании отходов на этапах переработки и хранения отработанного ядерного топлива уже говорилось. К сожалению, все существующие и применяемые в мире методы обезвреживания РАО (цементирование, остекловывание, битумирование и др.), а также сжигание твердых РАО в керамических камерах (как на НПО «Радон» в Московской области) неэффективны и представляют значительную опасность для окружающей среды.

Особенно острой проблема утилизации и захоронения РАО атомных электростанций становится в настоящее время, когда наступает время демонтажа большинства АЭС в мире (по данным МАГАТЭ 2 , это более 65 реакторов АЭС и 260 реакторов, использующихся в научных целях). Отметим, что за время работы АЭС все элементы станции становятся радиоактивно опасными, особенно металлические конструкции зоны реакторов. Демонтаж АЭС по стоимости и срокам сравним с их строительством, при этом до сих пор нет приемлемой научно-технической и экологической технологии проведения демонтажа. Альтернатива демонтажу – герметизация станции и ее охрана в течение 100 и более лет.

Еще до прекращения пожара на ЧАЭС началась прокладка туннеля под реактор, создание под ним выемки, которую затем заполнили многометровым слоем бетона. Бетоном был залит и блок, и прилегающие к нему территории – это «чудо строительства» (и пример героизма без кавычек) ХХ в. получило название «саркофаг». Взорвавшийся 4-й энергоблок ЧАЭС до сих пор представляет собой крупнейшее в мире и опаснейшее плохо обустроенное хранилище РАО!

При использовании радиоактивных материалов в медицинских и других научно-исследовательских учреждениях образуется значительно меньшее количество РАО, чем в атомной отрасли промышленности и военно-промышленном комплексе – это несколько десятков кубических метров отходов в год. Однако применение радиоактивных материалов расширяется, а вместе с ним возрастает объем отходов.

Проблема РАО – составная часть «Повестки дня на XXI век»», принятой на Всемирной встрече на высшем уровне по проблемам Земли в Рио-де-Жанейро (1992) и «Программы действий по дальнейшему осуществлению “Повестки дня на ХХI век”», принятой Специальной сессией Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций (июнь 1997 г.). В последнем документе, в частности, намечена система мер по совершенствованию методов обращения с радиоактивными отходами, по расширению международного сотрудничества в этой области (обмен информацией и опытом, помощь и передача соответствующих технологий и др.), по ужесточению ответственности государств за обеспечение безопасного хранения и удаления РАО.

В «Программе действий...» констатируется ухудшение общих тенденций в области устойчивого развития мира, но выражается надежда, что к следующему международному экологическому форуму, намеченному на 2002 год, будет отмечен осязаемый прогресс в обеспечении устойчивого развития, направленного на создание благоприятных условий жизни будущих поколений.

Е.Э.Боровский

________________________________
1 Все приведенные ниже данные взяты из материалов открытых публикаций в государственных докладах «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации» Государственного комитета РФ по охране окружающей среды и в российской экологической газете «Зеленый мир» (1995–1999 гг.).
2 Международное агентство по атомной энергии.

1) Почему эта проблема считается глобальной.

Радиохимические заводы, атомные электростанции, научные исследовательские центры, производят одни из самых опасных видов отходов - радиоактивные. Данный вид отходов представляет собой не только серьезную экологическую проблему, но и может создать экологическую катастрофу. Радиоактивные отходы могут быть жидкими (большая их часть) и твердыми. Неправильное обращение с радиоактивными отходами может серьезно усугубить экологическую ситуацию. Данный вид загрязнения является глобальным, поскольку захоронение таких отходов осуществляется в гидросфере и в литосфере, а множество радиоактивных изотопов попадают в атмосферу в результате сжигания органического топлива – прежде всего угля.

В настоящее время в 26 странах мира существует более 400 действующих атомных электростанций, причем 211 из них расположены в Европе. В процессе работы атомных реакторов выделяются огромные количества радиоактивных отходов. При этом они не только никому не нужны, но и чрезвычайно вредны и опасны. Высокорадиоактивные отходы будут излучать радиацию в течение еще многих тысяч лет. Но в мире до сих пор не найдено надежного могильника, пригодного для их захоронения.

Радиоактивные отходы – это все радиоактивные или загрязненные (зараженные радиацией) материалы, являющиеся продуктом использования человеком радиоактивности и не находящие дальнейшего применения.

В зависимости от концентрации радиоактивных элементов различают:

а) слаборадиоактивные отходы (с концентрацией радиоактивных элементов менее 0,1 Кюри/м 3),

б) среднерадиоактивные отходы (0,1-1 000 Кюри/м 3) и

в) высокорадиоактивные отходы (более 1 000 Кюри/м 3).

Основную часть этих отходов составляют топливные стержни, необходимые для производства электроэнергии. Сюда же относится загрязненная радиацией рабочая одежда сотрудников атомных электростанций.

Многие отходы будут излучать радиацию в течение еще многих сотен или тысяч лет.

Радиоактивные отходы являются источником радиоактивного заражения, т.е. загрязнения предметов, помещений или окружающей среды ядовитыми и радиоактивными химикатами. Люди, имевшие непосредственный контакт с радиоактивными веществами и материалами, например, при посещении зараженных помещений, также считаются зараженными

Радиоактивные отходы (РАО) - отходы, содержащие радиоактивные изотопы химических элементов и не имеющие практической ценности. Радиоактивные отходы являются детищем ХХ века, который вполне справедливо называют веком атома. В наших домах горят лампочки и работают бытовые приборы, электричество для которых поступает с атомных электростанций. Невозможно себе представить современные больницы без источников радиоактивного излучения, служащих как для диагностики, так и для лечения целого ряда заболеваний. Ну, и наука, как и производство, не обходятся без разнообразных устройств, в которых широко используются радиоактивные элементы. Вот почему проблема утилизации подобных отходов в последние десятилетия стала одной из наиболее злободневных в плане безопасности окружающей среды. Ведь сегодня объемы радиоактивных отходов насчитывают многие тысячи тонн в год. И все они требуют соответствующего обращения с собой.

Как решают проблему радиоактивных отходов? Это зависит от категории, класса подобных отходов - низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные. Наиболее простой является утилизация первых двух классов. Стоит отметить, что в зависимости от своего химического состава радиоактивные отходы делятся на короткоживущие (с малым периодом полураспада) и долгоживущие (с большим периодом полураспада). В первом случае самым простым способом будет временное хранение радиоактивных материалов на специальных площадках в герметических контейнерах. После определенного промежутка времени, когда происходит распад опасных веществ, оставшиеся материалы уже не представляют опасности и могут быть утилизированы как обычный мусор. Именно так поступают с большей частью технических и медицинских источников радиоактивного излучения, которые содержат только короткоживущие изотопы с периодом полураспада максимум несколько лет. В качестве контейнеров для временного хранения в этом случае обычно используют стандартные металлические бочки объемом 200 литров. При этом низко- и среднеактивные отходы заливают цементом или битумом для предотвращения их попадания за пределы емкости.

Процедура утилизации отходов атомных электростанций гораздо более сложная и требует повышенного внимания. Поэтому такая процедура производится только на специальных заводах, которых сегодня в мире совсем немного. Здесь при помощи специальных технологий химической обработки производится извлечение большей части радиоактивных веществ для их повторного применения. Наиболее современные способы с использованием ионообменных мембран позволяют вновь использовать до 95 % всех радиоактивных материалов. При этом радиоактивные отходы значительно уменьшаются в объеме. Однако полностью их дезактивировать пока невозможно. Вот почему на следующей стадии утилизации производится подготовка отходов к длительному хранению. Учитывая, что отходы АЭС имеют длительный период полураспада, практически такое хранение можно назвать вечным.

Радиоактивные отходы – самый опасный вид мусора на земле, требующей очень внимательного и осторожного обращения и приносящий самый большой урон экологической обстановке, населению и всем живым существам.

2) Каковы тенденции в её развитии.

Радиоактивность Это явление было открыто в связи с изучением связи люминесценции и рентгена. В конце XIX века в ходе серии экспериментов с соединениями урана французский физик А. Беккерель обнаружил до этого неизвестный вид излучения, проходящий через непрозрачные предметы. Он поделился своим открытием с супругами Кюри, которые занялись его изучением вплотную. Именно всемирно известные Мари и Пьер обнаружили, что свойством естественной радиоактивности обладают все соединения урана, как и он сам в чистом виде, а также торий, полоний и радий. Их вклад был поистине неоценимым.

Уже позднее стало известно, что все химические элементы в том или ином виде радиоактивны, поскольку содержатся в природной среде в виде разнообразных изотопов. Ученые задумались и о том, как можно использовать процесс ядерного распада для получения энергии, и смогли инициировать и воспроизвести его искусственно. А для измерения уровня излучения был изобретен дозиметр радиации.

Применение. Помимо энергетики радиоактивность получила широкое применение и в других отраслях: медицине, промышленности, научных исследованиях и сельском хозяйстве. При помощи этого свойства научились останавливать распространение раковых клеток, ставить более точные диагнозы, узнавать возраст археологических ценностей, следить за преобразованием веществ в различных процессах и т. д. Список возможных применений радиоактивности постоянно расширяется, так что даже удивительно, что вопрос утилизации отработанных материалов стал таким острым лишь в последние десятилетия. А ведь это не просто мусор, который можно легко выбросить на свалку.

Радиоактивные отходы. Все материалы имеют свой срок службы. Это не исключение и для элементов, используемых в атомной энергетике. На выходе получаются отходы, все еще обладающие излучением, но уже не имеющие практической ценности. Как правило, отдельно рассматривается использованное ядерное топливо, которое может быть переработано или применено в других сферах. В данном же случае речь идет просто про радиоактивные отходы (РАО), дальнейшее применение которых не предусматривается, поэтому от них необходимо избавляться.

Варианты. Довольно долгое время считалось, что захоронение радиоактивных отходов не требует специальных правил, было достаточно лишь рассеять их в окружающей среде. Однако позже было обнаружено, что изотопы имеют свойство накапливаться в определенных системах, например, тканях животных. Это открытие изменило мнение по поводу РАО, поскольку в этом случае вероятность их перемещения и попадания в человеческий организм с пищей становилась достаточно высокой. Поэтому было принято решение разработать некоторые варианты того, как нужно поступать с отходами этого типа, особенно это касается категории высокоактивных.

Современные технологии позволяют максимально нейтрализовать опасность, исходящую от РАО, путем их обработки различными способами либо помещения в безопасное для человека пространство. Витрификация. По-другому эта технология называется остеклованием. При этом РАО проходят несколько стадий обработки, в результате которых получается достаточно инертная масса, помещаемая в специальные контейнеры. Далее эти емкости отправляют в хранилище. Синрок . Это еще один метод нейтрализации РАО, разработанный в Австралии. В данном случае в реакции используется специальное сложное соединение. Захоронение . На данном этапе ведется поиск подходящих мест в земной коре, куда можно было бы поместить радиоактивные отходы. Наиболее перспективным представляется проект, согласно которому отработанный материал возвращается в урановые рудники. Трансмутация . Уже разрабатываются реакторы, способные превратить высокоактивные РАО в менее опасные вещества. Одновременно с нейтрализацией отхода они способны вырабатывать энергию, так что технологии этого направления считаются крайне перспективными. Удаление в космическое пространство . Несмотря на привлекательность этой идеи, она имеет массу недостатков. Во-первых, этот способ довольно затратный. Во-вторых, есть риск аварии ракеты-носителя, которая может стать катастрофой. Наконец, засорение космического пространства подобными отходами через некоторое время может обернуться большими проблемами.

Международные проекты. С учетом того, что хранение радиоактивных отходов стало наиболее актуальным после прекращения гонки вооружений, многие страны предпочитают сотрудничать в этом вопросе. К сожалению, единого мнения в данной области достичь пока не удалось, но обсуждение различных программ в ООН продолжается. Наиболее перспективными кажутся проекты построить большое международное хранилище радиоактивных отходов на малозаселенных территориях, как правило, речь идет о России или Австралии. Однако граждане последней активно протестуют против этой инициативы.

На данный момент МАГАТЭ сформулирован ряд принципов, нацеленных на такое обращение с радиоактивными отходами, которое обеспечит защиту здоровья человека и охрану окружающей среды сейчас и в будущем, не налагая чрезмерного бремени на будущие поколения:

1) Защита здоровья человека . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень защиты здоровья человека.

2) Охрана окружающей среды . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень охраны окружающей среды.

3) Защита за пределами национальных границ . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы учитывались возможные последствия для здоровья человека и окружающей среды за пределами национальных границ.

4) Защита будущих поколений . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы предсказуемые последствия для здоровья будущих поколений не превышали соответствующие уровни последствий, которые приемлемы в наши дни.

5) Бремя для будущих поколений . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы не налагать чрезмерного бремени на будущие поколения.

6) Национальная правовая структура . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется в рамках соответствующей национальной правовой структуры, предусматривающей чёткое распределение обязанностей и обеспечение независимых регулирующих функций.

7) Контроль за образованием радиоактивных отходов . Образование радиоактивных отходов удерживается на минимальном практически осуществимом уровне.

8) Взаимозависимости образования радиоактивных отходов и обращения с ними . Надлежащим образом учитываются взаимозависимости между всеми стадиями образования радиоактивных отходов и обращения с ними.

9) Безопасность установок . Безопасность установок для обращения с радиоактивными отходами надлежащим образом обеспечивается на протяжении всего срока их службы.

3) Как она проявляется в гидросфере.

Загрязнение окружающей среды чаще всего ассоциируется со сливаемыми в реки сточными водами или со смогом, окутывающим целые города. При этом люди слишком часто забывают о загрязнении океанов и морей, являющихся, пожалуй, важнейшими экосистемами для существования жизни на Земле.

Последствия всё более масштабного загрязнения морей лишь недавно оказались в центре внимания мировой общественности и политики. В сложившихся условиях срочно необходимо попытаться устранить ошибки прошлого и предотвратить загрязнение океанов в будущем.

Изменение состояния гидросферы определяется тремя основными причинами: истощение водных ресурсов из-за влияния человека на биосферу, резкое возрастание потребности в воде и загрязнение водных источников.

Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются, прежде всего, поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды). Еще три десятилетия тому назад количество источников пресной воды было вполне достаточным для нормального обеспечения населения. Но в связи с бурным ростом промышленного и жилищного строительства воды стало не хватать, а ее качество резко упало. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Загрязнение поверхности водоемов пленками масла, жиров, смазочных материалов препятствует газообмену воды и атмосферы, что снижает насыщенность воды кислородом и отрицательно влияет на состояние фитопланктона и приводит к массовой гибели рыбы и птиц.

Загрязнение воды различными опасными веществами представляет собой серьезную проблему для экологии Земли. Оно приводит к тому, что в ней гибнут живые организмы. Эту воду нельзя пить без особой очистки. Источниками естественного загрязнения являются паводки, сель, размыв берегов, атмосферные осадки. Но больше всего вред водоисточникам наносит человек. В реки, озера, водоемы выбрасываются вредные отходы промышленности, бытовой мусор и фекальные воды, удобрения, навоз, нефтепродукты, тяжелые металлы и многое другое.

Радиоактивное загрязнение гидросферы это превышение естественного уровня радионуклидов в воде. Основными источниками радиоактивного загрязнения Мирового океана являются крупномасштабные аварии (ЧАОС, аварии судов с атомными реакторами), загрязнения от испытаний ядерного оружия, захоронение радиоактивных отходов на дне, загрязнения радиоактивными отходами, которые непосредственно сбрасываются в море.

Отходы от английских и французских атомных заводов загрязнили радиоактивными элементами практически всю Северную Атлантику, особенно Северное, Норвежское, Гренландское, Баренцево и Белое моря. В загрязнение радионуклидами акватории Северного Ледовитого океана некоторый вклад сделан и Россией.

Работа трех подземных атомных реакторов и радиохимического завода по производству плутония, а также остальных производств в Красноярске привела к загрязнению одной из самых крупных рек мира - Енисея (на протяжении 1500 км). Очевидно, что эти радиоактивные продукты попали в Северный Ледовитый океан.

Воды Мирового океана загрязнены наиболее опасными радионуклидами цезия-137, стронция-90, церия-144, иттрия-91, ниобия-95, которые, обладая высокой биоаккумулирующей способностью, переходят по пищевым цепям, и концентрируются в морских организмах высших трофических уровней, создавая опасность, как для гидробионтов, так и для человека.

Различными источниками поступления радионуклидов загрязнены акватории арктических морей, так в 1982 г. максимальные загрязнения цезием-137 фиксировались в западной части Баренцева моря, которые в 6 раз превышали глобальное загрязнение вод Северной Атлантики. За 29-летний период наблюдений (1963-1992 гг.) концентрация стронция-90 в Белом и Баренцевом морях уменьшилась лишь в 3-5 раз.

Значительную опасность вызывают, затопленные в Карском море (около архипелага Новая Земля), 11 тыс. контейнеров с радиоактивными отходами, а также 15 аварийных реакторов с атомных подводных лодок.

Так же 11 марта 2011 года, на северо-востоке Японии произошло землетрясение магнитудой 9,0, получившее впоследствии название "Великого восточного землетрясения". Вслед за подземными толчками на побережье пришла 14-метровая волна цунами, которая затопила четыре из шести реакторов АЭС "Фукусима-1" и вывела из строя систему охлаждения реакторов, что привело к серии взрывов водорода, расплавлению активной зоны, в результате чего в атмосферу и океан попали радиоактивные вещества.

Большая часть радиоактивных веществ выпадает над морями и океанами, туда же радиоактивные вещества попадают с речными водами. В результате содержание радиоактивных веществ в Мировом океане все время растет. Основная их масса сосредоточивается в верхних толщах на глубинах до 200-300 м. Это особенно опасно, так как именно верхние слои Океана отличаются наибольшей биологической продуктивностью. Даже низкие концентрации радиоактивных изотопов наносят большой ущерб воспроизводству рыбы. В водах Тихого океана содержится во много раз больше радиоактивных веществ, чем в водах Атлантики. Это прямое следствие большого числа испытательных ядерных взрывов, проведенных в Тихом океане и в Китае. Однако, несмотря на значительное повышение содержания радиоактивных веществ в воде морей и океанов, их концентрация все еще остается в сотни раз ниже допустимой по международным стандартам для питьевой воды. Но опасность экологических нарушений все равно очень велика, так как значительная часть морских организмов способна аккумулировать радиоактивные изотопы в больших количествах. Так, по сравнению с океанической водой радиоактивность может оказаться в мышцах рыб в 200 раз, в планктоне – в 50 тыс. раз, а в печени рыб – в 300 тыс. раз выше. Поэтому во всех крупных портах рыбоприемки должен осуществляться тщательный радиационный контроль уловов.

Степень накопления радиоактивных изотопов растениями и животными зависит от вида геосистемы. Так, растительность моховых болот, зарослей вереска, альпийских лугов и тундр интенсивно аккумулирует радиоактивные вещества.

4) Каковы экологические последствия.

Радиоактивное загрязнение является чрезвычайно опасным загрязнением атмосферного воздуха и вод Мирового океана. Радионуклиды накапливаются в донных осадках, переходя к вершинам трофических пирамид. Радионуклиды попадают в организмы человека и животных и поражают жизненно важные органы, причем такое влияние сказывается и на потомстве. Источниками радиоактивного загрязнения являются все виды испытаний ядерного оружия, выбросы в результате аварий, утечки на объектах, связанных с производством такого вида топлива и уничтожением его отходов. Количество произведенного в мире ядерного оружия и военных кораблей с атомными реакторами достаточно велико и необъяснимо с точки зрения целесообразности. Ведь перспектива войны с применением ядерного оружия имеет только один результат - гибель человечества и невероятный ущерб для всей биосферы.

Повышенные дозы радиации оказывают влияние на генетический аппарат и биологические структуры организмов человека, растений и животных. Такие дозы могут выделиться в результате аварийных ситуаций на объектах, связанных с использованием атомной энергии, либо в случае ядерных взрывов.

Это предприятия, на которых получают ядерное топливо, АЭС, базы ледокольного и подводного атомных флотов, заводы по производству атомных субмарин, судоремонтные заводы, стоянки выведенных из эксплуатации атомных кораблей. Особую опасность представляют хранилища ядерных отходов и предприятия по их переработке. Высокая стоимость технологии служит ограничением переработки отработанного ядерного топлива. Сегодня в Россию ввозятся ядерные отходы многих государств.

Атомные электростанции в настоящее время входят в ряд традиционных источников получения энергии. Использование атомной энергии в мирных целях, безусловно, имеет свои преимущества, оставаясь при этом объектом потенциального риска не только для регионов, где располагаются АЭС.

В XX в. в России произошли две крупные аварии, которые по своему воздействию на окружающую среду и человека носят катастрофический характер.

1957 г. - военное производственное объединение «Маяк»: утечка радиоактивных отходов, сбрасываемых и хранившихся в «бессточном» озере. Это озеро имело фон 120 млн. кюри. Нанесен ущерб водным источникам, лесным и сельскохозяйственным угодьям.

1986 г. - авария на Чернобыльской атомной станции нанесла огромный ущерб не только району ее расположения. Воздушными массами радиоактивное облако было отнесено на достаточно большое расстояние. Вокруг ЧАЭС на многие километры протянулась запретная зона для проживания людей. Но животные и птицы обитают не только на пораженной территории, но и мигрируют на соседние участки.

2014 г . – авария на японской АЭС «Фукусима-1» имела те же экологические последствия, но радиоактивное облако было отнесено воздушными массами далеко в океан.

После этой трагедии многие страны стали ограничивать работу своих АЭС, отказываться от строительства новых. Это происходит потому, что никто не может гарантировать экологическую безопасность таких объектов. Ежегодно происходит в среднем 45 пожаров, 15 утечек радиоактивных материалов на АЭС.

На планете Земля накопилось такое количество ядерного оружия, что его применение неоднократно могло бы уничтожить все живое на ее поверхности. Ядерными державами проводятся наземные, подземные и подводные испытания атомного оружия. Стала обязательной демонстрация мощи государства посредством производства собственного ядерного оружия. В случае возникновения военного конфликта с применением ядерного

оружия может произойти атомная война, последствия которой будут самыми катастрофическими.

К настоящему времени экстремальные масштабы заражения внешней среды уже привели к следующим последствиям:

1. Уровень заболеваемости лейкемией среди детей в окрестностях комплекса Селлафилд как минимум в 10 раз выше, чем в среднем по Великобритании.

2. Близ Селлафилда пришлось уничтожить всю популяцию голубей, так как они были настолько сильно облучены, что даже их помет требовал специальной утилизации.

3. На всей территории Англии в молочных зубах малолетних детей было выявлено наличие плутония. При этом, чем ближе к Селлафилду, тем выше была его концентрация. Однако плутоний образуется только при регенерации ядерного топлива.

4. В Канаде в морской воде были обнаружены радиоактивные изотопы, которые также образуются только при регенерации.

5. Уровень заболеваемости раком в окрестностях атомного комплекса на мысе Ла-Аг в 3-4 раза выше, чем в среднем по Франции.

6. Пробы сточных вод, взятые организацией Гринпис, даже не были разрешены для ввоза в Швейцарию, так как речь шла о радиоактивных отходах. Против активистов организации было возбуждено уголовное дело в связи с нарушением закона об использовании атомной энергии и предотвращении угрозы радиоактивного заражения, поскольку они практически нелегально пытались ввезти радиоактивные отходы.

Одним словом, на данный момент ситуация складывается таким образом, что грядущим поколениям достанется от нас в наследство целая гора ядерного мусора. Поступление в атмосферу, гидросферу и литосферу радиоактивных отходов при их захоронении и проведении ядерных испытаний ведет к нарушению генетического аппарата человека, растений и животных из-за возникновения мутаций вследствие превышения фоновых значений, переноса и накопления радионуклидов по пищевым цепям, попаданию их в кормовые объекты и пищу человека. Радиоактивные изотопы существенно подрывают генофонд живых существ.