Консервация полигона захоронения радиоактивных отходов

Захоронение радиоактивных отходов (РАО) в России – прерогатива государства. По закону ядерный могильник может создать и обслуживать юридическое лицо. Главное условие – соблюдение всех требований экологов и норм техники безопасности, прописанных в лицензии.

Вы знаете, где захоранивают радиоактивные отходы?

ДаНет, расскажите

ОАО «Сибирский химический комбинат»

Работы на экспериментальном полигоне захоронения среднеактивных ЖРО на СХК (площадка 18а) были начаты летом 1963 года. Их положительные результаты позволили в 1967 году ввести в эксплуатацию опытно-промышленный полигон захоронения низкоактивных отходов (площадка 18). В 1975 году экспериментальный полигон в соответствии с проектом был реконструирован и введен в промышленную эксплуатацию.

Глубокие хранилища ЖРО расположены в пределах санитарно-защитной зоны предприятия. На захоронение направлялись отходы реакторного, радиохимического, сублиматного и химико-металлургического заводов, завода разделения изотопов, декантаты открытых бассейнов-хранилищ при их ликвидации. К настоящему времени номенклатура захораниваемых отходов сократилась.

Консервация полигона захоронения радиоактивных отходов Хранилища СХК: геологический разрез

В состав РАО входят макрокомпоненты (соли, ионы тяжелых металлов) и микрокомпоненты (радиоактивные нуклиды, продукты деления). Уран и трансурановые нуклиды находятся в неизвлекаемых микроконцентрациях. Среднеактивные отходы захораниваются в щелочной и кислой средах.

Верхняя часть разреза района захоронения сложена песчано-глинистой толщей мезо-кайнозойских отложений общей толщиной до 470 м. Для изоляции отходов используются горизонты (пласты-коллекторы), относящиеся к верхнемеловым образованиям. На площадке 18 для захоронения используются второй и третий горизонты, залегающие в интервале глубин 350-390 м и 270-320 м, соответственно. На площадке 18а используется второй горизонт (310-340 м).

Ниже коллекторских горизонтов залегает водоупорный горизонт, выше и между ними – слабопроницаемые горизонты, обладающие водоупорными свойствами и препятствующие вертикальному движению отходов. Коллекторские второй и третий горизонты сложены мелкозернистыми песками различной степени глинистости. Подобный геологический разрез (горизонтально залегающие песчаные относительно однородные проницаемые пласты и разделяющие их слабопроницаемые горизонты, обладающие водоупорными свойствами) в сочетании с замедленным движением подземных вод позволил обосновать возможность и безопасность захоронения ЖРО.

Подготовленные к захоронению отходы направляются по трубопроводам от мест образования на полигоны захоронения и затем к нагнетательным скважинам. ЖРО под давлением поступают в ствол скважины и в поровое пространство пласта-коллектора, вытесняя пластовые воды и частично смешиваясь с ними. В результате взаимодействия отходов и подземных вод значительная часть отходов задерживается породами и практически не участвует в дальнейшей миграции.

Эксплуатация хранилищ сопровождается контрольными наблюдениями, позволяющими подтверждать безопасность и выбирать оптимальный режим захоронения.

По данным прогнозных расчетов, отходы будут находиться в границах горного отвода, выделенного для захоронения, не менее 1 тыс. лет. В составе международного проекта была выполнена оценка ожидаемых доз облучения населения вследствие захоронения РАО всех уровней активности . Полученное значение ожидаемой дозы составляет около 3*10-10 Зв/год, а время реализации – ~7 тыс. лет после окончания захоронения. Это на несколько порядков меньше предельного значения индивидуальной дозы 10-5 Зв/год, обусловленного обращением с РАО, в том числе захоронением (ОСПОРБ-99 и ОСПОРБ-99/2010).

ФГУП «Горно-химический комбинат»

Глубокое хранилище ГХК – полигон «Северный» – было введено в эксплуатацию в 1967-1969 годах. Оно расположено в 18 км к северу от города Железногорска Красноярского края, в центральной части древней эрозионно-тектонической впадины, заполненной песчано-глинистыми отложениями общей толщиной до 550 м. Толща песчано-глинистых пород разделена на проницаемые и слабопроницаемые горизонты. В качестве пластов-коллекторов для захоронения отходов используются первый и второй горизонты, залегающие в интервале глубин 355-500 м и 180-280 м (центральная часть). Коллекторские горизонты изолированы друг от друга, неглубокозалегающих подземных вод и поверхности глинистыми слабопроницаемыми породами. Территория полигона «Северный» примыкает к Правобережному тектоническому нарушению. Проведенные исследования указывают, что заглинизированная плоскость этого нарушения фактически представляет собой водоупорный экран. Залегание коллекторских горизонтов во впадине кристаллического фундамента создает благоприятные условия для локализации отходов, плотность которых выше, чем у природных вод.

Консервация полигона захоронения радиоактивных отходов Полигон «Северный»: схематические геологические разрезы

Технологическая схема захоронения отходов и протекание процессов в коллекторских горизонтах аналогичны рассмотренным выше для ОАО «СХК». Контрольные наблюдения позволяют получить достаточно надежные данные о распределении отходов в коллекторских горизонтах, которые используются для оптимизации режимов захоронения и подтверждения безопасности.

По данным прогнозных расчетов, отходы будут находиться в границах горного отвода, выделенного для захоронения не менее 1 тыс. лет . Значение ожидаемых доз облучения населения как следствие захоронения РАО всех уровней активности – около 4,4*10

-9

Зв/год, а время реализации – 5-6 тыс. лет после окончания захоронения.

Территории захоронения РАО

Отслужившее ядерное топливо содержит продукты деления в огромных количествах. Если оставить его на открытом воздухе, оно разогреется до высоких температур. Чтобы избежать этого, на первом этапе топливо хранят в специально образованных для этих целей бассейнах, располагающихся рядом с АЭС. Это временные захоронения, в которых стержни хранятся в течение нескольких лет. Вода бассейнов нейтрализует жар, делая содержимое водоёмов неопасным.

Как только радиоактивное содержимое хранилищ начинает обходиться без охлаждения, его отправляют на дальнейшее хранение в специально оборудованные для длительных сроков содержания РАО хранилища. Применяется 2 вида:

  • «мокрые»;
  • «сухие».

Рассмотрим их подробнее.

Что собой представляют «мокрые» хранилища радиоактивного мусора?

Захоронение радиоактивных отходов

Пока ОЯТ находится в пути, постепенно повышается его температура. К прибытию на место она приблизительно равняется 50-80°C. Чтобы охладить отработавшее топливо, его помещают не менее чем на 3 часа в водоохлаждающий узел. В процессе охлаждения температура радиоактивного материала должна снизиться не менее, чем на 30°C.

Прошедшие охлаждающую процедуру контейнеры помещают в бассейн, где происходит вскрытие крышки защитного кожуха и перенос радиоактивного материала в специальный чехол, который далее отправляется на дезактивацию.

Всё вышеперечисленное происходит под водой в автоматическом режиме. Люди в процессе не участвуют.

На завершающем этапе ОЯТ помещают в «мокрые» хранилища, которые представляют собой масштабные, устеленные металлом залы. РАО хранятся в чехлах, состоящих из объединённых отсеков, скрытых слоем дистиллированной воды. Толщина слоя не менее 2-х метров. Это радиационный барьер, делающий нахождение людей на поверхности хранилища совершенно безопасным.

Что представляют собой «сухие» хранилища?

Альтернативой «мокрым» захоронениям радиоактивных отработок являются «сухие» хранилища, представляющие собой залы с бетонными модулями, каждый из которых разбит на герметичные отсеки.

Охладителем в данном случае служит воздух. В системе устанавливаются воздуховоды для создания подобия печной тяги.

Важно: У «сухого» способа хранения есть ряд преимуществ над «мокрым» аналогом. Он безопасней, дешевле и не привязан к системам подачи электричества и водоснабжения.

Контейнер для твердых РАО

Захоронение радиоактивных отходов

К контейнерам, в которых хранятся и транспортируются твёрдые радиоактивные отходы, предъявляется обширный перечень требований. Наиболее существенные из них такие:

  • Даже внешние факторы, такие как стихийные бедствия и резкие температурные перепады, не должны нарушить герметичность тары.
  • Не разрешается хранение жидких радиоактивных отходов.

Хранение РАО


Для хранения радиоактивных отходов нужны контейнеры. Делают их из материалов, не реагирующих с опасными веществами.

Это может быть:

  • железобетон;
  • сталь;
  • свинец;
  • обогащенный бромом полиэтилен.

Обязательное требование техники безопасности – емкости с ядерным мусором необходимо помещать в сухотарные бочки. В хранилище радиоактивные вещества находятся временно. Долгоживущие отправятся для захоронения, а корткоживущие распадаются до относительно неопасного состояния. Потом их отправляют на переработку.

Настоящей проблемой стали устаревшие атомные подлодки. Во времена Советского Союза их было 270. Сейчас на вооружении осталось не больше 50 подводных судов. Оставшиеся подлежат утилизации или уже прошли через эту процедуру. 180 лодок были законсервированы устаревшими методами и продолжали излучать радиацию и захламлять побережья Дальнего Востока и Заполярья.

Современный способ решения проблемы был найден в конце прошлого десятилетия. Блоки с атомными реакторами достали из воды, подготовили к длительному хранению. Место для них нашлось в Кольском заливе. В Мурманской области запустили комплекс Сайда Губа. Он представляет собой огромную залитую бетоном площадку на 120 отсеков с основанием из скальных пород, которые дают крепкую опору для хранилища.

Покрашенные антикоррозийным покрытием бочки выглядят как площадка завода или склад оборудования. Это безопасный, хотя и не очень красивый способ хранения РАО называется «коричневой лужайкой».

По каким критериям отходы относят в категорию радиоактивных?

Захоронение радиоактивных отходов

Не всякий фонящий «мусор» относят в группу радиоактивных отходов. Отделить безопасное от опасного помогают нормативы.

Есть 3 агрегатных состояния РАО:

  • твёрдое;
  • газообразное;
  • жидкое.

В СанПин 2.6.1.2523-09 указывается на то, что в разряд радиационных могут отнесены только те вещества, у которых результат сложения отношений удельных (жидкие и твёрдые) и объемных (газообразные) активностей радионуклидов в отходах к их минимальной удельной активности превышает единицу.

Не всегда получается сделать вычисления. В этом случае радиоактивными будут отходы с такими показателями:

Жидкие:

  • 0,05 Бк/г – излучение α-частиц;
  • 0,5 Бк/г — излучение β-частиц.

Твёрдые:

  • 1 Бк/г – излучение α-частиц;
  • 100 Бк/г – излучение β-частиц.

При условии излучения γ-частиц и мощности дозы в мкЗв/ч на расстоянии 10 см все отходы будут расцениваться, как радиоактивные. Активность y-излучения твёрдых отходов на указанном выше расстоянии оценивается так:

  • свыше 10 мЗв/ч – высокая;
  • от 0,3 до 10 мЗв/ч – средняя;
  • от 1 до 0,3 мЗв/ч – низкая.

Также предусмотрена категория ОНАО, которой характерна доза y-излучения, не превышающая 1 мкЗв/ч. Короткоживущая категория – это отслуживший материал, содержащий нуклиды, распадающиеся менее года до уровня, непредставляющего угрозы.

Важно: Зв, или Зиверт, равняется 1 распаду в сек. на 1 гр. (кг) вещества. Бк, или Беккерель, равняется 1 распаду в сек. на 1 гр. (кг) вещества.

В отдельную группу относят радиоактивные отходы средств тех. контроля, транспортных средств и реакторных конструкций.

Ядерные могильники в РФ

Захоронение радиоактивных отходов

Ещё в советское время на территории России начали организовывать захоронения РАО. Карту расположения могильников можно найти в интернете. Наиболее известными являются:

  • Озёрск;
  • Река Теча;
  • озеро Качай.

Ежегодно в РФ перерабатывается 5 млн. тонн РАО, три из них помещается в захоронения.

Особенности обработки ядерных отходов

Радиоактивные отходы, принимаемые для помещения в безопасные хранилища, проверяется на:

  • дозу излучения;
  • мощность излучения;
  • целостность упаковки.

Обнаруженные вещества высокой активности предварительно обрабатывают, чтобы снизить уровень их активности. В России применяют несколько способов обработки РАО. В числе уже используемых или планируемых такие:

  • трансмутация;
  • синрок;
  • витрификация.

Рассмотрим, что они собой представляют.

Трансмутация радиоактивных отходов

Захоронение радиоактивных отходов

Данный способ признан теоретически возможным, но на практике пока не применяется, так как ещё разрабатывается. Технология направлена на то, чтобы в процессе дезактивации радиоактивных отходов вырабатывать энергию. Суть методики в изменении срока существования нуклидов.

Синрок

Метод придуман учёными Австрии. В его основе лежит создание особых синтетических материалов, по своим характеристикам напоминающего керамику, пригодную для долгого срока хранения. Такой продукт можно не только хранить, но и использовать. Для его создания конструируются специальные печи, в которых материал подвергается давлению и воздействию высоких температур.

Витрификация или остекловывание радиоактивных отходов

Методика подходит для переработки жидкого РАО атомных электростанций. На настоящий момент это наиболее прогрессивный путь обеззараживания. Его суть в том, что в отработанные материалы всыпают сахар, чтобы получить влажные испарения. Для выпаривания опасных веществ используют вращающуюся сильно разогретую трубку.

Продуктом применения описанного метода является порошок. Его смешивают с осколками стекла и доводят до нужного состояния в индукционной печи. Смесь стекла и РАО в расплавленном состоянии заливают в стальные контейнеры.

На последнем этапе осуществляется промывка водой под высоким напором. После контроля полученный материал отправляется в хранилище.


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий