Радиоактивные отходы

Радиоактивные отходы (РАО) — это вещества, материалы и изделия, содержащие радионуклиды в концентрациях, превышающих установленные нормативные значения, и не подлежащие дальнейшему использованию. К РАО относятся отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), если оно не рассматривается как ресурс для переработки, а также технологические отходы предприятий ядерного топливного цикла, медицинских учреждений, научно-исследовательских институтов и объектов, использующих радиоактивные источники. Основной опасностью РАО является ионизирующее излучение, способное наносить вред здоровью человека и окружающей среде.

Классификация

Классификация радиоактивных отходов осуществляется по нескольким критериям: агрегатному состоянию, уровню активности, периоду полураспада содержащихся радионуклидов и происхождению.

По агрегатному состоянию

Твёрдые РАО — отработавшее оборудование, фильтры, строительный мусор, загрязнённая спецодежда, остеклованные или цементированные отходы.
Жидкие РАО — технологические растворы, воды бассейнов выдержки ОЯТ, дезактивационные растворы.
Газообразные РАО — аэрозоли, радиоактивные газы (например, криптон-85, тритий), образующиеся при работе реакторов и переработке топлива.

По уровню активности (международная классификация МАГАТЭ)

Очень низкоактивные (ОНАО) — материалы с минимальным содержанием радионуклидов, часто образующиеся при выводе из эксплуатации ядерных объектов.
Низкоактивные (НАО) — отходы, не требующие биологической защиты при обращении (например, загрязнённая одежда, инструменты).
Среднеактивные (САО) — требуют биологической защиты, но не выделяют значительного тепла (например, ионообменные смолы, фильтры).
Высокоактивные (ВАО) — выделяют значительное количество тепла (до нескольких киловатт на кубический метр) и требуют интенсивного охлаждения. К ним относятся продукты деления ядерного топлива и само ОЯТ (в случае решения о его захоронении).

По периоду полураспада

Короткоживущие (период полураспада менее 30 лет) — например, цезий-137 (30 лет), стронций-90 (29 лет).
Долгоживущие (период полураспада более 30 лет) — например, плутоний-239 (24 000 лет), технеций-99 (211 000 лет), йод-129 (15,7 млн лет).

Источники образования

Основными источниками радиоактивных отходов являются:

Ядерная энергетика — эксплуатация АЭС, переработка ОЯТ, производство ядерного топлива. На долю энергетики приходится наибольший объём высокоактивных отходов.
Оборонная промышленность — производство и утилизация ядерного оружия, работа ядерных реакторов на военных кораблях и подводных лодках.
Медицина и научные исследования — использование радиоизотопов для диагностики и терапии (например, технеций-99m, йод-131), а также в лабораторных экспериментах.
Промышленность — применение радиоактивных источников в дефектоскопии, каротаже скважин, стерилизации оборудования.
Добыча и переработка урана — хвостохранилища урановых рудников содержат радий-226 и другие радионуклиды.

Обращение с радиоактивными отходами

Обращение с РАО включает несколько этапов: сбор, сортировку, кондиционирование, временное хранение, транспортировку и окончательное захоронение. Основной принцип — изоляция отходов от биосферы на срок, достаточный для распада радионуклидов.

Кондиционирование

Для уменьшения объёма и фиксации радионуклидов применяются методы:

Цементирование — заливка жидких отходов цементным раствором (применимо для НАО и САО).
Битумирование — включение отходов в битумную матрицу.
Остекловывание (витрификация) — смешивание ВАО с расплавленным стеклом (боросиликатным или алюмофосфатным) с последующим охлаждением. Этот метод обеспечивает наиболее надёжную фиксацию радионуклидов.
Сжигание — для горючих отходов (бумага, ткани) с улавливанием радиоактивной золы.

Хранение

Временное хранение (на 30–50 лет) осуществляется в специальных хранилищах:

«Мокрое» хранение — ОЯТ помещается в бассейны с водой, которая служит радиационной защитой и отводит тепло.
«Сухое» хранение — ОЯТ или остеклованные отходы размещаются в герметичных контейнерах (бетонных или металлических) с пассивным воздушным охлаждением.

Захоронение

Окончательное захоронение предполагает размещение отходов в геологических формациях на глубине от 200 до 1000 метров. Рассматриваемые типы пород:

Гранит (Швеция, Финляндия, Россия — проект в Нижнеканском массиве).
Глина (Бельгия, Швейцария).
Соляные купола (Германия — шахта «Ассе» для НАО/САО, проект в Горлебене для ВАО, впоследствии закрыт).
Туф (США — объект «Юкка-Маунтин» в Неваде, проект не реализован).

В России действует Федеральная целевая программа «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности» (2008–2024 гг.), в рамках которой построен приповерхностный пункт захоронения НАО и САО в Ленинградской области (ПЗРО «Новый») и ведётся сооружение подземной исследовательской лаборатории в Нижнеканском массиве (Красноярский край) для обоснования захоронения ВАО.

Проблемы и риски

Долгосрочная безопасность — необходимо обеспечить герметичность захоронений на десятки и сотни тысяч лет, что превышает срок существования современных государств и технологий.
Утечки и аварии — известны случаи загрязнения окружающей среды: авария на ПО «Маяк» (1957 год, Челябинская область), сбросы в реку Теча, утечки из хранилищ в Хэнфорде (США).
Трансграничный перенос — радиоактивные вещества могут мигрировать с грунтовыми водами или распространяться с воздушными массами.
Социальное неприятие — население часто выступает против строительства хранилищ и полигонов захоронения (принцип NIMBY — «не на моём заднем дворе»).
Распространение ядерных материалов — плутоний из ОЯТ может быть использован для создания ядерного оружия, что требует строгих мер нераспространения.

Международное регулирование

Основные документы в области обращения с РАО:

Базельская конвенция (1989) — регулирует трансграничную перевозку опасных отходов, включая РАО.
Совместная конвенция о безопасности обращения с отработавшим топливом и о безопасности обращения с радиоактивными отходами (МАГАТЭ, 1997) — устанавливает обязательства государств по созданию национальных систем обращения и захоронения.
Директивы Евратома (2011) — определяют требования к обращению с РАО в странах Европейского союза.

Россия является участницей всех указанных соглашений и регулярно представляет национальные доклады в МАГАТЭ.

Перспективные технологии

Трансмутация — облучение долгоживущих радионуклидов (например, америция, нептуния) в быстрых реакторах или ускорителях для превращения их в короткоживущие или стабильные изотопы. Пока находится на стадии экспериментов.
Глубокое бурение — размещение контейнеров с ВАО в скважинах глубиной до 5 км (проекты в Швеции, США).
Морское захоронение — практиковалось в 1946–1993 годах (в том числе СССР в Баренцевом и Карском морях), но в настоящее время запрещено Лондонской конвенцией (1972).

Источники

Федеральный закон № 190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами» (2011, с изменениями).
Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009).
Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010).
Доклад МАГАТЭ «Classification of Radioactive Waste» (General Safety Guide No. GSG-1, 2009).
Материалы Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» (раздел «Обращение с РАО»).
Национальный доклад Российской Федерации о выполнении обязательств по Совместной конвенции (2021).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →