Радиоактивные отходы. Технологические основы

скачать книгу бесплатно

Радиоактивные отходы. Технологические основы
Владимир Игоревич Ушаков

Рассматриваются основы экологической проблемы радиационных отходов и технологии обращения с ними применительно к решению задач обеспечения экологической радиационной безопасности. Материалы предназначены для специалистов в области обеспечения радиационной и экологической безопасности.

Радиоактивные отходы

Технологические основы

Владимир Игоревич Ушаков

© Владимир Игоревич Ушаков, 2018

ISBN 978-5-4490-4257-6

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

В настоящих материалах рассматриваются основы экологической проблемы радиационных отходов и технологии обращения с ними применительно к решению задач обеспечения экологической радиационной безопасности.

Материалы предназначены для специалистов в области обеспечения радиационной и экологической безопасности.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АПЛ – атомная подводная лодка;

АЭС – атомная электростанция;

АЭУ —

ВВ – взрывчатое вещество;

ВМФ – Военно-морской флот;

ГРО – газообразные радиоактивные отходы;

ГСЭС – Государственная санитарно-эпидемиологическая служба;

ДМ – делящийся материал;

ДОА – допустимая объемная активность;

ДУ —допустимый уровень;

ЖКТ – желудочно-кишечный тракт;

ЖРО – жидкие радиоактивные отходы;

ЗИ – закрытый источник;

ИИ – ионизирующее излучение;

ИИИ – источник (и) ионизирующего излучения;

КПД – коэффициент полезного действия;

КУ – контрольный уровень;

ЛП – лучевое поражение;

МАГАТЭ – Международное агентство по атомной энергии;

МЗА – минимально значимая активность;

МЗУА – минимально значимая удельная активность;

МКРЗ – Международная комиссия по радиационной защите;

НРБ – нормы радиационной безопасности;

ОБЭ – относительная биологическая эффективность;

ОИ – открытый источник;

ОПД – основной предел дозы;

ОРБ – обеспечение радиационной безопасности;

ОС – окружающая среда;

ОСП – основные санитарные правила;

ОСПОРБ – основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности;

ОЯТ – отработавшее ядерное топливо;

ПГП – предел годового поступления;

ПЗРО – пункт захоронения радиоактивных отходов;

ПРЗ – противорадиационная защита;

ПЯД – продукты ядерного деления;

РА – радиационная авария;

РАО – радиоактивные отходы;

РБ – радиационная безопасность;

РВ – радиоактивное вещество;

РЗ – радиоактивное загрязнение;

РН – радиоактивный нуклид (радионуклид);

РОО – радиационно опасный объект;

РПА – радиоактивные продукты аварии;

РПВ – радиоактивные продукты ядерного взрыва;

СЗЗ – санитарно-защитная зона;

СИЗ – средства индивидуальной защиты;

СПО – специализированная организация по обращению с РАО;

СПОРО – санитарные правила обращения с радиоактивными отходами;

ТВС – тепловыделяющая сборка;

ТВЭЛ – тепловыделяющий элемент;

ТРО – твердые радиоактивные отходы;

ТУК – транспортный упаковочный комплект;

ТЭ – тротиловый эквивалент;

ТЭС – тепловая электростанция;

УВ – уровень вмешательства;

УМА – удельная массовая активность;

УОА – удельная объемная активность;

УПА – удельная поверхностная активность;

ЭРБ – экологическая радиационная безопасность;

ЯВ – ядерный взрыв;

ЯВВ – ядерное взрывчатое вещество;

ЯО – ядерное оружие;

ЯР – ядерный реактор;

ЯРОО – ядерно и радиационно опасный объект;

ЯТЦ – ядерный топливный цикл;

ЯЭУ – ядерная энергетическая установка.

ВВЕДЕНИЕ

Сущность проблемы РАО

Широкое внедрение радиоактивных веществ (РВ) и других источников ионизирующих излучений (ИИИ) в различные сферы производственно-технической деятельности породило экологическую проблему радиоактивных отходов.

При этом под радиоактивными отходами (РАО) понимаются радиоактивные вещества и материалы (в том числе ядерные, делящиеся), представляющие определенную (чаще – экологическую) опасность и дальнейшее использование которых не предполагается.

Кратко существо данной проблемы можно сформулировать следующим образом.

Большие масштабы и все возрастающие темпы накопления РАО, как правило, их высокая активность и другие вредные свойства обусловливают увеличивающуюся опасность РАО для экологии человека, для других экологических систем и требуют оперативного принятия адекватных мер для обеспечения экологической радиационной безопасности (ЭРБ).

К радиоактивным отходам, связанным с использованием РВ и других ИИИ можно отнести:

радиоактивные отходы предприятий оборонного комплекса по производству ядерных взрывчатых веществ (ЯВВ) – плутония-239, обогащенного урана (урана-235), радиоактивного трития;

отработавшее ядерное топливо подвижных объектов с ядерными двигателями (главным образом – отходы ядерных реакторов (ЯР) кораблей);

радиоактивные продукты, которые могут возникать при радиационных авариях и вызывать радиоактивное загрязнение (РЗ) окружающей среды (ОС);

контрольные ИИИ, которые использовались в радиационных приборах для проверки их работоспособности и срок эксплуатации которых истек; к этой же группе РАО могут быть отнесены градуировочные (эталонные, образцовые) ИИИ с истекшим гарантийным сроком пригодности, которые применялись в системе технического обслуживания радиационных приборов;

другие ИИИ, использованные в научно-исследовательских и прочих целях (в том числе в качестве атомных бортовых источников электроэнергии на космических аппаратах, в средствах противопожарной автоматической сигнализации и пожаротушения, в медицинском радиационном оборудовании и т.д.).

Наиболее существенную экологическую радиационную опасность (ЭРО) из этих источников РАО представляют: в условиях штатной эксплуатации – отработавшее ядерное топливо ЯР, а в чрезвычайных ситуациях – радиоактивные продукты радиационных аварий.

Одним из принципиальных положений по организации работ с РВ является требование по минимизации количества РАО, образующихся при технологических процессах (операциях), связанных с применением ИИИ.

Сразу следует оговориться, что не всегда продукты указанных выше источников (в частности, отработанное ядерное топливо и оружейный плутоний) относятся к категории РАО, поскольку в некоторых условиях они могут быть утилизированы. Поэтому правильнее их относить к возможным РАО, поскольку они иногда действительно в дальнейшем не будут использоваться и подлежат уничтожению.

Экологические особенности проблемы РАО

В отличие от других видов отходов РАО имеют существенную специфику, обусловливающую их особую экологическую значимость. К их числу особенностей РАО можно отнести следующие.

1. Высокая опасность большинства РАО. Так РАО в виде отработавшего топлива ядерных реакторов относятся к числу ИИИ с наиболее высокой удельной активностью.

Удельная массовая активность тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) и тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерных реакторов к концу типового срока их эксплуатации (третьего года кампании) достигает 26 кКи/кг, что примерно соответствует 10

 Бк/кг (или 1 ПБк/кг).

Характерным для таких РАО является возрастание их активности в процессе работы реактора по сравнению с начальной: чем больше время работы, тем выше активность РАО, которая достигает максимального значения к моменту их выгрузки из реактора. Несколько в меньшей степени это свойство проявляется и при хранении оружейного плутония: в нем тоже происходит накопление со временем более активного америция-241 (по сравнению с плутонием-239).

2. Большой срок действия радиационной опасности РАО, что обусловливается большими периодами полураспада основной массы радионуклидов, входящими в состав РАО.

Так период полураспада плутония-239 составляет 24 100 лет, стронция-90 – 29,1 года, цезия-137 – около 30 лет. Периоды полураспада изотопов урана исчисляются миллионами лет (для урана-235 он равен 704 млн. лет, для урана-238 – 4470 млн. лет).