1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Радиоактивные отходы и отработанное ядерное топливо
1.1.1. Понятие радиоактивности. Типы излучений
Радиоактивность – способность некоторых атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием различных видов радиоактивных излучений и элементарных частиц. Радиоактивность подразделяют на естественную (наблюдается у неустойчивых изотопов, существующих в природе) и искусственную (наблюдается у изотопов, полученных посредством ядерных реакций).
Радиоактивное излучение разделяют на три типа:
a-излучение – отклоняется электрическим и магнитными полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью; представляет собой поток ядер гелия; заряд a-частицы равен +2е, а масса совпадает с массой ядра изотопа гелия 42Не.
b-излучение – отклоняется электрическим и магнитным полями; его ионизирующая способность значительно меньше (приблизительно на два порядка), а проникающая способность гораздо больше, чем у a-частиц; представляет собой поток быстрых электронов.
g-излучение – не отклоняется электрическим и магнитными полями, обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью.
Период полураспада Т1/2 – время, за которое исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое (Ильин, Филов, 1990).
1.1.2. Радиоактивные отходы. Происхождение и классификация
К радиоактивным отходам относятся не подлежащие дальнейшему использованию материалы, растворы, газообразные среды, изделия, аппаратура, биологические объекты, грунт и т.п., в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормативными актами. В категорию «РАО» может быть включено также отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), если оно не подлежит последующей переработке с целью извлечения из него компонентов и после соответствующей выдержки направляется на захоронение. РАО подразделяются на высокоактивные отходы (ВАО), среднеактивные (САО) и низкоактивные (НАО). Деление отходов по категориям устанавливается нормативными актами (Козлов, 1999). Постановление правительства
Радиоактивные отходы представляют собой смесь стабильных химических элементов и радиоактивных осколочных и трансурановых радионуклидов.
Основными и наиболее опасными для биосферы элементами радиоактивных отходов являются Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, I, Cs, Ba, La....Dy и трансурановые элементы: Np, Pu, Am и Cm.
Радиоактивные отходы образуются:
* при эксплуатации и снятии с эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла (добыча и переработка радиоактивных руд, изготовление тепловыделяющих элементов, производство электроэнергии на АЭС, переработка отработавшего ядерного топлива);
* в процессе реализации военных программ по созданию ядерного оружия, консервации и ликвидации оборонных объектов и реабилитации территорий, загрязненных в результате деятельности предприятий по производству ядерных материалов;
* при эксплуатации и снятии с эксплуатации кораблей военно-морского и гражданского флотов с ядерными энергетическими установками и баз их обслуживания;
* при использовании изотопной продукции в народном хозяйстве и медицинских учреждениях;
* в результате проведения ядерных взрывов в интересах народного хозяйства, при добыче полезных ископаемых, при выполнении космических программ, а также при авариях на атомных объектах (Сахаров, 2006).
Классификация РАО по различным признакам представлена на рис. 1.
Рис.1. Классификация радиоактивных отходов (РАО)
по различным признакам (Беляев, 2003)
Среди РАО наиболее распространенными по агрегатному состоянию считаются жидкие и твердые. Для классификации жидких РАО был использован параметр удельной (объемной) активности (табл. 1).
Таблица 1.
Классификация жидких радиоактивных отходов (Беляев, 2003)
Категория РАО Удельная активность, Ки/л (Бк/кг)
Низкоактивные ниже 10-5 (ниже 3,7*105)
Среднеактивные 10-5 - 1 (3,7*105 - 3,7*1010)
Высокоактивные выше 1 (выше 3,7*1010)
Жидкими РАО считаются жидкости, в которых допустимая концентрация радионуклидов превышает концентрацию, установленную для воды открытых водоемов.
Жидкие радиоактивные отходы образуются в процессе различных технологических операций, выполняемых на ЯЭУ. На сегодняшний день на флоте накоплено более 10000 м3 ЖРО, общей активностью 256 Кюри (Беляев, 2003).
Начиная с 1993 года военно-морской флот заявил о прекращении сброса ЖРО в море. Однако практика показывает, в процессе эксплуатации атомных кораблей, особенно в аварийных ситуациях, сброс ЖРО в море продолжается.
Твердые радиоактивные отходы классифицируются по мощности экспозиционной дозы и виду доминирующего излучения (табл.2).
Таблица 2.
Классификация твердых радиоактивных отходов (Беляев, 2003)
Категории РАО Мощность экспозиционной дозы, Р/ч Вид доминирующего излучения
альфа-излучатели, Ки/кг бета-излучатели, Ки/кг Мощность дозы гамма-излучения (0,1м от поверхности), Гр/ч
Низкоактивные ниже 0,2 2*10-7 - 10-5 2*10-6 - 10-4 3*10-7 - 3*10-4
Среднеактивные 0,2 - 2 10-5 - 10-2 10-4 - 10-1 3*10-4 - 10-2
Высокоактивные выше 2 выше 10-2 выше 10-1 выше 10-2
В результате перезарядок реакторов, ремонтов ЯЭУ, а также утилизации АПЛ на Северном флоте накоплено около 14 тыс. м3 твердых радиоактивных отходов с общей активностью 5131 Кюри
