Радиоактивные отходы

Радиоактивные отходы — это непригодные к использованию материалы, содержащие радиоактивные вещества в количествах, превышающих допустимые концентрации этих веществ для воды. Радиоактивные отходы образуются при изготовлении ядерного топлива и топливных элементов, работе ядерных реакторов, переработке облученных топливных элементов, производстве и использовании искусственных и естественных радиоизотопов (см. Изотопы).

К жидким радиоактивным отходам относятся технологические, дезактивационные и биологические (из вивариев) стоки, кубовые остатки от упаривания малоактивных сточных вод, отработанные масла, различные органические растворители и др. Твердые радиоактивные отходы обычно состоят из мусора, содержащего стекло, бумагу, текстиль, резину, дерево, пластмассы, непригодные для дальнейшего использования детали оборудования, лабораторные приборы, трупы лабораторных животных. К твердым радиоактивным отходам относится также спецодежда, загрязненная радиоактивными веществами выше уровня активности III группы (500 000 бета-частиц и 7000 альфа-частиц в 1 мин. со 150 см- поверхности), поскольку спецодежда с таким уровнем радиоактивного загрязнения не подлежит дезактивации (см.). Количество твердых радиоактивных отходов примерно вдвое превышает количество жидких. Их этого соотношения обычно исходят при проектировании пунктов захоронения радиоактивных отходов. Радиоактивные газы, образующиеся на радиохимических предприятиях при эксплуатации ядерных реакторов и при сжигании отбросов, содержащих радиоактивный материал, также относятся к радиоактивным отходам. Газообразные выбросы содержат радиоактивные вещества в виде газов, тумана и аэрозолей.



По степени активности радиоактивные отходы делятся на:
1) слабоактивные с концентрацией бета-излучаюших радиоизотопов до 10—5 кюри/л;
2) среднеактивные с концентрацией бета-излучателей до 1 кюри/л; 3) высокоактивные с концентрацией бета-активных радиоактивных веществ свыше 1 кюри/л. Главным источником высокоактивных радиоактивных отходов являются ядерные реакторы.

В США и Англии жидкие радиоактивные отходы также делятся на 3 категории: высокоактивные — с содержанием радиоактивных веществ (РВ) в десятки кюри на 1 л; среднеактивные — с концентрацией РВ в несколько милликюри или десятые доли кюри; слабоактивные — с содержанием РВ, в 100—1000 раз превышающим ПДК, установленные для воды.

Радиоактивные отходы участвуют в локальном загрязнении радиоактивными веществами воздуха, воды, почвы и растений. Радиоактивное загрязнение внешней среды повышает уровень естественного радиоактивного фона и создает опасность поступления РВ в организм с водой и пищевыми продуктами. Степень радиационной опасности в свою очередь определяется количеством радиоактивных отходов, поступающих в биосферу, мощностью дозы гамма-радиации, размерами загрязняемой территории и численностью населения, проживающего в данной местности. Главная опасность радиоактивных отходов заключается не во внешнем воздействии на человека, а в проникновении радиоактивных веществ в организм. Отсюда очевидна необходимость локализации радиоактивных отходов на месте их образования и предотвращения возможности их миграции по пищевым цепям питания человека и животных.

Жидкие радиоактивные отходы малой и средней активности, содержащие короткоживущие радиоизотопы (Т макс. 15 сут.), выдерживают в специальных емкостях до снижения уровня активности, предусмотренного санитарными правилами, после чего сбрасывают в канализационную сеть или отводят в водоемы. Выдерживание радиоактивных отходов высокой активности экономически невыгодно.

Более распространена очистка радиоактивных сточных вод коагуляцией (см. Очистка воды). Для очистки применяют обычные коагулянты: Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3 и FeCl3. Перешедшие в осадок (1—3% объема) РВ вывозят на пункты захоронения. Наиболее полная дезактивация сточных вод достигается методом ионного обмена. Этим способом концентрация радиоактивных веществ в сточных водах может быть снижена до уровня ПДК.

Радиоактивные сточные воды биологических и медицинских учреждений до дезактивации подвергают очистке на биофильтрах по схеме обработки хозяйственно-фекальных сточных вод (см.). После биологической очистки сточные воды подвергают концентрации методом упаривания с последующим захоронением радиоактивного осадка. Дезактивацию сточных вод после фильтрации через биологические фильтры производят путем ионообменной фильтрации.

В практике обезвреживания жидких радиоактивных отходов широкое применение находит метод упаривания сточных вод, допускающий дезактивацию радиоактивных вод любого солевого состава и любого уровня активности и обеспечивающий высокую степень дезактивации и получение концентрированного остатка высокой активности. Эффективность этого метода определяется отношением объема жидких радиоактивных отходов к объему концентрата. Объем жидких радиоактивных отходов может быть снижен после упаривания в 1000 раз. Метод непригоден при наличии в сточных водах летучих радиоактивных веществ (J131 и др.).



Для уменьшения объема гидратных осадков после упаривания их подвергают обезвоживанию. Объем осадка при этом уменьшается в 10—15 раз. Более полное удаление влаги из гидратных осадков достигается использованием дренажных устройств с последующим высушиванием на открытом воздухе. Для полного удаления воды осадок высушивают на сушильных установках, упаковывают, отправляют в места захоронения.

Жидкие горючие Радиоактивные отходы, состоящие из смазочных масел, растворителей и экстрагентов (бензина, керосина, ацетона, эфира, спирта), следует выдерживать до спада активности в соответствии с установленными нормами ПДК. После соответствующего выдерживания горючие радиоактивные отходы утилизируют или сжигают. При наличии долгоживущих радиоизотопов применяют сжигание, сушку, фильтрацию и отстаивание. Выделенные путем фильтрации и отстаивания твердые радиоактивные примеси подвергают захоронению, подобно твердым радиоактивным отходам. Их смешивают с песком или землей, упаковывают в металлические барабаны и заливают раствором бетона. Очищенные масла и растворители утилизируют или сжигают.

Для сбора, хранения и перевозки твердых радиоактивных отходов применяют резиновые (пластикатовые) или бумажные мешки одноразового пользования. Небольшие количества жидких радиоактивных отходов иногда подвергают отверждению в мешках из полиэтилена или хлорвинила добавлением гипса, который засыпают в мешок толстым слоем перед заполнением радиоактивной жидкостью. Упакованные таким образом радиоактивные отходы хранят и перевозят в оборотных транспортных контейнерах. Мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 1 л от контейнера не должна превышать 3,6 мр/час. В помещениях для хранения контейнеров с радиоактивными отходами, содержащих гамма-излучающие радиоизотопы, должны устраиваться защитные экраны или траншеи, а также холодильники (для хранения трупов лабораторных животных и органических материалов). Контейнеры и хранилища для выдерживания альфа- и бета-активных радиоактивных отходов могут быть более простыми. Пылевидные радиоактивные отходы упаковывают в металлические барабаны, после чего крышки запаивают. Предметы лабораторного оборудования и детали машин во избежание радиоактивного загрязнения транспортных средств и дорог покрывают прочной водоупорной краской.

Твердые радиоактивные отходы для снижения активности и уменьшения их объема выдерживают, измельчают и прессуют. Горючие отходы сжигают в специальных печах вдали от населенных пунктов. Процесс сжигания связан с выделением дыма, содержащего радиоактивные аэрозоли; для улавливания их требуется сложная система очистки.

Сжигание позволяет уменьшить объем твердых радиоактивных отходов в 20—30 раз, но при этом образуются дополнительные отходы в виде отработанных насадок, фильтрующих тканей и жидких скрубберных остатков.

Твердые радиоактивные отходы, содержащие долгоживущие радиоизотопы, перерабатывают в том случае, когда их много и место образования находится далеко от пункта захоронения. Твердые радиоактивные отходы, содержащие короткоживущие радиоизотопы (Т 15—60 дней), целесообразно выдержать в течение времени, равного 10 полураспадам (происходит снижение активности в 210=1024 раза). Если среднее время полураспада лежит в диапазоне 15—60 сут., радиоактивные отходы выдерживают 150—600 сут.

Любая система удаления радиоактивных отходов должна отвечать основным гигиеническим требованиям: 1) абсолютно гарантировать непопадание радиоактивных веществ в пищевые продукты и воду; 2) исключать всякую опасность внешнего облучения населения в дозах, превышающих предельно допустимый уровень; 3) не допускать неблагоприятного влияния радиоактивных отходов на месторождения полезных ископаемых и затруднения доступа к ним; 4) быть экономически целесообразной.

Радиоактивными называют отходы, в которых концентрации радиоактивных веществ превышают нормативы, установленные для соответствующих сред (например, для воды, воздуха, твердых отходов).

Источниками радиоактивных отходов являются предприятия по добыче и переработке радиоактивного сырья, по производству и использованию радиоактивных материалов, а также учреждения, где ведутся работы с радиоактивными изотопами. Степень санитарной вредности радиоактивных отходов при бесконтрольном удалении их обусловлена возможностью загрязнения радиоактивными веществами объектов внешней среды (воздуха, воды, почвы и т. д.), следствием чего может быть облучение людей. Существенное значение при этом приобретают масштабы загрязнения местности, интенсивность и длительность воздействия ионизирующих излучений на людей.

По физическому состоянию радиоактивные отходы подразделяются на жидкие, газообразные и твердые. В санитарном отношении наиболее серьезного внимания как потенциальные факторы загрязнения объектов внешней среды заслуживают жидкие и газообразные радиоактивные отходы, что обусловлено их способностью легко распространяться в соответствующих средах.

К жидким радиоактивным отходам относятся отработанные технологические растворы, сточные воды от мытья оборудования, загрязненного радиоактивными веществами, соответствующих помещений, спецодежды и т. д., воды от охлаждения атомных реакторов и др. Согласно рекомендациям Международного агентства по атомной энергии 1971 г. жидкие радиоактивные отходы по степени радиоактивности подразделяются на высокоактивные (с концентрацией 10-4 кюри/л и выше), средней активности (от 10-4 кюри/л до 10-8кюри/л) и слабоактивные (10-9 кюри/л и меньше). Высокоактивные радиоактивные отходы возникают только на некоторых радиохимических предприятиях. Они хранятся в металлических резервуарах. Жидкие радиоактивные отходы со средними уровнями активности образуются на ряде предприятий. Перед удалением они подвергаются соответствующей дезактивации. Слабоактивные радиоактивные отходы возникают также в учреждениях, где ведутся работы с радиоактивными веществами. Условия их удаления регламентируются санитарными правилами. Санитарная значимость загрязнений водоемов в результате бесконтрольного спуска в них жидких радиоактивных отходов обусловлена возможностью миграции радиоактивных изотопов из водоема в организм человека не только с питьевой водой, но также по цепи вода — рыба — человек; при ирригации — по цепи вода — почва — растение — человек   и   др.

Основные принципы предупреждения подобных загрязнений сводятся к максимальному уменьшению количества (вплоть до полной ликвидации) жидких радиоактивных отходов, подлежащих удалению в окружающую среду. Это достигается путем усовершенствования технологического процесса данного производства, введением оборотных циклов промышленного водоснабжения с повторным использованием (после очистки) жидких радиоактивных отходов. При невозможности введения подобных систем жидкие радиоактивные отходы дезактивируют. В тех случаях, когда радиоактивность отходов обусловлена присутствием короткоживущих изотопов, радиоактивные отходы выдерживают в течение времени, необходимого для распада изотопов и снижения активности до требуемых величин. При наличии в радиоактивных отходах долгоживущих изотопов применяют методы, позволяющие сконцентрировать их в малом объеме (например, коагуляция, отстаивание, фильтрация, еще более эффективна выпарка и др.), с последующим захоронением концентратов (шламов, осадков). Согласно санитарному законодательству спуск сточных вод в открытые водоемы допускается только при условии, если концентрации радиоактивных изотопов в водоеме у места их выпуска не превышают нормативов, установленных для воды.

Газообразные радиоактивные отходы состоят из радиоактивных газов и аэрозолей. Они могут возникать при работе атомных реакторов за счет облучения нейтронами содержащихся в воздухе газов и примесей, за счет удаления радиоактивных газов и паров из производственных помещений и т. д.

Страницы: 1 2