Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:


реферат Перспективные технологии утилизации отхода

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 21.05.13. Год: 2013. Страниц: 64. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание

 

1) Введение

2) РАЗДЕЛ 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА ОТХОДА

3)РАЗДЕЛ 2. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА

4)РАЗДЕЛ 3. Технологические  процессы в которых образуется  данный вид

5)РАЗДЕЛ 4. Существующие  технологии переработки

6)РАЗДЕЛ 5. Перспективные  технологии утилизации отхода

7)Выводы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                            

Введение

 

Проблема защиты окружающей среды – одна из важнейших задач  современности. Выбросы промышленных предприятий, энергетических систем и  транспорта в атмосфе-ру, водоемы и недра на современном этапе развития науки и техники достигли таких размеров, что в ряде районов, особенно в крупных промышленных центрах, уровни заг-рязнений в несколько раз превышают допустимые санитарные нормы.

Экологические исследования, проведенные в последние десятилетия во многих стра-нах мира, показали, что всё возрастающее разрушительное воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань кризиса. Среди различных состав-ляющих экологического кризиса (истощение сырьевых ресурсов, нехватка чистой прес-ной воды, возможные климатические катастрофы) наиболее угрожающий характер при-няла проблема незаменимых природных ресурсов – воздуха, воды и почвы – отходами промышленности и транспорта.

Проблема охраны окружающей среды является комплексной проблемой и имеет гло-бальный характер. Дальнейшее развитие человечества невозможно без комплексного учета социальных, экологических, технических, экономических, правовых и междуна-родных аспектов проблемы применительно не только к конкретному производствен-ному циклу, но и в масштабах регионов, стран и всего мира.

Проблема обращения  с радиоактивными отходами (РАО) чрезвычайно  важна. Нали-чие РАО воспринимается людьми как жизненно опасный фактор и настраивает их про-тив АЭС  даже больше, чем возможность аварий, вероятность которых в современных проектах снижена до незначительного уровня. 
     Любые промышленные отходы, и РАО в том числе, негативно воздействуют на чело-века, животный мир, в целом на биосферу. Но у специалистов есть основания полагать, что ядерная энергетика XXI века может продемонстрировать технологические-циклы с утилизацией отходов без их выброса в биосферу. Для достижения этой цели необходи-ма целенаправленная программа совершенствования технологий, организации учета и хранения материалов и, главное, экологическое воспитание.  
     Рассмотрим некоторые общие положения, позволяющие определить направление решения проблемы РАО.  
    Антропогенное воздействие на природу в XX в. приблизило ее к пределу устойчи-вости. Например, техногенные процессы увеличили планетарный объем окиси углерода на 22% и биосферные системы уже не обеспечивают равновесия потоков СОг. Его кон-центрация в атмосфере в последние десятилетия непрерывно растет. Биосфера пережи-вает экологический кризис, к основным признакам которого специалисты относят гло-бальное потепление, сокращение озонового слоя, загрязнение Мирового океана и почв, исчезновение многих видов животных и растений.  
   На возрастающее антропогенное воздействие природа отвечает непредвиденными изменениями в полном соответствии с правилом социально-экологического равновесия, сформулированным Н.Ф. Реймерсом: «Общество развивается до тех пор, пока сохра-няется равновесие между его давлением на среду и восстановлением этой среды — естественным или искусственным путем. По оценкам некоторых ученых, в случае про-должения сложившихся технических и демографических тенденций человечеству оста-лось жить в относительном благополучии недолго. Далее возможны катаклизмы».  
     Основные факторы воздействия имеющихся технологий на окружающую среду — это промышленные отходы, выбросы и сбросы. По статистическим данным, из 120 Гт ископаемых материалов и биомассы, мобилизуемых мировой экономикой за год, только 9 Гт (7.5%) преобразуется в полезную продукцию. Ежегодно к отвалам «пустой» поро-ды, золо- и шлакоотвалам, свалкам и захоронениям добавляется 85 Гт. Рост объемов отходов промышленной деятельности на Земле продолжается экспоненциально.  
      Но понятие отходов, принятое в экологии, отличается от технократического тем, что указывает направление для защиты среды обитания: «Отходы — это разнообразные по физико-химическим свойствам остатки, обладающие потенциальной потребительской ценностью, то есть являющиеся вторичными ресурсами, использование которых тре-бует специальных технологий для придания им привлекательных для потребителя свойств» (Н.Ф. Реймерс). На «придание» необходимых свойств технологическим остат-кам требуются немалые деньги, именно поэтому всегда считалось приемлемым созда-вать горы отвалов, терриконов, свалок.  
      Наступила пора разбирать накопленное. Сокращение отходов возможно только при их утилизации или при использовании более совершенных технологий. В «Декларации ООН о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов» дано опре-деление: «Безотходная технология это практическое применение знаний, методов и средств для обеспечения наиболее рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды». И, следовательно, уменьшение массы промышленных отходов за счет использования веществ, содержащихся в них, — главное экологическое условие спасения биосферы.  
      В ближайшие десятки-сотни лет вследствие истощения ресурсов возрастут потреб-ности общества в материалах, находящихся в настоящее время в отвалах и «хвостохра-нилищах». На добычу из недр, транспортировку и частичное разделение сырья уже затрачен труд, и поэтому потребительская стоимость «отходов производства» со време-нем будет возрастать.  
     Таким образом, кардинальное сокращение отходов — это главная экологическая за-дача всех производств, а максимально возможная их утилизация вместо захоронения или накопления на свалках — магистральный путь экологизации производственных процессов. Включение производственных отходов в природные или техногенные циклы может стать реальностью и в ядерных технологиях.

             

 

 

 

 

 

 

 

 

 РАЗДЕЛ 1.    ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОТХОДА

       Уран (лат. Uranium), U, радиоактивный химический элемент III группы периодической системы Менделеева, относится к семейству актиноидов; атомный номер 92, атомная масса 238,029; металл. Природный Уран состоит из смеси трех изотопов: 238U - 99,2739% с периодом полураспада T? =4,51·109 лет, 235U - 0,7024% (T? = 7,13·108 лет) и 234U - 0,0057% (T? = 2,48·105 лет).

Из 11 искусственных радиоактивных  изотопов с массовыми числами  от 227 до 240 долгоживущий - 233U (T? = 1 ,62·105 лет); он получается при нейтронном облу-чении тория. 238U и 235U являются родоначальниками двух радиоактивных рядов.

Историческая справка. Уран открыт в 1789 немецким химиком М. Г. Клапротом и назван им в честь планеты Уран, открытой В. Гершелем в 1781. В металлическом состоянии Уран получен в 1841 французским химиком Э. Пелиго при восстановлении UCl4 металлическим калием. Первоначально Урану приписы-вали атомную массу 120, и только в 1871 году Д. И. Менделеев пришел к выводу, что эту величину надо удвоить.

Длительное время уран представлял  интерес только для узкого круга  химиков и находил ограниченное применение для производства красок и стекла. С откры-тием явления радиоактивности Урана в 1896 году и радия в 1898 году началась промышленного переработка урановых руд с целью извлечения и использования радия в научных исследованиях и медицине. С 1942 года, после открытия в 1939 году явления деления ядер, Уран стал основным ядерным топливом.

Распространение Урана в  природе. Уран - характерный элемент для гранит-ного слоя и осадочной оболочки земной коры. Среднее содержание Урана в зем-ной коре (кларк) 2,5·10-4% по массе, в кислых изверженных поро-дах 3,5·10-4%, в глинах и сланцах 3,2·10-4%, в основных породах 5 ·10-5%, в ультраосновных поро-дах мантии 3·10-7%. Уран энергично мигрирует в хо-лодных и горячих, нейтраль-ных и щелочных водах в форме простых и комплексных ионов, особенно в форме карбонатных комплексов. Важную роль в геохимии Урана играют окислительно-восстановительные реакции, поскольку соединения Урана, как правило, хорошо растворимы в водах с окислительной средой и плохо растворимы в водах с вос-становительной сре-дой (например, сероводородных).

        Известно около 100 минералов Урана;  промышленное значение имеют  12 из них. В ходе геологической  истории содержание Урана в  земной коре уменьши-лось за  счет радиоактивного распада;  с этим процессом связано накопление  в земной коре атомов Рb, He. Радиоактивный распад Урана играет важную роль в энергетике земной коры, являясь существенным источником глубинного тепла.

Физические свойства Урана. Уран по цвету похож на сталь, легко под-дается обработке. Имеет три аллотропических модификации - ?, ? и ? с тем-пературами фазовых превращений: ? > ? 668,8 °С, ? > ? 772,2 °С; ?-форма имеет ромбическую решетку (а = 2,8538A, b = 5.8662A, с = 4.9557A), ?-форма - тетрагональную решетку (при 720 °С а = 10,759A, b = 5,656A), ?-форма – объемноцентрированную кубическую решетку (при 850 °С а = 3,538A). Плотность Урана в ?-форме (25 °С) 19,05 г/см3; tпл 1132 °С; tкип 3818 °С; теплопроводность (100-200 °С), 28,05 вт/(м·К) [0,067 кал/(см·сек·°С)], (200-400 °С) 29,72 вт/(м·К) [0,071 кал/(см·сек·°С)]; удельная теплоемкость (25 °С) 27,67 кдж/(кг·К) [6,612 кал/(г·°С)]; удельное электросопротивление при ком-натной температуре около 3·10-7 ом·см, при 600 °С 5,5·10-7ом·см; обладает сверхпроводимостью при 0,68 К; слабый парамагнетик, удельная магнитная восприимчивость при комнатной температуре 1,72·10-6.

Механические свойства Урана зависят  от его чистоты, от режимов меха-нической и термической обработки. Среднее  значение модуля упругости для литого Уран 20,5·10-2 Мн/м2 [20,9·10-3кгс/мм2]; предел прочности при растя-жении при комнатной температуре 372-470 Мн/м2 [38-48 кгс/мм2]; прочность повышается после закалки из ?- и ?-фаз; средняя твердость по Бринеллю 19,6-21,6·102 Мн/м2 [200-220 кгс/мм2].

Облучение потоком нейтронов (которое  имеет место в ядерном реакторе) изменяет физико-механические свойства Урана: развивается ползучесть и повышается хрупкость, наблюдается деформация изделий, что заставляет использовать Уран в ядерных реакторах в виде различных урановых сплавов.

Уран - радиоактивный элемент. Ядра 235U и 233U делятся спонтанно, а так-же при захвате как медленных (тепловых), так и быстрых нейтронов с эффек-тивным сечением деления 508·10-24 см2 (508 барн) и 533·10-24 см2 (533 барн) соответственно. Ядра 238U делятся при захвате только быстрых нейтронов с энергией не менее 1 Мэв; при захвате медленных нейтронов 238U превра-щается в 239Рu, ядерные свойства которого близки к 235U. Критическая масса Урана (93,5% 235U) в водных растворах составляет менее 1 кг, для открытого шара - около 50 кг, для шара с отражателем - 15-23 кг; критическая масса 233U- примерно 1/3 критической массы 235U.

Химические свойства Урана. Конфигурация внешней электронной обо-лочки атома Урана 7s26dl5f3. Уран относится к реакционноспособным метал-лам, в соединениях проявляет степени окисления +3, +4, + 5, +6, иногда +2; наиболее устойчивы соединения U (IV) и U (VI). На воздухе медленно окис-ляется с образованием на поверхности пленки оксида (IV), которая не пре-дохраняет металл от дальнейшего окисления. В порошкообразном состоянии Уран пирофорен и горит ярким пламенем. С кислородом образует оксид (IV) UO2, оксид (VI) UО3 и большое число промежуточных оксидов, важнейший из которых U3O8. Эти промежуточные оксиды по свойствам близки к UO2 и UO3. При высоких температуpax UO2 имеет широкую область гомогенности от UO1, 60 до UO2,27. С фтором при 500-600 °С образует тетрафторид UF4 (зеленые игольчатые кристаллы, малорастворимые в воде и кислотах) и гексафторид UF6 (белое кристаллическое вещество, возгоняющееся без плавления при 56,4 °С); с серой - ряд соединений, из которых наибольшее значение имеет US (ядерное горючее). При взаимодействии Урана с водо-родом при 220 °С получается гидрид UH3; с азотом при температуре от 450 до 700 °С и атмосферном давлении - нитрид U4N7, при более высоком давле-нии азота и той же температуре можно получить UN, U2N3 и UN2; с углеро-дом при 750-800 °С - монокарбид UC, дикарбид UC2, а также U2С3; с метал-лами образует сплавы различных типов. Уран медленно реагирует с кипящей водой с образованием UO2 н Н2, с водяным паром - в интервале температур 150-250 °С; растворяется в соляной и азотной кислотах, слабо - в концентри-рованной плавиковой кислоте. Для U (VI) характерно образование иона ура-нила UO22+; соли уранила окрашены в желтый цвет и хорошо растворимы в воде и минеральных кислотах; соли U (IV) окрашены в зеленый цвет и менее растворимы; ион уранила чрезвычайно способен к комплексообразованию в водных растворах как с неорганических, так и с органических веществами; наиболее важны для технологии карбонатные, сульфатные, фторидные, фос-фатные и других комплексы. Известно большое число уранатов (солей не выделенной в чистом виде урановой кислоты), состав которых меняется в зависимости от условий получения; все уранаты имеют низкую раствори-мость в воде.

Уран и его соединения радиационно и химически токсичны. Предельно допустимая доза (ПДД) при профессиональном облучении 5 бэр в год.

Получение Урана. Уран получают из урановых руд, содержащих 0,05-0,5% U. Руды практически не обогащаются, за исключением ограниченного способа радиометрической сортировки, основанной на ?-излучении радия, всегда сопутствующего урану. В основном руды выщелачивают растворами серной, иногда азотной кислот или растворами соды с переводом Урана в кислый раствор в виде UО2SO4 или комплексных анионов [UO2(SO4)3]4-, а в содовый раствор - в виде [UО2(СО3)3]4-. Для извлечения и концентрирования Урана из растворов и пульп, а также для очистки от примесей применяют сорбцию на ионообменных смолах и экстракцию органических растворите-лями (трибутилфосфат, алкилфосфорные кислоты, амины). Далее из раство-ров добавлением щелочи осаждают уранаты аммония или натрия или гидро-оксид U(OH)4. Для получения соединений высокой степени чистоты техни-ческие продукты растворяют в азотной кислоте и подвергают аффинажным операциям очистки, конечными продуктами которых являются UO3 или U3О8; эти оксиды при 650-800 °С восстанавливаются водородом или дис-социированным аммиаком до UO2 с последующим переводом его в UF4 обра-боткой газообразным фтористым водородом при 500-600 °С. UF4 может быть получен также при осаждении кристаллогидрата UF4·nН2О плавиковой кислотой из растворов с последующим обезвоживанием продукта при 450 °С в токе водорода. В промышленности основные способом получения Уран из UF4 является его кальциетермическим или магниетермическим восстановле-ние с выходом Урана в виде слитков массой до 1,5 т. Слитки рафинируются в вакуумных печах.

Очень важным процессом  в технологии Урана является обогащение его изо-топом 235U выше естественного содержания в рудах или выделение этого изо-топа в чистом виде, поскольку именно 235U - основные ядерное горючее; осу-ществляется это методами газовой термодиффузии, центробежными и други-ми методами, основанными на различии масс 238U и 235U; в процессах разде-ления Уран используется в виде летучего гексафторида UF6. При получении Урана высокой степени обогащения или изотопов учитываются их критичес-кие массы; наиболее удобный способ в этом случае – восстановление окси-дов Урана кальцием; образующийся при этом шлак СаО легко отделяется от Урана растворением в кислотах. Для получения порошкообразного Урана, оксида (IV), карбидов, нитридов и других тугоплавких соединений приме-няются методы порошковой металлургии.

 

                             ТРАНСУРАНОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

 

                                     Физико-химические свойства

 

       Трансурановые  элементы — радиоактивные химические элементы, расположенные в периодической системе после урана, то есть с атомным но-мером Z?93. Ряд трансурановых элементов включает Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr, Ku, NsB, Sg. Все синтезированы с помощью ядерных реакций. Первые трансурановые элементы получены в начале 40-х годов XX в. в Беркли (США) группой ученых под руководством Э. Макмиллана и Г. Сиборга, удостоенных Нобелевской премии за открытие и изучение этих элементов. Из-за относительно высокой скорости радиоактивного распада трансурановые элементы в заметных количествах не сохранились в земной коре. Возраст Земли оценивают в ~5·109 лет, а период полураспада (T1/2) наиболее долгоживущих изотопов трансурановых элементов <107 лет. За время существования Земли трансурановые элементы, возникшие в процессе нуклеосинтеза, либо полностью распались, либо их количество резко умень-шилось (до 1012 раз). В природных минералах найдены микроколичества 244Pu — наиболее долгоживущего трансуранового элемента (T1/2~8·106 лет), который, возможно, сохранился на Земле с момента ее формирования. В урановых рудах выявлены следы 237Np (T1/2~2,14·106 лет) и 239Pu (T1/2~2,4·104 лет), которые образуются в результате ядерных реакций с учас-тием ядер U.

Специфическим свойством трансурановых  элементов является их способ-ность к распаду путем спонтанного деления. У этих элементов возможны че-тыре вида радиоактивных превращений: ?-распад, электронный захват, ?-распад и спонтанное деление. Большинство трансурановых элементов являются высокоактивными ?-излучателями, обладающими высокой токсич-ностью при попадании в организм человека. Высокая удельная активность этих элементов способствует образованию аэрозольных горячих частиц при различных технологических операциях. Кроме того, при работе с трансурановыми элементами следует учитывать ?- и n-реакции, сопровождаю-щиеся нейтронным, а также ?-излучениями. Поэтому фактор внутреннего облучения этими элементами представляет наибольшую опасность при попа-дании изотопов внутрь организма. Характерным для этих элементов является длительная задержка их в организме при высокой удельной ?-активности и нейтронном излучении.

 

          Авария на Чернобыльской АЭС  и объект «Укрытие»

 

        Максимальные выбросы из IV энергоблока  Чернобыльской АЭС продол-жались 10 дней и включали радиоактивные газы, конденсированные аэрозоли и большое количество топливных частиц. Общий выброс радиоактивных ве-ществ на 26 апреля 1986 г. составил около 14 EБк (1 EБк=1018 Бк), который включал 1,8 EБк 131I; 0,085 EБк 137Cs и других изотопов цезия; 0,01 EБк 90Sr; 0,003 EБк изотопов плутония. Благородные газы составляли около 50% общего выброса радиоактивности. После начального периода аварии 137Cs стал радионуклидом наибольшей радиологической значимости, тогда как 90Sr имел меньшее значение. На протяжении первых лет после аварии 134Cs был также значимым. По прошествии значительного времени (сотни и тыся-чи лет) радионуклидами, которые будут представлять наибольший интерес,

являются изотопы Pu и 241Am (International Atomic Energy Agency, 2006).

        В настоящее время основную радиологическую опасность вследствие аварии на Чернобыльской АЭС составляют трансурановые элементы и 137Cs и 90Sr. Масштабы загрязнения территории Украины 90Sr и изотопами Pu и Am значительно меньше, чем 137Cs. Однако если уровень загрязнения 137Cs и 90Sr постепенно снижается, то уровень и масштабы загрязнения террито-рии Украины изотопами Pu фактически не изменились. При этом активность 241Am постепенно повышается за счет распада 241Pu, а масштабы его распространения сопоставимы с таковыми для изотопов Pu (Національна допо-відь України, 2006). Как отмечалось ранее, внутри объекта «Укрытие» находятся соединения плутония и америция. В контексте последствий аварии на Чернобыльской АЭС и особенно работ по преобразованию объекта «Укрытие» в экологически безопасную систему наибольшее практическое значение среди трансурановых элементов имеют Pu и Am.

                                                  

 

 

 

Плутоний

          Плутоний — трансурановый элемент  с порядковым номером 94, атом-ной массой 242, открыт Г. Сиборгом в 1941 г. Название получил по аналогии с названием планеты, расположенной за Ураном. В природе выявлен в незна-чительных количествах в канадской урановой руде. Серебристо-белый металл. Известно 15 изотопов плутония. Наибольший практический интерес представляет 239Pu — смешанный ?- и ?-излучатель, T?=24 065 лет, E?=5,23 МэВ (Баженов В. А. и соавт., 1990). Изотопы Pu получают в урановых реакторах при облучении 238U нейтронами. 239Pu наряду с обогащенным ураном является ядерным топливом. Находит широкое применение в качест-ве взрывчатого вещества для атомных и термоядерных бомб («оружейный плутоний»). 238Pu используют для изготовления атомных электрических ба-тарей и нейтронных источников. Плутоний химически активен. Его склон-ность к гидролизу и комплексообразованию обусловливает образование в организме нерастворимых гидроксидов

                                                    Америций

        Америций — искусственный трансурановый  элемент с порядковым но-мером 95, атомной массой 243, открыт Г. Сиборгом и соавторами в 1945 г. при облучении 239Pu-нейтронами. Название получил от слова «америка». Тягучий и ковкий серебристо-белый металл. Известны радиоактивные изото-пы с массовыми числами 232, 234–247. Наибольшее практическое значение имеет 241Am — смешанный ?- и ?-излучатель, T?=432,2 года, E?=5,57 МэВ. Источниками поступления америция в окружающую среду являются испыта-ния ядерного оружия, атомные электростанции и аварии при производстве и применении радионуклида. Содержание глобального америция в окружаю-щей  среде постоянно повышается в связи с распадом 241Pu. В отличие от плутония, соединения америция обладают большей растворимостью и, следо-вательно, большей миграционной способностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 2. ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА

Уран в организме. В микроколичествах (10-5-10-8%) обнаруживается в тканях растений, животных и человека. В золе растений (при содержании Уран в почве около 10-4%) его концентрация составляет 1,5·10-5%. В наибольшей степени Уран накапливается некоторыми грибами и водорослями (последние активно участ-вуют в биогенной миграции Урана по цепи вода - водные растения - рыба – чело-век). В организм животных и человека Уран поступает с пищей и водой в желу-дочно-кишечный тракт, с воздухом в дыхательные пути, а также через кожные покровы и слизистые оболочки. Соединения Уран всасываются в желудочно-кишечном тракте - около 1% от поступающего количества растворимых соедине-ний и не более 0,1% труднорастворимых; в легких всасываются соответственно 50% и 20%. Распределяется Уран в организме неравномерно (места отложения и накопления) - селезенка, почки, скелет, печень и, при вдыхании труднораствори-мых соединений, - легкие и бронхолегочные лимфатические узлы. В крови Уран (в виде карбонатов и комплексов с белками) длительно не циркулирует. Содер-жание Уран в органах и тканях животных и человека не превышает 10-7 г/г. Так, кровь крупного рогатого скота содержит 1·10-8 г/мл, печень 8·10-8 г/г, мышцы 4·10-11 г/г, селезенка 9·108-8 г/г. Содержание Урана в органах человека составляет: в печени 6·10-9 г/г, в легких 6·10-9-9·10-9г/г, в селезенке 4,7·10-7г/г, в крови 4-10-10 г/мл, в почках 5,3·10-9 (корковый слой) и 1,3·10-8 г/г (мозговой слой), в костях 1·10-9 г/г, в костном мозге 1 -Ю-8 г/г, в волосах 1,3·10-7 г/г. Уран, содержащийся в костной ткани, обусловливает ее постоянное облучение (период полувыведения Урана из скелета около 300 суток). Наименьшие концентрации Урана - в голов-ном мозге и сердце (10-10 г/г). Суточное поступление Урана с пищей и жидкостя-ми - 1,9·10-6 г, с воздухом - 7·10-9 г. Суточное выведение Уран из организма чело-века составляет: с мочой 0,5·10-7- 5·10-7г, с калом - 1,4·10-6-1,8·10-6 г, с волосами - 2·10-8 г.

По данным Международной  комиссии по радиационной защите, среднее  со-держание Урана в организме  человека 9·10-5 г. Эта величина для различных райо-нов может варьировать. Полагают, что Уран необходим для нормальной жизне-деятельности животных и растений.

       Токсическое  действие Уран обусловлено его  химические свойствами и зави-сит  от растворимости: более токсичны  уранил и других растворимые  соединения Урана. Отравления  Ураном и его соединениями возможны на предприятиях по добыче и переработке уранового сырья и других промышленного объектах, где он используется в технологическом процессе. При попадании в организм Уран действует на все органы и ткани, являясь общеклеточным ядом. Признаки отрав-ления обусловлены преимущественным поражением почек (появление белка и са-хара в моче, последующая олигурия); поражаются также печень и желудочно-ки-шечный тракт. Различают острые и хронические отравления; последние харак-теризуются постепенным развитием и меньшей выраженностью симптомов. При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения, нервной систе-мы и др. Полагают, что молекулярный механизм действия Урана связан с его спо-собностью подавлять активность ферментов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ НЕЙРОТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ     ЭФФЕКТЫ УРАНА

 

В последнее  время опубликовано значительное количество работ, в которых до-казывается нейротоксичность урана, причем, в отличие от распространенных представлений о том, что органами-мишенями для урана являются лишь почки, печень и костная ткань (в зависимости от пути поступления и формы соединения урана), указывается на то, что головной мозг также является урановым органом-мишенью. Вследствие Чернобыльской катастрофы наибольшей проблемой пострадавшего населения стран бывшего Советского Союза на протяжении бли-жайших 50–70 лет явится хроническое внутреннее загрязнение радионуклидами. Кроме того, мировое сообщество весьма озабочено возможными медико-биологи-ческими эффектами обедненного урана, который используется в боеприпасах, применяющихся в локальных войнах НАТО, в частности на Балканах и Персидс-ком заливе. Как хорошо известно, уран обладает химической нефротоксичностью, однако для него существуют и иные органы-мишени, в частности центральная нервная система (ЦНС). Медицинские эффекты обедненного урана преиму-щественно обусловлены его химической токсичностью. В этой связи исключи-тельный интерес представляют результаты экспериментальных работ о влиянии урана (обедненного и обогащенного) на головной мозг в зависимости от пути и сроков его поступления в организм, а также характера воздействия (острого, хро-нического, перинатального и др.).

Острое инъекционное (интраперитонеальное) воздействие обедненного урана непосредственно вызывает угнетение пищевого поведения и укорочение парадоксальной фазы сна, подтверждая то, что головной мозг является органом-мишенью для урана. Уран быстро проникает в головной мозг и первоначально на-капливается в гиппокампе и стриатуме. Клиренс урана является многофазным и относительно продолжительным: так, содержание урана в гиппокампе, мозжечке и коре остается повышенным на протяжении 7 дней после однократного воздейст-вия. Причем стресс увеличивает клиренс урана в мозгу.

Хроническое воздействие имплантированного  обедненного урана у крыс вызы-вает нейрофизиологические изменения в гиппокампе, которые могут обусловли-вать неврологический дефицит. С учетом того, что у данных животных не наблю-дали поражений почек, маловероятно, чтобы этот нейрофизиологический эффект был вторичным вследствие нефротоксичности (Pellmar T.C. et al., 1999b). Через 6 мес после имплантации обедненного урана у крыс его наибольшее накопление наблюдали в коре больших полушарий, в среднем мозгу и мозжечке.

Ингаляционное поступление обедненного урана, вероятно, является основным путем его воздействия. И хотя не получено убедительных данных о нейроток-сичности урана у человека, в ряде экспериментальных работ показана связь меж-ду неврологической токсичностью и воздействием урана. После ингаляции обед-ненного урана у крыс повышалась локомоторная активность, но снижалась пространственная оперативная память. Показано, что после повторных ингаляций обедненный уран поступает в головной мозг (преимущественно в обонятельные луковицы, гиппокамп, лобную кору и мозжечок) и может вызывать поведенческие эффекты.

При пероральном поступлении уран аккумулируется в большинстве органов, в том числе зубах и головном мозгу, ранее не рассматриваемых как органы-мише-ни. Воздействие в течение 1 мес на крыс обедненного урана, содержащегося в питьевой воде, в дозе 40 мг?л–1 и 6500 Бк 137Cs?л–1 не повлияло на обмен дофа-мина, серотонина и их метаболитов в стриатуме, гиппокампе, коре больших полу-шарий головного мозга, таламусе и мозжечке. Такое же поступление обедненного урана не оказало цитотоксического действия на эндотелиальные клетки.

        Пероральное  поступление обедненного урана  в дозе 150 мг?л–1 уже через 2 нед. обусловливает поведенческие эффекты, коррелирующие с увеличением ли-пидной оксидации мозга. Через 6 мес такого воздействия поведенческие наруше-ния усиливаются. Сделано заключение о том, что обедненный уран является ток-сином, проникающим через гематоэнцефалический барьер и вызывающим пове-денческие эффекты, особенно у самцов.

Острое интрагастральное поступление обедненного урана у крыс (204 мг?кг–1) вызывает повышение на 62% содержания витамина D в плазме крови на 1-й день и его снижение на 68% — на 3-й день. Острое воздействие обедненного ура-на модулирует активность и экспрессию CYP-ферментов, вовлеченных в обмен витамина D в печени и почках, и соответственно влияет на целевые гены витамина D. В то же время хроническое поступление обедненного урана с водой вызывает снижение содержания витамина D3 в плазме крови. В почках отмечают снижение экспрессии гена cyp24a1, а также vdr и rxralpha, которые являются основными регуляторами CYP24A1. Кроме того, в почках снижаются уровни мРНК целевых генов витамина D ecac1, cabp-d28k и ncx-1, которые участвуют в ренальном транспорте кальция. В головном мозгу отмечают снижение уровней мессенджеров cyp27a1 и lxrbeta, вовлеченных в данную регуляцию. Впервые по-казано, что обедненный уран влияет на активную форму витамина D, экспрессию его рецепторов и, следовательно, может модули-ровать экспрессию cyp24a1 и це-левых генов витамина D в гомеостазе кальция.

В отдаленный период перорального поступления обедненного  урана (40 мг?л–1) была изменена активность ацетилхолинэстеразы в мозжечке, увеличен уровень дофамина в гипоталамусе, изменен обмен дофамина в лобной коре и стриатуме, снижены содержание и обмен серотонина в коре лобной доли. Уран накапливался преимущественно в стриатуме, гиппокампе и лобной коре. Таким образом, хроническое пероральное поступление урана может вызывать прогрес-сирующие изменения нейротрансмиттерных систем. Хроническое воздействие урана изменяет цикл сон — бодрствование за счет увеличения фазы сна быстрого движения глаз (REM-фаза) и мощности тета-диапазона электроэнцефалограммы (ЭЭГ), что может быть объяснено прямым действием урана на головной мозг.

Хроническое поступление обедненного урана с питьевой водой у крыс вызы-вает значительное повышение мРНК экспрессии CYP3A1 и ядерных рецепторов PXR в головном мозгу, печени и почках. Возможно, что уран влияет на экспрес-сию CYP-ферментов через PXR и CAR ядерные рецепторы.

Хроническое воздействие  обогащенного урана, содержащегося  в питьевой воде, коррелирует с  увеличением продолжительности парадоксального сна, снижением пространственной оперативной памяти, а также повышением тревожности у крыс. Обедненный уран (при таком же поступлении) не вызывает подобных эффектов, что свидетельствует о радиологической природе этих нейрокогнитивных нарушений. Проблема заключается в том, что радионуклиды, накапливающиеся в ЦНС, могут вызывать как радиологические, так и химические эффекты. Показано, что воздействие обогащенного урана на нейрокогнитивные функции обусловлено его накоплением в гиппокампе.

Известно также, что  развивающийся мозг наиболее чувствителен к токсическим воздействиям. После облучения обогащенным ураном (40 мг?л–1) в период геста-ции и лактации у крыс выявлены снижение пространственной памяти и отсрочен-ная гиперактивность, что может свидетельствовать о наличии отдаленных цереб-ральных эффектов воздействия обогащенного урана. Парентеральное введение обогащенного урана (1–10 мкг) крысам в неонатальный период вызывало задерж-ку и аномалии роста и нейроповеденческого развития, что связывают с поврежде-нием развивающегося мозга ?-излучением. Однако некоторые авторы не обнару-жили влияния ни урана (40 и 80 мг?л–1), ни ограничительного стресса на постна-тальное развитие и поведение потомков самок крыс. У рыб оксидативный стресс, обусловленный воздействием урана, вызывает снижение активности супероксид-дисмутазы, каталазы и общего содержания глутатиона в печеночном экстракте при значительном повышении активности ацетилхолинэстеразы в мозговом экстракте. У крыс, облученных обогащенным ураном в неонатальный период, ра-диация в малых дозах вызывает повышение активности супероксиддисмутазы и уровня эндотелина, тогда как в больших — выраженное их снижение.

ОБЕДНЕННЫЙ  УРАН и ЕГО НЕЙРОКОГНИТИВНЫЕ ЭФФЕКТЫ  У ЛЮДЕЙ

 

       Существует значительное количество  работ, в которых показано, что у вете-ранов войн в Югославии, Персидском заливе, Афганистане возник особый синд-ром, получивший название «синдрома войны в заливе» («Балканского синдрома» и др.), с нейрокогнитивными нарушениями вследствие воздействия обедненного урана, который использовали в боеприпасах (Durakovic A., 2001; 2003; McDiarmid M. A. et al., 2001; Tournier J. N. et al., 2002; Bertell R., 2006; Ciprani F., Moroni M., 2006; Jiang G. C., Aschner M., 2006). В то же время иные исследователи не разде-ляют эти взгляды и считают, что обедненный уран не представляет ни химичес-кой, ни радиологической угрозы.

      До сих пор нет четкого понимания  медико-биологической природы «синдрома войны в заливе». С данным синдромом ассоциируется психологические и физи-кальные симптомы — хроническая усталость, боль в мышцах и суставах, электро-физиологические и неврологические нарушения, соматоформные и поведенческие расстройства, а также отклонения в деятельности дыхательной, пищеварительной и других систем. Очевидно, что этот синдром имеет мультифакториальное происхождение. Среди причин «синдрома войны в заливе» рассматриваются стресс, климат, смена диеты, дым пожаров на нефтяных скважинах, инфекцион-ные болезни, вакцинации, воздействие различных нейротоксичных веществ и обедненного урана. Указывается, что данный синдром развился у трети ветеранов.

             НЕЙРОТОКСИЧНОСТЬ ТРАНСУРАНОВЫХ  ЭЛЕМЕНТОВ

 

В доступной литературе отсутствуют данные о нейропсихиатрических эффек-тах трансурановых элементов, несмотря на наличие специальных программ, посвященных долговременной оценке медицинских последствий воздействия этих элементов — Трансурановый и Урановый регистры США, а также дозимет-рический регистр производственного объединения «Маяк» Российской Федера-ции. В частности, исследования эффектов плутония сосредоточены лишь на ра-диационном пневмоните/фиброзе и раке легкого.

Сложившаяся ситуация объясняется  тем, что исследования метаболизма транс-урановых элементов преимущественно направлены на изучение и определение «органов-мишеней» при поступлении данных радионуклидов в организм для последующих дозиметрических оценок в целях радиационной защиты. «Органа-ми-мишенями» для трансурановых элементов являются органы, которые накапли-вают наибольшее количество этих элементов и соответственно являются органа-ми, наиболее подверженными воздействию. Причем в этих «органах-мишенях» следует ожидать как радиационные, так и химические эффекты. В то же время игнорирование (сознательное или нет) возможных эффектов воздействия транс-урановых элементов на другие органы и системы организма человека может при-вести к недооценке медико-биологических последствий воздействия трансурано-вых элементов на организм в целом. Данная ситуация вполне вероятна, поскольку большинство трансурановых элементов — высокоэнергетические ?-излучатели с очень высоким коэффициентом линейной передачи энергии в биологической тка-ни, что, как правило, приводит к гибели облучаемых клеток. Кроме того, данные элементы являются химически токсичными (нейротоксичными) как тяжелые ме-таллы. Поэтому нейропсихиатрические эффекты трансурановых элементов являются вполне обоснованными и ожидаемыми.

 

Биологическое действие радиации на человека. Радиационные эффекты    облучения людей

         Радиационное воздействие на  человека заключается в ионизации  тканей его тела и возникновении  лучевой болезни. Степень поражения  зависит от дозы иони-зирующего  излучения, времени, в течение которого эта доза получена, площади облучения тела, общего состояния организма.

Виды радиационного  воздействия на людей и животных

  • Внешнее облучение при прохождении радиоактивного облака.
  • Внешнее облучение, обусловленное радиоактивным загрязнением поверхности земли, зданий, сооружений и т.п.
  • Внутреннее облучение при вдыхании радиоактивных аэрозолей, продуктов деления (ингаляционная опасность).
  • Внутреннее облучение в результате потребления загрязненных продуктов питания и воды.
  • Контактное облучение при попадании радиоактивных веществ на кожные покровы и одежду.

       Радиационное  воздействие на человека заключается  в нарушении жизненных функций  различных органов. Прежде всего,  поражаются кроветворные органы, в результате чего наступает  кислородный голод тканей, резко снижается иммунная защищенность организма, ухудшается свертываемость крови и развивается луче-вая болезнь.

         В результате  облучения в живой ткани, как  и в любой среде, поглощается  энергия, возникают возбуждение  и ионизация атомов облучаемого вещества. Поскольку у человека основную часть массы тела составляет вода (около 75 %), то первичные процессы воздействия излучений определяются поглощением их водой клеток, ионизацией молекул воды с образованием свободных радикалов типа ОН или Н и последующими цепными реакциями (в основном окисление эти-ми радикалами молекул белка). В дальнейшем под действием первичных процес-сов в клетках возникают функциональные изменения, подчиняющиеся уже био-логическим закономерностям жизни клеток. Наиболее важные изменения в клет-ках следующие:

  • повреждение механизма делением и хромосомного аппарата облученной клетки;
  • блокирование процессов обновления и дифференцировки клеток;
  • блокирование процессов пролиферации и последующей физиологической регенерации тканей.

      Наиболее  радиочувствительными являются  клетки постоянно обновляющихся  тканей и органов (костный мозг, селезенка, половые железы и  т.п.).

      Очень высокие  дозы ионизирующей радиацией  (ИР) могут привести к быст-рой  гибели человека – «смерти под лучом». При меньших дозах развивается острая лучевая болезнь, в основе которой лежит разрушение или гибель кро-ветворной системы (красного костного мозга) и защитных систем организма (пре-жде всего иммунной системы). При острой лучевой болезни первые 5–7 дней после облучения представляют собой скрытый период заболевания. Затем насту-пает упадок защитных функций организма, обострение всех хронических болез-ней и инфекций. На четвертой неделе появляется малокровие, нарушается сверты-ваемость крови, каждая небольшая травма приводит к длительному кровотече-нию. При поглощенной дозе > 600 рад (без лечения) гибнут все облученные, при 400…600 рад – 50%. Применение современных методов лечения спасает и при дозах до 1 000 рад. При систематическом облучении более низкими дозами разви-вается хроническая лучевая болезнь с менее выраженными симптомами и дли-тельным течением.

       Кроме лучевой  болезни ИР вызывает лейкозы  (белокровие) и развитие других  злокачественных опухолей. Данная  группа заболеваний проявляется после длительного (до нескольких лет) скрытого периода.

 

Различают следующие радиационные эффекты облучения людей

 

Соматические эффекты – это последствия воздействия облучения на самого облученного; они проявляются в виде острой и хронической формы лучевой бо-лезни, лучевых ожогов кожи и отдельных органов (катаракта глаз, повреждение половых клеток).

       При этом тяжесть  заболевания и сам факт его  появления являются функцией  дозы облучения. Течение лучевой  болезни может проходить в  стертой или явно выраженной форме, что зависит от суммарной дозы и ритма облучения. В выра-женной форме четко различают период первичной реакции, скрытый (латентный) период формирования болезни, восстановительный период и период отдаленных последствий и исходов заболевания. Время проявления первичной реакции (прис-туп тошноты и рвоты) зависит от дозы облучения. В большинстве случаев лучевая болезнь возникает при дозе более 200 рад. Латентный период – кажущееся клини-ческое благополучие – колеблется у человека от 14 до 32 суток в зависимости от тяжести поражения. При дозе большей 1 000 рад после первичной реакции почти сразу наступает последняя стадия болезни. При дозе менее 100 рад клинические симптомы острой лучевой болезни не развиваются.

        В диапазоне  100–1 000 рад переход к периоду выраженных клинических проявлений особенно четок. Самочувствие резко ухудшается. В зависимости от дозы поднимается температура до 39–40 &#186;С, на коже, языке и небе появляются высыпания или кровоизлияния. Защитные силы организма ослаблены и угрозой для жизни является возникновение инфекционных осложнений, а также кровоизлияний в жизненно важные органы.

        Период восстановления  длится 4–8 недель. К концу третьего  месяца само-чувствие становится  вполне удовлетворительным (при  дозе 300 рад). Возможные отдаленные последствия – развитие катаракты, увеличение риска заболевания лейкозом, эндокринные нарушения.

       Хроническая лучевая  болезнь формируется постепенно  при длительном облу-чении дозами, превышающими предельно допустимые. Период формирования болезни совпадает со временем накопления дозы облучения. После снижения облучения до допустимого уровня или полного прекращения наступает период восстановления, а затем следует длительный период последствий хронической болезни.

       Соматико-стохастические эффекты выявляются при незначительных изме-нениях в клетках и тканях, которые обусловливают отдаленные последствия (лейкопения, различные формы рака, сокращение продолжительности жизни).

Соматико-стохастические эффекты  имеют вероятностный характер и могут обна-руживать за длительный период наблюдения больших контингентов облученных людей (сотни тысяч). Для оценки вероятности возникновения соматико-стохасти-ческих эффектов облучения используют статистические данные числа случаев за-болевания лейкемией у японцев, перенесших атомную бомбардировку, а также у лиц, прошедших лучевую терапию. Эти данные (50–70 случаев смерти на 106 человеко-рад) свидетельствует о линейной зависимости доза-эффект от кратко-временного облучения в диапазоне 100 рад и больше. Принято, что линейную зависимость доза-эффект можно переносить на область малых доз и хроническое облучение малыми дозами.

         Генетические эффекты – действие облучения на половые клетки при таком уровне дозы, который не опасен данному человеку, но эти эффекты могут проя-виться в последующих поколениях. Облучение может вызвать вредные изменения (мутации) в отдельных генах, в структуре хромосом или изменять нормальное число хромосом.

        Расчетно-теоретическая доза, соответствующая  удвоению частоты мутаций у  человека, лежит в диапазоне 10–100 рад. Генетические эффекты не имеют порога, а вероятность их линейно растет с увеличением дозы.

        При нахождении  человека на зараженной территории он может оказаться за-раженным в результате попадания радионуклидов внутрь организма. Повышенная опасность заражения обусловлена несколькими причинами. Одна из них – способ-ность некоторых нуклидов избирательно накапливаться в отдельных органах тела, называемых критическими (например, около 20 % йода депонируется в щитовид-ной железе, которая по массе составляет только 0,3 % массы тела, т.е. доза ее облучения более чем в 600 раз превышает дозу на все тело). Другая причина – возрастание времени облучения до момента выведения нуклида из органа или радиоактивного распада нуклида. Третья причина повышенной опасности – уве-личение роли альфа- и бета-излучений, которые не опасны при внешнем облуче-нии ввиду их низкой проникающей способности.

        Имеется три пути проникновения радиоактивных веществ в организм: через органы дыхания, через желудочно-кишечный тракт и через кожу. Наиболее опа-сен первый путь, поскольку человек за рабочую смену (8 часов) вдыхает 10 м3 воздуха, а в целом за сутки – 20 м3.

       Биологические  периоды полувыведения различаются  от десятков суток до бесконечности.

      Степень лучевых  (радиационных) поражений зависит  от полученной дозы и времени,  в течение которого человек  подвергался облучению. Не всякая  доза облучения опасна для человека. Вам делают флюорографию, рентген зуба, желуд-ка, сломанной руки, вы смотрите телевизор, летите на самолете, проводите радио-изотопное исследование – во всех этих случаях подвергаетесь дополнительному облучению. Но его размеры настолько малы, что не наносят большого вреда. Если доза облучения не превышает 50 рад, то лучевая болезнь исключается. Доза в 200–300 рад, полученная за короткий промежуток времени, может вызвать тяже-лые радиационные поражения. Однако если эту же дозу получить в течение нескольких месяцев, это не приведет к заболеванию.

        Доза облучения  может быть однократной и многократной.

  • Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток.
  • Многократным – облучение, полученное за более длительный период.
  • Однократное облучение человека дозой 100 рад и более называют острым облучением.

        Соблюдение правил поведения  и пределов допустимых доз  облучения позво-ляет исключить  массовое поражение в зонах  радиоактивного заражения местнос-ти.

 

                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 3. Технологические  процессы в которых образуется данный вид 

                                                            отхода

 

       Любой сектор, который использует радиоактивные изотопы или обрабатывает естественно встречающиеся радиоактивные материалы (ЕВРМ), может произво-дить  радиоактивные материалы, которые перестают быть полезными и поэтому должны обрабатываться как радиоактивные отходы. Ядерная промышлен-ность, медицинский сектор, ряд других секторов промышленности, а также различные секторы, занятые исследовательской деятельностью – все генерируют радиоактивные отходы в результате своей деятельности.

 

                                         3.1 Ядерная промышленность

 

        В результате своей деятельности  ядерная промышленность порождает  ядер-ные отходы. Эти отходы относительно  малы по сравнению с другими  секторами промышленности. Технологии  уменьшения объема отходов и их сокращения, а также высокий профессионализм персонала - все это способствуют непрерыв-ному продолжению процесса минимизации произведенных отходов, что являет-ся  ключевым принципом стратегии управления отходами.


        Однако в прошлом было произведено  значительное количество отходов,  являющиеся "наследием" ядерных оружейных программ, которые теперь также требуют удаления. Технологии и принципы управления отходами, разработан-ные в рамках гражданской ядерной промышленности, в настоящее время используются и для того, чтобы взяться за отходы этого "наследия", произведен-ные в результате военной деятельности, а также на заре производства ядерной электроэнергии.

         Все сектора ядерного топливного цикла   в ходе их повседневной деятель-ности, которая регламентируется строгими нормами и правилами, производят незначительные выбросы радиоактивных отходов в воздух и воду. Выпуску этих отходов  во внешнюю среду может также предшествовать их соответствующая обработка и очистка. Эти выбросы обычно значительно ниже согласованных международных предельно допустимых норм. Чтобы пролить истинный свет на положение дел, скажем. что средняя доза, получаемая населением от ядерной энергетики, включая дозы от выбросов, составляет 0,0002 мЗв/год. Это эквива-лентно небольшой доле всего в 1 % общей ежегодно получаемой населением до-зы от фонового излучения (в среднем 2,4 мЗв/год).

         Следующие разделы акцентируют  внимание на отходах, которые нельзя отнести к стандартным выбросам и которые требуют хранения и удаления после обработки. Схема, приведенная ниже, показывает различные сектора, включен-ные в ядерный топливный цикл. Нажмите на соответствующий сектор, чтобы получить информацию о типе образуемых там отходов.


                                   

3.2 Медицинский сектор

 
        Использование  радиоактивных изотопов для медицинской  диагностики и лечения приводит  к образованию, главным образом, отходов низкого уровня активности (LLW). Эти отходы включают бумагу, ветошь, инструментальные средства, одежду и фильтры, которые обычно содержат небольшие количества короткоживущих радиоактивных веществ. Отходы этого типа часто складируются на период распада, занимающий от нескольких месяцев до нескольких лет,  прежде, чем удаляются на общегородские свалки мусора.


         Когда источники излучения, используемые  в радиографии, распадаются до  состояния, в котором они перестают  испускать  проникающую радиацию, доста-точную для использования в процессе лечения, они рассматриваются как радио-активные отходы. С источниками типа кобальта-60 обращаются как с коротко-живущими ILW. Другие источники, типа радия-226, используемые в терапии ра-ка, требуют, однако, более длительного хранения и геологического захоронения как ILW из-за их более высокого уровня долгоживущей радиоактивности.


                                              3.3 Промышленность

 

         Различные отрасли промышленности  используют радио-активные источники, находя им широкий диапазон применения. Когда эти источники перестают испускать проникающую радиацию в достаточной степени для  их использования, с ними обращаются как с радиоактивными отходами. Источники, используемые в про-мышленности, в общем случае короткоживущие, и любые сгенери-рованные отходы могут удаляться в приповерхностные хранилища.


        Некоторые виды промышленной  деятельности включают обработку сырья, например,  горных пород, почв и полезных ископаемых, которые содержат естественно встречающиеся радиоактивные материалы. Это сырье известно по аббревиатуре "ЕВРМ" (английская аббревиатура – "NORM"). При промышлен-ном производстве  эти материалы иногда могут  концентрироваться в больших количествах, что усиливает их естественную радиоактивность. В результате это может приводить к:

  • риску облучения персонала или населения;
  • недопустимому радиоактивному загрязнению окружающей среды;
  • необходимости исполнять регулирующие требования захоронения радио-активных отходов.

        Основные отрасли промышленности, которые приводят к загрязнению  ЕВРМ:

Операции, связанные с  добычей нефти и газа

Поисково-разведочные  работы и добыча нефти и газа генерируют большие объемы воды, содержащей растворенные минералы. Эти минералы могут осаждаться как минеральные отложения в трубопроводах и полевом обору-довании нефтяных месторождений или оставаться в лагунах выпаривания. Иногда доза облучения от оборудования, загрязненного минералами, может представлять опасность. Значительно более загрязненное оборудование и мине-ральные отложения, удаленные из этого оборудования, могут быть классифици-рованы как радиоактивные отходы. Например, операции, связанные с добычей нефти и газа, - основные источники радиоактивных выбросов в северные воды Европы.

 

                                               Каменный уголь

 

          Большая часть каменного угля  содержит уран и торий, а  также другие ра-дионуклиды. Уровни  суммарной радиации в общем случае примерно одинаковы с уровнями в других горных породах земной коры. Тепловые электростанции, сжигающие каменный уголь, больше всего испускают радиацию в виде легкой летучей золы. На современной электростанции обычно удерживается 99 % лету-чей золы (до 90 % - на ТЭС более старой конструкции), и эта зола захорани-вается в зольных насыпях. Около 280 миллионов тонн каменноугольной золы производится во всем мире каждый год.

 

                                            Фосфатные удобрения

 

          Обработка фосфорита для производства фосфатных удобрений (один из конечных продуктов фосфатной промышленности) приводит к увеличению уровня содержания урана, тория и калия.

 

                         Технологический процесс и обработка  сточных вод

 

          Радионуклиды выщелачиваются в воду, когда она входит в контакт с ураном и торием, находящимися в геологической среде. Водоподготовка часто использует различные фильтры с целью удаления примесей. Следовательно, ра-диоактивные отходы из ила фильтров, ионообменных смол, гранулированного активированного угля и воды от фильтров обратного потока - также являются частью ЕВРМ.

 

                                         Промышленный сбор металлолома

 

          Металлолом от различных перерабатывающих  отраслей  промышленности может также содержать отходы с расширенными уровнями естественных радио-нуклидов. Точный характер и концентрация этих радионуклидов зависят от про-цесса, при котором эти отходы возникли.

 

                                           Металлоплавильные шлаки

 

          Металлоплавильные шлаки, особенно  от выплавки олова, могут содержать  расширенные уровни урана и  радионуклидов ряда тория.

 

                                       

 

                                          3.4 Исследовательские работы

 

          По окончании срока службы ускоритель частиц  в боль-шинстве случаев выводится из эксплуатации. Поскольку на его уста-новках будут оставаться радиоактивные материалы, с ними нужно обращаться как с радиоактивными отходами и обрабатывать их соответственно. Предполагается, что при выводе из эксплуатации ускорителя частиц нового поколения, проработавшего 40 лет, объем отходов и их активность будут в пределах той же величины, что и при выводе из эксплуатации АЭС в 1 ГВт (э) , эксплуатировавшейся более 40 лет. Однако необходимо отметить, что на такой ускори-тельной установке концентрация радиоактивности будет распре-делена более равномерно.


         Источники излучения, используемые  в университетах и исследовательских  учреждениях, также требуют соответствующего обращения с ними и захоро-нения. Многие источники имеют низкую активность или короткий период полу-распада. Однако некоторые исключение составляют долгоживущие источники высокого уровня активности, например радий-226 и америций -241, используе-мые в биологических и / или сельскохозяйственных исследованиях. Они тре-буют долгосрочного управления и удаления.

 

                 Классификация радиоактивных отходов

 

РАО классифицируют по различным  признакам (рис. 3.1): по агрегатному состоянию, по составу (виду) излучения, по времени жизни (периоду полурас-пада Т1/2), по удельной активности (интенсивности излучения). Однако, у используемой в России классификации РАО по удельной (объемной) активности есть свои недостатки и положительные стороны. К недостаткам можно отнести то, что в ней не учитывается период полураспада, радионуклидный и физико-химический состав отходов, а также наличие в них плутония и трансурановых элементов, хранение которых требует специальных жестких мер. Положи-тельной стороной является то, что на всех этапах обращения с РАО включая хранение и захоронение главной задачей является предотвращение загрязнения окружающей среды и переоблучения населения, и разделение РАО в зависи-мости от уровня удельной (объемной) активности именно и определяется сте-пенью их воздействия на окружающую среду и человека. На меру радиационной опасности влияет вид и энергия излучения (альфа-, бета-, гамма – излучатели), а также наличие химически токсичных соединений в отходах. Продолжитель-ность изоляции от окружающей среды среднеактивных отходов составляет 100-300 лет, высокоактивных – 1000 и более лет, для плутония – десятки тысяч лет.    Важно отметить, что РАО делятся в зависимости от периода полураспада ра-диоактивных элементов: на короткоживущие период полураспада меньше года; среднеживущие от года до ста лет и долгоживущие более ста лет.

 

Рис.3.1 Классификация  радиоактивных отходов.

 

Среди РАО наиболее распространенными  по агре-гатному состоянию счи-таются жидкие и твердые. Для классификации жидких  РАО был использован пара-метр удельной (объемной) активности таблица 1.Жидкими РАО считаются жидкости, в которых допус-тимая концентрация радио-нуклидов превышает концентрацию установлен-ную для воды открытых водоемов.  Ежегодно на АЭС образуется большое кол-личество жидких радиоактивных отходов (ЖРО). В основном большинство ЖРО просто сливается в открытые водоемы, так как их радиоактивность  счи-тается безопасной для окружающей среды. Жидкие РАО образуются также на радиохимических предприятиях и исследовательских центрах.

 

              Классификация жидких радиоактивных  отходов

 

                                                                                                        Таблица 3.1.

 

Категории 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)


Из всех видов РАО  жидкие наиболее распространены, так  как в растворы переводят как  вещество конструкционных материалов (нержавеющих сталей, циркониевых оболочек ТВЭЛов и т.п.), так и технологические элементы (соли щелочных металлов и др.). Большая часть жидких РАО образуется за счет атом-ной энергетики. Отработавшие свой ресурс ТВЭЛы, объединенные в единые конструкции - тепловыделяющие сборки, аккуратно извлекают и выдерживают в воде в специальных бассейнах-отстойниках для снижения активности за счет распада короткоживущих изотопов. За три года активность снижается примерно в тысячу раз. Затем ТВЭЛы отправляют на радиохимические заводы, где их измельчают механическими ножницами и растворяют в горячей 6-нормальной азотной кислоте. Образуется 10% раствор жидких высокоактивных отходов. Та-ких отходов производится порядка 1000 т в год по всей России (20 цистерн по 50 т.).

Для твердых РАО был использован вид доминирующего излучения и мощности экспозиционной дозы непосредственно на поверхности отходов таблица 3.2.

                

Классификация твердых  радиоактивных отходов

                                                                                                         Таблица 3.2.

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


Твердые РАО — это  та форма радиоактивных отходов, которая непосредственно подлежит хранению или захоронению. Существует 3 основных вида твердых отходов :

    • остатки урана или радия, не извлеченныме при переработке руд,
    • искусственные радионуклиды, возникшие при работе реакторов и ускорителей,
    • выработавшие ресурс, демонтированные реакторами, ускорителями, радиохимическим и лабораторным оборудованием.

Для классификации  газообразных РАО также используется параметр удельной (объемной) активности  таблица 3.3.

          

 Классификация газообразных  радиоактивных отходов

                                                                                                          Таблица 3.3

Категории РАО

Объемная активность, Ки/м3

Низкоактивные

ниже 10-10

Среднеактивные

10-10 - 10-6

Высокоактивные

выше 10-6


Газообразные РАО образуются в основном при работе АЭС, радиохими-ческих заводов по регенерации топлива, а также при пожарах и других аварий-ных ситуациях на ядерных объектах.

Это радиоактивный изотоп водорода 3Н (тритий), который не задержи-вается нержавеющей сталью оболочки твэлов, но поглощается (99 %) цирко-ниевой оболочкой. Кроме того при делении ядерного топлива образуется радио-генный углерод, а также радионуклиды криптона и ксенона.

         Инертные газы, в первую очередь 85Kr (T1/2 = 10,3 года), предполагают улавливать на предприятиях радиохимической промышленности, выделяя его из отходящих газов с помощью криогенной техники и низкотемпературной адсорб-ции. Газы с тритием окисляются до воды, а углекислый газ, в котором присутст-вует  радиогенный углерод, химически связывается в карбонатах.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАЗДЕЛ 3. Технологические  процессы в которых образуется данный вид 

                                                            отхода

 

       Любой сектор, который использует  радиоактивные изотопы или обрабатывает  естественно встречающиеся радиоактивные материалы (ЕВРМ), может произво-дить  радиоактивные материалы, которые перестают быть полезными и поэтому должны обрабатываться как радиоактивные отходы. Ядерная промышлен-ность, медицинский сектор, ряд других секторов промышленности, а также различные секторы, занятые исследовательской деятельностью - все генерируют радиоактивные отходы в результате своей деятельности.

 

                                         3.1 Ядерная промышленность

 

        В результате своей деятельности ядерная промышленность порождает ядер-ные отходы. Эти отходы относительно малы по сравнению с другими секторами промышленности. Технологии уменьшения объема отходов и их сокращения, а также высокий профессионализм персонала - все это способствуют непрерыв-ному продолжению процесса минимизации произведенных отходов, что являет-ся  ключевым принципом стратегии управления отходами.

 

        Однако в прошлом было произведено  значительное количество отходов,  являющиеся "наследием" ядерных  оружейных программ, которые теперь также требуют удаления. Технологии и принципы управления отходами, разработан-ные в рамках гражданской ядерной промышленности, в настоящее время используются и для того, чтобы взяться за отходы этого "наследия", произведен-ные в результате военной деятельности, а также на заре производства ядерной электроэнергии.

         Все сектора ядерного топливного  цикла   в ходе их повседневной  деятель-ности, которая регламентируется  строгими нормами и правилами,  производят незначительные выбросы  радиоактивных отходов в воздух и воду. Выпуску этих отходов  во внешнюю среду может также предшествовать их соответствующая обработка и очистка. Эти выбросы обычно значительно ниже согласованных международных предельно допустимых норм. Чтобы пролить истинный свет на положение дел, скажем. что средняя доза, получаемая населением от ядерной энергетики, включая дозы от выбросов, составляет 0,0002 мЗв/год. Это эквива-лентно небольшой доле всего в 1 % общей ежегодно получаемой населением до-зы от фонового излучения (в среднем 2,4 мЗв/год).

         Следующие разделы акцентируют  внимание на отходах, которые  нельзя отнести к стандартным  выбросам и которые требуют  хранения и удаления после  обработки. Схема, приведенная  ниже, показывает различные сектора,  включен-ные в ядерный топливный цикл. Нажмите на соответствующий сектор, чтобы получить информацию о типе образуемых там отходов.

 

                                   

3.2 Медицинский  сектор

 

 

        Использование радиоактивных изотопов  для медицинской диагностики  и лечения приводит к образованию, главным образом, отходов низкого уровня активности (LLW). Эти отходы включают бумагу, ветошь, инструментальные средства, одежду и фильтры, которые обычно содержат небольшие количества короткоживущих радиоактивных веществ. Отходы этого типа часто складируются на период распада, занимающий от нескольких месяцев до нескольких лет,  прежде, чем удаляются на общегородские свалки мусора. 

         Когда источники излучения, используемые  в радиографии, распадаются до  состояния, в котором они перестают испускать  проникающую радиацию, доста-точную для использования в процессе лечения, они рассматриваются как радио-активные отходы. С источниками типа кобальта-60 обращаются как с коротко-живущими ILW. Другие источники, типа радия-226, используемые в терапии ра-ка, требуют, однако, более длительного хранения и геологического захоронения как ILW из-за их более высокого уровня долгоживущей радиоактивности.

 

                                              3.3 Промышленность

 

         Различные отрасли промышленности используют радио-активные источники, находя им широкий диапазон применения. Когда эти источники перестают испускать проникающую радиацию в достаточной степени для их использования, с ними обращаются как с радиоактивными отходами. Источники, используемые в про-мышленности, в общем случае короткоживущие, и любые сгенери-рованные отходы могут удаляться в приповерхностные хранилища.

 

        Некоторые виды промышленной  деятельности включают обработку  сырья, например,  горных пород,  почв и полезных ископаемых, которые содержат естественно встречающиеся радиоактивные материалы. Это сырье известно по аббревиатуре "ЕВРМ" (английская аббревиатура - "NORM"). При промышлен-ном производстве  эти материалы иногда могут  концентрироваться в больших количествах, что усиливает их естественную радиоактивность. В результате это может приводить к:

" риску облучения персонала или населения;

" недопустимому радиоактивному загрязнению окружающей среды;

" необходимости исполнять регулирующие требования захоронения радио-активных отходов.

        Основные отрасли промышленности, которые приводят к загрязнению  ЕВРМ:

Операции, связанные  с добычей нефти и газа

Поисково-разведочные  работы и добыча нефти и газа генерируют большие объемы воды, содержащей растворенные минералы. Эти минералы могут осаждаться как минеральные отложения в трубопроводах и полевом обору-довании нефтяных месторождений или оставаться в лагунах выпаривания. Иногда доза облучения от оборудования, загрязненного минералами, может представлять опасность. Значительно более загрязненное оборудование и мине-ральные отложения, удаленные из этого оборудования, могут быть классифици-рованы как радиоактивные отходы. Например, операции, связанные с добычей нефти и газа, - основные источники радиоактивных выбросов в северные воды Европы.

 

                                               Каменный уголь

 

          Большая часть каменного угля  содержит уран и торий, а  также другие ра-дионуклиды. Уровни  суммарной радиации в общем  случае примерно одинаковы с  уровнями в других горных породах земной коры. Тепловые электростанции, сжигающие каменный уголь, больше всего испускают радиацию в виде легкой летучей золы. На современной электростанции обычно удерживается 99 % лету-чей золы (до 90 % - на ТЭС более старой конструкции), и эта зола захорани-вается в зольных насыпях. Около 280 миллионов тонн каменноугольной золы производится во всем мире каждый год.

 

                                            Фосфатные удобрения

 

          Обработка фосфорита для производства фосфатных удобрений (один из конечных продуктов фосфатной промышленности) приводит к увеличению уровня содержания урана, тория и калия.

 

                         Технологический процесс и обработка  сточных вод

 

          Радионуклиды выщелачиваются в  воду, когда она входит в контакт с ураном и торием, находящимися в геологической среде. Водоподготовка часто использует различные фильтры с целью удаления примесей. Следовательно, ра-диоактивные отходы из ила фильтров, ионообменных смол, гранулированного активированного угля и воды от фильтров обратного потока - также являются частью ЕВРМ.

 

                                         Промышленный сбор металлолома

 

          Металлолом от различных перерабатывающих  отраслей  промышленности может  также содержать отходы с расширенными уровнями естественных радио-нуклидов. Точный характер и концентрация этих радионуклидов зависят от про-цесса, при котором эти отходы возникли.

 

                                           Металлоплавильные шлаки

 

          Металлоплавильные шлаки, особенно от выплавки олова, могут содержать расширенные уровни урана и радионуклидов ряда тория.

 

                                       

 

                                          3.4 Исследовательские работы

 

 

          По окончании срока службы ускоритель частиц  в боль-шинстве случаев выводится из эксплуатации. Поскольку на его уста-новках будут оставаться радиоактивные материалы, с ними нужно обращаться как с радиоактивными отходами и обрабатывать их соответственно. Предполагается, что при выводе из эксплуатации ускорителя частиц нового поколения, проработавшего 40 лет, объем отходов и их активность будут в пределах той же величины, что и при выводе из эксплуатации АЭС в 1 ГВт (э) , эксплуатировавшейся более 40 лет. Однако необходимо отметить, что на такой ускори-тельной установке концентрация радиоактивности будет распре-делена более равномерно. 

         Источники излучения, используемые  в университетах и исследовательских  учреждениях, также требуют соответствующего  обращения с ними и захоро-нения. Многие источники имеют низкую активность или короткий период полу-распада. Однако некоторые исключение составляют долгоживущие источники высокого уровня активности, например радий-226 и америций -241, используе-мые в биологических и / или сельскохозяйственных исследованиях. Они тре-буют долгосрочного управления и удаления.

 

                 Классификация радиоактивных отходов

 

РАО классифицируют по различным признакам (рис. 3.1): по агрегатному состоянию, по составу (виду) излучения, по времени жизни (периоду полурас-пада Т1/2), по удельной активности (интенсивности излучения). Однако, у используемой в России классификации РАО по удельной (объемной) активности есть свои недостатки и положительные стороны. К недостаткам можно отнести то, что в ней не учитывается период полураспада, радионуклидный и физико-химический состав отходов, а также наличие в них плутония и трансурановых элементов, хранение которых требует специальных жестких мер. Положи-тельной стороной является то, что на всех этапах обращения с РАО включая хранение и захоронение главной задачей является предотвращение загрязнения окружающей среды и переоблучения населения, и разделение РАО в зависи-мости от уровня удельной (объемной) активности именно и определяется сте-пенью их воздействия на окружающую среду и человека. На меру радиационной опасности влияет вид и энергия излучения (альфа-, бета-, гамма - излучатели), а также наличие химически токсичных соединений в отходах. Продолжитель-ность изоляции от окружающей среды среднеактивных отходов составляет 100-300 лет, высокоактивных - 1000 и более лет, для плутония - десятки тысяч лет.    Важно отметить, что РАО делятся в зависимости от периода полураспада ра-диоактивных элементов: на короткоживущие период полураспада меньше года; среднеживущие от года до ста лет и долгоживущие более ста лет.

 

Рис.3.1 Классификация  радиоактивных отходов.

 

 

Среди РАО наиболее распространенными по агре-гатному  состоянию счи-таются жидкие и твердые. Для классификации жидких  РАО  был использован пара-метр удельной (объемной) активности таблица 1.Жидкими РАО считаются жидкости, в которых допус-тимая концентрация радио-нуклидов превышает концентрацию установлен-ную для воды открытых водоемов.  Ежегодно на АЭС образуется большое кол-личество жидких радиоактивных отходов (ЖРО). В основном большинство ЖРО просто сливается в открытые водоемы, так как их радиоактивность  счи-тается безопасной для окружающей среды. Жидкие РАО образуются также на радиохимических предприятиях и исследовательских центрах.

 

              Классификация жидких радиоактивных отходов

 

                                                                                                        Таблица 3.1.

 

Категории 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)

 

Из всех видов РАО жидкие наиболее распространены, так как  в растворы переводят как вещество конструкционных материалов (нержавеющих  сталей, циркониевых оболочек ТВЭЛов и т.п.), так и технологические элементы (соли щелочных металлов и др.). Большая часть жидких РАО образуется за счет атом-ной энергетики. Отработавшие свой ресурс ТВЭЛы, объединенные в единые конструкции - тепловыделяющие сборки, аккуратно извлекают и выдерживают в воде в специальных бассейнах-отстойниках для снижения активности за счет распада короткоживущих изотопов. За три года активность снижается примерно в тысячу раз. Затем ТВЭЛы отправляют на радиохимические заводы, где их измельчают механическими ножницами и растворяют в горячей 6-нормальной азотной кислоте. Образуется 10% раствор жидких высокоактивных отходов. Та-ких отходов производится порядка 1000 т в год по всей России (20 цистерн по 50 т.).

Для твердых РАО был  использован вид доминирующего  излучения и мощности экспозиционной дозы непосредственно на поверхности отходов таблица 3.2.

 

           

 

 

 

 

 

 

 

 

     Классификация  твердых радиоактивных отходов

 

                                                                                                         Таблица 3.2.

 

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

 

Твердые РАО - это  та форма радиоактивных отходов, которая непосредственно подлежит хранению или захоронению. Существует 3 основных вида твердых отходов :

" остатки урана или радия, не извлеченныме при переработке руд,

" искусственные радионуклиды, возникшие при работе реакторов и ускорителей,

" выработавшие ресурс, демонтированные реакторами, ускорителями, радиохимическим и лабораторным оборудованием.

Для классификации  газообразных РАО также  используется параметр удельной (объемной) активности  таблица 3.3.

 

            Классификация газообразных радиоактивных  отходов

 

                                                                                                          Таблица 3.3

 

Категории РАО Объемная активность, Ки/м3

Низкоактивные ниже 10-10

Среднеактивные 10-10 - 10-6

Высокоактивные выше 10-6

 

Газообразные  РАО образуются в основном при  работе АЭС, радиохими-ческих заводов  по регенерации топлива, а также при пожарах и других аварий-ных ситуациях на ядерных объектах.

Это радиоактивный  изотоп водорода 3Н (тритий), который  не задержи-вается нержавеющей сталью оболочки твэлов, но поглощается (99 %) цирко-ниевой оболочкой. Кроме того при делении ядерного топлива образуется радио-генный углерод, а также радионуклиды криптона и ксенона.

         Инертные газы, в первую очередь  85Kr (T1/2 = 10,3 года), предполагают улавливать  на предприятиях радиохимической  промышленности, выделяя его из  отходящих газов с помощью криогенной техники и низкотемпературной адсорб-ции. Газы с тритием окисляются до воды, а углекислый газ, в котором присутст-вует  радиогенный углерод, химически связывается в карбонатах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 4.  Существующие технологии переработки

 

                                4.1 Обработка и кондиционирование

 

Процессы обработки  и кондиционирования используются для трансформации радиоактивных  отходов в формы, подходящие для  последующего обращения с ними, например, перевозки, хранения и окончательного удаления. Защита людей и окружающей среды от радиации и возможной дисперсии радиоактивных мате-риалов - самые важные приоритеты промышленности.

Основные цели состоят в том, чтобы:

  • минимизировать объем отходов, для которых требуется обращение через про-цессы обработки
  • уменьшить потенциальную опасность отходов путем их кондиционирования в устойчивые твердые формы, которые фиксируют их в неподвижном состоянии и обеспечивают их сдерживание, гарантируя безопасное обращение с отходами в течение их перевозки, хранения и окончательного удаления.

 

     Необходимо отметить, что выбор используемых процессов зависит от уровня активности и типа (классификации) отходов. Политика в области обращения с ядерными отходами каждой страны и ее национальные нормативы также влияют на принятый подход.

 

                               4.2 Остекловывание радиоактивных  отходов

 

Связывание отходов высокого уровня активности (HLW) требует формирова-ния нерастворимых, твердых форм, которые останутся устойчивыми в течение многих тысяч лет. В основном в качестве среды для размещения HLW выбирается боросиликатное стекло. Стабильная сохранность стекла с античных времен на протяжении тысячелетий подтверждает мысль о пригодности боросиликатного стекла в качестве материала для такой матрицы.

Этот технологический процесс, называемый остекловыванием, также  был применен для отходов низкого  уровня активности, там, где тому соответствовали тип отходов или уровень экономики.

Наиболее высокоактивные отходы образуются в жидкой форме  после  пере-работки отработанного топлива. Чтобы внедрить эти отходы в стеклянную матри-цу, их первоначально прокаливают (высушивают), переводя в твердую форму. В таком виде их затем добавляют в расплавленное стекло, находящееся в нержа-веющем контейнере, и охлаждают, создавая твердую матрицу. Контейнеры затем закрываются сваркой и готовятся для хранения и окончательного удаления.

 

Было создано несколько других альтернативных процессов, использующих керамику, использование которых  также позволило добиться желательного качества продукта.

 

                                           Другое применение технологии

 

        Остекловывание на месте (in-situ) было опробовано  в качестве меры «фикса-ции» радиоактивности в загрязненной почве, а также для создания барьера, пре-дотвращающего дальнейшее распространение загрязнения.

 

Применение

 

       Подобный процесс  в настоящее время используется  во Франции, Японии, ря-де стран  бывшего Советского Союза, Великобритании  и США и считается пред-почтительным  процессом для обращения с  отходами высокого уровня активности (HLW), возникающими при переработке отработанного топлива.

 

                                                        4.3 Сжигание

 

       Технология сжигания (прокаливания) в основном используется  для уменьше-ния объема горючих  отходов низкого уровня активности. Это - технология, кото-рая является также предметом беспокойства населения во многих странах, поскольку местных жителей волнует  проблема образующихся при сжигании выб-росов в атмосферу. Тем не менее, эта технология может использоваться для обра-ботки как жидких, так и твердых отходов -  древесины, бумаги, одежды, резины, а также органических отходов. Пока она используется согласно строгим нормам, установленным для выбросов в атмосферу.

                                                            Процесс

      Современные системы сжигания - хорошо спроектированные, высоко техно-логичные процессы, разработанные для полного и эффективного сжигания отхо-дов с минимальным количеством выделений.

 

       После отделения  горючих отходов от негорючих  составных частей, отходы сжигают  (прокаливают) в специально спроектированной печи для обжига и сушки при температуре  до ~1000oC. Любые газы, выделившиеся во время прокаливания, обрабатываются и отфильтровываются до их выпуска в атмосферу и должны контролироваться на предмет соответстветствия международным эталонам и на-циональным нормам выпуска выбросов в атомсферу.

      После  прокаливания остается зола, которая  содержит радионуклиды, для нее   может потребоваться дальнейшее  кондиционирование вплоть до  удаления, напри-мер, посредством цементирования или битуминизации. Если это будет рентабель-но, для дальнейшего снижения объема зольных отходов может также использо-ваться технология уплотнения.

       Достигнуты  коэффициенты снижения объема  вплоть до 100 в зависимости от

плотности отходов.

                                      Другое применение технологии

 

       Прокаливание  горючих отходов может применяться  и к радиоактивным, и к другим видам отходам. В случае обращения с радиоактивными отходами оно используется для обработки низкоактивных отходов LLW  атомных электростан-ций, предприятий ядерно-топливного цикла, исследовательских центров (типа центров биомедицинских исследований), медицинских учреждений и предприя-тий по переработке отходов. Прокаливание опасных (например, отработанные масла, растворители) и безопасных отходов (городские отходы, биомасса, шины, сточные воды, ил) также осуществляется во многих странах.

 

                                                      4.4 Уплотнение

 

       Уплотнение - зрелая, высокотехнологичная и  надежная технология умень-шения объема, которая используется при переработке РАО, главным образом, при обращении с  твердыми промышленными отходами низкого уровня активнос-ти (LLW). Некоторые страны (Германия, Великобритания и США) также исполь-зуют эту технологию для уменьшения объема промышленных отходов промежу-точного уровня активности ILW/трансурановые (TRU). Диапозон установок для уплотнения может быть достаточно широк: от систем уплотнения с низкой силой давления  (~5 тонн или выше) до прессов с силой уплотнения более 1000 тонн, ко-торые называются суперуплотнителями. Коэффициенты уменьшения объема обычно находятся между 3 и 10, в зависимости от обрабатываемых отходов.

Процесс

Уплотнение с низкой силой давления осуществляется на  гидравлических или пневматических прессах для сжатия отходов в подходящие для этого контейнеры, например, металлические бочки емкостью в 200 литров. Для достижения супер-уплотнения большой гидравлический пресс сминает непосредственно металличес-кую бочку  или другой приемный резервуар, содержащий различные формы твер-дых отходов низкого или промежуточного уровня активности (LLW или ILW). Металлическая бочка или контейнер удерживается в пресс-форме в течение уплотняющего хода суперуплотнителя, который до минимума уменьшает  наруж-ный размер бочки или контейнера. Сжатая металлическая бочка затем снимается с пресс-формы, и процесс повторяется. Две или больше смятых бочек, также назы-ваемые таблетками, затем герметизируются внутри контейнера для промежуточ-ного хранения и/или окончательного удаления.

       По  своей конструкции установка  суперуплотнения может быть передвижной  или стационарной, снабженной как  базовой системой ручного управления, с ми-нимумом вспомогательного оборудования, так и детально разработанной систе-мой компьютерного управления, которая выбирает металлические бочки, пред-назначенные для обработки, измеряет вес и уровни излучения, сжимает бочки, размещает сжатые бочки в наружные контейнеры, герметизирует наружные кон-тейнеры, записывает данные о содержании бочек и наружных контейнеров в авто-матизированные системы памяти.


и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.