Scorie radioattive

Scorie radioattive (RAO) - rifiuti contenenti isotopi radioattivi di elementi chimici e privi di valore pratico.

Secondo la "Legge sull'uso dell'energia atomica" russa (n. 170-FZ del 21 novembre 1995), i rifiuti radioattivi (RAW) sono materiali nucleari e sostanze radioattive, il cui ulteriore utilizzo non è previsto. Secondo la legislazione russa è vietata l’importazione di rifiuti radioattivi nel Paese.

I rifiuti radioattivi e il combustibile nucleare esaurito sono spesso confusi e considerati sinonimi. Questi concetti dovrebbero essere distinti. I rifiuti radioattivi sono materiali che non sono destinati ad essere utilizzati. Il combustibile nucleare esaurito è un elemento combustibile contenente combustibile nucleare residuo e una varietà di prodotti di fissione, principalmente 137 Cs e 90 Sr, ampiamente utilizzati nell'industria, agricoltura, medicina e attività scientifica. Pertanto, è una risorsa preziosa, poiché dalla sua lavorazione si ottengono combustibile nucleare fresco e fonti di isotopi.

Fonti di rifiuti

I rifiuti radioattivi si presentano in una varietà di forme con caratteristiche fisiche e chimiche ampiamente variabili, come le concentrazioni e i tempi di dimezzamento dei radionuclidi costituenti. Questi rifiuti possono essere generati:

• in forma gassosa, come le emissioni di ventilazione provenienti da impianti in cui vengono trattati materiali radioattivi;
• in forma liquida, che va dalle soluzioni di contatori a scintillazione provenienti da strutture di ricerca ai rifiuti liquidi ad alta attività generati durante il ritrattamento del combustibile esaurito;
• in forma solida (materiali di consumo contaminati, vetreria proveniente da ospedali, strutture di ricerca medica e laboratori radiofarmaceutici, rifiuti vetrificati derivanti dal ritrattamento del combustibile o combustibile esaurito dalle centrali nucleari quando sono considerati rifiuti).

Esempi di fonti di rifiuti radioattivi nell'attività umana:

Il lavoro con tali sostanze è regolato dalle norme sanitarie emanate dall'Autorità di vigilanza sanitaria ed epidemiologica.

• Carbone . Il carbone contiene piccole quantità di radionuclidi come l'uranio o il torio, ma il contenuto di questi elementi nel carbone è inferiore alla loro concentrazione media nella crosta terrestre.

La loro concentrazione aumenta nelle ceneri volanti, poiché praticamente non bruciano.

Tuttavia, anche la radioattività delle ceneri è molto piccola, è approssimativamente uguale alla radioattività dello scisto nero e inferiore a quella delle rocce fosfatiche, ma rappresenta un pericolo noto, poiché una certa quantità di ceneri volanti rimane nell'atmosfera e viene inalata dagli esseri umani. Allo stesso tempo, il volume totale delle emissioni è piuttosto elevato e ammonta all’equivalente di 1.000 tonnellate di uranio in Russia e di 40.000 tonnellate nel mondo.

Classificazione

Convenzionalmente i rifiuti radioattivi si dividono in:

• di basso livello (diviso in quattro classi: A, B, C e GTCC (le più pericolose);
• livello medio (la legislazione statunitense non distingue questo tipo di rifiuti radioattivi in ​​una classe separata; il termine è utilizzato principalmente nei paesi europei);
• altamente attivo.

La legislazione statunitense distingue anche i rifiuti radioattivi transuranici. Questa classe comprende i rifiuti contaminati da radionuclidi transuranici che emettono alfa con emivita superiore a 20 anni e concentrazioni superiori a 100 nCi/g, indipendentemente dalla loro forma o origine, esclusi i rifiuti radioattivi altamente attivi. A causa del lungo periodo di decomposizione dei rifiuti transuranici, il loro smaltimento è più approfondito rispetto allo smaltimento dei rifiuti a bassa e media attività. Anche Attenzione speciale Questa classe di rifiuti viene assegnata perché tutti gli elementi transuranici sono artificiali e il comportamento di alcuni di essi nell'ambiente e nel corpo umano è unico.

Di seguito è riportata la classificazione dei rifiuti radioattivi liquidi e solidi in conformità alle “Norme sanitarie fondamentali per garantire la radioprotezione” (OSPORB 99/2010).

Uno dei criteri per tale classificazione è la generazione di calore. I rifiuti radioattivi a basso livello hanno una generazione di calore estremamente bassa. Per quelli medio-attivi, è significativo, ma non è richiesta la rimozione attiva del calore. I rifiuti altamente radioattivi producono così tanto calore da richiedere un raffreddamento attivo.

Gestione dei rifiuti radioattivi

Inizialmente si riteneva che una misura sufficiente fosse la dispersione degli isotopi radioattivi nell'ambiente, per analogia con i rifiuti industriali di altri settori. Nell'impresa Mayak, nei primi anni di attività, tutti i rifiuti radioattivi venivano scaricati nei bacini vicini. Di conseguenza, la cascata dei bacini idrici Techa e lo stesso fiume Techa furono inquinati.

Successivamente si è scoperto che a causa di processi naturali e biologici, gli isotopi radioattivi sono concentrati in alcuni sottosistemi della biosfera (principalmente negli animali, nei loro organi e tessuti), il che aumenta il rischio di irradiazione della popolazione (a causa del movimento di grandi concentrazioni di elementi radioattivi e loro possibile ingresso con gli alimenti nel corpo umano). Pertanto, l’atteggiamento nei confronti dei rifiuti radioattivi è cambiato.

1) Tutela della salute umana. I rifiuti radioattivi sono gestiti in modo tale da garantire un livello accettabile di protezione della salute umana.

2) Tutela dell'ambiente. I rifiuti radioattivi sono gestiti in modo da garantire un livello accettabile di protezione ambientale.

3) Tutela oltre i confini nazionali. I rifiuti radioattivi sono gestiti in modo da tenere conto delle possibili conseguenze per la salute umana e l’ambiente oltre i confini nazionali.

4) Tutela delle generazioni future. I rifiuti radioattivi sono gestiti in modo tale che le conseguenze prevedibili per la salute delle generazioni future non superino i livelli di conseguenze adeguati e accettabili oggi.

5) Onere per le generazioni future. I rifiuti radioattivi sono gestiti in modo tale da non imporre oneri eccessivi alle generazioni future.

6) Struttura giuridica nazionale. La gestione dei rifiuti radioattivi viene effettuata nel quadro di un adeguato quadro giuridico nazionale, che prevede una chiara divisione delle responsabilità e funzioni normative indipendenti.

7) Controllo sulla produzione dei rifiuti radioattivi. La produzione di rifiuti radioattivi è mantenuta al livello minimo praticabile.

8) Interdipendenze tra la produzione dei rifiuti radioattivi e la loro gestione. Viene prestata la debita considerazione alle interdipendenze tra tutte le fasi della produzione e della gestione dei rifiuti radioattivi.

9) Sicurezza dell'installazione. La sicurezza degli impianti di gestione dei rifiuti radioattivi è adeguatamente garantita per tutta la loro vita utile.

Principali fasi della gestione dei rifiuti radioattivi

• A magazzinaggio I rifiuti radioattivi dovrebbero essere contenuti in modo tale che:
  • è stato assicurato il loro isolamento, protezione e monitoraggio ambientale;
  • Se possibile, sono state agevolate le azioni nelle fasi successive (se previste).

In alcuni casi, lo stoccaggio può avvenire principalmente per ragioni tecniche, come lo stoccaggio di rifiuti radioattivi contenenti principalmente radionuclidi a vita breve a scopo di decadimento e successivo smaltimento entro limiti autorizzati, o lo stoccaggio di rifiuti radioattivi alto livello attività prima del loro seppellimento in formazioni geologiche al fine di ridurre la generazione di calore.

• Elaborazione preliminare i rifiuti rappresentano la fase iniziale della gestione dei rifiuti. Ciò include la raccolta, il controllo chimico e la decontaminazione e può includere un periodo di stoccaggio temporaneo. Questo passaggio è molto importante perché in molti casi il pretrattamento offre la migliore opportunità per separare i flussi di rifiuti.

• Trattamento I rifiuti radioattivi comprendono operazioni il cui scopo è quello di migliorare la sicurezza o l'economia modificando le caratteristiche dei rifiuti radioattivi. Concetti base di lavorazione: riduzione del volume, rimozione del radionuclide e modificazione della composizione. Esempi:
  • combustione di rifiuti combustibili o compattazione di rifiuti solidi secchi;
  • evaporazione, filtrazione o scambio ionico di flussi di rifiuti liquidi;
  • sedimentazione o flocculazione di sostanze chimiche.

Capsula per rifiuti radioattivi

• Condizionata I rifiuti radioattivi consistono in operazioni in cui ai rifiuti radioattivi viene data una forma adatta allo spostamento, al trasporto, allo stoccaggio e allo smaltimento. Queste operazioni possono includere l'immobilizzazione dei rifiuti radioattivi, il posizionamento dei rifiuti in contenitori e la fornitura di imballaggi aggiuntivi. I metodi comuni di immobilizzazione includono la solidificazione dei rifiuti radioattivi liquidi a livello basso e intermedio incorporandoli nel cemento (cementazione) o nel bitume (bitumenizzazione) e la vetrificazione dei rifiuti radioattivi liquidi. I rifiuti immobilizzati, a loro volta, a seconda della natura e della loro concentrazione, possono essere imballati in vari contenitori, che vanno dai normali fusti di acciaio da 200 litri ai contenitori dal design complesso con pareti spesse. In molti casi, la lavorazione e il condizionamento vengono eseguiti in stretta collaborazione tra loro.

• Sepoltura Fondamentalmente, i rifiuti radioattivi vengono depositati in un impianto di smaltimento sotto adeguata sicurezza, senza l'intenzione della loro rimozione e senza sorveglianza e manutenzione a lungo termine del deposito. La sicurezza si ottiene principalmente attraverso la concentrazione e il contenimento, che comporta l'isolamento dei rifiuti radioattivi adeguatamente concentrati in un impianto di smaltimento.

Tecnologie

Gestione dei rifiuti radioattivi ad attività intermedia

Tipicamente nell'industria nucleare, i rifiuti radioattivi di livello intermedio sono sottoposti a scambio ionico o ad altri metodi il cui scopo è quello di concentrare la radioattività in un piccolo volume. Dopo la lavorazione, il corpo molto meno radioattivo viene completamente neutralizzato. È possibile utilizzare l'idrossido di ferro come flocculante per rimuovere i metalli radioattivi da soluzioni acquose. Dopo che i radioisotopi sono stati assorbiti dall'idrossido di ferro, il precipitato risultante viene posto in un fusto metallico, dove viene miscelato con cemento per formare una miscela solida. Per una maggiore stabilità e durata, il calcestruzzo è costituito da ceneri volanti o scorie di fornace e cemento Portland (a differenza del calcestruzzo ordinario, che è costituito da cemento Portland, ghiaia e sabbia).

Gestione dei rifiuti ad alta attività radioattiva

Rimozione dei rifiuti radioattivi a bassa attività

Trasporto di palloni contenenti rifiuti ad alta attività radioattiva tramite treno, Gran Bretagna

Magazzinaggio

Per lo stoccaggio temporaneo di rifiuti altamente radioattivi sono previsti serbatoi per lo stoccaggio del combustibile nucleare esaurito e impianti di stoccaggio con fusti asciutti, che consentono agli isotopi di breve durata di decadere prima dell'ulteriore trattamento.

Vetrificazione

Lo stoccaggio a lungo termine dei rifiuti radioattivi richiede la conservazione dei rifiuti in una forma che non reagisca o non si degradi per un lungo periodo di tempo. Un modo per raggiungere questo stato è la vetrificazione (o vetrificazione). Attualmente, a Sellafield (Regno Unito), i RW altamente attivi (prodotti purificati della prima fase del processo Purex) vengono mescolati con lo zucchero e poi calcinati. La calcinazione prevede il passaggio dei rifiuti attraverso un tubo rotante riscaldato e mira a far evaporare l'acqua e denitrogenizzare i prodotti di fissione per aumentare la stabilità della massa vetrosa risultante.

Il vetro frantumato viene costantemente aggiunto alla sostanza risultante, che si trova in un forno a induzione. Il risultato è una nuova sostanza in cui, una volta induriti, i rifiuti si legano alla matrice vetrosa. Questa sostanza allo stato fuso viene versata in cilindri di acciaio legato. Quando il liquido si raffredda, si indurisce trasformandosi in vetro, che è estremamente resistente all'acqua. Secondo la International Technology Society, ci vorrebbe circa un milione di anni affinché il 10% di tale vetro si dissolva in acqua.

Dopo il riempimento, il cilindro viene preparato e poi lavato. Dopo l'ispezione per la contaminazione esterna, le bombole di acciaio vengono inviate a impianti di stoccaggio sotterranei. Questo stato di rifiuti rimane immutato per molte migliaia di anni.

Il vetro all'interno del cilindro ha una superficie nera liscia. Nel Regno Unito, tutto il lavoro viene svolto utilizzando camere per sostanze altamente attive. Lo zucchero viene aggiunto per prevenire la formazione della sostanza volatile RuO 4, che contiene rutenio radioattivo. In Occidente, ai rifiuti viene aggiunto il vetro borosilicato, identico nella composizione al Pyrex; Nei paesi dell'ex Unione Sovietica viene solitamente utilizzato il vetro fosfatato. La quantità di prodotti di fissione nel vetro deve essere limitata, poiché alcuni elementi (palladio, metalli del gruppo del platino e tellurio) tendono a formare fasi metalliche separate dal vetro. Uno degli impianti di vetrificazione si trova in Germania, dove vengono trattati i rifiuti di un piccolo stabilimento dimostrativo di lavorazione che ha cessato di esistere.

Nel 1997, nei 20 paesi con la maggior parte del potenziale nucleare mondiale, le scorte di combustibile esaurito negli impianti di stoccaggio all'interno dei reattori ammontavano a 148mila tonnellate, di cui il 59% smaltito. Gli impianti di stoccaggio esterni contenevano 78mila tonnellate di rifiuti, di cui il 44% è stato riciclato. Considerando il tasso di riciclaggio (circa 12mila tonnellate all’anno), l’eliminazione definitiva dei rifiuti è ancora piuttosto lontana.

Sepoltura geologica

In diversi Paesi è attualmente in corso la ricerca di siti idonei per lo smaltimento finale in profondità dei rifiuti; Si prevede che i primi impianti di stoccaggio di questo tipo entreranno in funzione dopo il 2010. Il laboratorio di ricerca internazionale a Grimsel, in Svizzera, si occupa di questioni legate allo smaltimento dei rifiuti radioattivi. La Svezia parla dei suoi piani per lo smaltimento diretto del carburante usato utilizzando la tecnologia KBS-3, dopo che il parlamento svedese l'ha ritenuta sufficientemente sicura. In Germania si sta attualmente discutendo sulla possibilità di trovare un luogo per lo stoccaggio permanente delle scorie radioattive; gli abitanti del villaggio di Gorleben, nella regione del Wendland, stanno protestando attivamente. Questa località, fino al 1990, sembrava ideale per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi per la sua vicinanza ai confini dell'ex Repubblica Democratica Tedesca. Attualmente i rifiuti radioattivi si trovano in un deposito temporaneo a Gorleben; non è stata ancora presa una decisione sul luogo dello smaltimento definitivo. Le autorità statunitensi scelsero Yucca Mountain, Nevada, come luogo di sepoltura, ma il progetto incontrò una forte opposizione e divenne argomento di un acceso dibattito. Esiste un progetto per creare un impianto di stoccaggio internazionale per i rifiuti ad alta radioattività. Come possibili siti di smaltimento vengono proposti l'Australia e la Russia; Tuttavia, le autorità australiane si oppongono a tale proposta.

Esistono progetti per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi negli oceani, compreso lo smaltimento nella zona abissale del fondale marino, lo smaltimento in una zona di subduzione, in seguito alla quale i rifiuti affonderanno lentamente nel mantello terrestre, nonché lo smaltimento in un ambiente naturale o isola artificiale. Questi progetti presentano evidenti vantaggi e contribuiranno a risolvere lo spiacevole problema dello smaltimento dei rifiuti radioattivi a livello internazionale, ma nonostante ciò sono attualmente congelati a causa delle disposizioni proibitive del diritto marittimo. Un altro motivo è che in Europa e Nord America vi è il serio timore che una perdita da un simile impianto di stoccaggio possa portare a un disastro ambientale. La reale possibilità di un simile pericolo non è stata dimostrata; tuttavia, i divieti sono stati rafforzati dopo lo scarico di rifiuti radioattivi dalle navi. Tuttavia, in futuro, i paesi che non riescono a trovare altre soluzioni a questo problema potrebbero prendere seriamente in considerazione la creazione di impianti di stoccaggio oceanico per i rifiuti radioattivi.

Negli anni '90 sono state sviluppate e brevettate diverse opzioni per lo smaltimento tramite trasportatore dei rifiuti radioattivi nelle viscere. La tecnologia avrebbe dovuto essere la seguente: viene perforato un pozzo iniziale di grande diametro con una profondità fino a 1 km, all'interno viene calata una capsula caricata con un concentrato di rifiuti radioattivi del peso fino a 10 tonnellate, la capsula dovrebbe autoriscaldarsi e sciogliere la roccia terrestre sotto forma di una “palla di fuoco”. Dopo che la prima "palla di fuoco" è stata sepolta, una seconda capsula dovrebbe essere abbassata nello stesso foro, poi una terza, ecc., Creando una sorta di trasportatore.

Riutilizzo dei rifiuti radioattivi

Un altro utilizzo degli isotopi contenuti nei rifiuti radioattivi è il loro riutilizzo. Già ora il cesio-137, lo stronzio-90, il tecnezio-99 e alcuni altri isotopi vengono utilizzati per irradiare prodotti alimentari e garantire il funzionamento di generatori termoelettrici a radioisotopi.

Rimozione dei rifiuti radioattivi nello spazio

L’invio di rifiuti radioattivi nello spazio è un’idea allettante perché i rifiuti radioattivi vengono permanentemente rimossi dall’ambiente. Tuttavia, tali progetti presentano notevoli inconvenienti, uno dei più importanti è la possibilità di un incidente con il lanciatore. Inoltre, il numero significativo di lanci e il loro costo elevato rendono questa proposta impraticabile. La questione è complicata anche dal fatto che non sono ancora stati raggiunti accordi internazionali su questo problema.

Ciclo del combustibile nucleare

Inizio del ciclo

I rifiuti front-end del ciclo del combustibile nucleare sono tipicamente rocce di scarto prodotte dall'estrazione dell'uranio che emettono particelle alfa. Di solito contiene radio e i suoi prodotti di decadimento.

Il principale sottoprodotto dell'arricchimento è l'uranio impoverito, costituito principalmente da uranio-238, con meno dello 0,3% di uranio-235. Viene immagazzinato sotto forma di UF 6 (esafluoruro di uranio di scarto) e può anche essere convertito sotto forma di U 3 O 8 . In piccole quantità, l'uranio impoverito viene utilizzato in applicazioni in cui viene apprezzata la sua densità estremamente elevata, come le chiglie degli yacht e i proiettili anticarro. Nel frattempo, in Russia e all'estero si sono accumulati diversi milioni di tonnellate di esafluoruro di uranio di scarto e non ci sono piani per il suo ulteriore utilizzo nel prossimo futuro. L'esafluoruro di uranio di scarto può essere utilizzato (insieme al plutonio riutilizzato) per creare combustibile nucleare a ossido misto (che potrebbe essere richiesto se il paese costruisce grandi quantità di reattori a neutroni veloci) e per diluire l'uranio altamente arricchito precedentemente incluso nelle armi nucleari. Questa diluizione, chiamata anche esaurimento, significa che qualsiasi paese o gruppo che acquisisce combustibile nucleare dovrà ripetere il processo di arricchimento molto costoso e complesso prima di poter creare un’arma.

Fine del ciclo

Le sostanze che hanno raggiunto la fine del ciclo del combustibile nucleare (per lo più barre di combustibile esaurito) contengono prodotti di fissione che emettono raggi beta e gamma. Possono anche contenere attinidi che emettono particelle alfa, che includono uranio-234 (234 U), nettunio-237 (237 Np), plutonio-238 (238 Pu) e americio-241 (241 Am), e talvolta anche sorgenti di neutroni come come californio-252 (252 Cf). Questi isotopi si formano nei reattori nucleari.

È importante distinguere tra il trattamento dell'uranio per produrre combustibile e il ritrattamento dell'uranio usato. Il carburante usato contiene prodotti di fissione altamente radioattivi. Molti di loro sono assorbitori di neutroni, ricevendo così il nome di “veleni di neutroni”. Alla fine, il loro numero aumenta a tal punto che, intrappolando i neutroni, arrestano la reazione a catena anche se le barre assorbitrici di neutroni vengono completamente rimosse.

Il carburante che ha raggiunto questo stato deve essere sostituito con carburante nuovo, nonostante la quantità ancora sufficiente di uranio-235 e plutonio. Attualmente negli Stati Uniti, il carburante usato viene inviato allo stoccaggio. In altri paesi (in particolare Russia, Gran Bretagna, Francia e Giappone), questo combustibile viene lavorato per rimuovere i prodotti di fissione e quindi, dopo un ulteriore arricchimento, può essere riutilizzato. In Russia, tale carburante si chiama rigenerato. Il processo di ritrattamento prevede l'utilizzo di sostanze altamente radioattive e i prodotti di fissione rimossi dal combustibile sono una forma concentrata di rifiuti radioattivi altamente attivi, proprio come le sostanze chimiche utilizzate nel ritrattamento.

Per chiudere il ciclo del combustibile nucleare, si propone di utilizzare reattori a neutroni veloci, che consentono di riciclare il combustibile derivante dai rifiuti dei reattori a neutroni termici.

Sulla questione della proliferazione delle armi nucleari

Quando si lavora con l'uranio e il plutonio, viene spesso presa in considerazione la possibilità di utilizzarli nella creazione di armi nucleari. I reattori nucleari attivi e le scorte di armi nucleari sono attentamente sorvegliati. Tuttavia, i rifiuti altamente radioattivi dei reattori nucleari possono contenere plutonio. È identico al plutonio utilizzato nei reattori, ed è composto da 239 Pu (ideale per realizzare armi nucleari) e 240 Pu (un componente indesiderabile, altamente radioattivo); questi due isotopi sono molto difficili da separare. Inoltre, i rifiuti altamente radioattivi dei reattori sono pieni di prodotti di fissione altamente radioattivi; tuttavia, la maggior parte di essi sono isotopi di breve durata. Ciò significa che i rifiuti possono essere sepolti e dopo molti anni i prodotti della fissione si decomporranno, riducendo la radioattività dei rifiuti e rendendo il plutonio più facile da gestire. Inoltre, l'isotopo indesiderato 240 Pu decade più velocemente del 239 Pu, quindi la qualità delle materie prime per le armi aumenta nel tempo (nonostante la diminuzione della quantità). Ciò solleva polemiche sulla possibilità che, nel tempo, gli impianti di stoccaggio dei rifiuti possano trasformarsi in una sorta di miniere di plutonio, da cui le materie prime per le armi potrebbero essere estratte con relativa facilità. Contro queste ipotesi c'è il fatto che il tempo di dimezzamento di 240 Pu è di 6560 anni e il tempo di dimezzamento di 239 Pu è di 24110 anni, quindi l'arricchimento comparativo di un isotopo rispetto all'altro avverrà solo dopo 9000 anni (questo significa che durante questo periodo la proporzione di 240 Pu in una sostanza composta da diversi isotopi diminuirà della metà indipendentemente - una tipica trasformazione del plutonio dei reattori in plutonio per armi). Di conseguenza, se le “miniere di plutonio ad uso militare” diventeranno un problema, sarà solo in un futuro molto lontano.

Una soluzione a questo problema è riutilizzare il plutonio riciclato come combustibile, ad esempio nei reattori nucleari veloci. Tuttavia, l’esistenza stessa di impianti di rigenerazione del combustibile nucleare, necessari per separare il plutonio da altri elementi, crea la possibilità di proliferazione delle armi nucleari. Nei reattori pirometallurgici veloci, i rifiuti risultanti hanno una struttura attinoide, che non ne consente l'utilizzo per creare armi.

Ritrattamento delle armi nucleari

I rifiuti derivanti dal ritrattamento delle armi nucleari (a differenza della loro fabbricazione, che richiede materie prime primarie dal combustibile del reattore) non contengono fonti di raggi beta e gamma, ad eccezione del trizio e dell'americio. Contengono molto numero maggiore attinidi che emettono raggi alfa, come il plutonio-239, che subisce reazioni nucleari nelle bombe, e alcune sostanze ad alta radioattività specifica, come il plutonio-238 o il polonio.

In passato, il berillio e gli emettitori alfa altamente attivi come il polonio sono stati proposti come armi nucleari nelle bombe. Ora un’alternativa al polonio è il plutonio-238. Per ragioni di sicurezza nazionale, i progetti dettagliati delle bombe moderne non sono trattati nella letteratura a disposizione del grande pubblico.

Alcuni modelli contengono anche (RTG), che utilizzano il plutonio-238 come fonte di energia elettrica a lunga durata per azionare l'elettronica della bomba.

È possibile che il materiale fissile della vecchia bomba da sostituire contenga prodotti di decadimento degli isotopi del plutonio. Questi includono il nettunio-236 che emette alfa, formato da inclusioni di plutonio-240, così come parte dell'uranio-235, derivato dal plutonio-239. La quantità di questi rifiuti derivanti dal decadimento radioattivo del nucleo della bomba sarà molto piccola, e in ogni caso molto meno pericolosa (anche in termini di radioattività in quanto tale) dello stesso plutonio-239.

Come risultato del decadimento beta del plutonio-241, si forma l'americio-241, un aumento della quantità di americio è un problema più grande del decadimento del plutonio-239 e del plutonio-240, poiché l'americio è un emettitore gamma (il suo decadimento esterno aumenta l’impatto sui lavoratori) e un emettitore alfa, in grado di generare calore. Il plutonio può essere separato dall'americio in vari modi, compreso il trattamento pirometrico e l'estrazione con solventi acquosi/organici. Anche la tecnologia modificata per l'estrazione del plutonio dall'uranio irradiato (PUREX) è una di queste metodi possibili divisioni.

Nella cultura popolare

In realtà, l'impatto dei rifiuti radioattivi è descritto dall'effetto delle radiazioni ionizzanti su una sostanza e dipende dalla sua composizione (quali elementi radioattivi sono inclusi nella composizione). I rifiuti radioattivi non acquisiscono nuove proprietà e non diventano più pericolosi perché sono rifiuti. Il loro maggior pericolo è dovuto solo al fatto che la loro composizione è spesso molto diversificata (sia qualitativamente che quantitativamente) e talvolta sconosciuta, il che complica la valutazione del grado di pericolo, in particolare delle dosi ricevute a seguito di un incidente.

Guarda anche

Appunti

Collegamenti

• Sicurezza nella movimentazione dei rifiuti radioattivi. Disposizioni generali. NP-058-04
• Radionuclidi chiave e processi di generazione (collegamento non disponibile)
• Centro Belga di Ricerca Nucleare - Attività (collegamento non disponibile)
• Centro belga di ricerca nucleare - Rapporti scientifici (collegamento non disponibile)
• Agenzia internazionale per l'energia atomica - Programma per il ciclo del combustibile nucleare e la tecnologia dei rifiuti (collegamento non disponibile)
• (collegamento non disponibile)
• Commissione di regolamentazione nucleare - Calcolo della generazione di calore del combustibile esaurito (collegamento non disponibile)

I rifiuti radioattivi derivano dal funzionamento di impianti nucleari terrestri e di reattori navali. Se i rifiuti radioattivi vengono scaricati nei fiumi, nei mari, negli oceani, come altri rifiuti umani, allora tutto può finire tristemente. L’esposizione radioattiva superiore ai livelli naturali è dannosa per tutti gli esseri viventi sulla terra e nei corpi idrici. Quando le radiazioni si accumulano, portano a cambiamenti irreversibili negli organismi viventi, persino a deformità nelle generazioni successive.

Oggi nel mondo operano circa 400 navi a propulsione nucleare. Scaricano i rifiuti radioattivi direttamente nelle acque degli oceani del mondo. La maggior parte dei rifiuti in quest'area proviene dall'industria nucleare. Si stima che se l'energia nucleare diventasse la principale fonte di energia nel mondo, la quantità di rifiuti potrebbe raggiungere migliaia di tonnellate all'anno... Numerose organizzazioni internazionali sostengono attivamente il divieto di scaricare i rifiuti radioattivi nelle acque naturali del pianeta.

Ma esistono altri modi per smaltire i rifiuti radioattivi che non causano danni significativi all’ambiente.

Durante il famigerato incidente presso l'impianto di produzione di Mayak (Ozersk, regione di Chelyabinsk), si è verificata un'esplosione chimica di rifiuti liquidi ad alta attività in uno dei serbatoi di stoccaggio di un impianto radiochimico. La causa principale dell'esplosione è stato il raffreddamento insufficiente dei contenitori dei rifiuti, che sono diventati molto caldi ed sono esplosi. Secondo gli esperti, nell'esplosione sono stati coinvolti 20 MCU di attività dei radionuclidi presenti nel container, di cui 18 MCU si sono depositati sul territorio dell'impianto e 2 MCU si sono dissipati nelle regioni di Chelyabinsk e Sverdlovsk. Si formò una traccia radioattiva, in seguito chiamata traccia radioattiva degli Urali orientali. Il territorio esposto alla contaminazione radioattiva era una striscia larga fino a 20-40 km e lunga fino a 300 km. Il territorio in cui è stata richiesta l'introduzione di misure di radioprotezione e gli è stato assegnato lo status di contaminato radioattivamente (con una densità di contaminazione massima accettata di 74 kBq / mq mo 2Ci / kmq per lo stronzio-90) ammontava a un territorio piuttosto ristretto striscia larga fino a 10 km e lunga circa 105 km.

La densità della contaminazione radioattiva del territorio direttamente presso il sito industriale ha raggiunto da decine a centinaia di migliaia di Ci per metro quadrato. km per lo stronzio-90. Secondo la moderna classificazione internazionale, l'incidente è stato classificato come grave e ha ricevuto un indice pari a 6 su un sistema a 7 punti.

Per riferimento:

FSUE "Operatore nazionale per la gestione dei rifiuti radioattivi" (FSUE "NO RAO") creato per ordine dell'ente statale "Rosatom" è l'unica organizzazione in Russia autorizzata ai sensi della legge federale n. 190-FZ "Sulla gestione dei rifiuti radioattivi" a condurre attività sull'isolamento definitivo dei rifiuti radioattivi e organizzare le infrastrutture a tali fini.

La missione di FSUE “NO RAO” è garantire la sicurezza ambientale Federazione Russa nel campo dell’isolamento finale dei rifiuti radioattivi. In particolare, risolvendo i problemi dell’eredità nucleare sovietica accumulata e dei rifiuti radioattivi di nuova generazione. L'impresa è, infatti, un'impresa statale produttiva e ambientale, il cui obiettivo principale è l'isolamento definitivo dei rifiuti radioattivi, tenendo conto di eventuali rischi ambientali.

Il primo punto di isolamento finale per i rifiuti radioattivi in ​​Russia è stato creato a Novouralsk, nella regione di Sverdlovsk. Attualmente l'Operatore Nazionale ha ricevuto la licenza per l'esercizio del 1° stadio e le licenze per la costruzione del 2° e 3° stadio dell'impianto.

Oggi l'FSUE "NO RAO" sta lavorando anche alla creazione di punti di isolamento finali per i rifiuti radioattivi delle classi 3 e 4 a Ozersk, nella regione di Chelyabinsk e Seversk, nella regione di Tomsk.

Dopo il divieto di test sulle armi nucleari in tre aree, il problema della distruzione dei rifiuti radioattivi generati durante l'uso dell'energia atomica per scopi pacifici occupa uno dei primi posti tra tutti i problemi dell'ecologia delle radiazioni.

In base al loro stato fisico, i rifiuti radioattivi (RAW) si dividono in solidi, liquidi e gassosi.

Secondo OSPORB-99 (Regole sanitarie di base per la sicurezza dalle radiazioni), i rifiuti radioattivi solidi comprendono fonti di radionuclidi esauriti, materiali, prodotti, attrezzature, oggetti biologici, terreno non destinato ad ulteriore utilizzo, nonché rifiuti radioattivi liquidi solidificati, in cui le specifiche l'attività dei radionuclidi è maggiore dei valori indicati nell'appendice P-4 NRB-99 (standard di radioprotezione). Se la composizione del radionuclide è sconosciuta, materiali con un'attività specifica maggiore di:

100 kBq/kg – per sorgenti di radiazioni beta;

10 kBq/kg – per sorgenti di radiazioni alfa;

1 kBq/kg – per i radionuclidi transuranici (elementi chimici radioattivi che si trovano nella tavola periodica degli elementi dopo l'uranio, cioè con numero atomico maggiore di 92. Tutti sono ottenuti artificialmente, e solo Np e Pu si trovano in natura in dimensioni estremamente piccole le quantità).

I rifiuti radioattivi liquidi comprendono liquidi organici e inorganici, paste e fanghi non soggetti a ulteriore utilizzo, in cui l'attività specifica dei radionuclidi è più di 10 volte superiore ai livelli di intervento quando entrano con acqua, riportati nell'appendice P-2 NRB- 99.

I rifiuti radioattivi gassosi includono gas radioattivi e aerosol che non possono essere utilizzati e che vengono generati durante i processi di produzione con un'attività volumetrica superiore all'attività volumetrica media annuale consentita (ARV) fornita nell'Appendice P-2 della NRB-99.

I rifiuti radioattivi liquidi e solidi sono suddivisi in base all'attività specifica in 3 categorie: a bassa attività, a attività intermedia e ad alta attività (Tabella 26).

Tavolo26 – Classificazione dei rifiuti radioattivi liquidi e solidi (OSPORB-99)

I rifiuti radioattivi vengono generati:

− nel processo di estrazione e lavorazione di minerali radioattivi
nuove materie prime;

− durante il funzionamento delle centrali nucleari;

− durante l'operazione e lo smantellamento di navi con armi nucleari
installazioni;

− durante il ritrattamento del combustibile nucleare esaurito;

− nella produzione di armi nucleari;

− quando si conduce un lavoro scientifico utilizzando la ricerca
Tel reattori nucleari e materiale fissile;

− quando si utilizzano radioisotopi nell'industria, rame
medicina, scienza;

− durante esplosioni nucleari sotterranee.

Il sistema di gestione dei rifiuti radioattivi solidi e liquidi nei luoghi di produzione è determinato dal progetto per ciascuna organizzazione che prevede di lavorare con fonti di radiazioni aperte e comprende la raccolta, la cernita, l'imballaggio, lo stoccaggio temporaneo, il condizionamento (concentrazione, solidificazione, pressatura, combustione), trasporto, stoccaggio a lungo termine e sepoltura.

Per raccogliere i rifiuti radioattivi, le organizzazioni devono disporre di raccolte speciali. I luoghi di raccolta devono essere dotati di dispositivi di protezione per ridurre a un livello accettabile le radiazioni al di fuori dei loro confini.

Per lo stoccaggio temporaneo di rifiuti radioattivi che creano in superficie una dose di radiazioni gamma superiore a 2 mGy/h devono essere utilizzati appositi pozzetti o nicchie di protezione.

I rifiuti radioattivi liquidi vengono raccolti in appositi contenitori e poi avviati allo smaltimento. È vietato scaricare rifiuti radioattivi liquidi nelle fognature domestiche e meteoriche, nei serbatoi, nei pozzi, nei pozzi trivellati, nei campi di irrigazione, nei campi di filtraggio e sulla superficie terrestre.

Durante le reazioni nucleari che avvengono nel nocciolo del reattore, vengono rilasciati gas radioattivi: xeno-133 (T fisica = 5 giorni), krypton-85 (T fisica = 10 anni), radon-222 (T fisica = 3,8 giorni) e altri. Questi gas entrano nel filtro adsorbitore, dove perdono la loro attività e solo successivamente vengono rilasciati nell'atmosfera. Anche parte del carbonio-14 e del trizio vengono rilasciati nell’ambiente.

Un'altra fonte di nuclidi di rodio che entrano nell'ambiente dalle centrali nucleari in funzione è l'acqua sbilanciata e di processo. Le barre di combustibile situate nel nocciolo del reattore sono spesso deformate e i prodotti di fissione entrano nel liquido di raffreddamento. Un'ulteriore fonte di radiazioni nel liquido di raffreddamento sono i radionuclidi formati a seguito dell'irradiazione dei materiali del reattore con neutroni. Pertanto l'acqua del circuito primario viene periodicamente rinnovata e depurata dai radionuclidi.

Per prevenire l'inquinamento ambientale, l'acqua proveniente da tutti i circuiti tecnologici della centrale nucleare è inclusa nel sistema di approvvigionamento idrico circolante (Fig. 8).

Tuttavia, una parte dei rifiuti liquidi viene scaricata in un bacino di raffreddamento disponibile in ogni centrale nucleare. Questo serbatoio è un bacino a basso flusso (il più delle volte è un serbatoio artificiale), quindi lo scarico di liquidi contenenti anche piccole quantità di radionuclidi al suo interno può portare a concentrazioni pericolose. Lo scarico di rifiuti radioattivi liquidi negli stagni di raffreddamento è severamente vietato dalle norme sanitarie. Possono essere inviati solo liquidi in cui la concentrazione di radioisotopi non supera i limiti consentiti. Inoltre, la quantità di liquidi scaricati in un serbatoio è limitata dalla norma di scarico consentita. Questo standard è stabilito in modo tale che l'impatto dei radionuclidi sugli utenti dell'acqua non superi la dose di 5´10 -5 Sv/anno. L'attività volumetrica dei principali radionuclidi nell'acqua scaricata dalle centrali nucleari nella parte europea della Russia, secondo Yu.A. Egorova (2000), è (Bq):

Riso. 8. Schema a blocchi della centrale nucleare che ricicla l'approvvigionamento idrico

In corso autopulente nell'acqua, questi radionuclidi affondano sul fondo e vengono gradualmente sepolti nei sedimenti del fondo, dove la loro concentrazione può raggiungere i 60 Bq/kg. Distribuzione relativa dei radionuclidi negli ecosistemi degli stagni di raffreddamento della centrale nucleare, secondo Yu.A. Egorov è riportato nella Tabella 27. Secondo questo autore, tali bacini idrici possono essere utilizzati per qualsiasi scopo economico e ricreativo nazionale.

Tavolo 27 – Distribuzione relativa dei radionuclidi negli stagni di raffreddamento,%

Le centrali nucleari danneggiano l’ambiente? L’esperienza operativa delle centrali nucleari nazionali ha dimostrato che con una corretta manutenzione e un monitoraggio ambientale ben consolidato, sono praticamente sicure. L'impatto radioattivo sulla biosfera di queste imprese non supera il 2% del fondo radioattivo locale. Studi paesaggistico-geochimici nella zona di dieci chilometri della centrale nucleare di Beloyarsk mostrano che la densità della contaminazione da plutonio nei suoli delle biocenosi forestali e dei prati non supera i 160 Bq/m2 e rientra nel contesto globale (Pavletskaya, 1967). I calcoli mostrano che le centrali termoelettriche sono molto più pericolose in termini di radiazioni, poiché il carbone, la torba e il gas bruciati al loro interno contengono radionuclidi naturali delle famiglie dell'uranio e del torio. Le dosi medie individuali di radiazioni nell’area in cui sono ubicate le centrali termoelettriche con una capacità di 1 GW/anno variano da 6 a 60 μSv/anno, e quelle delle emissioni delle centrali nucleari – da 0,004 a 0,13 μSv/anno. Pertanto, le centrali nucleari durante il normale funzionamento sono più rispettose dell'ambiente rispetto alle centrali termiche.

Il pericolo delle centrali nucleari risiede solo nell'emissione di emergenza di radionuclidi e nella loro successiva diffusione nell'ambiente esterno attraverso le vie atmosferiche, idriche, biologiche e meccaniche. In questo caso si danneggia la biosfera, rendendo inutilizzabili vaste aree che per molti anni non potranno essere utilizzate per attività economiche.

Così, nel 1986, nella centrale nucleare di Chernobyl, a seguito di un’esplosione termica, fino al 10% del materiale nucleare fu rilasciato nell’ambiente,
situato nel nocciolo del reattore.

Durante l'intero periodo di funzionamento delle centrali nucleari, nel mondo sono stati ufficialmente registrati circa 150 casi di emergenza di emissioni di radionuclidi nella biosfera. Si tratta di una cifra impressionante, che dimostra che la riserva per migliorare la sicurezza dei reattori nucleari è ancora molto ampia. Molto importante è quindi il monitoraggio ambientale nelle aree delle centrali nucleari, che gioca un ruolo decisivo nello sviluppo di metodi per localizzare la contaminazione radioattiva e la sua eliminazione. Qui spetta un ruolo speciale ricerca scientifica nel campo dello studio delle barriere geochimiche in corrispondenza delle quali gli elementi radioattivi perdono la loro mobilità e iniziano a concentrarsi.

I rifiuti radioattivi contenenti radionuclidi con tempo di dimezzamento inferiore a 15 giorni vengono raccolti separatamente e conservati in aree di deposito temporaneo per ridurre l'attività a livelli di sicurezza, dopodiché vengono smaltiti come normali rifiuti industriali.

Il trasferimento dei rifiuti radioattivi dall'organizzazione per il trattamento o lo smaltimento deve essere effettuato in appositi contenitori.

Il trattamento, lo stoccaggio a lungo termine e lo smaltimento dei rifiuti radioattivi vengono effettuati da organizzazioni specializzate. In alcuni casi, è possibile svolgere tutte le fasi della gestione dei rifiuti radioattivi in ​​un'unica organizzazione, se ciò è previsto dal progetto o se è stato rilasciato un permesso speciale dalle autorità statali di vigilanza.

La dose effettiva di radiazioni causata dai rifiuti radioattivi alla popolazione, comprese le fasi di stoccaggio e smaltimento, non deve superare i 10 μSv/anno.

Il maggior volume di rifiuti radioattivi è fornito dalle centrali nucleari. I rifiuti radioattivi liquidi provenienti dalle centrali nucleari sono i fondi degli evaporatori, i fanghi dei filtri meccanici e a scambio ionico per la purificazione dell'acqua del circuito. Nelle centrali nucleari vengono immagazzinati in serbatoi di cemento rivestiti di acciaio inossidabile. Quindi vengono curati e sepolti utilizzando una tecnologia speciale. I rifiuti solidi delle centrali nucleari comprendono apparecchiature guaste e loro parti, nonché materiali esauriti. Di norma, hanno una bassa attività e vengono smaltiti nelle centrali nucleari. I rifiuti ad attività media ed elevata vengono avviati a smaltimento in appositi impianti di stoccaggio interrati.

Gli impianti di stoccaggio dei rifiuti radioattivi si trovano in profondità nel sottosuolo (almeno 300 m) e sono costantemente monitorati, poiché i radionuclidi emettono una grande quantità di calore. Gli impianti di stoccaggio sotterraneo per i rifiuti radioattivi devono essere a lungo termine, progettati per centinaia e migliaia di anni. Sono ubicati in zone sismicamente silenziose, in ammassi rocciosi omogenei e privi di fessurazioni. I più adatti a questo sono i complessi geologici granitici delle catene montuose adiacenti alla costa oceanica. È più conveniente costruire al loro interno tunnel sotterranei per i rifiuti radioattivi (Kedrovsky, Chesnokov, 2000). Impianti affidabili di stoccaggio dei rifiuti radioattivi possono essere localizzati nel permafrost. Uno di questi è previsto per essere creato su Novaya Zemlya.

Per facilitare lo smaltimento e garantire l'affidabilità di questi ultimi, i rifiuti radioattivi liquidi altamente attivi vengono trasformati in sostanze solide inerti. Attualmente, i metodi principali per il trattamento dei rifiuti radioattivi liquidi sono la cementazione e la vetrificazione, seguiti dalla chiusura in contenitori di acciaio immagazzinati sottoterra a una profondità di diverse centinaia di metri.

I ricercatori dell'Associazione Radon di Mosca hanno proposto un metodo per convertire i rifiuti radioattivi liquidi in ceramiche di alluminosilicato stabili ad una temperatura di 900°C utilizzando carbammide (urea), sali di fluoro e alluminosilicati naturali (Lashchenova, Lifanov, Solovyov, 1999).

Tuttavia, nonostante tutta la loro progressività, i metodi elencati presentano uno svantaggio significativo: il volume dei rifiuti radioattivi non viene ridotto. Pertanto, gli scienziati sono costantemente alla ricerca di altri metodi per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi liquidi. Uno di questi metodi è l'assorbimento selettivo dei radionuclidi. COME assorbenti i ricercatori propongono l'uso di zeoliti naturali, con l'aiuto delle quali i liquidi possono essere purificati dai radioisotopi di cesio, cobalto e manganese a concentrazioni sicure. Allo stesso tempo, il volume del prodotto radioattivo viene ridotto di decine di volte (Savkin, Dmitriev, Lifanov et al., 1999). Yu.V. Ostrovskij, G.M. Zubarev, A.A. Shpak e altri scienziati di Novosibirsk (1999) hanno proposto la galvanochimica
trattamento dei rifiuti radioattivi liquidi.

Un metodo promettente per lo smaltimento dei rifiuti ad alta attività è rimuoverli nello spazio. Il metodo è stato proposto dall'accademico A.P. Kapitsa nel 1959. Attualmente sono in corso intense ricerche in questo settore.

I rifiuti radioattivi vengono prodotti in grandi quantità dalle centrali nucleari, dai reattori di ricerca e dal settore militare (reattori nucleari di navi e sottomarini).

Secondo l'AIEA, alla fine del 2000, dai reattori nucleari furono scaricate 200mila tonnellate di combustibile irradiato.

Si presuppone che la maggior parte verrà rimossa senza elaborazione (Canada, Finlandia, Spagna, Svezia, USA), l'altra parte verrà elaborata (Argentina, Belgio, Cina, Francia, Italia, Russia, Svizzera, Inghilterra, Germania ).

Belgio, Francia, Giappone, Svizzera, Inghilterra seppelliscono blocchi di rifiuti radioattivi racchiusi in vetro borosilicato.

Sepoltura sul fondo dei mari e degli oceani. Lo smaltimento dei rifiuti radioattivi nei mari e negli oceani è stato praticato da molti paesi. Gli Stati Uniti furono i primi a farlo nel 1946, poi la Gran Bretagna nel 1949, il Giappone nel 1955 e i Paesi Bassi nel 1965. Il primo deposito marino di rifiuti radioattivi liquidi apparve in URSS non più tardi del 1964.

Nelle discariche marine del Nord Atlantico, dove, secondo l'AIEA, dal 1946 al 1982, 12 paesi del mondo hanno inondato rifiuti radioattivi con un'attività totale superiore a MCi (un megaCurie). Le regioni del globo in base alla quantità di attività totale sono ora distribuite come segue:

a) Nord Atlantico - circa 430 kCi;

b) mari Lontano est- circa 529 kCi;

c) Artico - non supera i 700 kCi.

Sono trascorsi 25-30 anni dalla prima inondazione di rifiuti ad alta attività nel Mar di Kara. Nel corso degli anni, l'attività dei reattori e del combustibile esaurito è naturalmente diminuita molte volte. Oggi nei mari del Nord l'attività totale dei rifiuti radioattivi è di 115 kCi.

Allo stesso tempo, dobbiamo presumere che lo smaltimento marittimo dei rifiuti radioattivi sia stato effettuato da persone competenti, professionisti nel loro campo. RW è stata allagata nelle depressioni delle baie, dove le correnti e le acque sottomarine non intaccano questi strati profondi. Pertanto, i rifiuti radioattivi “siedono” lì e non si diffondono da nessuna parte, ma vengono assorbiti solo da precipitazioni speciali.

Va inoltre tenuto presente che i rifiuti radioattivi con l'attività più elevata vengono conservati con miscele indurenti. Ma anche se i radionuclidi penetrano nell'acqua di mare, vengono assorbiti dai sedimenti nelle immediate vicinanze del luogo dell'inondazione. Ciò è stato confermato da misurazioni dirette della situazione delle radiazioni.

L'opzione più frequentemente discussa per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi è il ricorso allo smaltimento in un bacino profondo, dove la profondità media è di almeno 5 km. Il profondo fondale roccioso dell'oceano è ricoperto da uno strato di sedimenti e si può ottenere un seppellimento superficiale sotto decine di metri di sedimenti semplicemente gettando il contenitore in mare. L'interramento profondo sotto centinaia di metri di sedimenti richiederà perforazioni e riempimenti. I depositi sono saturi di acqua di mare, che dopo decine o centinaia di anni può corrodere (attraverso la corrosione) i contenitori delle celle a combustibile contenenti il ​​combustibile usato. Tuttavia, si presume che i sedimenti stessi assorbano i prodotti di fissione lisciviati, impedendo loro di entrare nell'oceano. I calcoli delle conseguenze del caso estremo di distruzione del guscio del contenitore immediatamente dopo l'ingresso in uno strato di sedimenti hanno mostrato che la dispersione di un elemento combustibile contenente prodotti di fissione sotto uno strato di sedimenti avverrà non prima di 100-200 anni. A quel punto, il livello di radioattività sarà sceso di diversi ordini di grandezza.

Sepoltura finale in depositi di sale. I depositi di sale sono siti attraenti per lo smaltimento a lungo termine dei rifiuti radioattivi. Il fatto che il sale si trovi in ​​forma solida in uno strato geologico indica che non vi è stata circolazione di acque sotterranee sin dalla sua formazione, diverse centinaia di milioni di anni fa. Pertanto, il carburante collocato in tale deposito non sarà soggetto a lisciviazione da parte del suolo
acque. Questo tipo di depositi di sale è molto comune.

Sepoltura geologica. Lo smaltimento geologico prevede il posizionamento di contenitori contenenti elementi di combustibile esaurito in una formazione stabile, solitamente a una profondità di 1 km. Si può presumere che tali rocce contengano acqua, poiché la loro profondità è significativamente inferiore alla falda freatica. Tuttavia, non si prevede che l’acqua svolga un ruolo importante nel trasferimento di calore dai contenitori, quindi lo stoccaggio dovrebbe essere progettato in modo da mantenere la temperatura superficiale dei contenitori non superiore a 100°C circa. Tuttavia, la presenza di acque sotterranee fa sì che il materiale lisciviato dai blocchi immagazzinati possa penetrare nel serbatoio d’acqua. Questo è questione importante durante la progettazione di tali sistemi. La circolazione dell'acqua attraverso la roccia come risultato delle differenze di densità causate dai gradienti di temperatura per lunghi periodi di tempo è importante nel determinare la migrazione dei prodotti di fissione. Questo processo è molto lento e pertanto non si prevede che causi grossi problemi. Tuttavia, per i sistemi di smaltimento a lungo termine è necessario tenerne conto.

La scelta tra le diverse modalità di sepoltura sarà determinata dalla disponibilità posti convenienti, saranno necessari molti più dati biologici e oceanografici. Tuttavia, la ricerca condotta in molti paesi dimostra che il carburante usato può essere trattato e smaltito senza eccessivi rischi per l’uomo e l’ambiente.

Recentemente, è stata seriamente discussa la possibilità di lanciare contenitori con isotopi a vita lunga utilizzando razzi sull'invisibile lato nascosto della Luna. Ma come possiamo garantire al 100% che tutti i lanci avranno successo e che nessuno dei veicoli di lancio esploderà nell’atmosfera terrestre ricoprendola di cenere mortale? Qualunque cosa dicano gli scienziati missilistici, il rischio è molto alto. E in generale, non sappiamo perché i nostri discendenti avranno bisogno del lato nascosto della Luna. Sarebbe estremamente frivolo trasformarlo in una discarica di radiazioni mortale.

Smaltimento del plutonio. Nell'autunno del 1996 si tenne a Mosca il seminario scientifico internazionale sul plutonio. Questa sostanza estremamente tossica proviene da un reattore nucleare ed era precedentemente utilizzata per produrre armi nucleari. Ma nel corso degli anni di utilizzo dell’energia nucleare, migliaia di tonnellate di plutonio si sono già accumulate sulla Terra: nessun paese ne ha bisogno per produrre armi. Quindi è sorta la domanda: cosa farne dopo?

Lasciarlo da qualche parte in deposito è una proposta molto costosa.

Come è noto, il plutonio non si trova in natura; si ottiene artificialmente dall'uranio-238 irradiando quest'ultimo con neutroni in un reattore nucleare:

92 U 238 + 0 n 1 -> -1 e 0 + 93 Pu 239 .

Il plutonio ha 14 isotopi con numero di massa da 232 a 246; L'isotopo più comune è 239 Pu.

Il plutonio rilasciato dal combustibile esaurito delle centrali nucleari contiene una miscela di isotopi altamente attivi. Sotto l'influenza dei neutroni termici, solo la fissione di Pu-239 e Pu-241 e i neutroni veloci causano la fissione di tutti gli isotopi.

Il tempo di dimezzamento di 239 Pu è di 24.000 anni, 241 Pu è di 75 anni e l'isotopo 241 Am si forma con forti radiazioni gamma. La tossicità è tale che un millesimo di grammo è mortale.

L'accademico Yu Trutnev propose di immagazzinare il plutonio in impianti di stoccaggio sotterranei costruiti utilizzando esplosioni nucleari. I rifiuti radioattivi, insieme alle rocce, vetrificano e non si diffondono nell'ambiente.

La posizione secondo cui il combustibile nucleare esaurito (SNF) è il mezzo più prezioso per l'industria nucleare, soggetto a trattamento e utilizzo in un ciclo chiuso: uranio - reattore - plutonio - ritrattamento - reattore (Inghilterra, Russia, Francia) è considerata promettente.

Nel 2000, le centrali nucleari russe hanno accumulato circa 74.000 m 3 di rifiuti radioattivi liquidi con un'attività totale di 0,22´10 5 Ci, circa 93.500 m 3 di rifiuti radioattivi solidi con un'attività di 0,77´10 3 Ci e circa 9.000 tonnellate di residui radioattivi esauriti combustibile nucleare con un'attività superiore a 4´10 9 Ki. In molte centrali nucleari, gli impianti di stoccaggio dei rifiuti radioattivi sono pieni al 75% e il volume rimanente durerà solo 5-7 anni.

Nessuna centrale nucleare è dotata di apparecchiature per il condizionamento dei rifiuti radioattivi generati. Secondo gli esperti del Ministero dell'Energia Atomica della Russia, in realtà, nei prossimi 30-50 anni, i rifiuti radioattivi verranno immagazzinati sul territorio delle centrali nucleari, quindi è necessario creare lì speciali strutture di stoccaggio a lungo termine , adattati per la successiva estrazione da essi dei rifiuti radioattivi per il trasporto al sito di smaltimento finale.

Rifiuti radioattivi liquidi Marina Militare immagazzinati in serbatoi costieri e galleggianti nelle regioni in cui hanno sede navi a propulsione nucleare. La fornitura annuale di tali rifiuti radioattivi è di circa 1300 m3. Vengono processati da due navi da trasporto tecnico (una della Flotta del Nord, l'altra della Flotta del Pacifico).

Inoltre, a causa dell'intensificazione dell'uso delle radiazioni ionizzanti nell'attività economica umana, il volume delle fonti radioattive esaurite provenienti da imprese e istituzioni che utilizzano radioisotopi nel loro lavoro aumenta ogni anno. La maggior parte Ci sono circa 1000 imprese di questo tipo a Mosca, nei centri regionali e repubblicani.

Questa categoria di rifiuti radioattivi viene smaltita attraverso il sistema centralizzato di impianti speciali territoriali "Radon" della Federazione Russa, che ricevono, trasportano, trattano e smaltiscono le fonti esaurite di radiazioni ionizzanti. Il Dipartimento per l'edilizia abitativa e i servizi comunali del Ministero delle Costruzioni della Federazione Russa è responsabile di 16 impianti speciali "Radon": Leningrado, Nizhny Novgorod, Samara, Saratov, Volgograd, Rostov, Kazan, Bashkir, Chelyabinsk, Ekaterinburg, Novosibirsk, Irkutsk , Khabarovsk, Primorsky, Murmansk, Krasnoyarsk. Il diciassettesimo stabilimento speciale, Moskovsky (situato vicino a Sergiev Posad), è subordinato al governo di Mosca.

Ogni impresa Radon è appositamente attrezzata siti di smaltimento dei rifiuti radioattivi(PZRO).

Per seppellire le fonti esaurite di radiazioni ionizzanti, vengono utilizzati impianti di stoccaggio progettati in prossimità della superficie. Ogni impresa Radon ha un normale
funzionamento degli impianti di stoccaggio, contabilità dei rifiuti interrati, controllo costante delle radiazioni e monitoraggio dello stato radioecologico dell'ambiente. Sulla base dei risultati del monitoraggio della situazione radioecologica nell'area in cui si trova la RWDF, viene periodicamente redatto un passaporto radioecologico dell'impresa, che viene approvato dalle autorità di controllo e vigilanza.

Gli impianti speciali per il radon furono progettati negli anni '70 del XX secolo in conformità con i requisiti delle ormai obsolete norme sulla radioprotezione.

Qualsiasi produzione lascia dietro di sé rifiuti. E le sfere che sfruttano le proprietà della radioattività non fanno eccezione. La libera circolazione delle scorie nucleari è, di norma, inaccettabile anche a livello legislativo. Vanno pertanto isolati e preservati, tenendo conto delle caratteristiche dei singoli elementi.

Un segnale che avverte del pericolo di radiazioni ionizzanti provenienti da RW (rifiuti radioattivi)

I rifiuti radioattivi (RAW) sono una sostanza che contiene elementi radioattivi. Tali rifiuti non hanno alcun significato pratico, cioè non sono adatti al riciclaggio.

Nota! Molto spesso viene utilizzato il concetto sinonimo -.

Vale la pena distinguere dal termine “rifiuti radioattivi” il concetto di “combustibile nucleare esaurito - SNF”. La differenza tra combustibile nucleare esaurito e rifiuti radioattivi è che il combustibile nucleare esaurito, dopo un adeguato ritrattamento, può essere riutilizzato come materiale fresco per i reattori nucleari.

Ulteriori informazioni: SNF è una raccolta di elementi combustibili, costituiti principalmente da combustibile residuo proveniente da impianti nucleari e grande quantità prodotti dell'emivita, di norma, sono gli isotopi 137 Cs e 90 Sr. Sono utilizzati attivamente nelle istituzioni scientifiche e mediche, nonché nelle imprese industriali e agricole.

Nel nostro Paese esiste un solo ente che ha il diritto di svolgere attività per lo smaltimento finale dei rifiuti radioattivi. Si tratta dell'Operatore Nazionale per la Gestione dei Rifiuti Radioattivi (FSUE NO RAO).

Le azioni di questa organizzazione sono regolate dalla Legislazione della Federazione Russa (Legge Federale n. 190 dell'11 luglio 2011). La legge prescrive lo smaltimento obbligatorio dei rifiuti radioattivi prodotti in Russia e ne vieta anche l'importazione dall'estero.

Classificazione

La classificazione della tipologia di rifiuti in esame comprende diverse classi di rifiuti radioattivi ed è composta da:

• di basso livello (si possono dividere in classi: A, B, C e GTCC (le più pericolose));
• livello intermedio (negli Stati Uniti questa tipologia di rifiuti radioattivi non è classificata come classe separata, quindi il concetto è solitamente utilizzato nei paesi europei);
• rifiuti radioattivi altamente attivi.

Talvolta si distingue un'altra classe di scorie radioattive: i transuranici. Rientrano in questa classe i rifiuti caratterizzati dal contenuto di radionuclidi transuranici emettitori di tipo α con lunghi periodi di decadimento e concentrazioni estremamente elevate. A causa della lunga emivita di questi rifiuti, l'interramento avviene in modo molto più approfondito rispetto all'isolamento dei rifiuti radioattivi a bassa e media attività. È estremamente problematico prevedere quanto pericolose saranno queste sostanze per l'ambiente e il corpo umano.

Il problema della gestione dei rifiuti radioattivi

Durante l'attività delle prime imprese che utilizzavano composti radioattivi, era generalmente accettato che la dispersione di una certa quantità di rifiuti radioattivi in ​​aree ambientali fosse accettabile, a differenza dei rifiuti generati in altri settori industriali.

Pertanto, nella famigerata impresa Mayak, nella fase iniziale delle sue attività, tutti i rifiuti radioattivi venivano scaricati nelle fonti d'acqua più vicine. Pertanto, si è verificato un grave inquinamento del fiume Techa e di una serie di bacini idrici situati su di esso.

Successivamente è diventato chiaro che l'accumulo e la concentrazione di rifiuti radioattivi pericolosi avvengono in diverse aree della biosfera e quindi il loro semplice rilascio nell'ambiente è inaccettabile. Insieme al cibo contaminato, gli elementi radioattivi entrano nel corpo umano, il che porta ad un aumento significativo del rischio di esposizione alle radiazioni. Pertanto, dentro l'anno scorso Vengono sviluppati attivamente vari metodi per la raccolta, il trasporto e lo stoccaggio dei rifiuti radioattivi.

Smaltimento e riciclaggio

Lo smaltimento dei rifiuti radioattivi può avvenire in diversi modi. Ciò dipende dalla classe di rifiuti radioattivi a cui appartengono. Il più primitivo è il riciclaggio dei rifiuti radioattivi a bassa e media attività. Notiamo inoltre che, in base alla loro struttura, i rifiuti radioattivi si dividono in sostanze a vita breve con tempo di dimezzamento breve e rifiuti con tempo di dimezzamento lungo. Questi ultimi appartengono alla classe longeva.

Per i rifiuti a vita breve, il metodo di smaltimento più semplice è lo stoccaggio a breve termine in aree appositamente designate in contenitori sigillati. Entro un certo periodo di tempo, i rifiuti radioattivi vengono neutralizzati, dopodiché i rifiuti radioattivamente innocui possono essere trattati allo stesso modo dei rifiuti domestici. Tali rifiuti possono includere, ad esempio, materiali provenienti da istituti medici (HCI). Un barile standard da duecento litri in metallo può fungere da contenitore per la conservazione a breve termine. Per evitare la penetrazione di elementi radioattivi dal contenitore nell'ambiente, i rifiuti vengono solitamente riempiti con una miscela di bitume o cemento.

La foto mostra le tecnologie di gestione dei rifiuti radioattivi in ​​una delle moderne imprese in Russia

Lo smaltimento dei rifiuti costantemente generati nelle centrali nucleari è molto più difficile da implementare e richiede l'uso di metodi speciali, come, ad esempio, il trattamento al plasma, recentemente implementato presso la centrale nucleare di Novovoronezh. In questo caso, i rifiuti radioattivi vengono trasformati in sostanze simili al vetro, che vengono successivamente collocate in contenitori per lo smaltimento permanente.

Tale trattamento è assolutamente sicuro e consente di ridurre più volte la quantità di rifiuti radioattivi. Ciò è facilitato dalla purificazione a più stadi dei prodotti della combustione. Il processo può funzionare in autonomia per 720 ore, con una produttività fino a 250 kg di rifiuti all'ora. La temperatura nell'installazione del forno raggiunge i 1800 0 C. Si ritiene che questo nuovo complesso funzionerà per altri 30 anni.

I vantaggi del processo di riciclaggio RW al plasma rispetto ad altri, come si suol dire, sono evidenti. Pertanto, non è necessario differenziare attentamente i rifiuti. Inoltre, numerosi metodi di pulizia possono ridurre il rilascio di impurità gassose nell'atmosfera.

Contaminazione radioattiva, depositi di rifiuti radioattivi in ​​Russia

Per molti anni Mayak, situata nel nord-est della Russia, è stata una centrale nucleare, ma nel 1957 subì uno degli incidenti nucleari più catastrofici del mondo. Come risultato dell'incidente, fino a 100 tonnellate di rifiuti radioattivi pericolosi furono rilasciati nell'ambiente naturale, colpendo vaste aree. Allo stesso tempo, il disastro fu accuratamente nascosto fino agli anni '80. Per molti anni, i rifiuti della stazione e dell'area circostante contaminata sono stati scaricati nel fiume Karachay. Ciò ha causato la contaminazione di una fonte d’acqua così necessaria per migliaia di persone.

"Mayak" non è l'unico posto nel nostro paese suscettibile alla contaminazione radioattiva. Uno dei principali impianti pericolosi per l'ambiente nella regione di Nizhny Novgorod è il sito di smaltimento dei rifiuti radioattivi, situato a 17 chilometri dalla città di Semenov, ampiamente noto anche come cimitero di Semenovsky.

In Siberia esiste un impianto di stoccaggio che immagazzina scorie nucleari da più di 40 anni. Per lo stoccaggio dei materiali radioattivi vengono utilizzate vasche e contenitori non chiusi, che contengono già circa 125mila tonnellate di rifiuti.

In Russia è stato generalmente scoperto grande quantità territori con livelli di radiazioni superiori agli standard consentiti. Questi includono anche grandi città come San Pietroburgo, Mosca, Kaliningrad, ecc. Ad esempio, in asilo vicino all'Istituto. Kurchatov, nella nostra capitale, è stata scoperta una sabbiera per bambini con un livello di radiazioni di 612mila mR/ora. Se una persona fosse stata in questa struttura “sicura” per bambini per 1 giorno, sarebbe stata esposta a una dose letale di radiazioni.

Durante l'esistenza dell'URSS, soprattutto a metà del secolo scorso, i rifiuti radioattivi più pericolosi potevano essere scaricati nei burroni vicini, tanto che si formava un'intera discarica. E con l’espansione delle città, in questi luoghi contaminati sono sorti nuovi quartieri residenziali e industriali.

Valutare il destino dei rifiuti radioattivi nella biosfera è piuttosto problematico. Pioggia e venti diffondono attivamente l'inquinamento in tutte le aree circostanti. Pertanto, negli ultimi anni, il tasso di inquinamento del Mar Bianco a causa dello smaltimento dei rifiuti radioattivi è aumentato in modo significativo.

Problemi di smaltimento

Oggi esistono due approcci all’implementazione dei processi di stoccaggio e smaltimento dei rifiuti nucleari: locale e regionale. Lo smaltimento dei rifiuti radioattivi nel sito di produzione è molto conveniente sotto vari punti di vista, tuttavia questo approccio può portare ad un aumento del numero di siti di smaltimento pericolosi durante la costruzione di nuove strutture. D'altra parte, se il numero di questi posti è strettamente limitato, sorgerà il problema dei costi e della sicurezza del trasporto dei rifiuti. Infatti, indipendentemente dal fatto che il trasporto di rifiuti radioattivi sia un processo produttivo, vale la pena escludere criteri di pericolosità inesistenti. È abbastanza difficile, se non impossibile, fare una scelta senza compromessi in questa materia. In diversi stati questo problema viene risolto in modo diverso e non c'è ancora consenso.

Uno dei problemi principali può essere considerato l'individuazione di formazioni geologiche idonee all'organizzazione di un cimitero dei rifiuti radioattivi. A questo scopo sono più adatti i cunicoli profondi e le miniere utilizzate per l'estrazione del salgemma. I pozzi vengono spesso utilizzati anche in zone ricche di argilla e roccia. L'elevata resistenza all'acqua, in un modo o nell'altro, è una delle caratteristiche più importanti nella scelta di un luogo di sepoltura. Una sorta di deposito di rifiuti radioattivi appare nei luoghi di esplosioni nucleari sotterranee. Così, nello stato del Nevada, negli Stati Uniti, in un sito che servì da banco di prova per circa 450 esplosioni, quasi ciascuna di queste esplosioni formò un deposito di scorie nucleari ad alta attività sepolte nella roccia senza alcun “ostacolo” tecnico.

Pertanto, il problema della formazione di scorie radioattive è estremamente difficile e controverso. I progressi nel campo dell’energia nucleare, ovviamente, portano enormi benefici all’umanità, ma allo stesso tempo creano molti problemi. E uno dei problemi principali e irrisolti oggi è il problema dello smaltimento dei rifiuti radioattivi.

Maggiori dettagli sulla storia della questione, nonché sulla visione moderna del problema delle scorie nucleari, possono essere trovati in numero speciale programma “Patrimonio Nucleare” del canale televisivo “Scienza 2.0”.

Rifiuti radioattivi (RAW) - rifiuti contenenti isotopi radioattivi elementi chimici e non hanno alcun valore pratico.

Secondo la “Legge sull’uso dell’energia atomica” russa, i rifiuti radioattivi sono materiali nucleari e sostanze radioattive, il cui ulteriore utilizzo non è previsto. Secondo la legislazione russa è vietata l’importazione di rifiuti radioattivi nel Paese.

I rifiuti radioattivi e il combustibile nucleare esaurito sono spesso confusi e considerati sinonimi. Questi concetti dovrebbero essere distinti. I rifiuti radioattivi sono materiali che non sono destinati ad essere utilizzati. Il combustibile nucleare esaurito è un elemento combustibile contenente combustibile nucleare residuo e una varietà di prodotti di fissione, principalmente 137 Cs (cesio-137) e 90 Sr (stronzio-90), ampiamente utilizzato nell'industria, nell'agricoltura, nella medicina e nella scienza. Pertanto, è una risorsa preziosa, poiché dalla sua lavorazione si ottengono combustibile nucleare fresco e fonti di isotopi.

Fonti di rifiuti

I rifiuti radioattivi si presentano in una varietà di forme con caratteristiche fisiche e chimiche ampiamente variabili, come le concentrazioni e i tempi di dimezzamento dei radionuclidi costituenti. Questi rifiuti possono essere generati:

• · in forma gassosa, come le emissioni di ventilazione provenienti da impianti in cui vengono trattati materiali radioattivi;
• · in forma liquida, che spazia dalle soluzioni di contatori a scintillazione provenienti da strutture di ricerca ai rifiuti liquidi ad alta attività generati durante il ritrattamento del combustibile esaurito;
• · in forma solida (materiali di consumo contaminati, vetreria proveniente da ospedali, strutture di ricerca medica e laboratori radiofarmaceutici, rifiuti vetrificati derivanti dal ritrattamento del combustibile o combustibile esaurito dalle centrali nucleari quando sono considerati rifiuti).

Esempi di fonti di rifiuti radioattivi nell'attività umana:

• · PIR (sorgenti naturali di radiazioni). Esistono sostanze naturalmente radioattive, note come sorgenti naturali di radiazioni (NRS). La maggior parte di queste sostanze contengono nuclidi a vita lunga come potassio-40, rubidio-87 (emettitori beta), nonché uranio-238, torio-232 (emettono particelle alfa) e i loro prodotti di decadimento. Il lavoro con tali sostanze è regolato dalle norme sanitarie emanate dall'Autorità di vigilanza sanitaria ed epidemiologica.
• · Carbone. Il carbone contiene piccole quantità di radionuclidi come l'uranio o il torio, ma il contenuto di questi elementi nel carbone è inferiore alla loro concentrazione media nella crosta terrestre.

La loro concentrazione aumenta nelle ceneri volanti, poiché praticamente non bruciano.

Tuttavia, anche la radioattività delle ceneri è molto piccola, è approssimativamente uguale alla radioattività dello scisto nero e inferiore a quella delle rocce fosfatiche, ma rappresenta un pericolo noto, poiché una certa quantità di ceneri volanti rimane nell'atmosfera e viene inalata dagli esseri umani. Allo stesso tempo, il volume totale delle emissioni è piuttosto elevato e ammonta all’equivalente di 1.000 tonnellate di uranio in Russia e di 40.000 tonnellate nel mondo.

• · Olio e gas. I sottoprodotti dell'industria del petrolio e del gas spesso contengono radio e i suoi prodotti di decadimento. I depositi di solfato nei pozzi petroliferi possono essere molto ricchi di radio; l'acqua, il petrolio e il gas nei pozzi spesso contengono radon. Quando il radon decade, forma radioisotopi solidi che formano depositi all'interno delle tubazioni. Nelle raffinerie di petrolio, l'area di produzione del propano è solitamente una delle aree più radioattive, poiché il radon e il propano hanno lo stesso punto di ebollizione.
• · Arricchimento minerale. I rifiuti ottenuti dalla lavorazione dei minerali possono contenere radioattività naturale.
• · Rifiuti radioattivi sanitari. Le fonti di raggi beta e gamma predominano nei rifiuti sanitari radioattivi. Questi rifiuti si dividono in due classi principali. La medicina nucleare diagnostica utilizza emettitori gamma di breve durata come il tecnezio-99m (99 Tc m). La maggior parte di queste sostanze si decompone in breve tempo e può essere smaltita come normale rifiuto. Esempi di altri isotopi utilizzati in medicina (emivita indicata tra parentesi): Ittrio-90, utilizzato nel trattamento dei linfomi (2,7 giorni); Iodio-131, diagnosi della tiroide, trattamento del cancro alla tiroide (8 giorni); Stronzio-89, trattamento del cancro alle ossa, iniezioni endovenose (52 giorni); Iridium-192, brachiterapia (74 giorni); Cobalto-60, brachiterapia, terapia con fasci esterni (5,3 anni); Cesio-137, brachiterapia, terapia con fasci esterni (30 anni).
• · Rifiuti radioattivi industriali. I rifiuti radioattivi industriali possono contenere sorgenti di radiazioni alfa, beta, neutroniche o gamma. Le sorgenti alfa possono essere utilizzate nelle tipografie (per rimuovere la carica statica); Gli emettitori gamma sono utilizzati in radiografia; Le sorgenti di radiazioni neutroniche sono utilizzate in vari settori, ad esempio nella radiometria dei pozzi petroliferi. Un esempio di utilizzo di sorgenti beta: generatori termoelettrici a radioisotopi per fari autonomi e altre installazioni in aree inaccessibili all'uomo (ad esempio in montagna).