Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный университет экономики и финансов
Кафедра БЗ в ЧС
Доклад
на тему:
«Понятие о дезактивации, переработке и захоронении радиоактивных отходов».
Выполнили:
студенты II курса
237 группы
Ювженко А. И.
Воевода И.И.
Принял:
преподаватель
Плещиц С.Г.
Санкт-Петербург
2010 г.
Содержание
1. Введение…………………………………………………………………....2
2. Дезактивация радиоактивных отходов…………………………………...3
3. Переработка радиоактивных отходов ……………………………………6
4. Захоронение радиоактивных отходов ……………………………………7
5. Заключение…………………………………………………………………9
6. Список используемой литературы……………………………………....10
Введение
Радиоактивные отходы (РАО) — отходы, содержащие радиоактивные изотопы химических элементов и не имеющие практической ценности.
Согласно российскому «Закону об использовании атомной энергии» (от 21 ноября 1995 года № 170-ФЗ) радиоактивные отходы (РАО) — это ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается. По российскому законодательству, ввоз радиоактивных отходов в страну запрещен.
Радиоактивные отходы образуются в различных формах с весьма разными физическими и химическими характеристиками, такими, как концентрации и периоды полураспада составляющих их радионуклидов. Эти отходы могут образовываться:
-в газообразной форме, как, например, вентиляционные выбросы установок, где обрабатываются радиоактивные материалы;
-в жидкой форме, начиная от растворов сцинтилляционных счётчиков из исследовательских установок до жидких высокоактивных отходов, образующихся при переработке отработавшего топлива;
-в твёрдой форме (загрязнённые расходные материалы, стеклянная посуда из больниц, медицинских исследовательских установок и радиофармацевтических лабораторий, остеклованные отходы от переработки топлива или отработавшего топлива от АЭС, когда оно считается отходами).
Дезактивация радиоактивных отходов
В связи с продолжающимся загрязнением среды обитания человека и животного мира радиоактивными отходами, работы по поиску оптимальных методов дезактивации почв, водных водоемов, рек и стоков радиохимических производств остаются актуальными.
Известны способы дезактивации отходов радиохимических производств выщелачиванием радионуклидов из твердой фазы водой, щелочами, минеральными кислотами с последующим осаждением радиоактивных солей химическими реагентами.
Недостатки способа дезактивации:
-значительный расход реагентов на дезактивацию;
-большие объемы радиоактивных осадков, предназначенных для захоронения;
-не обеспечивают удаления из фильтратов радионуклидов щелочной группы металлов, например, цезия-137;
-имеют определенные ограничения в способности удалять радиоактивные загрязнители, связанные химической связью с твердой фазой, в случае использования в качестве выщелачивателей воды и щелочей.
Известен способ дезактивации твердых радиоактивных материалов и, в частности, почвы выщелачиванием радионуклидов карбонатом натрия с последующим извлечением радионуклидов из щелочного раствора ионообменными частицами, содержащими магнитный материал. Хелатные комплексы удаляются из раствора магнитом.
Недостатки способа: ограниченная химическая способность выщелачивателя (Na2CO3) в извлечении всей гаммы радиоактивных соединений из твердой фазы и перевода их в растворимое состояние, а также в дороговизне уникального хемосорбционного материала.
Известны способы переработки радиоактивных пульп и осадков растворением их в азотной кислоте или в смеси азотной кислоты с гидразином или гидроксиламином с последующей упаркой растворов и остеклованием. Недостатки этих способов: значительные экономические затраты, связанные с упаркой растворов и утилизацией оксидов азота.
Существует способ очистки радиоактивных отходов с отделением ценных компонентов растворением твердой фазы в азотной кислоте, с последующим извлечением радионуклидов многоступенчатой экстракцией трибутилфосфатом. Недостаток способа: в сложности технологической цепочки переработки радиоактивных отходов и в ограниченной элюирующей способности элюента.
Широко известны способы дезактивации почв и грунтов щадящими методами: элюированием их водой, водными растворами аммониевых солей и солей двухвалентного железа, растворами аммиака и солями аммония, водными растворами карбонатов с комплексообразователями, изотопным обменом и другими химическими, биохимическими и физическими методами. Общий недостаток перечисленных методов: малая эффективность извлечения радионуклидов, связанных химической связью с почвогрунтами.
Более эффективный способ, когда грунт обрабатывается соляной или азотной кислотой и фторидами или кремнефторидами аммония. Степень извлечения стронция-137 и других радионуклидов выше, чем в упомянутых способах дезактивации почв и грунтов. Это объясняется разрушением комплексов радионуклидов под действием минеральных кислот и переводом их в растворимые формы. Этот способ дезактивации грунтов эффективен, но экономически невыгодный без рециклизации реагентов выщелачивания.
Дезактивация жидких высококонцентрированных отходов радиохимических производств представлена тремя основными методами очистки растворов от радионуклидов.
Первый: физические методы – выпаривание или вымораживание растворов, с последующей герметизацией и захоронением шламов, например.
Второй : физико-химический:
-экстракция радионуклидов из растворов селективными экстрагентами, с дальнейшей доочисткой растворов, например;
-сорбция радиоактивных ионов природными и синтетическими сорбентами, например, сорбентами на основе ферроцианидов меди или никеля, с последующим обессоливанием и концентрированием электромембранным способом или обратным осмосом и дальнейшей доочисткой цеолитами или шабазитом;
-очистка жидких радиоактивных отходов сорбентом-соосадителем.
Третий: химический, осаждение радионуклидов из растворов реагентами разной природы. Недостатки способов: неудовлетворительная степень дезактивации от дочерних радионуклидов и щелочных и щелочно-земельных металлов; значительный расход невозобновляемых реагентов; значительные объемы шламов, подлежащих захоронению.
Анализ общедоступной и патентной литературы дает основание сформулировать общие недостатки описанных методов дезактивации жидких отходов:
-физические методы дезактивации – связаны с высокими затратами на выпарку и вымораживание растворов;
-физико-химические и химические методы – большими объемами радиоактивных шламов, подлежащих захоронению и повышенное солесодержание растворов.
Переработка радиоактивных отходов
Переработка радиоактивных отходов – технологические операции, направленные на изменение агрегатного состояния и (или) физико-химических свойств радиоактивных отходов и осуществляемые для перевода их в формы, приемлемые для транспортирования, хранения и (или) захоронения.
Для жидких радиоактивных отходов используют осаждение, экстракцию, ионный обмен (хим. способы переработки), а также дистилляцию, отверждение (физ. способы). Твердые радиоактивные отходы перерабатывают прессованием, сжиганием, кальцинацией, остатки улавливают и захоранивают. Газообразные радиоактивные отходы перерабатывают посредством химического поглощения, адсорбции, фильтрации, их хранят в баллонах при повышенном давлении.
Конечным продуктом переработки различных радиоактивных отходов являются иммобилизованные твердые радиоактивные отходы в виде компактных блоков. Для иммобилизации и изолирования твердых радиоактивных отходов применяют следующие способы: цементирование и битумирование радиоактивных отходов с низкой и средней удельной активностью; высокотемпературный обжиг для получения спеченных частиц; остекловывание с применением боросиликатных или фосфатных стекол, упаковка в контейнеры из нержавеющей стали и свинца.
Захоронение радиоактивных отходов
Длительное хранение переработанных радиоактивных отходов (десятки лет) ведется в траншеях, наземных или неглубоких подземных инженерных сооружениях, снабженных системами контроля за миграцией радионуклидов. Захоронение (на сотни лет) проводят в материковых геол. структурах (подземных выработках, соляных пластах, естеств. полостях) и на дне океана в сейсмически неопасных районах. Как теоретически возможное захоронение радиоактивных отходов рассматривается превращение (трансмутация) долгоживущих радионуклидов в короткоживущие путем облучения в реакторе или на ускорителе (протонное и -выжигание). Выбор вида захоронения зависит от удельной активности и радионуклидного состава радиоактивных отходов, степени герметизации упаковок и вероятной продолжительности захоронения. Механизмы миграции радионуклидов из мест хранения (или захоронения) в окружающую среду м. б. разными, осн. причина - выщелачивание радионуклидов из упаковок и разрушение контейнеров водой. Скорость выщелачивания считается приемлемой на уровне 10-5 -10-8 г/см2 в сутки, что обеспечивает хранение в течение неск. тысяч лет без загрязнения окружающей среды выше допустимых уровней. Согласно Лондонской конвенции по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов (1972), запрещен сброс в океан отработавшего ядерного топлива. В настоящее время большая часть высокоактивных радиоактивных отходов, образующихся при переработке ядерного топлива в разл. странах, хранится либо в виде жидкостей (кислых или щелочных), либо в виде солевых концентратов в резервуарах из нержавеющей стали (кислые р-ры) или из низкоуглеродистой стали (щелочные р-ры).