Проверьте, нет ли рядом с вами АЭС, завода или НИИ атомной тематики, хранилища радиоактивных отходов или ядерных ракет.

Атомные электростанции

В настоящее время в России действуют 10 атомных электростанций и еще две строятся (Балтийская АЭС в Калининградской области и плавучая АЭС «Академик Ломоносов» на Чукотке). Подробнее о них можно прочитать на официальном сайте Росэнергоатома.

В то же время, атомные электростанции на пространстве бывшего СССР нельзя считать многочисленными. По состоянию на 2017 г. в мире эксплуатируются 191 АЭС, в том числе 60 в США, 58 в Европейском союзе и Швейцарии и 21 в Китае и Индии. В непосредственной близости от российского Дальнего Востока работают 16 японских и 6 южно-корейских АЭС. Весь список действующих, строящихся и закрытых АЭС, с указанием их точного расположения и технических характеристик, можно найти в Википедии.

Заводы и НИИ атомной тематики

Радиационно-опасными объектами (РОО), помимо АЭС, являются предприятия и научные организации атомной отрасли и судоремонтные заводы, специализирующиеся на атомном флоте.

Официальная информация по РОО по регионам России — на сайте Росгидромета, а также в ежегоднике «Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств» на сайте НПО «Тайфун».

Радиоактивные отходы

Радиоактивные отходы низкой и средней активности образуются в промышленности, а также в научных и медицинских организациях по всей стране.

В России их сбором, транспортировкой, переработкой и хранением занимаются дочерние предприятия Росатома — РосРАО и Радон (в Центральном регионе).

Кроме того, РосРАО занимается утилизацией радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива со списанных атомных подводных лодок и кораблей ВМФ, а также экологической реабилитацией загрязненных территорий и радиационно-опасных объектов (таких, как бывший завод по переработке урана в Кирово-Чепецке).

Информацию об их работе в каждом регионе можно найти в экологических отчетах, опубликованных на сайтах Росатома, филиалов РосРАО, и предприятия Радон.

Военные атомные объекты

Среди военных атомных объектов наиболее экологически опасны, по-видимому, атомные подводные лодки.

Атомные подводные лодки (АПЛ) называются так потому, что работают на атомной энергии, за счет которой приводятся в действие двигатели лодки. Некоторые из АПЛ также являются носителями ракет с ядерными боеголовками. Однако известные из открытых источников крупные аварии на АПЛ были связаны с эксплуатацией реакторов или же с другими причинами (столкновение, пожар и др.), а не с ядерными боеголовками.

Атомные энергетические установки имеются также и на некоторых надводных кораблях ВМФ, таких как атомный крейсер «Петр Великий». Они также создают определенный экологический риск.

Информация по местам базирования АПЛ и атомных кораблей ВМФ показана на карте по данным открытых источников.

Второй тип военных атомных объектов — подразделения РВСН, имеющие на вооружении баллистические ядерные ракеты. Случаев радиационных аварий, связанных с ядерным боекомплектом в открытых источниках не обнаружено. Текущее расположение соединений РВСН показано на карте по информации Министерства обороны.

На карте нет пунктов хранения ядерного боезапаса (боеголовок ракет и авиабомб), которые также могут представлять экологическую угрозу.

Ядерные взрывы

В 1949-1990 годах в СССР была реализована обширная программа из 715 ядерных взрывов в военных и промышленных целях.

Испытания ядерного оружия в атмосфере

С 1949 по 1962 гг. СССР произвел 214 испытаний в атмосфере, в том числе 32 наземных (c наибольшим загрязнением окружающей среды), 177 воздушных, 1 высотный (на высоте более 7 км) и 4 космических.

В 1963 г. СССР и США подписали договор о запрете ядерных испытаний в воздухе, воде и космосе.

Семипалатинский полигон (Казахстан) — место испытания первой советской ядерной бомбы в 1949 г. и первого советского прототипа термоядерной бомбы мощностью 1,6 Мт в 1957 г. (он же был и самым крупным испытанием за историю полигона). Всего здесь было произведено 116 атмосферных испытаний, включая 30 наземных и 86 воздушных.

Полигон на Новой Земле — место беспрецедентной серии сверхмощных взрывов в 1958 и 1961-1962 гг. Всего было испытано 85 зарядов, включая самый мощный в мировой истории — «Царь-бомбу» мощностью 50 Мт (1961 г.). Для сравнения, мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, не превышала 20 кт. Кроме того, в бухте Черная Новоземельского полигона изучались поражающие факторы ядерного взрыва на объекты флота. Для этого в 1955-1962 гг. были произведены 1 наземный, 2 надводных и 3 подводных испытания.

Ракетный испытательный полигон «Капустин Яр» в Астраханской области — действующий полигон российской армии. В 1957-1962 гг. здесь произвели 5 воздушных, 1 высотный и 4 космических испытания в ракетном исполнении. Максимальная мощность воздушных взрывов составляла 40 кт, высотного и космических — 300 кт. Отсюда же в 1956 г. была запущена ракета с ядерным зарядом 0,3 кт, упавшая и разорвавшаяся в Каракумах в районе г. Аральск.

На Тоцком полигоне в 1954 г. проводились военные учения, в ходе которых была сброшена атомная бомба мощностью 40 кт. После взрыва войсковым частям предстояло «взять» объекты, подвергшиеся бомбардировке.

Кроме СССР в Евразии ядерные испытания в атмосфере производил только Китай. Для этого использовался полигон Лобнор на северо-западе страны, примерно на долготе Новосибирска. В общей сложности в 1964-1980 гг. Китай произвел 22 наземных и воздушных испытания, включая термоядерные взрывы мощностью до 4 Мт.

Подземные ядерные взрывы

СССР осуществлял подземные ядерные взрывы с 1961 по 1990 гг. Изначально они были направлены на развитие ядерного оружия в связи с запретом проведения испытаний в атмосфере. С 1967 г. началось и создание ядерно-взрывных технологий в промышленных целях.

В общей сложности из 496 подземных взрывов 340 были произведены на Семипалатинском полигоне и 39 на Новой Земле. Испытания на Новой Земле в 1964-1975 гг. отличались высокой мощностью, включая рекордный (около 4 Мт) подземный взрыв в 1973 г. После 1976 г. мощность не превышала 150 кт. Последний ядерный взрыв на Семипалатинском полигоне был произведен в 1989 г., на Новой Земле — в 1990 г.

Полигон «Азгир» в Казахстане (вблизи российского г. Оренбурга) использовался для отработки промышленных технологий. С помощью ядерных взрывов здесь создавались полости в пластах каменной соли, а при повторных взрывах в них нарабатывались радиоактивные изотопы. Всего было произведено 17 взрывов мощностью до 100 кт.

За пределами полигонов в 1965-1988 гг. были выполнены 100 подземных ядерных взрывов в промышленных целях, в том числе 80 в России, 15 в Казахстане, по 2 в Узбекистане и Украине и 1 в Туркменистане. Их целью были глубокое сейсмозондирование для поиска полезных ископаемых, создание подземных полостей для хранения природного газа и промышленных отходов, интенсификация добычи нефти и газа, перемещение больших массивов грунта для строительства каналов и плотин, тушение газовых фонтанов.

Другие страны. Китай произвел 23 подземных ядерных взрыва на полигоне Лобнор в 1969-1996 гг., Индия — 6 взрывов в 1974 и 1998 гг., Пакистан — 6 взрывов в 1998 г., КНДР — 5 взрывов в 2006-2016 гг.

США, Великобритания и Франция производили все свои испытания за пределами Евразии.

Литература

Многие данные о ядерных взрывах в СССР являются открытыми.

Официальная информация о мощности, цели и географии каждого взрыва опубликована в 2000 г. в книге коллектива авторов Минатома России «Ядерные испытания СССР ». Здесь же приведена история и описание Семипалатинского и Новоземельского полигонов, первых испытаний ядерной и термоядерной бомб, испытания «Царь-бомбы», ядерного взрыва на Тоцком полигоне и другие данные.

Детальное описание полигона на Новой Земле и программы испытаний на нем можно найти в статье «Обзор советских ядерных испытаний на Новой Земле в 1955-1990 годах », а их экологических последствий — в книге «

Список атомных объектов, составленный в 1998 г. журналом «Итоги», на сайте Kulichki.com.

Предположительное расположение различных объектов на интерактивных картах

Радиоактивные отходы - это ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается. Отходы являются главным долгоживущим источником облучения населения, связанным с атомной энергетикой. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) подсчитало, что в мире ныне накоплено более 200 тыс. тонн отработанного ядерного топлива. Ежегодно к ним добавляется еще 10-2 тыс. тонн.

Радиоактивные отходы бывают жидкими, твердыми и газообразными, которые в свою очередь подразделяются по удельной активности на тритегории - низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные. Большую часть отходов составляет низкорадиоактивный мусор. Однако и он может быть крайне опасен.

К источникам радиоактивных отходов, кроме АЭС, относятся медицинские учреждения, промышленные предприятия, исследовательские центры. В настоящее время одной из самых острых проблем является утилизация и захоронение радиоактивных отходов и прежде всего высокоактивных отходов АЭС и других предприятий.

Сбор, переработка и захоронение радиоактивных отходов осуществляется отдельно от других видов отходов. Перед утилизацией изотопы разделяют по степени активности, периоду полураспада и т.п. Для сокращения объема отходов их упаривают, сжигают, прессуют и т.п. Для предотвращения миграции радиоактивных изотопов с грунтовыми водами малоактивные отходы фиксируют с помощью битума или цемента в блоки, подлежащие дальнейшему захоронению. Высокоактивные отходы остекловывают.

Захоронение твердых, или отвержденных радиоактивных отходов осуществляется в специальных сооружениях, называемых могильниками радиоактивных отходов.

Радиационный контроль при захоронении отходов радиоактивных веществ, а также номенклатура контролируемых параметров должны проводиться в строгом соответствии с требованиями норм ГОСТ. Захоронение должно проводиться в специально отведенных местах (полигонах), на незатопляемых участках с низким уровнем грунтовых вод, обязательно по согласованию с органами Государственного санитарного надзора, с учетом требований по охране окружающей среды и правил радиационной безопасности. Жидкие токсичные отходы перед вывозом на полигон должны быть обезвожены на предприятиях.

Пункт захоронения должен располагаться не ближе 20 км от городов в районе, не подлежащем застройке, с санитарно-защитной зоной не менее 1 км от населенных пунктов и мест постоянного пребывания скота.

Сброс радиоактивных веществ в составе сточных вод запрещен.

Полигоны должны иметь санитарно-защитные зоны: завод по обезвреживанию токсичных отходов мощностью 100 тыс. тонн и более отходов в год - 1000 м; менее 100 тыс. тонн - 500 м; участок захоронения токсичных отходов - не менее 300 м.

Несмотря на то, что человечество более шести десятилетий действует в ядерной сфере, до сих пор не найдено решения, позволяющего полностью утилизировать ядерные отходы. Проблема заключается в том, что радиоактивный мусор остается опасным на протяжении сотен и тысяч лет. К примеру, период полураспада радиоактивного стронция-90 составляет 26 лет, америциума-241 - 430 лет, плутония-239 - 24 тыс. лет. Поэтому любые повреждения хранилищ способны привести к тяжелейшим последствиям.

В России большое количество участков с экстремально высоким уровнем радиации было обнаружено в крупных городах, таких как Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Калининград, Владивосток и др. По данным справочника "За ядерным занавесом: Управление радиоактивными отходами в бывшем СССР", только в Москве за период 1974 по 1994 годы было обнаружено около 1,5 тыс. таких участков. В детском саду неподалеку от Курчатовского института (Москва) была обнаружена песочница, в которой уровень радиации составлял 612 тыс. миллирентген в час. Человек, который провел бы в этой песочнице сутки получил бы такую дозу радиации, которая убила бы его в течение месяца.

В Москве за последние 60 лет, по заявлению руководителя энергетического отдела Гринпис России Владимира Чупрова, скопился большой объем радиоактивных отходов .

Радиоактивные и токсические отходы в советское время, особенно в 40-х и 50‑х годах 20‑го века сваливались в ближайшие московские овраги и затем, с ростом города, на этих местах появлялись жилые и промышленные кварталы. Когда найденные захоронения вскрывали, уже никто не знал, откуда свалка", ‑ сообщил эксперт. В качестве примера он привел ситуацию, связанную рекультивацией одного из земельных участков, расположенного на бульваре Маршала Рокоссовского в Восточном административном округе столицы, где был выявлен радиоактивный могильник. В результате замеров мощности экспозиционного излучения поверхности земли экспертами обнаружены участки вблизи выезда со строительной площадки, с мощностью излучения на поверхности до 43 микрорентген в час (норма мощности внешнего гамма-излучения должна составлять 10‑15 микрорентген в час).

2.Радиоактивные отходы.Происхождение и классификация. 4

2.1 Происхождение радиоактивных отходов. 4

2.2 Классификация радиоактивных отходов. 5

3. Захоронение радиоактивных отходов. 7

3.1. Захоронение РАО в горных породах. 8

3.1.1 Основные типы и физико-химические особенности горных пород для захоронения ядерных отходов. 15

3.1.2 Выбор места захоронения радиоактивных отходов. 18

3.2 Глубокое геологическое захоронение РАО. 19

3.3 Приповерхностное захоронение. 20

3.4Плавление горной породы21

3.5Прямое закачивание22

3.6Другие способы захоронения РАО23

3.6.1Удаление в море23

3.6.2 Удаление под морское дно.. 23

3.6.3 Удаление в зоны подвижек. 24

3.6.4 Захоронение в ледниковые щиты.. 25

3.6.5 Удаление в космическое пространство.. 25

4. Радиоактивные отходы и отработавшее ядерное топливо в атомной энергетике России. 25

5. Проблемы системы обращения с РАО в России и возможные пути ее решения.. 26

5.1 Структура системы обращения с РАО в РФ.. 26

5.2 Предложения по изменению доктрины обращения с РАО.. 28

6. Заключение.. 29

7. Список использованной литературы: 30

1. Введение

Вторая половина ХХ века ознаменовалась резким обострением экологических проблем. Масштабы техногенной активности человечества в настоящее время уже сравнимы с геологическими процессами. К прежним типам загрязнений окружающей среды, получивших экстенсивное развитие, добавилась новая опасность радиоактивного заражения. Радиационная обстановка на Земле за последние 60-70 лет подверглась существенным изменениям: к началу Второй мировой войны во всех странах мира имелось около 10-12 г полученного в чистом виде естественного радиоактивного вещества- радия. В наши дни один ядерный реактор средней мощности производит 10 т искусственных радиоактивных веществ, большая часть которых, правда, относится к короткоживущим изотопам.Радиоактивные вещества и источники ионирующего излучения используются практически во всех отраслях промышленности, в здравоохранении, при проведении самых разнообразных научных исследований.

За последние полвека на Земле образовались десятки миллиардов кюри радиоактивных отходов, и эти цифры увеличиваются с каждым годом. Особенно острой проблема утилизации и захоронения РАО атомных электростанций становится в настоящее время, когда наступает время демонтажа большинства АЭС в мире (по данным МАГАТЭ, это более 65 реакторов АЭС и 260 реакторов, использующихся в научных целях). Несомненно, что самый значительный объем РАО образовался на территории нашей страны в результате реализации военных программ на протяжении более 50 лет. Во время создания и совершенствования ядерного оружия одной из главных задач была быстрая наработка ядерных делящихся материалов, дающих цепную реакцию. Такими материалами являются высокообогащенный уран и оружейный плутоний. На Земле образовались самые большие наземные и подземные хранилища РАО, представляющие огромную потенциальную опасность для биосферы на многие сотни лет.

http://zab.chita.ru/admin/pictures/424.jpgВопрос обращения с радиоактивными отходами предполагает оценку различных категорий и методов их хранения, а также разные требования в отношении защиты окружающей среды. Целью ликвидации является изоляция отходов от биосферы на чрезвычайно длительные периоды времени, обеспечение того, что остаточные радиоактивные вещества, достигающие биосферы, будут в незначительных концентрациях в сравнении, например, с естественным фоном радиоактивности, а также обеспечение уверенности в том, что риск при небрежном вмешательстве человека будет очень мал. Захоронение в геологическую среду, широко предлагается для достижения этих целей.

Однако,существует множество разнообразных предложений относительно способов захоронения радиоактивных отходов, например:

· Долговременное наземное хранилище,

· Глубокие скважины(на глубине несколько км),

· Плавление горной породы(предлагалось для отходов, выделяющих тепло)

· Прямое закачивание(подходит только для жидких отходов),

· Удаление в море,

· Удаление под дно океана,

· Удаление в зоны подвижек,

· Удаление в ледниковые щиты,

· Удаление в космос

Некоторые предложения еще только разрабатываются учеными разных стран мира, другие уже были запрещены международными соглашениями.Большинство ученых, исследующих данную проблему, признают наиболее рациональной возможность захоронения радиоактивных отходов в геологичекую среду.

Проблема РАО – составная часть «Повестки дня на XXI век»», принятой на Всемирной встрече на высшем уровне по проблемам Земли в Рио-де-Жанейро (1992) и «Программы действий по дальнейшему осуществлению “Повестки дня на ХХI век”», принятой Специальной сессией Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций (июнь 1997 г.). В последнем документе, в частности, намечена система мер по совершенствованию методов обращения с радиоактивными отходами, по расширению международного сотрудничества в этой области (обмен информацией и опытом, помощь и передача соответствующих технологий и др.), по ужесточению ответственности государств за обеспечение безопасного хранения и удаления РАО.

В свой работе я попробую проанализировать и дать оценку утилизации радиоактивных отходов в геологической среде, а также возможных поледствий такого захоронения.

2. Радиоактивные отходы.Происхождение и классификация.

2.1 Происхождение радиоактивных отходов.

К радиоактивным отходам относятся не подлежащие дальнейшему использованию материалы, растворы, газообразные среды, изделия, аппаратура, биологические объекты, грунт и т.п., в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормативными актами. В категорию «РАО» может быть включено также отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), если оно не подлежит последующей переработке с целью извлечения из него компонентов и после соответствующей выдержки направляется на захоронение. РАО подразделяются на высокоактивные отходы (ВАО), среднеактивные (САО) и низкоактивные (НАО). Деление отходов по категориям устанавливается нормативными актами.

Радиоактивные отходы представляют собой смесь стабильных химических элементов и радиоактивных осколочных и трансурановых радионуклидов. Осколочные элементы с номерами 35-47; 55-65 являются продуктами деления ядерного топлива. За 1 год работы большого энергетического реактора (при загрузке 100 т ядерного топлива c 5% урана-235) вырабатывается 10% (0.5 т) делящегося вещества и производится примерно 0.5 т осколочных элементов. В масштабах страны ежегодно только на энергетических реакторах АЭС вырабатывается 100 т осколочных элементов.

Основными и наиболее опасными для биосферы элементами радиоактивных отходов являются Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, I, Cs, Ba, La....Dy и трансурановые элементы: Np, Pu, Am и Cm . Растворы радиоактивных отходов высокой удельной активности по составу представляют собой смеси азотнокислых солей с концентрацией азотной кислоты до 2,8 моль/литр, в них присутствуют добавки HF (до 0,06 моль/литр) и H 2 SO 4 (до 0.1 моль/литр). Общее содержание солей конструкционных элементов и радионуклидов в растворах составляет приблизительно 10 мас%.Трансурановые элементы образуются в результате реакции нейтронного захвата. В ядерных реакторах топливо (обогащенный природный уран) в виде таблеток UO 2 помещается в трубки из циркониевой стали (тепловыделяющий элемент - ТВЭЛ). Эти трубки располагаются в активной зоне реактора, между ними помещаются блоки замедлителя (графита), регулирующие стрежни (кадмиевые) и трубки охлаждения, по которым циркулирует теплоноситель - чаще всего, вода. Одна загрузка ТВЭЛов работает примерно 1-2 года.

Радиоактивные отходы образуются:

При эксплуатации и снятии с эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла (добыча и переработка радиоактивных руд, изготовление тепловыделяющих элементов, производство электроэнергии на АЭС, переработка отработавшего ядерного топлива);

В процессе реализации военных программ по созданию ядерного оружия, консервации и ликвидации оборонных объектов и реабилитации территорий, загрязненных в результате деятельности предприятий по производству ядерных материалов;

При эксплуатации и снятии с эксплуатации кораблей военно-морского и гражданского флотов с ядерными энергетическими установками и баз их обслуживания;

При использовании изотопной продукции в народном хозяйстве и медицинских учреждениях;

В результате проведения ядерных взрывов в интересах народного хозяйства, при добыче полезных ископаемых, при выполнении космических программ, а также при авариях на атомных объектах.

При использовании радиоактивных материалов в медицинских и других научно-исследовательских учреждениях образуется значительно меньшее количество РАО, чем в атомной отрасли промышленности и военно-промышленном комплексе – это несколько десятков кубических метров отходов в год. Однако применение радиоактивных материалов расширяется, а вместе с ним возрастает объем отходов.

2.2 Классификация радиоактивных отходов

РАО классифицируют по различным признакам (рис. 1): по агрегатному состоянию, по составу (виду) излучения, по времени жизни (периоду полураспада Т 1/2), 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. Положительной 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 зависимости от уровня удельной (объемной) активности именно и определяется степенью 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. Продолжительность 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 радиоактивных элементов: на короткоживущие период полураспада меньше года; среднеживущие от года до ста лет и долгоживущие более ста лет.

Существование на земле живых организмов (люди, птицы, животные, растения) во многом зависит от того, насколько среда, в которой они обитают, защищена от загрязнения. Каждый год человечество накапливает огромное количество мусора, и это приводит к тому, что радиоактивные отходы становятся угрозой всему миру, если их не уничтожать.

Сейчас уже есть немало стран, где проблеме загрязнения среды, источниками которой служат бытовые, промышленные отходы, уделяют особое внимание:

• разделяют бытовой мусор, а затем применяют способы безопасной его переработки;
• строят заводы по утилизации отходов;
• образовывают специально оборудованные площадки для захоронения опасных веществ;
• создают новые технологии по переработке вторичного сырья.

Такие страны, как Япония, Швеция, Голландия и другие некоторые государства к вопросам захоронения радиоактивных отходов и утилизации бытового мусора относятся серьезно.

Результатом же безответственного отношения становится образование гигантских свалок, где отходы жизнедеятельности разлагаются, превращаясь в горы токсичного мусора.

Когда появились отходы

С появлением человека на Земле появились и отходы. Но если древние жители не знали, что такое лампочки, стекло, полиэтилен и другие современные достижения, то сейчас над проблемой уничтожения химических отходов работают научные лаборатории, куда привлекаются талантливые ученые. До сих пор до конца не ясно, что ждет мир через сотни, тысячи лет, если отходы будут накапливаться.

Первые бытовые изобретения появились с развитием стекольного производства. Вначале его производили немного, и никто не задумывался над проблемой образования отходов. Промышленность, шагая в ногу с научными достижениями, стала активно развиваться к началу XIX века. Стремительно вырастали фабрики, где использовали машинное оборудование. В атмосферу выбрасывались тонны переработанного угля, который загрязнял атмосферу из-за образования едкого дыма. Сейчас промышленные гиганты «подкармливают» реки, моря и озера огромным количеством токсичных выбросов, природные источники поневоле становятся местами их захоронения.

Классификация

В России действует Федеральный Закон №190 от 11.07.2011 года, где отражены основные Положения по сбору и обращению с радиоактивными отходами. Главные критерии оценки, по которым происходит классификация радиоактивных отходов:

• удаляемые - радиоактивные отходы, не превышающие риски радиационного воздействия и затраты при извлечении из хранилища с последующим захоронением или обращением с ними.
• особые - радиоактивные отходы, превышающие риски радиационного воздействия и затраты при последующем захоронении или извлечении.

Источники радиации опасны своим губительным влиянием на организм человека, и поэтому необходимость локализации активных отработок крайне важна. Атомные электростанции почти не производят , но с ними связана другая сложная проблема. Отработанным топливом заполняют емкости, они остаются радиоактивными еще на протяжении длительного времени, а количество его постоянно растет. Еще в 50-х годах предпринимались первые попытки исследований с целью решения проблемы радиоактивных отходов. Высказывались предложения отправлять их в космос, хранить на дне океана и других труднодоступных местах.

Существуют разные планы захоронения отходов, но решения об использовании территорий оспариваются общественными организациями и экологами. Государственные научные лаборатории работают над проблемой уничтожения самых опасных отходов почти с тех пор, как появилась ядерная физика.

В случае успеха это позволит сократить количество образования радиоактивных отходов атомных электростанций до 90 процентов.

На атомных электростанциях происходит следующее: топливный стержень с оксидом урана находится в цилиндре из нержавеющей стали. Его помещают в реактор, уран распадается, выделяет тепловую энергию, она приводит в движение турбину и производит электричество. Но после того как всего 5 процентов урана подверглось радиоактивному распаду, весь стержень загрязняется другими элементами, и от него необходимо избавляться.

Получается так называемое отработанное радиоактивное топливо. Оно больше не пригодно для производства электричества и становится отходом. Вещество содержит примеси плутония, америция, церия и других побочных продуктов ядерного распада - это опасный радиоактивный «коктейль». Американские ученые проводят эксперименты с применением особых аппаратов для искусственного завершения цикла ядерного распада.

Захоронение отходов

Объекты, где осуществляют хранение радиоактивных отходов, не обозначены на картах, на дорогах нет никаких опознавательных знаков, периметр тщательно охраняется. При этом систему охраны показывать запрещено кому бы то ни было. По территории России разбросано несколько десятков таких объектов. Здесь строят хранилища радиоактивных отходов. Одно из таких объединений перерабатывает ядерное топливо. Полезные вещества отделяют от активных отходов. Их утилизируют, ценные компоненты снова идут на продажу.

Требования иностранного покупателя просты: он берет топливо, использует его, радиоактивные отходы возвращает обратно. Их везут на завод по железной дороге, погрузкой занимаются роботы, а человеку приближаться к этим контейнерам смертельно опасно. Герметичные, прочные емкости устанавливают в специальные вагоны. Большой вагон переворачивают, специальными машинами укладывают контейнеры с топливом, затем его возвращают на рельсы и специальными составами с предупрежденными железнодорожными службами, органами МВД отправляют с атомной станции к пункту предприятия.

В 2002 году прошли демонстрации «зеленых», они протестовали против ввоза в страну ядерных отходов. Российские атомщики считают, что их провоцируют иностранные конкуренты.

На специализированных фабриках перерабатывают отходы средней и низкой активности. Источники – все, что окружает людей в обычной жизни: облученные части медицинских приборов, детали электронной техники и другие приборы. Их привозят в контейнерах на специальных машинах, которые доставляют радиоактивные отходы обычными дорогами в сопровождении полиции. Внешне от стандартного мусоровоза их отличает только окраска. На входе - санпропускник. Здесь каждый должен переодеться, сменить обувь.

Только после этого можно попасть на рабочее место, где запрещается принимать пищу, употреблять спиртные напитки, курить, пользоваться косметикой и находиться без спецовки.

Для сотрудников таких специфических предприятий это обычная работа. Разница в одном: если на пульте управления вдруг загорается красный свет, нужно немедленно убегать: источники радиации невозможно ни увидеть, ни почувствовать. Контрольные приборы установлены во всех помещениях. Когда все в порядке - горит зеленая лампа. Рабочие помещения делятся на 3 класса.

1 класс

Здесь перерабатывают отходы. В печи радиоактивные отходы превращаются в стекло. Людям заходить в такие помещения запрещено - это смертельно опасно. Все процессы автоматизированы. Войти можно только в случае аварии в особых средствах защиты:

• изолирующий противогаз (специальная защита из свинца, поглощающая , щитки для защиты глаз);
• специальное обмундирование;
• дистанционные средства: щупы, захваты, особенные манипуляторы;

Работая на таких предприятиях и выполняя безукоризненно меры предосторожности, люди не подвергаются опасности облучения радиацией.

2 класс

Отсюда оператор управляет печами, на мониторе он видит все, что в них происходит. Ко второму классу также относятся комнаты, где работают с контейнерами. В них бывают отходы разной активности. Здесь три основных правила: «стой дальше», «работай быстрее», «не забывай о защите»!

Контейнер с отходами голыми руками не возьмешь. Есть опасность получения серьезного облучения. Респираторы и рабочие рукавицы надевают только один раз, когда их снимают, они тоже становятся радиоактивными отходами. Их сжигают, золу дезактивируют. Каждый работник всегда носит индивидуальный дозиметр, который показывает, сколько радиации собрано за рабочую смену и суммарную дозу, если она превышает норму, то человека переводят на безопасную работу.

3 класс

К нему относятся коридоры и вентиляционные шахты. Здесь работает мощная система кондиционирования. Каждые 5 минут воздух полностью заменяется. На заводе по переработке радиоактивных отходов чище, чем на кухне у хорошей хозяйки. После каждой перевозки машины поливают специальным раствором. Несколько человек работают в резиновых сапогах со шлангом в руках, но процессы автоматизируют, чтобы они становились не такими трудоемкими.

2 раза в день территорию цеха моют водой с обыкновенным стиральным порошком, пол покрыт пластикатом, углы закруглены, швы хорошо заклеены, нет плинтусов и труднодоступных мест, которые нельзя хорошо вымыть. После уборки вода становится радиоактивной, она стекает в специальные отверстия, по трубам собирается в огромную емкость под землей. Жидкие отходы тщательно фильтруют. Воду очищают так, что ее можно пить.

Радиоактивные отходы прячут «под семью замками». Глубина бункеров обычно составляет 7‒8 метров, стены железобетонные, пока хранилище заполняется, над ним устанавливают металлический ангар. Для хранения очень опасных отходов используют контейнеры с высокой степенью защиты. Внутри такого контейнера свинец, в нем всего лишь 12 маленьких лунок размером с оружейный патрон. Менее опасные отходы устанавливают в огромные железобетонные контейнеры. Все это опускают в шахты и закрывают люком.

Эти емкости в дальнейшем могут быть извлечены и отправлены на последующую переработку, чтобы произвести захоронение радиоактивных отходов окончательно.

Заполненные хранилища засыпают особым сортом глины, в случае землетрясения она склеит трещины. Хранилище закрывают железобетонными плитами, цементируют, асфальтируют и засыпают землей. После этого радиоактивные отходы не представляют опасности. Часть из них распадается на безопасные элементы только через 100‒200 лет. На секретных картах, где обозначены хранилища, стоит гриф «хранить вечно»!

Полигоны, где происходит захоронение радиоактивных отходов, находятся на значительном удалении от городов, поселков и водоемов. Атомная энергетика, военные программы - проблемы, которые волнуют все мировое сообщество. Они заключаются не только в том, чтобы обезопасить человека от влияния источников образования РАО, но и тщательно их охранять от террористов. Не исключено, что полигоны, где хранятся радиоактивные отходы, могут стать объектом для мишени при военных конфликтах.

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.

Часто путают и считают синонимами радиоактивные отходы и отработавшее ядерное топливо . Следует различать эти понятия. Радиоактивные отходы, это материалы, использование которых не предусматривается. Отработавшее ядерное топливо представляет собой тепловыделяющие элементы, содержащие остатки ядерного топлива и множество продуктов деления, в основном 137 Cs и 90 Sr , широко применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и научной деятельности. Поэтому оно является ценным ресурсом, в результате переработки которого получают свежее ядерное топливо и изотопные источники.

Источники появления отходов

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).

Примеры источников появления радиоактивных отходов в человеческой деятельности:

Работа с такими веществами регламентируются санитарными правилами, выпущенными Санэпиднадзором .

• Уголь . Уголь содержит небольшое число радионуклидов, таких как уран или торий, однако содержание этих элементов в угле меньше их средней концентрации в земной коре.

Их концентрация возрастает в зольной пыли, поскольку они практически не горят.

Однако радиоактивность золы также очень мала, она примерно равна радиоактивности чёрного глинистого сланца и меньше, чем у фосфатных пород, но представляет известную опасность, так как некоторое количество зольной пыли остаётся в атмосфере и вдыхается человеком. При этом совокупный объём выбросов достаточно велик и составляет эквивалент 1000 тонн урана в России и 40000 тонн во всём мире.

Классификация

Условно радиоактивные отходы делятся на:

• низкоактивные (делятся на четыре класса: A, B, C и GTCC (самый опасный);
• среднеактивные (законодательство США не выделяет этот тип РАО в отдельный класс, термин в основном используется в странах Европы);
• высокоактивные.

Законодательство США выделяет также трансурановые РАО. К этому классу относятся отходы, загрязненные альфа-излучающими трансурановыми радионуклидами, с периодами полураспада более 20 лет и концентрацией большей 100 нКи /г, вне зависимости от их формы или происхождения, исключая высокоактивные РАО . В связи с долгим периодом распада трансурановых отходов их захоронение проходит тщательнее, чем захоронение малоактивных и среднеактивных отходов. Также особое внимание этому классу отходов выделяется потому, что все трансурановые элементы являются искусственными и поведение в окружающей среде и в организме человека некоторых из них уникально.

Ниже приведена классификация жидких и твёрдых радиоактивных отходов в соответствии с «Основными санитарными правилами обеспечения радиационной безопасности" (ОСПОРБ 99/2010).

Одним из критериев такой классификации является тепловыделение. У низкоактивных РАО тепловыделение чрезвычайно мало. У среднеактивных оно существенно, но активный отвод тепла не требуется. У высокоактивных РАО тепловыделение настолько велико, что они требуют активного охлаждения.

Обращение с радиоактивными отходами

Изначально считалось, что достаточной мерой является рассеяние радиоактивных изотопов в окружающей среде , по аналогии с отходами производства в других отраслях промышленности . На предприятии «Маяк» в первые годы работы все радиоактивные отходы сбрасывались в близлежащие водоёмы. Вследствие чего загрязнёнными оказались теченский каскад водоёмов и сама река Теча .

Позже выяснилось, что за счёт естественных природных и биологических процессов радиоактивные изотопы концентрируются в тех или иных подсистемах биосферы (в основном в животных, в их органах и тканях), что повышает риски облучения населения (за счёт перемещения больших концентраций радиоактивных элементов и возможного их попадания с пищей в организм человека). Поэтому отношение к радиоактивным отходам было изменено.

1) Защита здоровья человека . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень защиты здоровья человека.

2) Охрана окружающей среды . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень охраны окружающей среды.

3) Защита за пределами национальных границ . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы учитывались возможные последствия для здоровья человека и окружающей среды за пределами национальных границ.

4) Защита будущих поколений . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы предсказуемые последствия для здоровья будущих поколений не превышали соответствующие уровни последствий, которые приемлемы в наши дни.

5) Бремя для будущих поколений . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы не налагать чрезмерного бремени на будущие поколения.

6) Национальная правовая структура . Обращение с радиоактивными отходами осуществляется в рамках соответствующей национальной правовой структуры, предусматривающей чёткое распределение обязанностей и обеспечение независимых регулирующих функций.

7) Контроль за образованием радиоактивных отходов . Образование радиоактивных отходов удерживается на минимальном практически осуществимом уровне.

8) Взаимозависимости образования радиоактивных отходов и обращения с ними . Надлежащим образом учитываются взаимозависимости между всеми стадиями образования радиоактивных отходов и обращения с ними.

9) Безопасность установок . Безопасность установок для обращения с радиоактивными отходами надлежащим образом обеспечивается на протяжении всего срока их службы.

Основные стадии обращения с радиоактивными отходами

• При хранении радиоактивных отходов их следует содержать таким образом, чтобы:
  • обеспечивались их изоляция, охрана и мониторинг окружающей среды;
  • по возможности облегчались действия на последующих этапах (если они предусмотрены).

В некоторых случаях хранение может осуществляться главным образом по техническим соображениям, например, хранение радиоактивных отходов, содержащих в основном короткоживущие радионуклиды, в целях их распада и последующего сброса в санкционированных пределах, или хранение радиоактивных отходов высокого уровня активности до их захоронения в геологических формациях в целях уменьшения тепловыделения.

• Предварительная обработка отходов является первоначальной стадией обращения с отходами. Она включает сбор, регулирование химического состава и дезактивацию и к ней может относиться период промежуточного хранения. Эта стадия очень важна, так как во многих случаях в ходе предварительной обработки представляется наилучшая возможность для разделения потоков отходов.

• Обработка радиоактивных отходов включает операции, цель которых состоит в повышении безопасности или экономичности посредством изменения характеристик радиоактивных отходов. Основные концепции обработки: уменьшение объёма, удаление радионуклидов и изменение состава. Примеры:
  • сжигание горючих отходов или уплотнение сухих твёрдых отходов;
  • выпаривание , фильтрация или ионный обмен потоков жидких отходов;
  • осаждение или флокуляция химических веществ.

Капсула для радиоактивных отходов

• Кондиционирование радиоактивных отходов состоит из таких операций, в процессе которых радиоактивным отходам придают форму, приемлемую для перемещения, перевозки, хранения и захоронения. Эти операции могут включать иммобилизацию радиоактивных отходов, помещение отходов в контейнеры и обеспечение дополнительной упаковки. Общепринятые методы иммобилизации включают отверждение жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности путём их включения в цемент (цементирование) или битум (битумирование), а также остекловывание жидких радиоактивных отходов. Иммобилизованные отходы в свою очередь в зависимости от характера и их концентрации могут упаковываться в различные контейнеры, начиная от обычных 200-литровых стальных бочек до имеющих сложную конструкцию контейнеров с толстыми стенками. В многих случаях обработка и кондиционирование проводятся в тесной связи друг с другом.

• Захоронение главным образом состоит в том, что радиоактивные отходы помещаются в установку для захоронения при соответствующем обеспечении безопасности без намерения их изъятия и без обеспечения долгосрочного наблюдения за хранилищем и технического обслуживания. Безопасность в основном достигается посредством концентрации и удержания, что предусматривает изоляцию надлежащим образом концентрированных радиоактивных отходов в установке для захоронения.

Технологии

Обращение со среднеактивными РАО

Обычно в ядерной индустрии среднеактивные РАО подвергаются ионному обмену или другим методам, целью которых является концентрация радиоактивности в малом объёме. После обработки уже гораздо менее радиоактивное тело полностью обезвреживают. Существует возможность использовать гидроксид железа в качестве флокулянта для удаления радиоактивных металлов из водных растворов. После абсорбции радиоизотопов гидроксидом железа полученный осадок помещают в металлический барабан, где он перемешивается с цементом, образуя твердую смесь. Для большей стабильности и долговечности бетон изготовляют из зольной пыли или печного шлака и портландцемента (в отличие от обычного бетона, который состоит из портландцемента, гравия и песка).

Обращение с высокоактивными РАО

Удаление малоактивных РАО

Перевозка опок с высокоактивными РАО на поезде, Великобритания

Хранение

Для временного хранения высокоактивных РАО предназначены резервуары для хранения отработанного ядерного топлива и хранилища с сухотарными бочками, позволяющие распасться короткоживущим изотопам перед дальнейшей переработкой.

Витрификация

Долговременное хранение РАО требует консервации отходов в форме, которая не будет вступать в реакции и разрушаться на протяжении долгого времени. Одним из способов достижения подобного состояния является витрификация (или остеклование). В настоящее время в Селлафилде (Великобритания) высокоактивные РАО (очищенные продукты первой стадии пурекс-процесса) смешивают с сахаром и затем кальцинируют. Кальцинирование подразумевает прохождение отходов через нагретую вращающуюся трубу и ставит целью испарение воды и деазотирование продуктов деления, чтобы повысить стабильность получаемой стекловидной массы.

В полученное вещество, находящееся в индукционной печи, постоянно добавляют измельченное стекло. В результате получается новая субстанция, в которой при затвердении отходы связываются со стеклянной матрицей. Это вещество в расплавленном состоянии вливается в цилиндры из легированной стали . Охлаждаясь, жидкость затвердевает, превращаясь в стекло, которое является крайне устойчивым к воздействию воды. По данным международного технологического общества, потребуется около миллиона лет, чтобы 10 % такого стекла растворилось в воде.

После заполнения цилиндр заваривают, затем моют. После обследования на предмет внешнего загрязнения стальные цилиндры отправляют в подземные хранилища. Такое состояние отходов остаётся неизменным в течение многих тысяч лет.

Стекло внутри цилиндра имеет гладкую чёрную поверхность. В Великобритании вся работа проделывается с использованием камер для работы с высокоактивными веществами. Сахар добавляется для предотвращения образования летучего вещества RuO 4 , содержащего радиоактивный рутений. На Западе к отходам добавляют боросиликатное стекло, идентичное по составу пирексу ; в странах бывшего СССР обычно применяют фосфатное стекло. Количество продуктов деления в стекле должно быть ограничено, так как некоторые элементы (палладий , металлы платиновой группы и теллур) стремятся образовать металлические фазы отдельно от стекла. Один из заводов по витрификации находится в Германии , там перерабатываются отходы деятельности небольшой демонстрационной перерабатывающей фабрики, прекратившей своё существование.

В 1997 году в 20 странах, обладающих большей частью мирового ядерного потенциала, запасы отработанного топлива в хранилищах внутри реакторов составляли 148 тыс. тонн, 59 % из которых были утилизированы. Во внешних хранилищах находилось 78 тыс. тонн отходов, из которых утилизировано 44 %. С учетом темпов утилизации (около 12 тыс. тонн ежегодно), до окончательного устранения отходов ещё достаточно далеко.

Геологическое захоронение

Поиски подходящих мест для глубокого окончательного захоронения отходов в настоящее время ведутся в нескольких странах; ожидается, что первые подобные хранилища вступят в эксплуатацию после 2010 года. Международная исследовательская лаборатория в швейцарском Гримзеле занимается вопросами, посвящёнными захоронению РАО. Швеция говорит о своих планах по прямому захоронению использованного топлива с использованием технологии KBS-3, после того, как шведский парламент счёл её достаточно безопасной. В Германии в настоящее время ведутся дискуссии о поисках места для постоянного хранения РАО, активные протесты заявляют жители деревни Горлебен региона Вендланд . Это место вплоть до 1990 года казалось идеальным для захоронения РАО благодаря своей близости к границам бывшей Германской демократической республики . Сейчас РАО находятся в Горлебене на временном хранении, решение о месте их окончательного захоронения пока не принято. Власти США выбрали местом захоронения Юкка-Маунтин, штат Невада , однако данный проект встретил сильное противодействие и стал темой жарких дискуссий. Существует проект создания международного хранилища высокоактивных РАО, в качестве возможных мест захоронения предлагаются Австралия и Россия . Однако власти Австралии выступают против подобного предложения.

Существуют проекты захоронения РАО в океанах, среди которых - захоронение под абиссальной зоной морского дна, захоронение в зоне субдукции , в результате чего отходы будут медленно опускаться к земной мантии , а также захоронение под природным или искусственным островом. Данные проекты имеют очевидные достоинства и позволят решить на международном уровне неприятную проблему захоронения РАО, но, несмотря на это, в настоящее время они заморожены из-за запрещающих положений морского права. Другая причина состоит в том, что в Европе и Северной Америке всерьёз опасаются утечки из подобного хранилища, что приведет к экологической катастрофе. Реальная возможность подобной опасности не доказана; тем не менее, запреты были усилены после сброса РАО с кораблей. Однако, в будущем о создании океанских хранилищ РАО всерьёз способны задуматься страны, которые не смогут найти других решений данной проблемы.

В 1990-х годах было разработано и запатентовано несколько вариантов конвейерного захоронения в недра радиоактивных отходов. Технология предполагалась следующая: пробуривается стартовая скважина большого диаметра глубиной до 1 км, внутрь опускается капсула, загруженная концентратом радиоактивных отходов весом до 10 т, капсула должна саморазогреваться и в форме «огненного шара» проплавлять земную породу. После заглубления первого «огненного шара» в ту же скважину должна опускаться вторая капсула, затем третья и т. д., создавая некий конвейер.

Повторное использование РАО

Ещё одним применением изотопам, содержащимся в РАО, является их повторное использование. Уже сейчас цезий-137 , стронций-90 , технеций-99 и некоторые другие изотопы используются для облучения пищевых продуктов и обеспечивают работу радиоизотопных термоэлектрических генераторов.

Удаление РАО в космос

Отправка РАО в космос является заманчивой идеей, поскольку РАО навсегда удаляются из окружающей среды. Однако у подобных проектов есть значительные недостатки, один из самых важных - возможность аварии ракеты-носителя. Кроме того, значительное число запусков и большая их стоимость делает это предложение непрактичным. Дело также усложняется тем, что до сих пор не достигнуты международные соглашения по поводу данной проблемы.

Ядерный топливный цикл

Начало цикла

Отходы начального периода ядерного топливного цикла - обычно полученная в результате извлечения урана пустая порода, испускающая альфа-частицы . Она обычно содержит радий и продукты его распада.

Главный побочный продукт обогащения - обеднённый уран, состоящий главным образом из урана-238, с содержанием урана-235 менее 0,3 %. Он находится на хранении в форме UF 6 (отвальный гексафторид урана) и может быть также переведен в форму U 3 O 8 . В небольших количествах обедненный уран находит применение в областях, где ценится его крайне высокая плотность, например при изготовлении килей яхт и противотанковых снарядов. Между тем, в России и за рубежом накопилось несколько миллионов тонн отвального гексафторида урана , планов по дальнейшему использованию которого в обозримой перспективе нет. Отвальный гексафторид урана может использоваться (вместе с повторно используемым плутонием) для создания смешанного оксидного ядерного топлива (которое может иметь спрос при условии строительства в стране в значительных количествах реакторов на быстрых нейтронах) и для разбавления высокообогащенного урана, входящего ранее в состав ядерного оружия . Это разбавление, называемое также обеднением, означает, что любая страна или группировка, получившая в своё распоряжение ядерное топливо, должна будет повторить очень дорогой и сложный процесс обогащения, прежде чем сможет создать оружие.

Окончание цикла

Вещества, в которых подошёл к концу ядерный топливный цикл (в основном это отработавшие топливные стержни), содержат продукты деления, испускающие бета- и гамма-лучи. Они также могут содержать актиноиды , испускающие альфа-частицы, к которым относятся уран-234 (234 U), нептуний-237 (237 Np), плутоний-238 (238 Pu) и америций-241 (241 Am), а иногда даже источники нейтронов, такие как калифорний-252 (252 Cf). Эти изотопы образуются в ядерных реакторах.

Важно различать обработку урана с целью получения топлива и переработку использованного урана. Использованное горючее содержит высокорадиоактивные продукты деления. Многие из них являются поглотителями нейтронов, получив, таким образом, название «нейтронных ядов». В конечном итоге их количество возрастает до такой степени, что, улавливая нейтроны, они останавливают цепную реакцию даже при полном удалении стержней-поглотителей нейтронов .

Достигшее этого состояния топливо необходимо заменить свежим, несмотря на по-прежнему достаточное количество урана-235 и плутония. В настоящее время в США использованное топливо отправляется на хранение. В других странах (в частности, в России, Великобритании, Франции и Японии), это топливо перерабатывается с целью удаления продуктов деления, затем после дообогащения возможно его повторное использование. В России такое топливо называется регенерированным. Процесс переработки включает работу с высокорадиоактивными веществами, а удалённые из топлива продукты деления - это концентрированная форма высокоактивных РАО, так же, как используемые в переработке химикаты.

Для замыкания ядерного топливного цикла предполагается использовать реакторы на быстрых нейтронах , который позволяет перерабатывать топливо, являющееся отходами работы реакторов на тепловых нейтронах .

К вопросу о распространении ядерного оружия

При работе с ураном и плутонием часто рассматривается возможность их использования при создании ядерного оружия. Активные ядерные реакторы и запасы ядерного оружия тщательно охраняются. Однако, высокоактивные РАО из ядерных реакторов могут содержать плутоний. Он идентичен плутонию, используемому в реакторах, и состоит из 239 Pu (идеально подходящего для создания ядерного оружия) и 240 Pu (нежелательный компонент, крайне радиоактивен); эти два изотопа очень тяжело разделить. Более того, высокоактивные РАО из реакторов полны высокорадиоактивных продуктов деления; впрочем, их большая часть - короткоживущие изотопы . Это означает, что возможно захоронение отходов, и через много лет продукты деления распадутся, уменьшив радиоактивность отходов и облегчив работу с плутонием. Более того, нежелательный изотоп 240 Pu распадается быстрее, чем 239 Pu, таким образом, качество сырья для создания оружия со временем растет (несмотря на уменьшение количества). Это вызывает споры о том, что с течением времени хранилища отходов могут превратиться в своеобразные «рудники плутония», из которых относительно легко можно будет добыть сырье для оружия. Против этих предположений говорит тот факт, что период полураспада 240 Pu составляет 6560 лет, а период полураспада 239 Pu - 24110 лет, таким образом, сравнительное обогащение одного изотопа относительно другого произойдет только через 9000 лет (это означает, что в течение этого времени доля 240 Pu в веществе, состоящем из нескольких изотопов, самостоятельно уменьшится вдвое - типичное превращение реакторного плутония в оружейный плутоний). Следовательно, «рудники оружейного плутония» если и станут проблемой, то только в очень отдаленном будущем.

Одно из решений этой проблемы - повторно использовать переработанный плутоний в качестве топлива, например, в быстрых ядерных реакторах. Однако само существование фабрик по регенерации ядерного топлива, необходимой для отделения плутония от других элементов, создает возможность для распространения ядерного оружия. В пирометаллургических быстрых реакторах получаемые отходы имеют актиноидную структуру, что не позволяет использовать их для создания оружия.

Переработка ядерного оружия

Отходы от переработки ядерного оружия (в отличие от его изготовления, которое требует первичного сырья из реакторного топлива), не содержат источников бета- и гамма-лучей, за исключением трития и америция. В них содержится гораздо большее число актиноидов, испускающих альфа-лучи, таких как плутоний-239, подвергающийся ядерной реакции в бомбах, а также некоторые вещества с большой удельной радиоактивностью, такие как плутоний-238 или полоний .

В прошлом в качестве ядерного заряда в бомбах предлагались бериллий и высокоактивные альфа-излучатели, такие как полоний. Сейчас альтернативой полонию является плутоний-238. По причинам государственной безопасности, подробные конструкции современных бомб не освещаются в литературе, доступной широкому кругу читателей.