Радиоактивные отходы – это тип опасных отходов , содержащих радиоактивный материал . Радиоактивные отходы являются результатом многих видов деятельности, включая ядерную медицину , ядерные исследования , производство атомной энергии , вывод из эксплуатации ядерных объектов , добычу редкоземельных элементов и переработку ядерного оружия . [1] Хранение и утилизация радиоактивных отходов регулируются государственными органами в целях защиты здоровья человека и окружающей среды.
Радиоактивные отходы в целом классифицируются на отходы низкой активности (НАО), такие как бумага, тряпки, инструменты, одежда, которые содержат небольшие количества преимущественно короткоживущей радиоактивности, отходы средней активности (САО), которые содержат более высокие количества радиоактивности и требует некоторой защиты, а также высокоактивные отходы (ВАО), которые являются высокорадиоактивными и горячими из-за остаточного тепла, поэтому требуют охлаждения и защиты.
На заводах по переработке ядерного топлива около 96% отработанного ядерного топлива перерабатывается обратно в топливо на основе урана и смешанное оксидное (МОКС) топливо . Оставшиеся 4% составляют второстепенные актиниды и продукты деления , последние из которых представляют собой смесь стабильных и быстро распадающихся (вероятнее всего, уже распавшихся в бассейне отработанного топлива ) элементов, среднеживущих продуктов деления, таких как стронций-90 и цезий-137 и наконец, семь долгоживущих продуктов деления с периодом полураспада от сотен тысяч до миллионов лет. Между тем, второстепенные актиниды представляют собой тяжелые элементы, отличные от урана и плутония, которые образуются в результате захвата нейтронов . Период их полураспада варьируется от нескольких лет до миллионов лет, и как альфа-излучатели они особенно радиотоксичны. Несмотря на то, что существуют предлагаемые (и в гораздо меньшей степени текущие) варианты использования всех этих элементов, переработка в промышленных масштабах с использованием процесса PUREX утилизирует их как отходы вместе с продуктами деления. Отходы впоследствии перерабатываются в стеклоподобную керамику для хранения в глубоком геологическом хранилище .
Срок хранения радиоактивных отходов зависит от типа отходов и содержащихся в них радиоактивных изотопов. Краткосрочными подходами к хранению радиоактивных отходов являются их разделение и хранение на поверхности или в приповерхностных слоях. Захоронение в глубоком геологическом хранилище является предпочтительным решением для долгосрочного хранения высокоактивных отходов, тогда как повторное использование и трансмутация являются предпочтительными решениями для сокращения запасов ВАО. Границы переработки отработавшего ядерного топлива являются нормативными и экономическими, а также проблемой радиоактивного загрязнения , если процессы химического разделения не могут обеспечить очень высокую чистоту. Более того, элементы могут присутствовать как в полезных, так и в вредных изотопах, что потребует дорогостоящего и энергоемкого разделения изотопов для их использования, что в настоящее время является неэкономической перспективой.
Сводные данные об объемах радиоактивных отходов и подходах к обращению с ними для большинства развитых стран представляются и периодически пересматриваются в рамках совместной конвенции Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ). [2]
Радиоактивные отходы обычно состоят из ряда радионуклидов , которые представляют собой нестабильные изотопы элементов, которые подвергаются распаду и тем самым испускают ионизирующее излучение , вредное для человека и окружающей среды. Различные изотопы испускают разные типы и уровни радиации, которые сохраняются в течение разных периодов времени.
Радиоактивность всех радиоактивных отходов со временем ослабевает. У всех радионуклидов , содержащихся в отходах, есть период полураспада — время, за которое половина атомов распадается на другой нуклид . В конце концов, все радиоактивные отходы распадаются на нерадиоактивные элементы (т.е. стабильные нуклиды ). Поскольку радиоактивный распад подчиняется правилу полураспада, скорость распада обратно пропорциональна продолжительности распада. Другими словами, излучение долгоживущего изотопа, такого как йод-129, будет гораздо менее интенсивным, чем излучение короткоживущего изотопа, такого как йод-131 . [3] В двух таблицах показаны некоторые основные радиоизотопы, периоды их полураспада и их радиационный выход как доля выхода деления урана-235.
Энергия и тип ионизирующего излучения, испускаемого радиоактивным веществом, также являются важными факторами, определяющими его угрозу для человека. [4] Химические свойства радиоактивного элемента будут определять, насколько мобильно это вещество и насколько вероятно его распространение в окружающую среду и загрязнение людей. [5] Ситуация еще больше усложняется тем фактом, что многие радиоизотопы распадаются не сразу до стабильного состояния, а скорее до радиоактивных продуктов распада в рамках цепочки распада , прежде чем в конечном итоге достичь стабильного состояния.
Воздействие радиоактивных отходов может нанести вред здоровью из-за воздействия ионизирующего излучения. У людей доза в 1 зиверт несет в себе 5,5% риск развития рака [6] , и регулирующие органы предполагают, что риск линейно пропорционален дозе даже для низких доз. Ионизирующее излучение может вызвать делеции в хромосомах. [7] Если развивающийся организм, такой как плод , подвергается облучению, возможно возникновение врожденного дефекта , но маловероятно, что этот дефект будет в гамете или клетке , образующей гамету . Частота радиационно-индуцированных мутаций у людей невелика, как и у большинства млекопитающих, из-за естественных механизмов восстановления клеток, многие из которых только сейчас стали известны. Эти механизмы варьируются от восстановления ДНК, мРНК и белков до внутреннего лизосомного переваривания дефектных белков и даже индуцированного клеточного самоубийства — апоптоза [8].
В зависимости от режима распада и фармакокинетики элемента (как организм его перерабатывает и насколько быстро) угроза от воздействия той или иной активности радиоизотопа будет различаться. Например, йод-131 является короткоживущим бета- и гамма- излучателем, но поскольку он концентрируется в щитовидной железе, он более способен вызвать повреждение, чем цезий -137, который, будучи водорастворимым , быстро выводится через мочу. Аналогичным образом, альфа- излучающие актиниды и радий считаются очень вредными, поскольку они, как правило, имеют длительный биологический период полураспада , а их излучение имеет высокую относительную биологическую эффективность , что делает его гораздо более разрушительным для тканей на количество выделенной энергии. Из-за таких различий правила определения биологического ущерба сильно различаются в зависимости от радиоизотопа, времени воздействия, а иногда и природы химического соединения, содержащего радиоизотоп.
Радиоактивные отходы происходят из нескольких источников. В странах, где есть атомные электростанции, ядерное вооружение или заводы по переработке ядерного топлива, большая часть отходов образуется в результате ядерного топливного цикла и переработки ядерного оружия. Другие источники включают медицинские и промышленные отходы, а также радиоактивные материалы природного происхождения (НОРМ), которые могут концентрироваться в результате переработки или потребления угля, нефти и газа, а также некоторых полезных ископаемых, как описано ниже.
Отходы начальной стадии ядерного топливного цикла обычно представляют собой альфа-излучающие отходы добычи урана. Он часто содержит радий и продукты его распада.
Концентрат диоксида урана (UO 2 ), полученный в горнодобывающей промышленности, примерно в тысячу раз радиоактивнее гранита, используемого в зданиях. Его очищают от желтого кека (U 3 O 8 ), затем конвертируют в газообразный гексафторид урана (UF 6 ). В виде газа он подвергается обогащению с целью увеличения содержания U-235 с 0,7% до примерно 4,4% (НОУ). Затем его превращают в твердый оксид керамики (UO 2 ) для сборки в качестве топливных элементов реактора. [14]
Основным побочным продуктом обогащения является обедненный уран (DU), главным образом изотоп U-238 , с содержанием U-235 ~0,3%. Он хранится либо в виде UF 6 , либо в виде U 3 O 8 . Некоторые из них используются там, где их чрезвычайно высокая плотность делает их ценными, например, в противотанковых снарядах и, по крайней мере, в одном случае даже в киле парусной лодки . [15] Он также используется с плутонием для изготовления смешанного оксидного топлива (МОКС) и для разбавления или разбавления высокообогащенного урана из запасов оружия, который сейчас перенаправляется в реакторное топливо.
Задняя часть ядерного топливного цикла, в основном отработанные топливные стержни , содержит продукты деления , испускающие бета- и гамма-излучение, и актиниды , испускающие альфа-частицы , такие как уран-234 (период полураспада 245 тысяч лет), нептуний-237 ( 2,144 миллиона лет), плутоний-238 (87,7 лет) и америций-241 (432 года), а также иногда некоторые излучатели нейтронов, такие как калифорний (период полураспада калифорния-251 898 лет). Эти изотопы образуются в ядерных реакторах .
Важно отличать переработку урана для производства топлива от переработки отработанного топлива. Использованное топливо содержит высокорадиоактивные продукты деления (см. ниже высокоактивные отходы). Многие из них являются поглотителями нейтронов, в данном контексте называемыми нейтронными ядами . В конечном итоге они достигают уровня, при котором они поглощают такое количество нейтронов, что цепная реакция прекращается, даже если стержни управления полностью удалены. В этот момент топливо в реакторе необходимо заменить свежим, хотя в нем все еще присутствует значительное количество урана-235 и плутония . В США это отработанное топливо обычно «хранится», в то время как в других странах, таких как Россия, Великобритания, Франция, Япония и Индия, топливо перерабатывается для удаления продуктов деления, а затем топливо может быть переработано. -использовал. [16] Продукты деления, удаленные из топлива, представляют собой концентрированную форму высокоактивных отходов, как и химические вещества, используемые в процессе. В то время как большинство стран перерабатывают топливо, используя одиночные плутониевые циклы, Индия планирует несколько схем переработки плутония [17] , а Россия придерживается закрытого цикла. [18]
Использование разных видов топлива в ядерных реакторах приводит к получению разного состава отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) с разными кривыми активности. Наиболее распространенным материалом является U-238 с другими изотопами урана, другими актинидами, продуктами деления и продуктами активации. [19]
Долгоживущие радиоактивные отходы из задней части топливного цикла особенно актуальны при разработке полного плана обращения с отходами ОЯТ. При рассмотрении долгосрочного радиоактивного распада актиниды в ОЯТ оказывают значительное влияние из-за их характерно длительного периода полураспада. В зависимости от того, чем заправлен ядерный реактор , состав актинидов в ОЯТ будет разным.
Примером такого эффекта является использование ядерного топлива с торием . Th-232 — это воспроизводящий материал, который может подвергаться реакции захвата нейтронов и двум бета-распадам, что приводит к образованию делящегося U-233 . ОЯТ цикла с торием будет содержать U-233. Его радиоактивный распад окажет сильное влияние на долгосрочную кривую активности ОЯТ примерно через миллион лет. Сравнение активности, связанной с U-233, для трех разных типов ОЯТ можно увидеть на рисунке вверху справа. Сожженное топливо представляет собой торий с реакторным плутонием (RGPu), торий с оружейным плутонием (WGPu) и смешанное оксидное топливо (MOX, без тория). Для RGPu и WGPu можно увидеть начальное количество U-233 и его распад около миллиона лет. Это влияет на общую кривую активности трех видов топлива. Первоначальное отсутствие U-233 и его дочерних продуктов в МОКС-топливе приводит к более низкой активности в области 3 рисунка справа внизу, тогда как для RGPu и WGPu кривая сохраняется выше из-за присутствия U-233, который полностью не разложилась. Ядерная переработка может удалить актиниды из отработавшего топлива, чтобы их можно было использовать или уничтожить (см. Долгоживущие продукты деления § Актиниды ).
Поскольку уран и плутоний являются материалами для ядерного оружия , существуют опасения по поводу их распространения. Обычно (в отработавшем ядерном топливе) плутоний представляет собой плутоний реакторного качества . Помимо плутония-239 , который весьма пригоден для создания ядерного оружия, он содержит большое количество нежелательных примесей: плутоний-240 , плутоний-241 и плутоний-238 . Эти изотопы чрезвычайно трудно разделить, и существуют более экономически эффективные способы получения делящегося материала (например, обогащение урана или специальные реакторы для производства плутония). [20]
Высокоактивные отходы полны высокорадиоактивных продуктов деления , большинство из которых относительно недолговечны. Это вызывает беспокойство, поскольку если отходы хранятся, возможно, в глубоких геологических хранилищах, в течение многих лет продукты деления распадаются, что снижает радиоактивность отходов и облегчает доступ к плутонию. Нежелательный загрязнитель Pu-240 распадается быстрее, чем Pu-239, поэтому качество материала бомбы со временем увеличивается (хотя его количество за это время также уменьшается). Таким образом, некоторые утверждают, что с течением времени эти глубокие хранилища могут стать «плутониевыми рудниками», из которых можно будет получить материал для ядерного оружия с относительно небольшими трудностями. Критики последней идеи отмечают, что сложность извлечения полезного материала из закрытых глубоких хранилищ делает другие методы предпочтительными. В частности, высокая радиоактивность и высокая температура (80 ° C в окружающей породе) значительно усложняют добычу полезных ископаемых, а необходимые методы обогащения требуют высоких капитальных затрат. [21]
Pu-239 распадается до U-235, который пригоден для использования в оружии и имеет очень длительный период полураспада (приблизительно 109 лет ). Таким образом, плутоний может распасться и оставить уран-235. Однако современные реакторы лишь умеренно обогащены U-235 по сравнению с U-238, поэтому U-238 продолжает служить агентом денатурации для любого U-235, образующегося в результате распада плутония.
Одним из решений этой проблемы является переработка плутония и использование его в качестве топлива, например, в быстрых реакторах . В пирометаллургических быстрых реакторах выделенные плутоний и уран загрязнены актинидами и не могут быть использованы для ядерного оружия.
Отходы от вывода из эксплуатации ядерного оружия вряд ли будут содержать много бета- или гамма-активности, кроме трития и америция . Он, скорее всего, будет содержать альфа-излучающие актиниды, такие как Pu-239, который является делящимся материалом, используемым в бомбах, а также некоторые материалы с гораздо более высокой удельной активностью, такие как Pu-238 или Po.
В прошлом нейтронным триггером атомной бомбы обычно служил бериллий и высокоактивный альфа-излучатель, такой как полоний ; Альтернативой полонию является Pu-238 . По соображениям национальной безопасности подробности конструкции современных бомб обычно не публикуются в открытой литературе.
Некоторые конструкции могут содержать радиоизотопный термоэлектрический генератор , использующий Pu-238, который обеспечивает длительный источник электроэнергии для электроники устройства.
Вполне вероятно, что делящийся материал старой бомбы, подлежащей переоборудованию, будет содержать продукты распада использованных в ней изотопов плутония; они, вероятно, будут включать U-236 из примесей Pu-240, а также некоторое количество U-235 из распада Пу-239; из-за относительно длительного периода полураспада этих изотопов Pu эти отходы радиоактивного распада материала ядра бомбы будут очень небольшими и в любом случае гораздо менее опасными (даже с точки зрения простой радиоактивности), чем сам Pu-239.
Бета-распад Pu-241 образует Am-241 ; рост америция, вероятно, будет более серьезной проблемой, чем распад Pu-239 и Pu-240, поскольку америций является гамма-излучателем (увеличивает внешнее воздействие на рабочих) и является альфа-излучателем, который может вызвать образование нагревать . Плутоний можно было отделить от америция несколькими различными способами; они будут включать пирохимические процессы и экстракцию водными/органическими растворителями . Одним из возможных методов разделения может быть усеченный процесс экстракции типа PUREX . Встречающийся в природе уран не делится, поскольку содержит 99,3% U-238 и только 0,7% U-235.
Из-за исторической деятельности, обычно связанной с радиевой промышленностью, добычей урана и военными программами, многие объекты содержат или загрязнены радиоактивностью. Только в Соединенных Штатах, по данным Министерства энергетики , имеются «миллионы галлонов радиоактивных отходов», а также «тысячи тонн отработанного ядерного топлива и материалов», а также «огромное количество загрязненной почвы и воды». [22] Несмотря на большое количество отходов, Министерство энергетики поставило цель успешно очистить все ныне загрязненные территории к 2025 году. [22] На объекте в Фернальде , штат Огайо , например, было «31 миллион фунтов уранового продукта», «2,5 миллиарда фунтов отходы», «2,75 миллиона кубических ярдов загрязненной почвы и мусора» и «на участке площадью 223 акра нижележащего водоносного горизонта Грейт-Майами уровень урана превышал питьевые стандарты». [22] В Соединенных Штатах имеется по меньшей мере 108 территорий, обозначенных как загрязненные и непригодные для использования, иногда площадью в несколько тысяч акров. [22] [23] Министерство энергетики желает очистить или смягчить многие или все последствия к 2025 году, используя недавно разработанный метод геоплавления , [ нужна ссылка ] однако задача может быть трудной, и оно признает, что некоторые из них никогда не могут быть полностью устранены. Только в одном из этих 108 более крупных объектов, Окриджской национальной лаборатории , было, например, по крайней мере «167 известных мест выбросов загрязняющих веществ» в одном из трех подразделений участка площадью 37 000 акров (150 км 2 ). [22] Некоторые из объектов в США были меньше по размеру, однако проблемы очистки было проще решить, и Министерство энергетики успешно завершило очистку или, по крайней мере, закрытие нескольких объектов. [22]
Радиоактивные медицинские отходы обычно содержат излучатели бета-частиц и гамма-излучения . Его можно разделить на два основных класса. В диагностической ядерной медицине используется ряд короткоживущих гамма-излучателей, таких как технеций-99m . Многие из них можно утилизировать, оставив их разлагаться на короткое время, а затем выбросить как обычные отходы. Другие изотопы, используемые в медицине (период полураспада указан в скобках), включают:
Отходы промышленных источников могут содержать альфа-, бета- , нейтронные или гамма-излучатели. Гамма-излучатели используются в радиографии , а источники нейтронного излучения используются в ряде приложений, таких как каротаж нефтяных скважин . [24]
Вещества, содержащие естественную радиоактивность, известны как НОРМ (природный радиоактивный материал). После человеческой обработки, которая обнажает или концентрирует эту естественную радиоактивность (например, при добыче угля на поверхность или его сжигании с получением концентрированной золы), он становится технологически усовершенствованным природным радиоактивным материалом (TENORM). [26] Большая часть этих отходов представляет собой вещество, испускающее альфа-частицы из цепочек распада урана и тория. Основным источником радиации в организме человека является калий -40 ( 40 К ), обычно 17 миллиграммов в организме за раз и при приеме 0,4 миллиграмма в день. [27] Большинство горных пород, особенно гранит , имеют низкий уровень радиоактивности из-за содержащегося в них калия-40, тория и урана.
Обычно среднее радиационное воздействие природных радиоизотопов составляет от 1 миллизиверта (мЗв) до 13 мЗв в год в зависимости от местоположения и составляет 2,0 мЗв на человека в год во всем мире. [28] Это составляет большую часть типичной общей дозы (среднее годовое облучение от других источников составляет 0,6 мЗв в результате медицинских испытаний, усредненных по всему населению, 0,4 мЗв от космических лучей , 0,005 мЗв от наследия прошлых атмосферных ядерных испытаний, 0,005 мЗв от профессионального облучения, 0,002 мЗв от Чернобыльской катастрофы и 0,0002 мЗв от ядерного топливного цикла). [28]
TENORM не регулируется так строго, как отходы ядерных реакторов, хотя существенных различий в радиологическом риске этих материалов нет. [29]
Уголь содержит небольшое количество радиоактивных урана, бария, тория и калия, но в случае чистого угля это значительно меньше средней концентрации этих элементов в земной коре . Окружающие пласты, если они состоят из сланца или аргиллита, часто содержат немного больше среднего, что также может отражаться на зольности «грязных» углей. [25] [30] Более активные минералы золы концентрируются в летучей золе именно потому, что они плохо горят. [25] Радиоактивность летучей золы примерно такая же, как у черного сланца , и меньше, чем у фосфатных пород, но вызывает большее беспокойство, поскольку небольшое количество летучей золы попадает в атмосферу, где ее можно вдыхать. [31] Согласно отчетам Национального совета США по радиационной защите и измерениям (NCRP), облучение населения от электростанций мощностью 1000 МВт составляет 490 человеко-бэр/год для угольных электростанций, что в 100 раз больше, чем от атомных электростанций (4,8 человека). -бэр/год). Облучение от полного ядерного топливного цикла от добычи до захоронения отходов составляет 136 человеко-бэр/год; соответствующая стоимость использования угля от добычи до утилизации отходов «вероятно неизвестна». [25]
Остатки нефтегазовой промышленности часто содержат радий и продукты его распада. Сульфатные отложения из нефтяной скважины могут быть очень богаты радием, тогда как вода, нефть и газ из скважины часто содержат радон . Радон распадается с образованием твердых радиоизотопов, которые образуют покрытия на внутренней стороне трубопроводов. На нефтеперерабатывающем заводе участок, где перерабатывается пропан , часто является одним из наиболее загрязненных участков завода, поскольку радон имеет температуру кипения, аналогичную температуре кипения пропана. [32]
Радиоактивные элементы представляют собой промышленную проблему на некоторых нефтяных скважинах, где рабочие, работающие в непосредственном контакте с сырой нефтью и рассолами , могут фактически подвергаться воздействию доз, оказывающих негативные последствия для здоровья. Из-за относительно высокой концентрации этих элементов в рассоле его утилизация также является технологической проблемой. Однако в Соединенных Штатах рассол освобожден от правил об опасных отходах и может быть утилизирован независимо от содержания радиоактивных или токсичных веществ с 1980-х годов. [33]
Из-за естественного присутствия радиоактивных элементов, таких как торий и радий , в редкоземельных рудах , горнодобывающие работы также приводят к образованию отходов и месторождений полезных ископаемых, которые являются слаборадиоактивными. [34]
Классификация радиоактивных отходов варьируется в зависимости от страны. Важную роль также играет МАГАТЭ, которое публикует Нормы безопасности радиоактивных отходов (RADWASS). [35] Доля различных видов отходов, образующихся в Великобритании: [36]
Урановые хвосты представляют собой побочные продукты грубой переработки урансодержащей руды . Они не являются существенно радиоактивными. Хвосты предприятий иногда называют отходами 11(e)2 в соответствии с разделом Закона об атомной энергии 1946 года , который их определяет. Отходы урановых заводов обычно также содержат химически опасные тяжелые металлы , такие как свинец и мышьяк . Огромные кучи отходов урановых заводов остались на многих старых горнодобывающих объектах, особенно в Колорадо , Нью-Мексико и Юте .
Хотя хвосты обогащения не очень радиоактивны, они имеют длительный период полураспада. Отходы обогащения часто содержат радий, торий и следовые количества урана. [37]
Низкоактивные отходы (НАО) образуются в больницах и промышленности, а также в ядерном топливном цикле . К низкоактивным отходам относятся бумага, тряпки, инструменты, одежда, фильтры и другие материалы, которые содержат небольшое количество преимущественно короткоживущей радиоактивности. Материалы, происходящие из любого региона активной зоны, обычно обозначаются как НАО в качестве меры предосторожности, даже если существует лишь отдаленная вероятность загрязнения радиоактивными материалами. Такие НАО обычно не обладают более высокой радиоактивностью, чем можно было бы ожидать от того же материала, захороненного в неактивной зоне, например, в обычном офисном здании. Примеры НАО включают тряпки, швабры, медицинские трубки, туши лабораторных животных и многое другое. [38] Отходы НАО составляют 94% всего объема радиоактивных отходов в Великобритании. Большая часть их утилизируется в Камбрии сначала в траншеях типа свалки, а теперь с использованием залитых цементом металлических контейнеров, которые укладываются в бетонные хранилища. Новым объектом на севере Шотландии является участок Дунри , который готов выдержать 4-метровое цунами. [1] [1]
Некоторые высокоактивные НАО требуют защиты во время обращения и транспортировки, но большинство НАО подходят для неглубокого захоронения. Чтобы уменьшить объем, перед утилизацией его часто уплотняют или сжигают. Низкоактивные отходы делятся на четыре класса: класс A , класс B , класс C и выше класса C ( GTCC ).
Среднеактивные отходы (САО) содержат большее количество радиоактивности по сравнению с низкоактивными отходами. Обычно требуется экранирование, но не охлаждение. [39] Отходы среднего уровня включают смолы , химические шламы и металлические оболочки ядерного топлива , а также загрязненные материалы, образовавшиеся в результате вывода из эксплуатации реакторов. Его можно затвердеть в бетоне или битуме или смешать с кварцевым песком и остекловать для утилизации. Как правило, короткоживущие отходы (в основном нетопливные материалы из реакторов) хоронят в неглубоких могильниках, а долгоживущие отходы (от топлива и его переработки) размещают в геологических хранилищах. Правила США не определяют эту категорию отходов; этот термин используется в Европе и других странах. ILW составляет 6% всего объема радиоактивных отходов в Великобритании. [1]
Высокоактивные отходы (ВАО) образуются в результате ядерных реакторов и переработки ядерного топлива. [40] Точное определение ВАО различается в разных странах. После того как ядерный топливный стержень отработал один топливный цикл и был извлечен из активной зоны, он считается ВАО. [41] Отработанные топливные стержни содержат в основном уран с продуктами деления и трансурановыми элементами , образующимися в активной зоне реактора . Отработанное топливо высокорадиоактивно и часто горячо. На долю ВАО приходится более 95% общей радиоактивности, образующейся в процессе производства атомной электроэнергии, но на их долю приходится менее 1% объема всех радиоактивных отходов, производимых в Великобритании. Всего за 60-летнюю ядерную программу Великобритании до 2019 года было произведено 2150 м 3 ВАО. [1]
Радиоактивные отходы отработавших топливных стержней состоят в основном из цезия-137 и стронция-90, но могут также включать плутоний, который можно считать трансурановыми отходами. [37] Период полураспада этих радиоактивных элементов может сильно различаться. Некоторые элементы, такие как цезий-137 и стронций-90, имеют период полураспада около 30 лет. Между тем, период полураспада плутония может достигать 24 000 лет. [37]
В настоящее время количество ВАО во всем мире увеличивается примерно на 12 000 тонн каждый год. [42] Атомная электростанция мощностью 1000 мегаватт ежегодно производит около 27 т отработавшего ядерного топлива (непереработанного). [43] Для сравнения, количество золы, производимой угольными электростанциями только в Соединенных Штатах, оценивается в 130 000 000 тонн в год [44] , а летучая зола, по оценкам, выделяет в 100 раз больше радиации, чем эквивалентная атомная электростанция. [45]
По оценкам, в 2010 году во всем мире хранилось около 250 000 тонн ядерных ВАО. [46] Сюда не входят количества, попавшие в окружающую среду в результате аварий или испытаний. По оценкам, в 2015 году в Японии находилось 17 000 тонн ВАО. [47] По состоянию на 2019 год в США имеется более 90 000 тонн ВАО. [48] ВАО отправлялись в другие страны для хранения или переработки, а в некоторых случаях отправлялись обратно в качестве активного топлива.
Продолжающиеся споры по поводу захоронения высокоактивных радиоактивных отходов являются основным препятствием на пути глобального расширения ядерной энергетики. [49] Большинство ученых сходятся во мнении, что основным предлагаемым долгосрочным решением является глубокое геологическое захоронение либо в шахте, либо в глубокой скважине. [50] [51] По состоянию на 2019 год ни один специализированный полигон гражданских высокоактивных ядерных отходов не функционирует [49] , поскольку небольшие количества ВАО раньше не оправдывали инвестиций. Финляндия находится на продвинутой стадии строительства хранилища отработавшего ядерного топлива Онкало , которое планируется открыть в 2025 году на глубине 400–450 м. Франция находится на этапе планирования строительства объекта Cigeo глубиной 500 м в Буре. Швеция планирует открыть площадку в Форсмарке . Канада планирует построить объект глубиной 680 м возле озера Гурон в Онтарио. Республика Корея планирует открыть сайт примерно в 2028 году. [1] По состоянию на 2020 год сайт в Швеции пользуется поддержкой 80% местных жителей. [52]
Операция Морриса в округе Гранди, штат Иллинойс , в настоящее время является единственным де-факто хранилищем высокоактивных радиоактивных отходов в Соединенных Штатах.
Трансурановые отходы (TRUW), как это определено в правилах США, представляют собой, независимо от формы и происхождения, отходы, загрязненные альфа-излучающими трансурановыми радионуклидами с периодом полураспада более 20 лет и концентрацией более 100 нКи /г (3,7 МБк /кг). ), без учета высокоактивных отходов. Элементы, атомный номер которых больше, чем уран, называются трансурановыми («за ураном»). Из-за длительного периода полураспада TRUW утилизируется более осторожно, чем отходы низкого или среднего уровня активности. В США оно возникает в основном в результате производства ядерного оружия и состоит из одежды, инструментов, тряпок, остатков, мусора и других предметов, загрязненных небольшими количествами радиоактивных элементов (в основном плутония ).
Согласно законодательству США, трансурановые отходы подразделяются на категории «контактного обращения» (CH) и «дистанционного обращения» (RH) на основании мощности дозы радиации, измеренной на поверхности контейнера для отходов. CH TRUW имеет мощность поверхностной дозы не более 200 мбэр /ч (2 мЗв/ч), тогда как RH TRUW имеет мощность поверхностной дозы 200 мбэр/ч (2 мЗв/ч) или выше. CH TRUW не имеет ни такой высокой радиоактивности, как высокоактивные отходы, ни высокого тепловыделения, но RH TRUW может быть высокорадиоактивным с мощностью поверхностной дозы до 1 000 000 мбэр/ч (10 000 мЗв/ч). В настоящее время Соединенные Штаты утилизируют TRUW, образующиеся на военных объектах на экспериментальной установке по изоляции отходов (WIPP) в глубоких соляных пластах в Нью-Мексико . [53]
Будущим способом сокращения накопления отходов является поэтапный отказ от существующих реакторов в пользу реакторов поколения IV , которые производят меньше отходов на единицу произведенной энергии. Быстрые реакторы, такие как БН-800 в России, также могут потреблять МОКС-топливо, которое производится из переработанного отработавшего топлива традиционных реакторов. [54]
В 2014 году Управление по выводу из эксплуатации ядерных объектов Великобритании опубликовало позиционный документ о ходе разработки подходов к обращению с выделенным плутонием, в котором суммируются выводы работы, которой NDA поделилось с правительством Великобритании. [55]
Особую озабоченность при обращении с ядерными отходами вызывают два долгоживущих продукта деления, Tc-99 (период полураспада 220 000 лет) и I-129 (период полураспада 15,7 миллиона лет), которые через несколько тысяч лет доминируют по радиоактивности отработавшего топлива. Наиболее опасными трансурановыми элементами в отработавшем топливе являются Np-237 (период полураспада два миллиона лет) и Pu-239 (период полураспада 24 000 лет). [56] Ядерные отходы требуют сложной обработки и управления, чтобы успешно изолировать их от взаимодействия с биосферой . Обычно это требует обработки, за которой следует долгосрочная стратегия управления, включающая хранение, утилизацию или преобразование отходов в нетоксичную форму. [57] Правительства во всем мире рассматривают ряд вариантов управления и утилизации отходов, хотя прогресс в направлении долгосрочных решений по управлению отходами был ограниченным. [58]
Во второй половине 20-го века ядерные страны исследовали несколько методов утилизации радиоактивных отходов, [61] а именно:
В Соединенных Штатах политика управления отходами полностью рухнула с окончанием работ на незавершенном хранилище Юкка-Маунтин . [63] В настоящее время имеется 70 площадок АЭС, где хранится отработавшее топливо . Комиссия «Голубая лента» была назначена президентом Обамой для изучения будущих вариантов решения этой проблемы и будущих отходов. Кажется, предпочтительнее глубокое геологическое хранилище. [63] Лауреат Нобелевской премии по физике 2018 года Жерар Муру предложил использовать усиление чирпированных импульсов для генерации лазерных импульсов высокой энергии и малой длительности для трансмутации высокорадиоактивного материала (содержащегося в мишени), чтобы значительно сократить период его полураспада, с тысяч лет до нескольких минут. [64] [65]
Долгосрочное хранение радиоактивных отходов требует стабилизации отходов до такой формы, которая не будет ни реагировать, ни разлагаться в течение длительного периода времени. Предполагается, что одним из способов сделать это может быть витрификация. [66] В настоящее время в Селлафилде высокоактивные отходы ( рафинат первого цикла PUREX ) смешиваются с сахаром , а затем прокаливаются. Кальцинирование включает пропускание отходов через нагретую вращающуюся трубку. Целью прокаливания является испарение воды из отходов и денитрирование продуктов деления для обеспечения стабильности производимого стекла. [67]
Образующийся «огар» непрерывно подается в печь с индукционным нагревом с фрагментированным стеклом . [68] Полученное стекло представляет собой новое вещество, в котором отходы связываются со стеклянной матрицей при ее затвердевании. В виде расплава этот продукт периодически разливают в цилиндрические емкости из нержавеющей стали («цилиндры»). При охлаждении жидкость затвердевает («стекловывает»), превращаясь в стекло. После формования стекло обладает высокой устойчивостью к воде. [69]
После наполнения баллона на головку блока цилиндров приваривается уплотнение. Затем цилиндр промывают. После проверки на внешнее загрязнение стальной баллон хранится, как правило, в подземном хранилище. Ожидается, что в этой форме отходы будут иммобилизованы на тысячи лет. [70]
Стекло внутри цилиндра обычно представляет собой черное глянцевое вещество. Вся эта работа (в Великобритании) выполняется с использованием систем горячих камер . Сахар добавляют, чтобы контролировать химический состав рутения и остановить образование летучих RuO 4 , содержащих радиоактивные изотопы рутения . На Западе стекло обычно представляет собой боросиликатное стекло (похожее на пирекс ), тогда как в бывшем Советском Союзе обычно используют фосфатное стекло . [71] Количество продуктов деления в стекле должно быть ограничено, поскольку некоторые из них ( палладий , другие металлы группы Pt и теллур ) имеют тенденцию образовывать металлические фазы, которые отделяются от стекла. При массовой остекловывании используются электроды для плавления почвы и отходов, которые затем закапываются под землю. [72] В Германии используется установка стеклования; речь идет об переработке отходов небольшого демонстрационного завода по переработке, который впоследствии был закрыт. [67] [73]
Витрификация — не единственный способ стабилизировать отходы и придать им форму, которая не будет вступать в реакции или разлагаться в течение длительного периода времени. Также используется иммобилизация путем прямого включения в кристаллическую керамическую основу на основе фосфата. [74] Разнообразный химический состав фосфатной керамики в различных условиях демонстрирует универсальный материал, способный со временем противостоять химическому, термическому и радиоактивному разложению. Свойства фосфатов, особенно керамических фосфатов, стабильности в широком диапазоне pH, низкой пористости и минимизации вторичных отходов открывают возможности для новых методов иммобилизации отходов.
Среднеактивные отходы в атомной промышленности обычно обрабатываются с помощью ионного обмена или других средств для концентрации радиоактивности в небольшом объеме. Гораздо менее радиоактивная масса (после обработки) часто затем выбрасывается. Например, можно использовать хлопья гидроксида железа для удаления радиоактивных металлов из водных смесей. [75] После того как радиоизотопы абсорбируются гидроксидом железа, полученный осадок можно поместить в металлический барабан перед смешиванием с цементом для образования твердых отходов. [76] Чтобы добиться лучших долгосрочных характеристик (механической стабильности) таких форм, их можно изготавливать из смеси летучей золы или доменного шлака и портландцемента вместо обычного бетона (изготовленного из портландцемента, гравий и песок).
Австралийский Synroc (синтетическая порода) представляет собой более сложный способ иммобилизации таких отходов, и этот процесс может в конечном итоге найти коммерческое использование для гражданских отходов (в настоящее время он разрабатывается для военных отходов США). Synroc был изобретен Тедом Рингвудом, геохимиком из Австралийского национального университета . [77] Synroc содержит минералы типа пирохлора и криптомелана. Первоначальная форма Synroc (Synroc C) была разработана для жидких высокоактивных отходов (рафината PUREX) легководного реактора . Основными минералами этого Synroc являются голландит (BaAl 2 Ti 6 O 16 ), цирконолит (CaZrTi 2 O 7 ) и перовскит (CaTiO 3 ). Цирконолит и перовскит являются хозяевами актинидов . Стронций и барий закрепятся в перовските . Цезий закрепится в голландите . В 2018 году в ANSTO началось строительство установки по переработке отходов Synroc . [78]
Рассматриваемые временные рамки при обращении с радиоактивными отходами составляют от 10 000 до 1 000 000 лет [79] согласно исследованиям, основанным на влиянии расчетных доз радиации. [80] Исследователи полагают, что прогнозы ущерба здоровью в такие периоды следует рассматривать критически. [81] [82] Практические исследования учитывают только период до 100 лет, что касается эффективного планирования [83] и оценки затрат [84] . Долгосрочное поведение радиоактивных отходов остается предметом текущих исследовательских проектов в области геопрогнозирования . [85]
Водоросли продемонстрировали селективность в отношении стронция в исследованиях, в которых большинство растений, используемых в биоремедиации , не проявили селективности в отношении кальция и стронция, часто насыщаяся кальцием, который в больших количествах присутствует в ядерных отходах. Стронций-90 с периодом полураспада около 30 лет относится к высокоактивным отходам. [86]
Исследователи изучили биоаккумуляцию стронция водорослями Scenedesmus spinosus в смоделированных сточных водах. В исследовании утверждается, что S. spinosus обладает высокоселективной биосорбционной способностью в отношении стронция, что позволяет предположить, что он может быть пригоден для использования ядерных сточных вод. [87] Исследование прудовой водоросли Closterium moniliferum с использованием нерадиоактивного стронция показало, что изменение соотношения бария и стронция в воде улучшает селективность стронция. [86]
Хранение в сухих контейнерах обычно предполагает сбор отходов из бассейна отработавшего топлива и их герметизацию (вместе с инертным газом ) в стальном цилиндре, который помещается в бетонный цилиндр, который действует как радиационная защита. Это относительно недорогой метод, который можно реализовать на центральном объекте или рядом с реактором-источником. Отходы можно легко вернуть на переработку. [88]
.jpg/1280px-Low_Level_Waste_Disposal_(44021366302).jpg)
В настоящее время в нескольких странах идет процесс выбора подходящих глубоких окончательных хранилищ для высокоактивных отходов и отработавшего топлива, причем первое из них, как ожидается, будет введено в эксплуатацию где-то после 2010 года. Основная концепция заключается в обнаружении крупного стабильного геологического образования и использовать горнодобывающую технологию для прокладки туннеля или туннелепроходческие машины большого диаметра (аналогичные тем, которые использовались для бурения туннеля под Ла-Маншем из Англии во Францию), чтобы пробурить шахту на глубине от 500 метров (1600 футов) до 1000 метров (3300 футов) под поверхностью где можно выкопать помещения или хранилища для захоронения высокоактивных отходов. Цель состоит в том, чтобы навсегда изолировать ядерные отходы от окружающей среды человека. Многие люди по-прежнему недовольны немедленным прекращением управления этой системой утилизации, предполагая, что постоянное управление и мониторинг были бы более разумными. [ нужна цитата ]
Поскольку период полураспада некоторых радиоактивных веществ превышает один миллион лет, необходимо учитывать даже очень низкие скорости утечки из контейнера и миграции радионуклидов. [90] Более того, может потребоваться более одного периода полураспада, прежде чем некоторые ядерные материалы потеряют достаточно радиоактивности, чтобы перестать быть смертельными для живых существ. Обзор шведской программы утилизации радиоактивных отходов, проведенный Национальной академией наук в 1983 году, показал, что, по оценкам этой страны, период в несколько сотен тысяч лет — возможно, до одного миллиона лет — необходим для изоляции отходов «полностью оправдан». [91]
Предлагаемый наземный метод субдукционного захоронения отходов предполагает захоронение ядерных отходов в зоне субдукции , доступ к которой осуществляется с суши, и поэтому не запрещен международным соглашением. Этот метод был описан как наиболее эффективный способ утилизации радиоактивных отходов [92] и как самая современная по состоянию на 2001 год технология утилизации ядерных отходов. [93]
Другой подход, получивший название Remix & Return [94] , предполагает смешивание высокоактивных отходов с отходами урановых рудников и обогатительных предприятий до уровня исходной радиоактивности урановой руды , а затем замену их в недействующих урановых рудниках. Достоинства этого подхода заключаются в том, что он обеспечивает рабочие места для шахтеров, которые будут одновременно выполнять функции персонала по захоронению, а также облегчает цикл «от колыбели до могилы» для радиоактивных материалов, но он не подходит для отработанного реакторного топлива в отсутствие переработки из-за присутствия в нем содержатся высокотоксичные радиоактивные элементы, такие как плутоний.
Захоронение в глубоких скважинах — это концепция захоронения высокоактивных радиоактивных отходов ядерных реакторов в чрезвычайно глубоких скважинах. Захоронение в глубоких скважинах направлено на размещение отходов на глубине до 5 километров (3,1 мили) под поверхностью Земли и опирается в первую очередь на огромный естественный геологический барьер, который надежно и навсегда удерживает отходы, чтобы они никогда не представляли угрозу для окружающей среды. . Земная кора содержит 120 триллионов тонн тория и 40 триллионов тонн урана (в основном в относительно следовых концентрациях в несколько частей на миллион, каждая из которых в сумме превышает массу коры 3 × 10 19 тонн), а также другие природные радиоизотопы. [95] [96] [97] Поскольку доля нуклидов, распадающихся в единицу времени, обратно пропорциональна периоду полураспада изотопа, относительная радиоактивность меньшего количества радиоизотопов, произведенных человеком (тысячи тонн вместо триллионов тонн ) уменьшится, как только распадутся изотопы с гораздо более коротким периодом полураспада, чем основная часть природных радиоизотопов.
В январе 2013 года совет графства Камбрия отклонил предложения центрального правительства Великобритании о начале работ по строительству подземного хранилища ядерных отходов недалеко от национального парка Лейк-Дистрикт . «Для любого принимающего сообщества будет предусмотрен значительный пакет общественных льгот стоимостью в сотни миллионов фунтов», - сказал Эд Дэйви, министр энергетики, но, тем не менее, местный выборный орган проголосовал 7–3 против продолжения исследований, заслушав доказательства независимых геологов. что «раздробленным слоям графства невозможно доверить такой опасный материал и опасность, продолжающуюся тысячелетия». [98] [99]
Горизонтальное захоронение скважин описывает предложения по бурению более одного километра по вертикали и двух километров по горизонтали в земной коре с целью захоронения высокоактивных форм отходов, таких как отработанное ядерное топливо, цезий-137 или стронций-90. После установки и периода извлечения [ необходимы разъяснения ] скважины будут засыпаны и герметизированы. Серия испытаний технологии была проведена в ноябре 2018 года, а затем снова публично в январе 2019 года частной компанией из США. [100] Испытание продемонстрировало установку тестового контейнера в горизонтальную скважину и извлечение того же контейнера. В этом тесте не использовались фактически высокоактивные отходы. [101] [102]
В отчете Объединенного исследовательского центра Европейской комиссии за 2021 год (см. Выше) сделан вывод: [103]
Обращение с радиоактивными отходами и их безопасное и надежное захоронение является необходимым шагом в жизненном цикле всех приложений ядерной науки и технологий (ядерная энергетика, исследования, промышленность, образование, медицина и другие). Таким образом, радиоактивные отходы образуются практически в каждой стране, причем наибольший вклад приходится на жизненный цикл ядерной энергетики в странах, эксплуатирующих атомные электростанции. В настоящее время существует широкий научно-технический консенсус в отношении того, что захоронение высокоактивных долгоживущих радиоактивных отходов в глубоких геологических формациях на современном уровне знаний рассматривается как подходящий и безопасный способ изоляции их от биосферы на очень длительный срок. масштабы времени.
С 1946 по 1993 год тринадцать стран использовали захоронение в океане или сброс в океане как метод утилизации ядерных/радиоактивных отходов, примерно 200 000 тонн которых поступало в основном из медицинской, исследовательской и ядерной промышленности. [104]
Захоронение радиоактивных отходов на дне океана было предложено на основе данных о содержании кислорода, зарегистрированных за период 25 лет, о том, что глубокие воды в северной части Атлантического океана не обмениваются с мелководными в течение примерно 140 лет. [105] Они включают захоронение под стабильной абиссальной равниной , захоронение в зоне субдукции , которая медленно переносит отходы вниз в мантию Земли , [106] [107] и захоронение под отдаленным естественным или искусственным островом. Хотя все эти подходы заслуживают внимания и могут способствовать международному решению проблемы утилизации радиоактивных отходов, они потребуют внесения поправок в Морское право . [108]
Атомные подводные лодки были потеряны , и реакторы этих судов также необходимо учитывать в количестве радиоактивных отходов, выброшенных в море.
Статья 1 (Определения) 7. Протокола 1996 года к Конвенции о предотвращении загрязнения моря сбросами отходов и других материалов (Лондонская конвенция о сбросах) гласит:
Были предложения по созданию реакторов, которые потребляют ядерные отходы и преобразуют их в другие, менее вредные или менее живущие ядерные отходы. В частности, интегральный быстрый реактор представлял собой предлагаемый ядерный реактор с ядерным топливным циклом, который не производил трансурановых отходов и фактически мог потреблять трансурановые отходы. Оно дошло до масштабных испытаний, но в конечном итоге было отменено правительством США. Другой подход, который считается более безопасным, но требует дальнейшего развития, заключается в использовании подкритических реакторов для трансмутации оставшихся трансурановых элементов.
Изотопом, который содержится в ядерных отходах и который вызывает обеспокоенность с точки зрения распространения, является Pu-239. Большие запасы плутония являются результатом его производства в реакторах, работающих на уране, и переработки оружейного плутония в ходе программы вооружений. Вариантом избавления от этого плутония является использование его в качестве топлива в традиционном легководном реакторе (LWR). В настоящее время изучаются несколько типов топлива с различной эффективностью уничтожения плутония.
Трансмутация была запрещена в США в апреле 1977 года президентом Картером из-за опасности распространения плутония, [109] но президент Рейган отменил запрет в 1981 году . [110] Из-за экономических потерь и рисков строительство перерабатывающих заводов в этот период было запрещено. время не возобновилось. Из-за высокого спроса на энергию работа над этим методом продолжилась в ЕС . В результате появился практический ядерный исследовательский реактор под названием Мирра , в котором возможна трансмутация. Кроме того, в ЕС стартовала новая исследовательская программа ACTINET, призванная сделать трансмутацию возможной в больших промышленных масштабах. Согласно Глобальному партнерству в области ядерной энергии (GNEP) президента Буша от 2007 года, Соединенные Штаты активно продвигают исследования в области технологий трансмутации, необходимых для заметного уменьшения проблемы переработки ядерных отходов. [111]
Были также теоретические исследования, включающие использование термоядерных реакторов в качестве так называемых «актинидных горелок», где плазма термоядерного реактора , например, в токамаке , может быть «легирована» небольшим количеством «второстепенных» трансурановых атомов, которые будут трансмутируются (то есть делятся в случае актинидов) в более легкие элементы при их последовательной бомбардировке нейтронами очень высокой энергии, образующимися в результате синтеза дейтерия и трития в реакторе. Исследование, проведенное в Массачусетском технологическом институте, показало, что только 2 или 3 термоядерных реактора с параметрами, аналогичными параметрам Международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР), могут трансмутировать всю ежегодную продукцию малых актинидов из всех легководных реакторов, которые в настоящее время работают в парке Соединенных Штатов. одновременно генерируя примерно 1 гигаватт энергии от каждого реактора. [112]
Отработанное ядерное топливо содержит большое количество воспроизводящего урана и следы делящихся материалов. [19] Такие методы, как процесс PUREX, можно использовать для удаления полезных актинидов для производства активного ядерного топлива.
Другой вариант — найти применение изотопам ядерных отходов для их повторного использования . [113] Уже сейчас цезий-137, стронций-90 и некоторые другие изотопы извлекаются для некоторых промышленных применений, таких как облучение пищевых продуктов и радиоизотопные термоэлектрические генераторы . Хотя повторное использование не устраняет необходимости обращения с радиоизотопами, оно может сократить количество образующихся отходов.
Метод добычи углеводородов с помощью ядерного оружия, [114] заявка на патент Канады № 2659302, представляет собой метод временного или постоянного хранения материалов ядерных отходов, включающий помещение отходов материалов в одно или несколько хранилищ или скважин, построенных в нетрадиционном нефтяном пласте. Термический поток отходов разрушает пласт и изменяет химические и/или физические свойства углеводородного материала внутри подземного пласта, обеспечивая удаление измененного материала. Из пласта добывают смесь углеводородов, водорода и/или других пластовых флюидов. Радиоактивность высокоактивных радиоактивных отходов обеспечивает устойчивость к распространению плутония, помещенного на периферию хранилища или в самую глубокую часть скважины.
Реакторы-размножители могут работать на U-238 и трансурановых элементах, которые составляют большую часть радиоактивности отработавшего топлива в течение периода времени 1 000–100 000 лет.
Утилизация в космосе привлекательна, потому что она удаляет ядерные отходы с планеты. У него есть существенные недостатки, такие как вероятность катастрофического отказа ракеты- носителя , что может привести к распространению радиоактивных материалов в атмосферу и по всему миру. Потребуется большое количество запусков, поскольку ни одна отдельная ракета не сможет нести большое количество материала по сравнению с общим количеством, которое необходимо утилизировать. Это делает предложение экономически непрактичным и увеличивает риск одного или нескольких неудачных запусков. [115] Еще больше усложняет ситуацию необходимость заключения международных соглашений по регулированию такой программы. [116] Затраты и недостаточная надежность современных ракетных систем запуска в космос были одними из мотивов интереса к неракетным системам запуска в космос, таким как приводы массы , космические лифты и другие предложения. [117]
Швеция и Финляндия продвинулись дальше всех в приверженности конкретной технологии утилизации, в то время как многие другие страны перерабатывают отработанное топливо или заключают на это контракты с Францией или Великобританией, забирая обратно образующийся плутоний и высокоактивные отходы. «Во многих странах растет отставание плутония от переработки... Сомнительно, что переработка имеет экономический смысл в нынешних условиях дешевого урана». [118]
Во многих европейских странах (например, в Великобритании, Финляндии, Нидерландах, Швеции и Швейцарии) риск или предел дозы для представителя населения, подвергшегося радиации от будущего объекта по производству высокоактивных ядерных отходов, значительно более строгий, чем тот, который предполагает Международной комиссией по радиационной защите или предложено в США. Европейские ограничения часто в 20 раз более строгие, чем стандарт, предложенный в 1990 году Международной комиссией по радиационной защите, и в десять раз более строгий, чем стандарт, предложенный Агентством по охране окружающей среды США (EPA) для атомной станции Yucca Mountain . хранилище отходов в течение первых 10 000 лет после закрытия. [119]
Предлагаемый стандарт Агентства по охране окружающей среды США на срок более 10 000 лет в 250 раз более либерален, чем европейский предел. [119] Агентство по охране окружающей среды США предложило установить для местных жителей законный предел максимум в 3,5 миллизиверта (350 миллибэр ) ежегодно для местных жителей через 10 000 лет, что составит до нескольких процентов [ неопределенно ] облучения, которое в настоящее время получают некоторые группы населения в самых высоких слоях населения. естественные фоновые регионы на Земле, хотя Министерство энергетики США (DOE) предсказало, что полученная доза будет намного ниже этого предела . [120] В течение тысяч лет, после распада наиболее активных радиоизотопов с коротким периодом полураспада, захоронение ядерных отходов в США приведет к увеличению радиоактивности в верхних 2000 футах горных пород и почвы в Соединенных Штатах (10 миллионов км 2 ) на примерно на 1 часть из 10 миллионов по сравнению с совокупным количеством естественных радиоизотопов в таком объеме, но в окрестностях объекта под землей будет гораздо более высокая концентрация искусственных радиоизотопов, чем в среднем. [121]
После серьезного противодействия планам и переговорам между Монголией , Японией и Соединенными Штатами Америки по строительству объектов по переработке ядерных отходов в Монголии, Монголия прекратила все переговоры в сентябре 2011 года. Эти переговоры начались после того, как заместитель министра энергетики США Дэниел Понеман посетил Монголию в сентябре. 2010. В феврале 2011 года в Вашингтоне прошли переговоры между официальными лицами Японии, США и Монголии. После этого к переговорам присоединились Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ), которые хотели покупать ядерное топливо у Монголии. Переговоры держались в секрете, и хотя газета Mainichi Daily News сообщила о них в мае, Монголия официально отрицала существование этих переговоров. Однако встревоженные этой новостью граждане Монголии протестовали против этих планов и потребовали от правительства отозвать планы и раскрыть информацию. Президент Монголии Цахиагийн Элбэгдорж 13 сентября издал указ, запрещающий все переговоры с иностранными правительствами или международными организациями по планам хранения ядерных отходов в Монголии. [122] Правительство Монголии обвинило газету в распространении ложных утверждений по всему миру. После указа президента президент Монголии уволил человека, который предположительно был причастен к этим разговорам.
Власти Италии расследуют деятельность мафиозного клана Ндрангета , обвиняемого в торговле и незаконном захоронении ядерных отходов. По словам осведомителя , менеджер итальянского государственного агентства энергетических исследований Enea заплатил клану за то, чтобы он избавился от 600 бочек с токсичными и радиоактивными отходами из Италии, Швейцарии, Франции, Германии и США, пунктом назначения которых была Сомали , куда отходы были захоронены после подкупа местных политиков. Бывших сотрудников «Энеи» подозревают в том, что они платили преступникам за сбор мусора в 1980-х и 1990-х годах. Поставки в Сомали продолжались и в 1990-е годы, в то время как клан Ндрангета также взрывал корабли с отходами, в том числе радиоактивными больничными отходами, отправляя их на морское дно у побережья Калабрии . [123] По данным экологической группы Legambiente , бывшие члены «Ндрангеты» заявили, что им платили за потопление судов с радиоактивными материалами в течение последних 20 лет. [124]
В 2008 году афганские власти обвинили Пакистан в незаконном сбросе ядерных отходов в южных частях Афганистана , когда Талибан находился у власти в период с 1996 по 2001 год . [125] Правительство Пакистана отвергло эти обвинения.
Произошло несколько инцидентов, когда радиоактивный материал утилизировался ненадлежащим образом, защита во время транспортировки была неисправна или когда его просто бросали или даже украли из хранилища отходов. [126] В Советском Союзе отходы, хранившиеся в озере Карачай, были разнесены ветром во время пыльной бури после того, как озеро частично высохло. [127] В Макси-Флэт , хранилище низкоактивных отходов, расположенном в Кентукки , траншеи, покрытые землей, а не сталью или цементом, обрушились под сильным дождем в траншеи и заполнились водой. Вода, попавшая в траншеи, стала радиоактивной, и ее пришлось утилизировать на самом объекте Макси-Флэт. В других случаях аварий с радиоактивными отходами озера или пруды с радиоактивными отходами случайно выливались в реки во время исключительных штормов. [ нужна цитата ] В Италии несколько месторождений радиоактивных отходов позволяют материалу попадать в речную воду, тем самым загрязняя воду для бытового использования. [128] Во Франции летом 2008 года произошли многочисленные инциденты: [129] в одном из них, на заводе Areva в Трикастине , сообщалось, что во время операции по сливу из неисправного резервуара вылилась жидкость, содержащая необработанный уран, и около 75 кг радиоактивного материала просочилось в землю, а оттуда в две близлежащие реки; [130] в другом случае более 100 сотрудников получили низкие дозы радиации. [131] Продолжаются опасения по поводу ухудшения состояния свалки ядерных отходов на атолле Эниветак на Маршалловых островах и потенциальной утечки радиоактивных веществ. [132]
Утилизация брошенных радиоактивных материалов стала причиной нескольких других случаев радиационного воздействия , в основном в развивающихся странах , где может быть меньше регулирования опасных веществ (а иногда и меньше общего образования о радиоактивности и ее опасностях) и есть рынок для утилизированных товаров и лома. металл. Мусорщики и те, кто покупает материал, почти всегда не знают, что материал радиоактивный, и его выбирают из-за его эстетики или ценности лома. [133] Безответственность со стороны владельцев радиоактивных материалов, обычно это больницы, университеты или военные, а также отсутствие правил в отношении радиоактивных отходов или несоблюдение таких правил были важными факторами радиационного облучения. Пример аварии с участием радиоактивного лома, полученного из больницы, см. в аварии в Гоянии . [133]
Аварии при транспортировке ОЯТ с электростанций вряд ли будут иметь серьезные последствия из-за прочности транспортировочных контейнеров с ОЯТ . [134]
15 декабря 2011 года высокопоставленный представитель правительства Японии Осаму Фудзимура признал, что ядерные вещества были обнаружены в отходах японских ядерных объектов. Хотя в 1977 году Япония взяла на себя обязательства по проведению этих инспекций в соответствии с соглашением о гарантиях с МАГАТЭ, отчеты держались в секрете для инспекторов Международного агентства по атомной энергии. [ нужна цитация ] Япония действительно начала переговоры с МАГАТЭ о больших количествах обогащенного урана и плутония, которые были обнаружены в ядерных отходах, утилизированных японскими ядерными операторами. [ нужна цитата ] На пресс-конференции Фудзимура сказал: «По результатам расследований, с большинством ядерных веществ правильно обращались как с отходами, и с этой точки зрения проблем в управлении безопасностью нет», но, по его словам, дело было в в тот момент еще расследуется. [135]
![Символ радиоактивной опасности ISO 2007 года, предназначенный для источников МАГАТЭ категорий 1, 2 и 3, определяемых как опасные источники, способные привести к смерти или серьезным травмам.[136]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/35/Logo_iso_radiation.svg/1280px-Logo_iso_radiation.svg.png){kind=logo}
{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link){{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
