Обработка радиоактивных отходов

Обработка радиоактивных отходов

Обработка радиоактивных отходов включает операции, цель которых состоит в повышении безопасности или экономичности посредством изменения физических или химических характеристик радиоактивных отходов. Основными концепциями обработки являются:

  • уменьшение объема
  • изменение  состава
  • удаление радионуклидов

При обработке отходов могут образовываться вторичные отходы, с которыми нужно обращаться соответствующим образом, например, загрязненные фильтры, отработавшие смолы, осадки.

После обработки некоторые материалы могут оказаться пригодными для повторного использования, а некоторые могут быть захоронены как  освобожденные (т.е. не радиоактивные) отходы. Обработанные отходы перед захоронением направляются (но могут и не направляться) на кондиционирование.

1.1.1      Уменьшение объема

Уменьшение объема отходов с целью упрощения процессов  манипулирования и обработки (и в конечном счете – захоронения) является широко распространенной практикой. Наиболее известны два способа – компактирование и сжигание.

1.1.1.1         Компактирование

Одним из методов уменьшения физического  количества отходов, включенных в процесс обращения, является уменьшение их объема с помощью прессования.  Пресс высокого давления применяется для «сжатия» отходов  (смотри рис.7)

Отходы, пригодные для компактирования, включают бумагу, стеклянные и пластиковые бутылки, одежду, деревянные изделия, металлические бочки.  Возможно, вы вспомните и другие примеры.

Компактирование не снижает активности отходов, а только  уменьшает их объем.

1.1.1.1         Сжигание

 

Если отходы состоят из горючих загрязненных материалов, их сжигание приводит к уменьшению объема отходов. Установка для сжигания отходов должна иметь соответствующее разрешение.  При выдаче разрешения (лицензии)  должны быть рассмотрены дозы, получаемые работниками и лицами  из состава населения от радиоактивных отходов, которые могут быть выброшены из трубы вместе с отходящими газами.  Для уменьшения активности таких выбросов может потребоваться система очистки.

Зола, которая остается от сжигания радиоактивных отходов, будет содержать радиоактивные материалы в концентрированном виде. Если, например, коэффициент уменьшения объема при сжигании данного материала составляет 1000, концентрация веществ в зольном остатке возрастет в 1000 раз, если предположить, что  ничего не задержалось на фильтре и ничего не улетело в трубу. Поэтому зола подлежит анализу на предмет захоронения в виде твердых радиоактивных отходов. Однако, если радиоактивные отходы сжигаются одновременно с большим количеством нерадиоактивных отходов, радиоактивная зола  будет разбавлена нерадиоактивной золой и может иметь более низкие концентрации активности.

Сжигание успешно применяется  для традиционных горючих материалов, таких как бумага. Этот метод также успешно использовался при обработке других материалов, например, гидрокарбонатного остатка, содержащего низкие концентрации шкал с радиевым покрытием (Ra-226).

Так же как и в случае компактирования, сжигание не снижает активность отходов, а только уменьшает их объем.  Однако, возможно снизить концентрацию радионуклидов в зольном остатке, если вместе  с радиоактивными отходами сжигать большие количества не радиоактивных отходов.

1.1.2      Изменение состава

Для изменения состава отходов могут использоваться химические методы осаждения  или флоккуляция твердых частиц из больших объемов жидких отходов. Эти  методы используются при обработке больших объемов жидких отходов, образующихся при производстве радиоизотопов, а также при получении редкоземельных металлов из песка или руд, содержащих  эти элементы в природном  состоянии.

После осаждения часто применяют процессы разделения  радиоактивных материалов.

1.1.3      Удаление радионуклидов

Удаление радионуклидов — это процесс  выделения из отходов радионуклидов посредством выделения осадка, выпаривания, фильтрации или ионного обмена Удаление радионуклидов обычно сопровождается уменьшением объема отходов.

1.2        Кондиционирование

 

Кондиционирование отходов состоит из операций, в процессе которых радиоактивные отходы превращаются в форму, приемлемую для перемещения, перевозки, хранения и захоронения. Эти операции могут включать иммобилизацию радиоактивных отходов, помещение отходов в контейнеры и обеспечение дополнительной упаковки. Во многих случаях обработка и кондиционирование осуществляются в тесной связи друг с другом.

1.2.1      Иммобилизация

При хранении или захоронении радиоактивных отходов важно предотвратить переход радионуклидов из отходов в окружающую среду. Иммобилизация – это процесс перевода отходов в твердую матрицу, которая будет прочно удерживать радионуклиды и существенно снижать вероятность их миграции в биосферу. Твердый продукт иммобилизации получил название форма отходов.

Иммобилизация включает отверждение (solidification), внедрение или герметизацию отходов с помощью  цемента или битума, а также витрификацию отходов в стеклянную или синтетическую матрицу.

1.2.2      Упаковка

Для обеспечения безопасности форм отходов при их манипулировании, перевозке или хранении их часто необходимо размещать в различного типа контейнерах.  Если один контейнер не обеспечивает достаточной защиты, или несколько упаковок  отходов необходимо объединить в одну обрабатываемую единицу, используют дополнительный контейнер, который называется транспортным пакетом  (overpack).