Проблема радиоактивных отходов

Проблема радиоактивных отходов

Радиоактивные отходы (РАО) — это побочные биологически и/или технически вредные вещества, содержащие образовавшиеся в результате технической деятельности человека радионуклиды. Локализованы эти отходы в сравнительно небольших объемах, чем отличаются от радио­активных выбросов, поступающих в окружающую среду, прежде всего — в атмосферу, и рассеивающихся в ней. Активность РАО определяется главным образом искусственными радионуклидами, имеющими Тi/2 не менее нескольких часов.

В настоящее время в хранении и захоронении РАО суще­ствуют две тенденции: локальная и региональная. Захоронение отходов на месте их образования удобно во многих отношениях, однако по мере строительства новых объектов такой подход приводит к увеличению опасных зон захоронения. С другой сто­роны, с созданием ограниченного числа таких мест возникает проблема стоимости и обеспечение безопасности перевозок отхо­дов. Окончательный выбор в этом вопросе еще не сделан, если он вообще возможен. В различных странах вопрос решается по- разному и, насколько можно судить, пока не окончательно.

В процессе образования РАО и борьбы с ними существуют следущие основные этапы: улавливание, концентрирование, упаковка, хранение, захоронение. Первый этап особенно важен в случае газообразных РАО, среди которых наиболее существенны радио­нуклиды криптона, ксенона, трития и углерода. Наиболее рас­пространены жидкие РАО, которые для захоронения доводят до твердого состояния, концентрируя их и включая в стеклообраз­ную массу, а затем — в металлическую матрицу, бетонные блоки или пористые керамические материалы. Наиболее многочисленны твердые отходы. Полагают, что в реакторах АЭС мощностью 1 ГВт за год образуется 300—500 м3 твердых отходов, а от переработки ТВЭЛов еще 10 м3 высокоактивных, 40 м3 среднеактивных и 130 м3 низкоактивных (Кривохатский). В Англии к 2000 г. прогно­зируется всего 5000 м3 высокоактивных РАО, 80 000 м3 средней активности и 500 000 м3 — низкой.

Существенной проблемой является выбор геологических фор­маций для захоронения РАО. Наиболее пригодны для этого глу­бокие шахты и штольни, преимущественно в каменной соли. Используются скважины в глинах или скальных породах. В лю­бом случае место захоронения должно характеризоваться высокой водонепроницаемостью. Проблема захоронения РАО достаточно сложна; в доступной форме эта проблема рассмотрена Криво- хатским, у него же представлены некоторые проекты. Своеобраз­ными участками захоронения являются места подземных ядер- ных взрывов. Например, в США на полигоне в штате Невада, где было произведено примерно 450 взрывов, каждый из них обра­зовал вместилище высокоактивных РАО, в том числе нескольких килограммов 239Pu, 236U, 234U, 3Н, захороненных в горном массиве без всяких технических барьеров.

Особым видом РАО являются твердые отходы, образующиеся при переработке урановых и ториевых руд. Они характеризуются повышенным содержанием естественных радионуклидов (ЕР). Эти отходы с учетом их удельной активности могут использоваться в качестве строительных материалов. При этом концентрация ЕР в этих материалах, используемых во всех вновь строящихся жи­лых и общественных зданиях, не должна превышать утвержден­ных нормативов [41 ]: 226Ra — 3,7-10″1 Бк/г, 232Th—2,59-10“1Бк/г, 40 К—48,1 Бк/г. Для сравнительных оценок радиоактивности строительных материалов применяют эффективную удельную активность ЕР, рассчитываемую по уравнению:

Сэфф = CRa -j- 1,26Сть 4- 0,086Ск> где Ci — содержание соответствующего радионуклида, пКи/г.

Твердые отходы с Сэфф более 3,7• Ю^Бк/г могут использоваться только для некоторых видов строительства:

Класс

отхо­

дов

^эфф» Бк/г

Область применения

I

Сэфф^ 3,7- 10”1

В строительстве без ограничений

II

3,7 • 10″1эфф<7,4 • 10“*

В промышленном и дорожном строительстве вне жилой зоны в качестве наполнителя же­лезобетонных и бетонных плит

III

7,4-10″1 < Сэфф< <22,4-10-1

В промышленных зонах вне населенных пунк­тов для дамб и плотин

IV

22,4-10-1эфф< 3,7

В регионе их получения для строительства плотин, дамб, хвостохранилищ, закладки вы­работок

V

Сэфф> 3,7

Только для захоронения и закладки горных выработок

 

Метод радиационно-гигиенической оценки РАО с повышенным содержанием ЕР описан Логиновым и др.

Радиационный фон помещений. В среднем 50 % радиацион­ного фона обусловлены радоном и продуктами его распада. Источ­ником радона является земная кора, при этом образуется радон из радия, распространенного повсеместно. Весьма неприятным открытием явилось обнаружение достаточно заметных количеств радона в различных помещениях, особенно в жилых домах. Источ­никами радона в помещениях являются кирпич и бетон, но глав­ное — земля под строением. Этот газ проникает в строения вместе с воздухом, втягивающимся из почвы вследствие разницы в дав­лениях и температурах внутри и вне дома через различные не­плотности и микротрещины, т, е. благодаря эффекту «дымохода». Из-за конструкционных и иных особенностей поступление радона в помещение может значительно варьировать. Проведенные в конце 1970-х годов измерения радона в 100 домах в США пока­зали, что концентрация этого газа определяется главным образом скоростью его поступления.

Учитывая, что население промышленно развитых стран около 80 % времени проводит внутри жилых и производственных поме­щений, где содержание радона повышено, нетрудно видеть в этом определенную проблему. Хорошей иллюстрацией этой проблемы являются данные по США, где установлено, что концентрация ра­дона в односемейных домах варьирует в пределах четырех поряд­ков — от нескольких Бк/м3 воздуха до более 10 000 при среднем значении 50 Бк/м3 (Неро). Средний уровень облучения людей в помещениях соответствует примерно в три раза большей дозе по сравнению с получаемой ими в течение всей жизни при рентге­носкопических и иных медицинских обследованиях. Живущие в домах с высоким содержанием радона получают пропорцио­нально большую дозу облучения. «Реально сотни тысяч американ­цев, живущих в домах, где высока концентрация радона, полу­чают за год такую же дозу радиации, какую получили жители Чернобыля и его окрестностей, когда в 1986 г. один из реакторов Чернобыльской АЭС взорвался и радиоактивный материал был выброшен в атмосферу» (Неро). Наивысший измеренный уро­вень радиации в жилых домах соответствовал условиям типичного уранового рудника в Саксонии — был в 100 раз выше, чем пре­дельно допустимый уровень, установленный сейчас для урановых рудников в США (Моррисон).

В последние годы проблема радонового загрязнения жилых и иных помещений переносит центр тяжести с оценки загрязнения и существующих уровней облучения на изучение возможностей и способов их снижения. Все это находит отражение в моногра­фии [281, где можно получить исчерпывающую информацию по этой проблеме.

Действие на биогеоценоз. Неплохо изучены случаи накопле­ния радионуклидов у животных и человека в тундровой зоне. Особенность этой зоны заключается в наличии очень простых эко­систем, коротких пищевых цепей с участием лишайников, кон­центрирующих радионуклиды из воздуха и дождевой воды. Ли­шайники, особенно зимой, составляют основной корм оленей, а оленье мясо — основную пищу людей. В связи с этим в организм человека попадает повышенное количество радионуклидов, осо­бенно 137Cs. Различие в дозе облучения жителей северных и южных районов Финляндии по этой причине доходит до 40 раз.

Другой пример. Наиболее чувствительным к радиоактивному загрязнению среди сообществ наземных организмов является лес­ной биогеоценоз, а наиболее радиочувствительными видами — хвойные породы. Последнее связано с их своеобразной ролью фильтра, которую играют вечнозеленые кроны, задерживая зна­чительную часть выпадающих радионуклидов. В результате — высокие дозовые нагрузки на единицу массы жизненно важных и репродуктивных органов. Следствием этого может явиться повышенное повреждение хвойных пород в биогеоценозе и даже их полная гибель. Отсюда вывод, что в лесу объектом нор­мирования радиоактивных загрязнений должны быть преобла­дающие виды хвойных пород, отличающихся наибольшей радио- чувствительностью. В лиственных лесах объектами нормирования могут быть доминирующие виды травянистых растений при усло­вии их радиочувствительности. Критическими звеньями природ­ных экосистем, в которых происходит аккумуляция выпадающих радионуклидов и создаются высокие дозовые нагрузки, являются лесные подстилки, тонкий слой целинных луговых почв, лишай­никово-моховые сообщества.

Приведенные примеры свидетельствуют о сложности вопро­сов, возникающих при изучении воздействия радиации на био­геоценоз. Как правило, эти вопросы далеко не решены. Возни­кающие проблемы и имеющиеся в наличии фактические материалы представлены в работе [14]. В качестве примера рассмотрим сле­дующую проблему. Нормирование в настоящее время базируется на санитарно-гигиенических принципах, т. е. на необходимости защиты в первую очередь человека. Однако всегда ли и в какой мере нормативы, устанавливаемые по человеку, обеспечивают за­щиту других объектов природы — организмы, популяции, эко­системы в целомРДля ионизирующей радиации этот вопрос открыт. Вместе с тем, например, почвенные микроорганизмы при загряз­нении почвы тяжелыми металлами или нефтью до определенного уровня могут погибнуть, а сельскохозяйственная продукция ока­жется вполне пригодной по санитарным нормам для человека. При длительном воздействии диоксида серы в концентрациях, не превышающих ПДК для человека в воздухе, происходит по­вреждение хвойных пород. Лишайники в городах гибнут при уров­нях загрязнения воздуха, считающихся безвредными для людей.