Навигация:
Главная → Все категории → Строительная экология

Радиоактивное загрязнение и его источники


Радиоактивное загрязнение и его источники

Радиоактивное загрязнение природной среды обитания человека в настоящее время обусловлено следующими источниками: - отработанное ядерное топливо (ОЯТ), изъятое из реактора после его отработки; - долгоживущие радиоактивные изотопы — в основном это продукты испытаний ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей. Они относятся к глобально распределенным; - радиоактивные отходы (РАО) в любом агрегатном состоянии (газообразном, жестком, твердом и плазменном): - при плановых и аварийных выбросах радиоактивных веществ в окружающую среду от предприятий атомной промышленности; при выбросах в атмосферу и сбросах в водные системы радиоактивных веществ с действующих атомных электростанций (АЭС) в процессе их нормальной эксплуатации. Отработанное ядерное топливо - это особый вид радиоактивных материалов. Облученные тепловыделяющие элементы, извлеченные из реактора после их обработки, обладают значительной накопленной активностью и относятся к высокоактивным отходам, если не подвергаются дальнейшей переработке. В некоторых странах (США, Швеция, Канада, Испания и др.) ОЯТ полностью относят к радиоактивным отходам (РАО). В России часть ОЯТ считается радиоактивными отходами, а часть поступает на переработку на радиохимические заводы. На радиохимических заводах применяется технология разомкнутого ядерного топливного цикла, при которой осуществляется переработка ОЯТ для извлечения (выделения) урана-235, плутония-239 и топливного сырья (урана-238) для повторного использования. На всех этапах производства образуется большой объем РАО, различных по уровню активности, форм и степени опасности для окружающей среды и здоровья человека. Поэтому многие зарубежные страны ориентируются на долговременное (до 50 лет) хранение ОЯТ на месте производства, что дает возможность подготовиться к окончательному захоронению, но не исключает его химической переработки в дальнейшем. В промышленности, медицине, радиоизотопной энергетике, контрольно-измерительной и облучательной технике, а также в научных исследованиях применяют искусственные источники ионизирующего излучения: радиоактивные изотопы различного типа. Производство и использование радиоактивных изотопов влечет за собой образование значительного количества РАО, которое необходимо утилизировать по специальной программе после окончания срока работы источников ионизирующего излучения. Радиоактивные отходы образуются при испытании ядерного оружия и подземных взрывов ядерных устройств. Испытания ядерного оружия, проводившиеся в атмосфере на полигонах планеты с 1945 г., стали глобальным источником радиоактивного загрязнения природной среды. Суммарная активность выброшенного в атмосферу цезия-137 составила 8,2 МКи, стронция — 90... 4,3 МКи. При этом 75% радионуклидов поступают в стратосферу и впоследствии выпадают по всему земному шару. В верхние слои атмосферы (выше 50 км) попадает около 3% всех радионуклидов. Приняты следующие величины фоновой плотности загрязнения: для цезия — 137...0,08 Ки/км2, стронция — 90...0,045 Ки/км2, плутония - 0,005 Ки/км2. Таким образом, самое большое количество РАО образуется: - в процессе реализации военных программ и во всей цепи ядерного топливного цикла (создание ядерного оружия на основе вы-сокообогащенного урана и плутония); - при эксплуатации и закрытии предприятий ядерного топливного цикла (добыча и обогащение урановой руды, производство тепловой и электроэнергии в реакторах, изготовление тепловыделяющих элементов, переработка отработанного ядерного топлива); - при эксплуатации и списании надводных и подводных кораблей военно-морского и гражданского флотов с ядерными энергетическими установками и баз их обслуживания; - в процессе консервации предприятий военного и гражданского ядерного комплекса. К радиоактивным относятся не подлежащие дальнейшему использованию отходы в любом агрегатном состоянии (материалы, изделия, оборудование, газообразная среда, грунт, а также порода, руды и отходы обогащения и выщелачивания руд), в которых содержание радионуклидов превышает уровень, установленный нормативными и правовыми актами. Радиоактивные отходы в зависимости от агрегатного состояния делятся на газообразные, жидкие и твердые. Газообразные РАО, образующиеся в процессе работы реактора, загрязняют производственные помещения и через систему вытяжки, фильтров и воз-духоочистки, а также после выдержки в течение трех месяцев выбрасываются в окружающую среду через 150-метровую газоотводную трубу, что способствует рассеиванию радиоактивных веществ и уменьшению их концентрации в приземном слое атмосферы. Газообразные РАО включают в себя не только газообразную, но и в меньшей степени аэрозольную фазу выброса АЭС. Риск глобального изменения биосферы может быть сведен к минимуму путем внедрения на АЭС новых технологических систем, способных улавливать эти радионуклиды (аргон-4, криптон-85 и ксенон-1334, тритий и углерод-14, радионуклиды йода-131 в виде аэрозоли). Основными источниками жидких РАО на АЭС являются: - вода реактора, вода бассейнов выдержки, вода опорожнения реакторных петель; - промывочные растворы, использованные при дезактивации оборудования АЭС; - продувочная вода парогенераторов; - вода, после дезактивации помещения; - вода прачечных и душевых. Удельная активность жидких РАО после очистки составляет 10...8 Ки/м3 (средняя активность питьевой воды — 10... 10 Ки/м3). Проблема безопасного хранения жидких РАО достаточно сложна вследствие большого объема и разнообразия таких отходов. В среднем за год на блоке АЭС с реактором типа ВВЭР-1000 образуется до 30 тыс. м3 радиоактивных вод, требующих переработки, в которых может содержаться около 50 т различных солей. Твердые РАО, образующиеся на АЭС, на различных типах реакторов представляют собой отработавшее оборудование и материалы, использованные фильтры, радиоактивный строительный мусор, спецодежду и т. п. Твердые РАО на АЭС собирают в специальные помещения, где их сортируют по категориям, исходя из уровня активности (I... III группы), и укладывают в хранилища. В соответствии с проектами действующих в России АЭС (с реакторами типа ВВЭР) хранилища твердых РАО предназначены для временного хранения отходов I и II групп уровня активности в течение 10 лет, а твердых отходов III группы — 30 лет. После окончания проектного срока хранения на АЭС твердые РАО должны быть захоронены в централизованные могильники. В зависимости от периода полураспада радиоактивных элементов РАО делят на короткоживущие (период полураспада составляет меньше года), среднеживущие (от года до 100 лет) и долго-живущие (более 100 лет). По составу излучения (радиационной опасности) РАО подразделяются на альфа-, бета-, гамма-излучатели. При нормальной работе АЭС, а их в России девять (это 29 энергоблоков), основную опасность представляют радиоактивные отходы. Во время эксплуатации АЭС образуется значительный объем жидких и твердых радиоактивных отходов (в процессе очистки воды в различных технологических системах реакторов, ремонта, замены оборудования, проведения различных испытаний и др.). Коэффициент использования АЭС равен 69,1%. Объем первичных жидких РАО может достигать 100 тыс. м3 в год на энергоблок для реакторов типа РБМК-1000 и 40 тыс. м3 для реакторов типа ВВЭР-1000. Объем первичных твердых отходов составляет около 120 тыс. м3 в год. Активность РАО, образующихся за год на крупной российской АЭС, составляет 32 000 Ки. Перед закладкой на хранение первичные радиоактивные отходы подвергают кондиционированию (в форму, удобную для хранения, транспортировки, захоронения) и переработке, что приводит к значительному уменьшению их объема. РАО, образующиеся на АЭС, относятся в основном к категории низко- и среднеактивных и содержат радионуклиды с периодом полураспада менее 30 лет. Однако существующая система обращения с РАО не отвечает современным требованиям экологической безопасности. Необходимо отметить, что РАО и радиоактивное загрязнение будут оказывать отрицательное влияние на биосферу на протяжении сотен лет. Поэтому одной из главнейших задач всех стран мира, имеющих ядерную промышленность, является решение вопроса о долговременном и безопасном хранении накопленных РАО, а также их захоронении. Радиоактивное загрязнение биосферы — это увеличение концентрации радиоактивных веществ в живых организмах и среде их обитания (атмосфере, гидросфере, почве) в результате деятельности человека. К радиоактивному загрязнению биосферы привела интенсификация промышленного производства и как функция появление на Земле большой группы антропогенных радионуклидов. Их суммарная активность в среднем соизмерима с активностью естественного радиоактивного фона, но на некоторых участках она может превышать его. Радиоактивность бывает естественного происхождения, обусловленная присутствием в природной среде (горных породах) радиоактивных элементов; например, часть Новосибирской области подвержена естественному радоновому загрязнению, так как в подстилающих коренных горных породах (гранитоидах) фиксируются повышенные кларки урана-238, продуктом распада которого и является радон-222. Количество естественных радионуклидов незначительно (торий-232, уран-235 и др.); причем наиболее распространен уран-238 (99,2%). Радионуклиды естественного происхождения возникают при извлечении и переработке многих полезных ископаемых, особенно фосфатных руд, с концентрацией урана-238. В результате этих процессов в биосфере появляются локальные участки с концентрацией радионуклидов, которые существенно повышают естественный радиоактивный фон. Такие участки можно отнести к разряду малоактивных загрязнений. Однако участие в радионуклидах некоторых долгоживущих естественных элементов с очень большим периодом полураспада делает загрязнения подобного рода опасными. Существует несколько путей воздействия радионуклидов естественного происхождения на человека, например: - применение минеральных фосфорных удобрений через сельскохозяйственную продукцию (внутреннее облучение); - использование в качестве строительного материала более радиоактивных по сравнению с почвой геологических пород (при повышенном содержании урана-238, тория-232 и калия-40 в таких традиционных строительных материалах, как: строительный камень, песок, гравий и др.); - использование материалов, произведенных из промышленных отходов. Кроме того, естественные радионуклиды поступают в окружающую среду при сжигании угля, а также в случае применения угольной золы в производстве цемента и бетона в качестве наполнителя для дорожных покрытий. Радиоактивность искусственного происхождения обусловлена антропогенной деятельностью человека. Это строительство АЭС, строительство подводных атомных лодок, применение радиоактивных элементов в медицине, строительстве и других отраслях. Радионуклиды искусственного происхождения делятся на три вида: - ближние, или локальные, выпадения, которые представлены относительно крупными (более 100 мкм) частицами, оседающими на землю преимущественно под действием силы тяжести; - промежуточные, или тропосферные, выпадения, представленные мелкими частицами (несколько микрометров и менее). Эти частицы формируются в тропосфере, ниже тропопаузы, на высоте 11... 16 км. Период полувыведения частиц из тропосферы составляет 20...30 сут. На тропосферные выпадения при наземных взрывах мощностью в несколько мегатонн приходится 5% радиоактивности; - глобальные, или стратосферные, выпадения, которые состоят из частиц от нескольких сотых до десятых долей микрометра, забрасываемых в стратосферу на высоту 10... 30 км. Оттуда они переносятся в тропосферу струйными течениями и циклональными вихрями либо с воздушными массами через разрывы в тропопаузе. В умеренных широтах глобальные выпадения с атмосферными осадками (влажные выпадения) составляют 60...70% от общей суммы радиоактивных выпадений, остальная часть (30...40%) представлена сухими выпадениями. Следует отметить, что глобальные выпадения радионуклидов искусственного происхождения распределяются по всей поверхности Земли. Еще одна особенность глобальных выпадений. В водный раствор переходит около 50% от общего количества радионуклидов; в водонерастворимой форме поступает до 95% стронция-90 и до 70% цезия-137; в растворимой форме — 30% цезия-144 и 40% циркония-95. Как правило, естественная радиоактивность не вызывает явных отрицательных явлений, так как к ней живые организмы приспособились. Искусственная радиоактивность, наоборот, играет негативную роль, вызывая разрушение природных экосистем и представляя значительную опасность для живых организмов и самого человека.

Похожие статьи:
Перечень правовых и нормативных документов по экологии строительства

Навигация:
Главная → Все категории → Строительная экология

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум