Несмотря на то, что в настоящее время мы озабочены другим кризисом, климатический кризис остается актуальной проблемой. Ядерная энергетика – это часто упоминаемая альтернатива ископаемому топливу, но она сопровождается связанной с этим проблемой ядерных отходов. Здесь будут показаны некоторые из решений, связанных с хранением, и рассмотрена эта проблема в перспективе.
В связи с продолжающимся климатическим кризисом, существует сильное желание найти альтернативные источники энергии по сравнению с углеродсодержащими ископаемыми видами топлива. Одной из альтернатив является ядерное деление. Противники атомной энергетики указывают на такие громкие аварии, как аварии на Чернобыльской АЭС и АЭС «Фукусима», а также на проблему радиоактивных отходов, образующихся на ядерных объектах. Как можно безопасно обращаться с этими отходами?
Ядерное топливо обычно производится из 3-5-% обогащенного урана. Это означает, что от 3 до 5 процентов его массы составляет уран-235. Это топливо изготавливается в виде топливных стержней. Ядра урана-235 нестабильны; когда по ним внутри ядерного реактора стреляют нейтронами, они расщепляются на более мелкие ядра, в том числе стронций-90 и цезий-137.
Все радиоактивные изотопы обладают свойством, называемым периодом полураспада. Это время, необходимое для того, чтобы число ядер в данной выборке изотопа уменьшилось вдвое. Чем дольше период полураспада, тем дольше радиоактивный изотоп держится вокруг. Изотопы с периодом полураспада более 30 лет называются долгоживущими, а изотопы с периодом полураспада менее 30 лет – недолговечными.
Стронций-90 и цезий-137 имеют промежуточный период полураспада около 30 лет. Они создают проблемы при выбросе в окружающую среду. Цезий-137 легко распространяется в природе благодаря растворимости соединений цезия, в то время как стронций-90 менее легко распространяется, но при попадании в организм попадает в кости и костный мозг. Они оба высокорадиоактивны и являются основными источниками радиации в чернобыльской зоне отчуждения.
Эти и многие другие изотопы содержатся в радиоактивных отходах.
Категории радиоактивных отходов
Отходы обычно делятся на три различные категории, которые соответствуют их радиоактивности:
- низкоактивные отходы (НАО),
- среднеактивные отходы (САО)
- высокоактивные отходы (ВАО).
Эти виды отходов утилизируются различными способами в зависимости от опасности, которую представляет их радиоактивность.
Отходы считаются НАО, если они имеют не более 4 ГБк на тонну (4 Биллиона распадов в секунду на тонну объекта) альфа-активности или не более 12 ГБк на тонну бета- или гамма-активности. Большая часть образующихся ядерных отходов (около 90% по объему) – это отходы с низким уровнем активности, но лишь 1% от общей радиоактивности всех радиоактивных отходов.
САО (среднеактивные отходы) составляют около 7% всех ядерных отходов и 4% от общей радиоактивности. Они слишком радиоактивны, чтобы считаться НАО, но не производят достаточно тепла, чтобы считаться ВАО. Вещи, которые находились в непосредственной близости от радиоактивных источников и, следовательно, имеют высокий уровень загрязнения, часто классифицируются как ВАО. К ним относятся управляющие стержни, компоненты реактора и химический шлам, образующийся в результате обработки жидких радиоактивных отходов.
Высокоактивные отходы (ВАО) обладают достаточно высокой радиоактивностью, что значительно повышает их температуру. Это необходимо учитывать при проектировании объектов по его утилизации. ВАО производится в качестве побочного продукта переработки отработавшего ядерного топлива и, как правило, является жидким. Это составляет менее 1% всех отходов, но 95% от общей радиоактивности.
НАО – это самые легкие отходы, с которыми легче всего иметь дело. Отходы спрессовываются в большие стальные канистры. Они отправляются на свалку, если у них достаточно низкая радиоактивность, или утилизируются путем хранения их в больших бетонных хранилищах под землей. Последнее называется приповерхностным захоронением. Когда эти хранилища заполнены, они герметизируются, покрываются верхним слоем почвы и оставляются. Попытки восстановить какой-либо из отходов в силу их радиоактивного характера никогда не будет предприниматься, и конструкция этих хранилищ гарантирует, что отходы могут быть оставлены без значительного излучения, выходящего на поверхность.
Иногда в этих местах имеются газовые вентиляционные и дренажные системы для того, чтобы остановить накопление давления на площадке и предотвратить любое выщелачивание из отходов, собираемых в хранилище. Очень незначительное количество НАО не может быть захоронено в этих хранилищах. Это может быть связано с ограничениями по количеству различных типов радиоактивных ядер на площадке, поскольку площадка слишком близка к пределу излучения или потому, что НАО слишком трудно отделить от любого связанного с ним САО. В этих случаях они должны утилизироваться как САО или ВАО. О чем мы поговорим в следующей статье: