Хранение и переработка радиоактивных отходов

Дезактивация радиоактивных отходов

Специфика отходов состоит в том, что их нельзя обезвредить: сжечь, перевести в друние химические соединения,- так как радиоактивные вещества в любом состоянии сохраняют свои радиоактивные свойства.

В настоящее время признана оптимальной следующая схема переработки высокоактивных отходов:

1. хранение в жидкой форме для снижения остаточного тепловыделения;

2. отверждение выдержанных жидких отходов и временное хранение в контролируемых условиях;

3. окончательное захоронение отвержденных отходов в стабильных геологических формациях.

Наиболее современный способ отверждения – стеклование .

Потенциально пригодными для захоронения РАО считаются следующие геологические формации:

магматических, метаморфических и осадочных пород (граниты, порфириты, базальты и их туфы, гнейсы, ортогнейсы, кристаллические сланцы, глины, аргиллиты, глинистые сланцы, каменная соль, ангидриты и др.). Эти породы обладают низкими фильтрационными свойствами (К_ф = 10^-4 м/сут) и размерами, достаточными для размещения горного отвода;

залегающие в интервале глубин 300-1500 м, мощностью не менее 250 м для магматических и метаморфических пород и 100 м для галогенных и глинистых отложений;

сейсмичность территории развития потенциально пригодных формаций не должна превышать 7 баллов.

Преимущества скальных пород заключаются в их прочности, гарантирующей целостность проделанных стволов, штреков, штолен и т.п., и в возможности при необходимости обратного извлечения захороненных отходов.

К недостаткам этих формаций, по сравнению с соляными и глинистыми, следует отнести их неспособность к «самозатягиванию» образовавшихся трещин.

Для размещения твердых и отвержденных РАО, в европейской части России в настоящее время основное внимание уделяют поиску подходящих массивов каменной соли.

Соль имеет целый ряд свойств, которые придают солевым месторождениям особые преимущества при захоронении радиоактивных отходов, основными из которых являются следующие:

пластичность каменной соли препятствует при действующем под землей давлении образованию трещин и расселин;

каменная соль по сравнению с другими породами имеет высокий коэффициент теплопроводности (5,3-6,5 Вт /(м•К)), что позволит относительно быстро отвести избыточное тепло, генерируемое при спонтанном распаде радионуклидов;

широкая распространенность месторождений каменной соли.

В качестве природных резервуаров для захоронения РАО рассматриваются также глинистые породы суши. Среди терригенных осадочных формаций предпочтительны сероцветные глинистые толщи, в отличие от красноцветных. Они обогащены органическим веществом и поэтому способны выступать в роли восстановительного буфера.

Как один из вариантов локализации РАО (преимущественно отходов с высокой удельной активностью, ВАО), во многих странах рассматривают захоронение в скважинные могильники.

Пробуренные с земной или морской поверхности скважины могут иметь глубину от 600-700 м до 2-3 км. Это, как правило, скважины большого диаметра, например, 720 мм.

В стадии разработки находятся технологии удаления РАО в геологические формации под дно океана (выработки или скважины). Можно выделить следующие преимущества этого метода:

наземные источники питьевого водоснабжения не связаны с относительно статичными системами поддонных вод;

море представляет собой большой водный резервуар – разбавитель;

вероятность аварийной разгерметизации захороненных РАО (САО) значительно ниже, чем для континентальных могильников;

транспортные операции на море меньше ограничены максимальными габаритами и массами перевозимых грузов.

Многолетнемерзлые породы существуют на нашей планете сравнительно неизменно на протяжении десятков и даже сотен тысяч лет, широко распространены, характеризуются достаточно большими мощностями (до 1 км и более в глубину), приурочены к областям с крайне малой плотностью населения.

Рассмотрение месторождений радиоактивных руд в качестве природных аналогов могильников РАО показывает достаточно высокие защитные свойства геологической среды.

Все вышерассмотренные методы захоронения РАО можно с уверенностью назвать традиционными. Одни из них находятся в стадии разработки, другие активно применяются на практике. Существуют и другие проекты: захоронение на морском дне в глубоководных впадинах, выведение с помощью ракет за пределы земной орбиты, облучение долгоживущих радионуклидов в реакторе – «ядерная трансмутация»,- но они менее надежны или более дороги.