Проблемы обращения, хранения, захоронения и переработки радиоактивных и токсичных отходов

Проблемы обращения, хранения, захоронения и переработки радиоактивных и токсичных отходов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего профессионального образования

"Санкт-Петербургский государственный

Экономический университет"

(СПбГЭУ)

Кафедра Безопасности и защиты в ЧС

Реферат по дисциплине БЖД

Проблемы обращения, хранения, захоронения и переработки радиоактивных и токсичных отходов

Санкт-Петербург

г.

Оглавление

Введение

1.Радиоактивные и токсичные отходы. Классификация и источники появления

.1 Радиоактивные отходы: определение, классификация и источники их появления

.2 Токсичные отходы: определение, классификация и источники их появления

.Обращение, хранения, захоронение и переработка отходов

.1 Обращение, переработка и захоронение радиоактивных отходов

.2 Обращение, переработка и захоронение токсичных отходов

.Проблемы, возникающие с обращением, хранением, захоронением и переработкой радиоактивных и токсичных отходов

.1 Проблемы, возникающие в России

.2 Пути решения проблем

Заключение

Библиографический список

Введение

Значительной экологической проблемой современного мира является образование и дальнейшие операции с радиоактивными и токсичными отходами.

Развитие человечества в ХХI веке немыслимо без такого источника энергии, каковым является атомное ядро. Атомная энергия не имеет альтернативы во многих сферах деятельности человека. При этом утилизация радиоактивных отходов является важным фактором обеспечения безопасности жизнедеятельности людей.

Развитие промышленности, использование синтетических материалов, топлива, химических веществ способствует увеличению количества отходов, которые наносят существенный урон экологии. Основные эпицентры загрязнения экологии - это крупные города, центры промышленности, которые являются источниками токсичных и радиоактивных отходов.

В России накоплено более 1,5 млрд. т токсичных, экологически опасных отходов, которые хранятся в принадлежащих предприятиям хранилищах, накопителях, на складах, в могильниках, на полигонах, свалках и других объектах. В крупных городах и промышленных центрах все более обостряется проблема утилизации и уничтожения радиоактивных и токсичных промышленных отходов, ставших серьезным источником загрязнения почвенного покрова, подземных водоносных горизонтов, являющихся источником питьевого водоснабжения.

В России нет ни одного предприятия (полигона) по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов, полностью отвечающего предъявляемым требованиям, не выпускается оборудование, предназначенное для этих целей.[3]

Проблема, выбранная мною для рассмотрения, очень актуальна, потому как промышленность развивается, и с каждым днем отходов становится все больше, а действовать нужно уже сейчас!

Цель работы: исследование проблем обращения, хранения, захоронения и переработки радиоактивных и токсичных отходов.

Задачи:

.Изучить понятия, классификацию и источники появления радиоактивных и токсичных отходов

.Рассмотреть способы обращения, захоронения и переработки отходов

.Выявить проблемы связанные с РАО и токсичными отходами.

1.Радиоактивные и токсичные отходы. Классификация и источники появления

1.1 Радиоактивные отходы: определение, классификация и источники их появления

Радиоактивные отходы (РАО) - это не подлежащие дальнейшему использованию материалы и вещества, а также оборудование, изделия (в том числе отработавшие источники ионизирующего излучения), содержание радионуклидов в которых превышает уровни, установленные в соответствии с критериями, установленными Правительством Российской Федерации. Отходы образуются на всех стадиях работы предприятий атомной отрасли: при добыче урана, на заводах, производящих из урана ядерное топливо для атомных электростанций (АЭС), при нормальной работе АЭС, при демонтаже АЭС, выработавших свой ресурс.[2]

Следует особо отметить, что в соответствии с российским законодательством к радиоактивным отходам не относится отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), так как в случае переработки, оно представляет собой тепловыделяющие элементы, содержащие остатки ядерного топлива и множество продуктов деления, в основном 137Cs и 90Sr, широко применяемые в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и научной деятельности. Поэтому оно является ценным ресурсом, в результате переработки которого получают свежее ядерное топливо и изотопные источники.

Существует несколько систем классификации РАО, рассмотрим некоторые из них.

)В Российской Федерации в настоящее время принята следующая классификация радиоактивных отходов:

В соответствии с Федеральным законом от 11 июля 2011 года № 190-ФЗ "Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации": Статья 4. Классификация радиоактивных отходов:

·удаляемые радиоактивные отходы - радиоактивные отходы, для которых риски, связанные с радиационным воздействием, а также затраты, связанные с извлечением таких радиоактивных отходов из пункта хранения радиоактивных отходов, последующим обращением с ними, в том числе захоронением, не превышают риски и затраты, связанные с захоронением таких радиоактивных отходов в месте их нахождения;

·особые радиоактивные отходы - радиоактивные отходы, для которых риски, связанные с радиационным воздействием, а также затраты, связанные с извлечением таких радиоактивных отходов из пункта хранения радиоактивных отходов, последующим обращением с ними, в том числе захоронением, превышают риски и затраты, связанные с захоронением таких радиоактивных отходов в месте их нахождения.[1]

)Недостатки систем классификации отходов и отсутствие согласованности национальных систем вынуждают Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) уделять проблеме классификации отходов самое пристальное внимание и работать над ее совершенствованием.

В основе классификации отходов МАГАТЭ лежит учет вариантов окончательного захоронения РАО:

·Отходы, освобожденные от контроля - отходы, содержащие такие низкие концентрации радионуклидов, что они могут быть освобождены от ядерного регулирующего контроля, поскольку радиологическая опасность отходов незначительна;

·Низко и среднеактивные отходы - отходы, содержащие такие количества радионуклидов, что необходимы меры для защиты персонала и населения;

·Высокоактивные отходы - отходы, содержащие такие большие количества радионуклидов, что в течение значительного периода времени необходима их надежная изоляция от биосферы;

·Граничные уровни Граничные уровни при классификации предлагаются в терминах параметров, наиболее уместных для безопасного захоронения радиоактивных отходов. Категория низко- и среднеактивных отходов подразделяется на короткоживущие и долгоживущие. Приповерхностное захоронение может быть подходящим методом для короткоживущих, однако для долгоживущих отходов может оказаться необходимым захоронение в более глубоких геологических формациях.

Радиоактивные отходы образуются в различных формах с весьма разными физическими и химическими характеристиками, такими, как концентрации и периоды полураспада составляющих их радионуклидов. Эти отходы могут образовываться:

·в газообразной форме, как, например, вентиляционные выбросы установок, где обрабатываются радиоактивные материалы;

·в жидкой форме, начиная от растворов сцинтилляционных счётчиков из исследовательских установок до жидких высокоактивных отходов, образующихся при переработке отработавшего топлива;

·в твёрдой форме (загрязнённые расходные материалы, стеклянная посуда из больниц, медицинских исследовательских установок и радиофармацевтических лабораторий, остеклованные отходы от переработки топлива или отработавшего топлива от АЭС, когда оно считается отходами)

Радиоактивные отходы образуются:

.при эксплуатации и выводе из эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла (добыча и переработка радиоактивных руд, изготовление тепловыделяющих элементов, производство электроэнергии на АЭС, переработка отработавшего ядерного топлива);

.в процессе реализации военных программ по созданию ядерного оружия, консервации и ликвидации оборонных объектов и реабилитации территорий, загрязненных в результате деятельности предприятий по производству ядерных материалов;

.при эксплуатации и выводе из эксплуатации кораблей военно-морского и гражданского флотов с ядерными энергетическими установками и баз их обслуживания;

.при использовании изотопной продукции в народном хозяйстве: в медицинских учреждениях, в химической, металлургической и других обрабатывающих отраслях, при проведении научных исследований, в службах безопасности (таможня и др.);

.при добыче полезных ископаемых, не относящихся к радиоактивным рудам (прежде всего, нефти и газа).

При использовании радиоактивных материалов в медицинских и других научно-исследовательских учреждениях образуется значительно меньшее количество РАО, чем в атомной отрасли промышленности и военно-промышленном комплексе. Однако применение радиоактивных материалов расширяется, а вместе с ним возрастает объем отходов.

.2 Токсичные отходы: определение, классификация и источники их появления

Токсичные отходы - промышленные отходы, в состав которых входят вредные вещества, которые при прямом или опосредованном контакте с организмом человека могут вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья как в процессе контакта с ними, так и в отдельные сроки жизни и последующих поколениях и вызвать отрицательные изменения в объектах окружающей среды.[5]

Классификация отходов.

Отходы различаются:

)по происхождению:

·отходы производства (промышленные отходы)

·отходы потребления (коммунально-бытовые)

·твёрдые

·жидкие

·газообразные

3)В Российской Федерации выделяют следующие классы опасности для окружающей природной среды:

·1й - чрезвычайно опасные

·2й - высоко опасные

·3й - умеренно опасные

·4й - малоопасные

·5й - практически неопасные

Для примера можно привести класс опасности некоторых химических веществ, определяемый расчетным методом:

наличие в отходах ртути, сулемы, хромовокислого калия, треххлористой сурьмы, бензпирена, оксида мышьяка и других высокотоксичных веществ позволяет отнести их к первому классу опасности;

наличие в отходах хлористой меди, хлористого никеля, трехокисной сурьмы, азотнокислого свинца и других, менее токсичных веществ дает основание отнести эти отходы ко второму классу опасности;

наличие в отходах сернокислой меди, щавелевокислой меди, хлористого никеля, оксида свинца, четыреххлористого углерода и других веществ позволяет отнести их к третьему классу опасности;

наличие в отходах сернокислого марганца, фосфатов, сернокислого цинка, хлористого цинка дает основание отнести их к четвертому классу опасности.

Источники возникновения токсических отходов разнообразны: Основные потоки потенциально токсичных веществ возникают в результате различной хозяйственной деятельности человека. Источниками химического загрязнения биосферы стали практически все промышленные предприятия, транспорт, все более или менее крупные населенные пункты, зоны отдыха, крупные животноводческие комплексы, территории, занятые пахотными землями. Подавляющая часть отходов образуется в городах, где проживает большая часть населения земли и сконцентрирована основная масса различных производств. [6]

2.Обращение, хранения, захоронение и переработка отходов

.1 Обращение, переработка и захоронение радиоактивных отходов

Основная цель при обращении с радиоактивными отходами - охрана здоровья человека и обеспечение безопасности для окружающей среды, как в настоящее время, так и для будущих поколений. Для достижения этой цели МАГАТЭ сформулировало ряд принципов:

) Защита здоровья человека. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень защиты здоровья человека.

) Охрана окружающей среды. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень охраны окружающей среды.

) Защита за пределами национальных границ. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы учитывались возможные последствия для здоровья человека и окружающей среды за пределами национальных границ.

) Защита будущих поколений. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы предсказуемые последствия для здоровья будущих поколений не превышали соответствующие уровни последствий, которые приемлемы в наши дни.

) Бремя для будущих поколений. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы не налагать чрезмерного бремени на будущие поколения.

) Национальная правовая структура. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется в рамках соответствующей национальной правовой структуры, предусматривающей чёткое распределение обязанностей и обеспечение независимых регулирующих функций.

) Контроль за образованием радиоактивных отходов. Образование радиоактивных отходов удерживается на минимальном практически осуществимом уровне.

) Взаимозависимости образования радиоактивных отходов и обращения с ними. Надлежащим образом учитываются взаимозависимости между всеми стадиями образования радиоактивных отходов и обращения с ними.

) Безопасность установок. Безопасность установок для обращения с радиоактивными отходами надлежащим образом обеспечивается на протяжении всего срока их службы.

Основные стадии обращения с радиоактивными отходами:

·Сбор и сортировка РАО - осуществляется в местах их образования и/или переработки с учетом радиационных, физических и химических характеристик в соответствии с системой классификации отходов и с учетом методов последующего обращения с ними. Сортировка первичных жидких и твердых РАО направлена на разделение отходов по различным категориям и группам для переработки по принятым технологиям и для подготовки к последующему хранению и захоронению.

·Переработка и/или кондиционирование РАО - осуществляются для повышения безопасности обращения с ними за счет уменьшения их объема и перевода в форму, удобную для безопасной транспортировки, хранения и захоронения.

·Хранение РАО - осуществляется раздельно для отходов разных категорий и групп в сооружениях, обеспечивающих безопасную изоляцию отходов в течение всего срока хранения и возможность последующего их извлечения.

·Транспортирование РАО - предусматривает их безопасное перемещение между местами их образования, переработки, хранения и захоронения с использованием специальных грузоподъемных и транспортных средств.

·Захоронение РАО - направлено на их безопасную изоляцию от человека и окружающей среды в течение периода потенциальной опасности содержащихся в РАО радионуклидов.

Захоронение РАО

В течение долгого времени ученые сравнивали варианты избавления от РАО. Главная идея - их надо поместить в такое место, чтобы они не могли попасть в окружающую среду и нанести вред человеку. Рассматривались варианты: захоронить РАО в глубоких океанических впадинах, в донных осадках океанов, в полярных шапках; отправлять их в космос; закладывать их в глубокие слои земной коры. В настоящее время общепринято, что оптимальный путь - захоронение отходов в глубоких геологических формациях. Понятно, что РАО в твердой форме менее склонны к проникновению в окружающую среду (миграции), чем жидкие РАО. Поэтому предполагается, что жидкие РАО будут вначале переводиться в твердую форму (остекловываться, превращаться в керамику и т.п.). Тем не менее, в России все еще практикуется закачка жидких высокоактивных РАО в глубокие подземные горизонты (Красноярск, Томск, Димитровград).

В настоящее время принята так называемая "многобарьерная" или "глубоко эшелонированная" концепция захоронения. Отходы сперва сдерживаются матрицей (стекло, керамика, топливные таблетки), затем многоцелевым контейнером (используемым для транспортировки и для захоронения), затем сорбирующей (поглощающей) отсыпкой вокруг контейнеров и, наконец, геологической средой.

Переработка РАО

В России переработку РАО и множество других услуг оказывает российский государственный холдинг, объединяющий более 360 предприятий атомной отрасли Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом". Это специализированная организация, профессионально занимающаяся обращением с радиоактивными отходами (РАО) в масштабах всей страны. Предприятие оказывает полный комплекс услуг в области обращения с радиоактивными отходами, включая сбор, транспортирование, переработку, кондиционирование, хранение отходов низкого и среднего уровня активности, а также обращение с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами, накопленными в процессе деятельности Военно-Морского Флота и образующимися при утилизации атомных подводных лодок и надводных кораблей с ядерными энергетическими установками.

Переработка твердых радиоактивных отходов (ТРО) проходит в несколько этапов:

Сортировка

Прессование (для уменьшения объема прессуемых ТРО)

Цементирование (для кондиционирования сыпучих ТРО)

Сжигание (для значительного уменьшения объема сжигаемых органических ТРО)

Плавление (для уменьшения объема загрязненной теплоизоляции)

Переработка жидких радиоактивных отходов (ЖРО):

Выпаривание (концентрирование) - используется для уменьшения объема ЖРО. При использовании выпарных аппаратов может происходить уменьшение исходного объема в 20-100 раз.

Концентрат в дальнейшем отверждается различными методами:

·Ионный обмен - очистка ЖРО происходит за счет прохождения ЖРО через ионообменную смолу.

·Ультрафильтрация, обратный осмос, электродиализ и т.п. - метод основан на принципе фильтрации через тонкую или полупроницаемую мембрану. Широко используется не только для радиоактивных отходов, но и в промышленности, и даже в бытовых фильтрах воды.

·Цементирование - включение ЖРО (часто - после концентрирования) в цементную матрицу, иногда - совместно с твердыми РАО. Также в матрицу включаются специальные добавки - сорбенты и др.

·Остекловывание - включение солей из ЖРО в стеклоподобную матрицу.

2.2 Обращение, переработка и захоронение токсичных отходов

Основными направлениями обращения токсичных отходов являются:

·захоронение на полигонах и свалках;

·переработка конкретных твердых отходов по заводской технологии;

·совместное сжигание отходов химических производств с городским мусором;

·пиролиз и раздельное сжигание в специальных печах;

·использование отходов химических производств как готового материала для других технологических процессов (в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве и др.).

Утилизация производственных отходов обычно может идти по двум направлениям: разделение на компоненты с последующей переработкой всех или некоторых из них различными методами; придание ТПО нужного вида, могущего обеспечить в дальнейшем возможность утилизации.

Наиболее распространенными методами переработки являются:

·сортировка (для чего используются грохочение, гидравлическая классификация и воздушная сепарация);

·уменьшение размеров кусков, частиц (помол, дробление);

·увеличение размеров частиц (высокотемпературная агломерация, брикетирование, таблетирование, гранулирование);

·термическая обработка;

·смешение;

·обогащение (флотация, отсадка, магнитная и/или электрическая сепарация);

·выщелачивание (экстрагирование);

·растворение;

·кристаллизация и т. д.

Главным направлением в устранении или снижении вредного воздействия на окружающую среду токсичных отходов промышленности является их повторное использование в производственных циклах, то есть организация малоотходных производств. Тем не менее для нейтрализации таких отходов часто устраивают специальные сооружения, которые могут находиться как в пределах территории самого предприятия, так и вне его. В последнем случае токсичные промышленные отходы могут складироваться, перерабатываться и нейтрализовываться централизованно на полигонах и станциях переработки и нейтрализации. Полигоны устраивают двух видов: для обезвреживания одного вида отходов только захоронением или химическим способом, а также комплексные. Захоронение промышленных отходов осуществляют в котлованах глубиной до 10-12 м в специальной таре, например, стальных бочках. Их размещают в котлованах и железобетонных резервуарах (особо вредные отходы).

Запрещается размещать полигоны по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов в заболоченных местах, на территориях зеленых зон городов, на землях, занятых лесами или предназначенных для лесоразведения, в зонах санитарной охраны курортов, в зоне питания подземных источников питьевой воды, в зонах оползней, селевых потоков, снежных лавин и т.п.