Переработка отработанного топливаРефераты >> Технология >> Переработка отработанного топлива
Второй важный вывод, который следует из Рисунка 16B, состоит в том, что относительная радиоактивность отходов по прошествию 1000 лет является почти такой же, как и активность соответствующего количества урановой руды. При этом, токсичные компоненты урановой руды, выходя на поверхность земли, попадают в человеческий организм через пищевые цепочки. Остеклованные же отходы, которые хранятся глубоко под землей (до километра ниже уровня моря), в устойчивых геологических образованиях, не имеют никакого мыслимого шанса попасть в организм человека. (Это, однако, не означает, что поверхностные залежи урана опасны, поскольку количества, которые попадают в наш организм, очень малы.)
Большинство стран, имеющих собственные ядерные программы, осуществляют активную работу, нацеленную на поиск и исследование соответствующих мест для размещения отходов. Цель этой работы состоит в том, чтобы найти такие места размещения, которые имели бы множество барьеров до среды обитания человека. Некоторые из барьеров, как естественные, так и искусственные, состоят в следующем:
- Нерастворимая форма отходов (стекло, "синрок" или UO2 , см. 5.3 и 5.4).
- Герметичное хранение в коррозионно-стойких емкостях.
- Бетонирование отходов для исключения воздействия на них грунтовых вод и возможных разрушений при подвижках земной коры.
- Размещение глубоко под землей (на глубине более 500 метров) в стабильных геологических структурах.
Для возможного размещения отходов широко изучаются два типа геологических пород - твердые кристаллические скальные породы и залежи каменной соли. Такие места имеются в нескольких странах, и в настоящее время осуществляется их детальная оценка. Большинство подходов предполагают использование обычной горнодобывающей техники для строительства соответствующих подземных шахт. Они должны иметь достаточно площади для размещения резервуаров в отделенных друг от друга полостях на различных уровнях или каким-либо иным способом. Одно их таких глубоких подземных хранилищ действует в США, но оно предназначено для хранения долгоживущих отходов военной промышленности.
Задачи, которые решаются для выполнения такой работы, по существу технические. Существующая техника в горнодобывающей промышленности, методы инженерного проектирования вместе с контролем температурных режимов и напряжений грунта, обеспечивают выполнение подобных работ с очень высоким качеством, обеспечивающим требуемый уровень безопасности. Кроме того, инженерные и организационные задачи обеспечения эффективной изоляции опасных материалов не являются новыми.
Вопрос геологической стабильности земных пород очень важен для обеспечения долгосрочной целостности хранилища отходов. На земном шаре имеется множество геологических структур, которые устойчивы уже на протяжении более 4,5 миллиардов лет, и вероятность существенных смещений пород в течение периода хранения (а это более тысячи лет) в таких местах близка к нулю.
Хотя и предполагается, что глубокое геологическое размещение отходов атомной промышленности будет постоянным, тем не менее, при возникновении необходимости их восстановления и использования будущими поколениями нет принципиальных проблем для того, чтобы сделать это возможным.
Уместно сравнить токсичность отходов атомной промышленности с ядовитыми отходами и газами, возникающими на современных индустриальных предприятиях каждый день. Мышьяк, например, обычно распределяется в окружающей среде в составе гербицидов и в обработанной древесине. В отличие от отходов атомной промышленности он имеет бесконечный срок токсичности. Далее, барий и хлор, который достаточно широко используется. Учитывая их реальные количества, можно утверждать, что они представляют гораздо большую опасность, чем отходы атомной промышленности.
Можно утверждать, что придет время, когда хранение высокоактивных отходов будет совершенно безопасным. Радиоактивные отходы, хотя и очень токсичны в момент своего появления, но, во-первых, их количество мало, а во-вторых, они не более опасны, чем другие, более знакомые нам, материалы. Но несмотря на это, они породили синдром современного общества "где угодно, но только не у меня во дворе". Мы с легкостью принимаем экономическую выгоду и пользу от современных технологий, но при этом предпочитаем чтобы кто-то другой имел дело с сопутствующими отходами, пусть даже и безопасными.
Хотя сегодня каждая страна ответственна за хранение и переработку своих собственных отходов всех видов, тем не менее, рассматривается возможность создания международного хранилища отходов атомной промышленности. Австралия - это одна из немногих стран, в которой существуют очень благоприятные геологические условия для создания такого предприятия.
Природный аналог: Окло
Хотя высокоактивные отходы современной ядерной энергетики еще не хранились настолько долго, чтобы наблюдать результаты такого хранения, этот процесс фактически уже происходил в естественных условиях, по крайней мере, в одном месте на земном шаре. В местечке Окло в Габоне (на западе Африки), около двух миллиардов лет назад, по крайней мере, 17 естественных ядерных реакторов начали работать в богатой залежами урановой руды местности. Каждый из них имел, приблизительно, по 20 кВт тепловой мощности. В то время концентрация U-235 в естественном уране составляла, примерно, 3.7 процента (вместо 0.7 процентов сегодня)*.
*U-235 распадается намного быстрее чем U-238, период полураспада которого, примерно, такой же, как и возраст нашей планеты. |
Естественные цепные реакции, которые начались спонтанно благодаря присутствию воды, действующей как замедлитель, продолжались, приблизительно, два миллиона лет пока, наконец, не затухли. В течение этого времени в руде образовалось, приблизительно, 5.4 тонн продуктов деления, а также 1.5 тонны плутония вместе с другими трансурановыми элементами.
Радиоактивные продукты деления давно распались и превратились в стабильные элементы, а детальное изучение их количества и локализации показало, что имелось небольшое перемещение радиоактивных отходов, как в процессе, так и после прекращения ядерных реакций. Плутоний же и другие трансурановые элементы остались неподвижны. Это примечательно ввиду того, что грунтовые воды имели полный доступ к продуктам деления, а сами они не находились в химически инертной форме (т.е., говоря современным языком, не были остеклованы). Таким образом, продукты деления не перемещаются свободно в земной поверхности, даже в присутствии воды, из-за их адсорбции в глиняных породах.**
**Утечки из емкостей для хранения военных отходов в США также продемонстрировали способность глинистых почв к удержанию продуктов деления и трансурановых элементов. |