Методы удаления и переработки радиоактивных отходов в зависимости от агрегатного состояния

Переработка газообразных радиоактивных отходов. Для очистки газовоздушных выбросов, содержащих радиоактивные компоненты, используются высокоэффективные надежные очистные системы. Для некоторых радиоактивных веществ, таких, например, как изотоп аргона ⁴¹Аг, поступающий с выбросами при работе атомных реакторов, используются высокие трубы и естественные природные процессы, обеспечивающие уменьшение концентраций за счет рассеивания.

Для других опасных компонентов, например растворимых или химически активных газов, содержащих радиоактивные компоненты, используются газоабсорбционные методы — насадочные колонны, абсорбция, гетерогенные реакции на твердых сорбентах.

Для удаления радиоактивных частиц и аэрозолей применяется традиционное газоочистное оборудование, но образующиеся при этом жидкие или твердые отходы перерабатываются по специальным технологиям.

Методы удаления и переработки жидких радиоактивных отходов. Для обезвреживания радиоактивных веществ, растворенных в воде или других жидкостях, используются традиционные физико-химические и реагентные методы, основанные на реакциях осаждения в виде нерастворимых соединений, например радиоактивный стронций можно удалить путем соосаждения с нерастворимыми соединениями бария или свинца. В случае коллоидных растворов используется коагуляция с добавлением глины или полиэлектролитов с последующим фильтрованием или отстаиванием. Для очистки также применяются ионообменные смолы, обеспечивающие полную деминерализацию раствора.

В результате очистки образуются загрязненные радиоактивными веществами твердые или полужидкие осадки. Отработавшие смолы после регенерации могут использоваться несколько раз, а затем обезвоживаются и сжигаются, оставшийся зольный остаток подвергается захоронению. Загрязненные глины отверждают в процессе обжига и также захоранивают.

Для переработки полужидких радиоактивных отходов используют выпаривание, при этом образуется две фракции — высокорадиоактивная масса и незагрязненная жидкость. Реже для обеззараживания стоков, содержащих радиоактивные вещества, используются биологические методы очистки, поскольку традиционные методы аэробного окисления или анаэробного сбраживания неэффективны в случае неорганических форм компонентов. Перерабатываться могут только органические комплексы, в состав которых входят радиоактивные элементы-металлы. Неорганические формы радиоактивных веществ могут сорбироваться высшими водными растениями, которые затем подлежат сжиганию и захоронению. К сожалению, в случае низкорадиоактивных жидких отходов, образующихся в небольших объемах, часто используется прямой сброс в канализацию или водный объект, что приводит к их накоплению в донных отложениях и на стенках труб и вторичному радиоактивному загрязнению. Для захоронения жидких отходов низкого и промежуточного уровней радиоактивности практикуется слив в землю через специальные колодцы, канавы и земляные отстойники. В этом случае в расчет принимаются сорбционные свойства почвы, обеспечивающие постепенное рассеивание и снижение концентрации радиоактивных компонентов.

В случае высокорадиоактивных жидких отходов их переработку осуществлять нецелесообразно, опасно и экономически невыгодно, поэтому обеспечивается возможность длительного хранения в специальных контейнерах под землей (см. подпараграф 4.3.2), чтобы предотвратить утечки и возможное испарение в результате выделения тепла, образующегося при распаде радиоактивных веществ. Для захоронения таких отходов могут использоваться подземные или подводные естественные и искусственные полости — пещеры, выработанные шахты и шурфы.

Методы удаления и переработки твердых радиоактивных отходов. Твердые радиоактивные отходы, относящиеся к I—III классам опасности, можно обезвреживать и утилизировать путем захоронения или подвергать термической обработке — сжиганию, агломерации (спеканию) или в случае металлических отходов — переплавке. Так, при добыче и переработке урановой руды, при работе атомных электростанций, после истечения срока эксплуатации атомных подводных лодок образуются большие объемы загрязненного металлического лома — промышленного оборудования, стенок перегородок корпусов и др. Такие материалы могут быть использованы в качестве вторичного сырья: при переплавке уран сорбируется шлаком, который затем подлежит захоронению, а полученный металл не представляет опасности для здоровья.

Захоронение отходов широко практикуется во всем мире — в США, России, Франции, Германии, Бельгии, Швеции и других странах, однако целесообразное захоронение предусматривает предварительное извлечение из отходов ценных компонентов, обезвреживание и минимизацию оставшегося объема (см. схему ХТС, рис. 4.2). Под обезвреживанием понимается использование комплекса технологий, обеспечивающих уменьшение площади реакционной поверхности (прессование и агломерация), и применение связывающих компонентов — битумирование, цементирование, остекловывание.

Захоронение проводится в соответствии с нормативами, регламентирующими обращение с особо опасными и высоко опасными отходами (см. подпараграф 4.3.2). При выборе места захоронения учитываются рельеф местности, геологическое строение, почвенные, гидрологические и метеорологические характеристики, а также транспортные возможности.