Хвостохранилища урановых рудных отходов

Ядерная индустрия образует отходы на шахтах и карьерах, обогатительных заводах (в отвалы идёт уран природного изотопного состава), заводов по изотопному обогащению урана (в отвалы идёт обеднённый уран) и заводов по производству ТВЭЛ для энергетических, промышленных и транспортных реакторов.

В ходе добычи, вблизи рудников возникают терриконы отвалов горной породы, содержащие вкрапления урановых минералов, а в окрестностях обогатительных фабрик — отвалы «хвостов», обеднённые по материнскому изотопу (уран) и сильно обогащенные по дочерним продуктам (радий, радон, полоний).

Отходы от процесса обогащения имеют форму жидкого раствора. Они обычно откачиваются в искусственные водоёмы. Количество произведенных отходов почти равно количеству добытой руды, так как извлеченный уран представляет только незначительную долю от общей массы. Поскольку продукты распада урана (²з°ТЬ и «⁶Ra) из руды не выделяют, раствор содержит до 85% от природной радиоактивности руды. В нём находится немного урана, а также тяжёлые металлы, мышьяк и химические реактивы. Радионуклиды, содержащиеся в урановых отходах, испускают в 20−5-юо раз больше у-радиации по сравнению с природным уровнем. Правда у-радиация локализована и её уровень быстро уменьшается при увеличении дистанции. Когда поверхность отвалов высыхает, мелкий песок разносится ветром. ²²⁶Ra в отходах распадается с образованием ²²²Rn. Выброс радона — главная опасность, которая остаётся после того, как урановый рудник закрыт.

Обычно хвостохранилище урановых руд занимает площадь 300−5-500 га и содержит (50−5-100)-ю⁶ т отходов, активностью 2000;5−5000 ТБк. Первичные отходы представляют собой тонкодисперсную массу, образовавшуюся в результате содового или кислотного извлечения урана из измельченной руды. Они состоят из минеральных остатков и гидратных осадков (гидроксидов, сульфатов, карбонатов и т. д.). Распределение разных типов отходов и их состав как по площади хвостохранилища, так и по глубине многометровой толщи отходов крайне гетерогенное. Как правило, хвостохранилище оформляют в виде курганного могильника, т. е. засыпают песчано-гравийной смесью, глиной, покрывают дёрном, территорию обносят бетонным забором.

Радиоактивность хвостохранилища образуется долгоживущими изотопами, с периодами полураспада некоторых из них в миллионы лет. Тем не менее, в отличие от стабильных токсинов, концентрация радионуклидов падает во времени.

В настоящее время к некоторым отвалам возник промышленный интерес: рост цен на уран, улучшенные технологии экстракции, экологическая необходимость ликвидации хвостов, наличие других ценных компонентов (например, редких земель) делают рентабельной переработку некоторых отвалов старых производств.

Замечание. Примерно 95% радиоактивности в руде с содержанием 0.3% U^Oe исходит от радиоактивного распада ^2з8и и достигает 450 кБк/кг. Этот ряд имеет 14 радиоактивных долгоживущих изотопов и каждый из них дает 32 кБк/кг. После обработки из руды удаляется ²з⁸и и немного ²³⁴U (и ²35U) и радиоактивность снижается до 85% её первоначального значения. После удаления большей части ²з⁸и, два короткоживущих продукта его распада (²34Th и *34Ра) исчезают и, по истечению нескольких месяцев, уровень радиоактивности снижается до 70% её первоначального значения. Основным долгоживущим изотопом тогда становится ²³°Th (Ti/2=77 000 лет), который превращается в ²²⁶Ra с последующим распадом в ²²²Rn.