Радиоактивные отходы и ОЯТ

Радиоактивные отходы вызывали и вызывают особенно большую озабоченность как у экологов, так и у широких слоев населения, являясь одним из основных источников риска для человека и биосферы при использовании ядерной энергии. О чем же идет здесь речь? Помимо предприятий ЯТЦ существуют многочисленные другие учреждения, в которых используются радионуклиды. Деятельность всех их приводит к появлению различных материалов, растворов, газообразных продуктов, биологических объектов, грунтов, изделий и аппаратуры, в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормативными актами. Все вышеперечисленное и является радиоактивными отходами. Иногда в категорию РАО может быть включено также ОЯТ, если оно по каким-то причинам не подлежит последующей переработке с целью извлечения из него ценных компонентов и после соответствующей выдержки будет направлено на захоронение.

В радиационной экологии помимо РАО и ОЯТ существенным понятием является также радиоактивное вещество, т. е. вещество в любом агрегатном состоянии, содержащее радионуклиды с такой активностью, на которую распространяются требования НРБ.

Радиоактивные отходы образуются:

• • при эксплуатации и снятии с эксплуатации предприятий ЯТЦ (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 снятии с эксплуатации кораблей военно-морского и гражданского флотов с ядерными энергетическими установками и баз их обслуживания;
• • при использовании радионуклидов в народном хозяйстве, в медицинских учреждениях и в научно-исследовательских учреждениях;
• • в результате проведения ядерных взрывов в интересах народного хозяйства, при добыче полезных ископаемых, при выполнении космических программ, а также при авариях на атомных объектах.

Образовавшиеся отходы представляют угрозу для окружающей среды и обслуживающего персонала. Поэтому сложилась определенная практика по обращению с ними. Она включает в себя следующие приемы (см. рис. 9.4): сбор и предварительную обработку, сортировку отходов по химическому и радионуклидному составу, уровню активности; переработку отходов в форму, пригодную для хранения, транспортировки и захоронения; кондиционирование и временное хранение или захоронение отходов.

Рис. 9.4. Типичная схема мероприятий по обращению с радиоактивными.

отходами В хранилищах и могильниках РАО находятся в различных физикохимических формах: в твердом виде (загрязненное оборудование, материалы, грунты и др.) — ТРО, в отвержденном — битумные, цементные и стеклоподобные блоки, в жидком виде — ЖРО — радиоактивные растворы и пульпы, хранящиеся в специальных емкостях и открытых бассейнах, а также растворы, закачанные в глубинные подземные горизонты, и газообразные отходы. В экологическом плане определяющими при классификации РАО являются: активность и физико-химическое состояние вещества. Конечно, в любом случае деление отходов по категориям устанавливается нормативными актами. Что касается физико-химического состояния, отходы делятся на жидкие, твердые и газообразные.

Типичными представителями ЖРО являются не подлежащие дальнейшему использованию органические и неорганические жидкости, пульпы и шламы, в которых удельная активность радионуклидов более чем в 10 раз превышает значения уровней вмешательства при поступлении с водой^[1].

Типичными представителями ТРО являются отработавшие свой ресурс радионуклидные источники, не предназначенные для дальнейшего использования материалы, изделия, оборудование, биологические объекты, грунт, а также отвержденные жидкие радиоактивные отходы, в которых удельная активность радионуклидов больше значений, установленных действующими нормами. Если радионуклидный состав не известен, то в тех случаях, когда удельная активность больше:

• • 100 кБк/кг — для источников бета-излучения;
• • 10 кБк/кг — для источников альфа-излучения;
• • 1,0 кБк/кг — для трансурановых радионуклидов.

К газообразным радиоактивным отходам относятся не подлежащие использованию радиоактивные газы и аэрозоли, образующиеся при производственных процессах с объемной активностью, превышающей допустимую объемную активность, установленную действующими нормами.

Согласно наиболее распространенному подходу, базирующемуся в первую очередь на удельной активности отходов, РАО исторически делили на высокоактивные отходы (ВАО), среднеактивные (САО) и низкоактивные (НАО). Кроме того, для твердых РАО (ТРО) учитывается тип доминирующего излучения и мощность экспозиционной дозы на поверхности отходов.

Практика обращения с РАО сложилась в СССР и перешла затем в РФ. Она возникла в 1949—1953 гг. в процессе становления и развития военно-промышленного комплекса СССР в конкретных социально-экономических условиях, которые оказали на нее существенное влияние. Практика подразумевала отложенность решений и привязку к местам непосредственного возникновения РАО, а также изоляцию этих мест от любого стороннего наблюдения, включая и окрестное население. Отягощающим обстоятельством явилось отсутствие в стране развитой законодательной базы в этой области и единой государственной стратегии по обращению с РАО. Наиболее распространенным способом обращения с РАО стало их временное хранение, часто в не приспособленных для этого условиях. Итогом развития такой системы обращения и классификации РАО явилась система классификация, приведенная в табл. 9.1.

Прогресс в законодательстве РФ привел 11 июля 2011 г. к вступлению в силу Федерального закона № 190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», который призван на законодательном уровне регулировать отношения в области обращения с РАО. В законе декларировано революционное в экологическом плане требование о том, что все РАО подлежат теперь обязательному захоронению в пунктах захоронения радиоактивных отходов — ПЗРО.

После введения закона стала действовать следующая классификация РАО.

1) удаляемые радиоактивные отходы — радиоактивные отходы, для которых риски, связанные с радиационным воздействием, иные риски, 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;

2) особые радиоактивные отходы — радиоактивные отходы, для которых риски, связанные с радиационным воздействием, иные риски, 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.

Таблица 9.1

Классификация радиоактивных отходов, согласно И. И. Крышеву и Е. П. Рязанцеву.

Интересующие нас в первую очередь удаляемые радиоактивные отходы классифицируются по следующим признакам:

• • в зависимости от периода полураспада радионуклидов, содержащихся в РАО: долгоживущие РАО и короткоживущие РАО;
• • в зависимости от значения удельной активности: высокоактивные радиоактивные отходы — ВАО, среднеактивные радиоактивные отходы — САО, низкоактивные радиоактивные отходы — НАО и очень низкоактивные радиоактивные отходы — ОНАО;
• • в зависимости от агрегатного состояния: ЖРО, ТРО и газообразные РАО;
• • в зависимости от содержания ядерных материалов: радиоактивные отходы, содержащие ядерные материалы и радиоактивные отходы, не содержащие ядерных материалов;
• • отработавшие закрытые источники ионизирующего излучения;
• • радиоактивные отходы, образовавшиеся при добыче и переработке урановых руд;
• • радиоактивные отходы, образовавшиеся при осуществлении не связанных с использованием атомной энергии видов деятельности по добыче и переработке минерального и органического сырья с повышенным содержанием природных радионуклидов.

На 2018 г. критерии количественно не установлены, поэтому при обращении с РАО действует их классификация в соответствии с ОСПОРБ — 99/2010 (табл. 9.2).

Таблица 9.2

Классификация РАО РФ согласно Постановлению Главного государственного санитарного врача РФ от 26 апреля 2010 г. № 40 (ред. от 16 сентября 2013 г.) «Об утверждении СП 2.6.1.2612—10 «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности.

(ОСПОРБ-99/20Ю)".

Классификация РАО только по удельной активности никогда не считалась удачной. Необходимо учитывать радионуклидный и физикохимический состав, а также периоды полураспада. Такая простая классификация практически не учитывает наличия плутония и трансурановых элементов, хранение которых требует специальных жестких мер, как это принято в международной практике. Тем не менее именно такая классификация преобладала в СССР. Общий подход к классификации РАО, применяемый в ряде стран, помимо удельной активности учитывает также: как долго активность отходов будет оставаться на опасном уровне и какое количество тепла отходы генерируют.

В случае, когда по приведенным в таблице характеристикам радионуклидов РАО относятся к разным категориям, для них устанавливается наиболее высокая категория отходов.

Твердые и жидкие РАО, содержащие природные радионуклиды, относятся к НАО. Основную их часть составляют отходы, образующиеся при добыче и переработке урановой руды, дезактивационные воды и активированные элементы теплоносителя. Основную часть ОАО составляют оболочки твэлов и отработавшие радионуклидные источники. Основную часть вновь образующихся ВАО составляют растворы, получаемые при регенерации ОЯТ на радиохимических заводах.

Чтобы знать масштаб опасности, нужно иметь количественные значения параметров, ее характеризующих. Первым в этом ряду находится вопрос о суммарной активности и объеме РАО на территории России. Десятилетия такой учет должным образом не велся и только в начале этого столетия стали приниматься меры по его организации. Поскольку прямых измерений своевременно не делали, неудивительно, что появляющиеся оценки не совпадают друг с другом. Точность их в лучшем случае ~(20—50) %. Числа, состоящие из трех или четырех значащих цифр, могут только затруднять понимание проблемы.

По данным отчета Росатома за 2011 г. об экологической безопасности, на территории РФ накоплено: ЖРО—4,3−10⁸ млн м³ (без учета ЖРО, закачанных в подземные горизонты). Из них НАО —426 млн м³, САО —2,0 млн м³, ВАО —0,08 млн м³. Согласно отчету за 2017 г., оценки объема РАО вдруг возросли до —5,6−10⁸ м³, что практически в 5 раз превышает объем РАО, накопленный в США, и больше, чем у всех стран мира.

Согласно публикациям из Росатома —99% этого объема относится к категории РАО «ядерного наследия»¹. Объем ядерного наследия в значительной мере определяется количеством наработанного плутония, которого в СССР и США по некоторым оценкам (Albright and Kramer, 2004) — 145 и 100 т соответственно. Что касается активности, то ситуация еще сложнее. В качестве вероятного значения суммарную активность РАО можно взять —8−10¹⁹ Бк.

Современные отчеты, к сожалению, ориентированы на создание часто довольно деформированного представления об экологической ситуации. Так, утверждается, что из —8−10¹⁹ Бк более 99% обусловлено прошлой деятельностью в военной области^[2][3], иногда делается вывод, что на таком фоне новые РАО от современной атомной отрасли России ничего ухудшить просто не могут.

При анализе таких сводных данных следует учитывать, что в СССР большую часть урана добывали не на территории Российской Федерации. Поэтому в отчеты теперь не включают активность и объемы отходов, хранящихся на территориях сопредельных стран, но обусловленных наработкой нашего плутония и добычей урана для наших АЭС. Экологическую опасность они представляют не меньшую, в том числе и для населения России, чем «собственно наши РАО», однако их «отсутствие улучшает общую картину». Такой подход не способствует реабилитации загрязненных территорий и улучшению радиоэкологической ситуации. Ведущим параметром является не абстрактная интегральная активность, а конкретная загрязненность конкретной территорий.

В стране, на момент принятия ФЗ № 190, по некоторым оценкам в 105 пунктах хранения находились ЖРО объемом —5−10⁸ м³. Суммарная их а-активность 1,9* Ю¹⁶ Бк, а суммарная (3-активность —7,3−10¹⁹ Бк. ТРО в 274 пунктах хранения находились в количестве —1,8−10⁸ т и их a-активность составляла —6−10¹⁵ Бк, а (3-активность — —8,1-Ю¹⁸ Бк. Кроме того, на объектах ядерного комплекса России хранилось на конец 2011 г. ~22,7 тыс. т ОЯТ (в пересчете на «тяжелый металл», т. е. уран и плутоний) активностью -4,4−10²⁰ Бк (см. также приложение 20). Официально считается, что при хранении ОЯТ не происходит загрязнения природы, так как все радионуклиды находятся в надежных герметичных оболочках внутри тепловыделяющих элементов и не имеют прямого контакта с окружающей средой.

• [1] Уровень вмешательства — уровень радиационного фактора, при превышениикоторого следует проводить определенные защитные мероприятия. Например, уровеньвмешательства для 222Rn в питьевой воде составляет 60 Бкчсг1. В России эти значенияустанавливаются ОСПОРБ-99/2008 и НРБ-99/2009.
• [2] РАО «ядерного наследия» — отходы, образовавшиеся при производстве ядерногооружия.
• [3] Никакой конкретной информации о методиках оценок не приводится.