Реферат на тему "Проблемы захоронения радиоактивных отходов в геологических формациях"




Реферат на тему

текст обсуждение файлы править категориядобавить материалпродать работу




Курсовая на тему Проблемы захоронения радиоактивных отходов в геологических формациях

скачать

Найти другие подобные рефераты.

Курсовая *
Размер: 100.17 кб.
Язык: русский
Разместил (а): honey
1 2 3 4 5 Следующая страница

добавить материал

Содержание

  1. Введение.. 2
2.Радиоактивные отходы. Происхождение и классификация. 4
2.1 Происхождение радиоактивных отходов. 4
2.2 Классификация радиоактивных отходов. 5
3. Захоронение радиоактивных отходов. 7
3.1. Захоронение РАО в горных породах. 8
3.1.1 Основные типы и физико-химические особенности горных пород для  захоронения ядерных отходов. 15
3.1.2 Выбор места захоронения радиоактивных отходов. 18
3.2 Глубокое геологическое захоронение РАО . 19
3.3 Приповерхностное захоронение. 20
3.4Плавление горной породы                                                                    21
3.5Прямое закачивание                                                                              22
3.6Другие способы захоронения РАО                                                      23
3.6.1Удаление в море                                                                                23
3.6.2 Удаление под морское дно.. 23
3.6.3 Удаление в зоны подвижек. 24
3.6.4 Захоронение в ледниковые щиты.. 25
3.6.5 Удаление в космическое пространство.. 25
4. Радиоактивные отходы и отработавшее ядерное топливо в атомной энергетике России. 25
5. Проблемы системы обращения с РАО в России и возможные пути ее решения.. 26
5.1 Структура системы обращения с РАО в РФ.. 26
5.2 Предложения по изменению доктрины обращения с РАО.. 28
6. Заключение.. 29
7. Список использованной литературы: 30


      1. Введение

Вторая половина ХХ века ознаменовалась резким обострением экологических проблем. Масштабы техногенной активности человечества в настоящее время уже сравнимы с геологическими процессами. К прежним типам загрязнений окружающей среды, получивших экстенсивное развитие, добавилась новая опасность радиоактивного заражения. Радиационная обстановка на Земле за последние 60-70 лет подверглась существенным изменениям: к началу Второй мировой войны во всех странах мира имелось около 10-12 г полученного в чистом виде естественного радиоактивного вещества- радия. В наши дни один ядерный реактор средней мощности производит 10 т искусственных радиоактивных веществ, большая часть которых, правда, относится к короткоживущим изотопам.Радиоактивные вещества и источники ионирующего излучения используются практически во всех отраслях промышленности, в здравоохранении, при проведении самых разнообразных научных исследований.
За последние полвека на Земле образовались десятки миллиардов кюри радиоактивных отходов, и эти цифры увеличиваются с каждым годом. Особенно острой проблема утилизации и захоронения РАО атомных электростанций становится в настоящее время, когда наступает время демонтажа большинства АЭС в мире (по данным МАГАТЭ, это более 65 реакторов АЭС и 260 реакторов, использующихся в научных целях).  Несомненно, что самый значительный объем РАО образовался на территории нашей страны в результате реализации военных программ на протяжении более 50 лет. Во время создания и совершенствования ядерного оружия одной из главных задач была быстрая наработка ядерных делящихся материалов, дающих цепную реакцию. Такими материалами являются высокообогащенный уран и оружейный плутоний. На Земле образовались самые большие наземные и подземные хранилища РАО, представляющие огромную потенциальную опасность для биосферы на многие сотни лет.
http://zab.chita.ru/admin/pictures/424.jpgВопрос обращения с радиоактивными отходами предполагает оценку различных категорий и методов их хранения, а также разные требования в отношении защиты окружающей среды. Целью ликвидации является изоляция отходов от биосферы на чрезвычайно длительные периоды времени, обеспечение того, что остаточные радиоактивные вещества, достигающие биосферы, будут в незначительных концентрациях в сравнении, например, с естественным фоном радиоактивности, а также обеспечение уверенности в том, что риск при небрежном вмешательстве человека будет очень мал . Захоронение в геологическую среду, широко предлагается для достижения этих целей.
Однако,существует  множество разнообразных  предложений относительно способов захоронения радиоактивных отходов, например:
·                   Долговременное наземное хранилище,
·                   Глубокие скважины(на глубине несколько км),
·                   Плавление горной породы(предлагалось для отходов, выделяющих тепло)
·                   Прямое закачивание(подходит только для жидких отходов),
·                   Удаление в море,
·                   Удаление под дно океана,
·                   Удаление в зоны подвижек,
·                   Удаление в ледниковые щиты,
·                   Удаление в космос
Некоторые предложения  еще только разрабатываются учеными разных стран мира, другие уже были запрещены   международными соглашениями.Большинство ученых, исследующих  данную  проблему, признают наиболее рациональной возможность захоронения радиоактивных отходов в геологичекую среду.
Проблема РАО – составная часть «Повестки дня на XXI век»», принятой на Всемирной встрече на высшем уровне по проблемам Земли в Рио-де-Жанейро (1992) и «Программы действий по дальнейшему осуществлению “Повестки дня на ХХI век”», принятой Специальной сессией Генеральной Ассамблеи Организации Объединенных Наций (июнь 1997 г.). В последнем документе, в частности, намечена система мер по совершенствованию методов обращения с радиоактивными отходами, по расширению международного сотрудничества в этой области (обмен информацией и опытом, помощь и передача соответствующих технологий и др.), по ужесточению ответственности государств за обеспечение безопасного хранения и удаления РАО.
В свой работе я попробую проанализировать и дать оценку утилизации радиоактивных отходов в геологической среде, а также возможных поледствий такого захоронения.

2. Радиоактивные отходы.Происхождение и классификация.

2.1 Происхождение радиоактивных отходов.

К радиоактивным отходам относятся не подлежащие дальнейшему использованию материалы, растворы, газообразные среды, изделия, аппаратура, биологические объекты, грунт и т.п., в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормативными актами. В категорию «РАО» может быть включено также отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), если оно не подлежит последующей переработке с целью извлечения из него компонентов и после соответствующей выдержки направляется на захоронение. РАО подразделяются на высокоактивные отходы (ВАО), среднеактивные (САО) и низкоактивные (НАО). Деление отходов по категориям устанавливается нормативными актами.
Радиоактивные отходы представляют собой смесь стабильных химических элементов и радиоактивных осколочных и трансурановых радионуклидов. Осколочные элементы с номерами 35-47; 55-65 являются продуктами деления ядерного топлива. За 1 год работы большого энергетического реактора (при загрузке 100 т ядерного топлива c 5% урана-235) вырабатывается 10% (0.5 т) делящегося вещества и производится примерно 0.5 т осколочных элементов. В масштабах страны ежегодно только на энергетических реакторах АЭС вырабатывается 100 т осколочных элементов. [1]
Основными и наиболее опасными для биосферы элементами радиоактивных отходов являются Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, I, Cs, Ba, La....Dy и трансурановые элементы: Np, Pu, Am и Cm. Растворы радиоактивных отходов высокой удельной активности по составу представляют собой смеси азотнокислых солей с концентрацией азотной кислоты до 2,8 моль/литр, в них присутствуют добавки HF (до 0,06 моль/литр) и H2SO4 (до 0.1 моль/литр). Общее содержание солей конструкционных элементов и радионуклидов в растворах составляет приблизительно 10 мас%.Трансурановые элементы образуются в результате реакции нейтронного захвата. В ядерных реакторах топливо (обогащенный природный уран) в виде таблеток UO2 помещается в трубки из циркониевой стали (тепловыделяющий элемент - ТВЭЛ). Эти трубки располагаются в активной зоне реактора, между ними помещаются блоки замедлителя (графита), регулирующие стрежни (кадмиевые) и трубки охлаждения, по которым циркулирует теплоноситель - чаще всего, вода. Одна загрузка ТВЭЛов работает примерно 1-2 года.
Радиоактивные отходы образуются:
  • при эксплуатации и снятии с 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 снятии с эксплуатации кораблей военно-морского и гражданского флотов с ядерными энергетическими установками и баз их обслуживания;
  • при использовании изотопной продукции в народном хозяйстве и медицинских 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.[ ]
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 – это несколько десятков кубических метров отходов в год. Однако применение радиоактивных материалов расширяется, а вместе с ним возрастает объем отходов.

2.2 Классификация радиоактивных отходов

РАО классифицируют по различным признакам (рис. 1): по агрегатному состоянию, по составу (виду) излучения, по времени жизни (периоду полураспада Т1/2), по удельной активности (интенсивности излучения). Однако, у используемой в России классификации РАО по удельной (объемной) активности есть свои недостатки и положительные стороны. К недостаткам можно отнести то, что в ней не учитывается период полураспада, радионуклидный и физико-химический состав отходов, а также наличие в них плутония и трансурановых элементов, хранение которых требует специальных жестких мер. Положительной стороной является то, что на всех этапах обращения с РАО включая хранение и захоронение главной задачей является предотвращение загрязнения окружающей среды и переоблучения населения, и разделение РАО в зависимости от уровня удельной (объемной) активности именно и определяется степенью их воздействия на окружающую среду и человека. На меру радиационной опасности влияет вид и энергия излучения (альфа-, бета-, гамма – излучатели), а также наличие химически токсичных соединений в отходах. Продолжительность изоляции от окружающей среды среднеактивных отходов составляет 100-300 лет, высокоактивных – 1000 и более лет, для плутония – десятки тысяч лет. Важно отметить, что РАО делятся в зависимости от периода полураспада радиоактивных элементов: на короткоживущие период полураспада меньше года; среднеживущие от года до ста лет и долгоживущие более ста лет.
Рис.1 Классификация радиоактивных отходов.

Среди РАО наиболее распространенными по агрегатному состоянию считаются жидкие и твердые. Для классификации жидких  РАО был использован параметр удельной (объемной) активности таблица 1.Жидкими РАО считаются жидкости, в которых допустимая концентрация радионуклидов превышает концентрацию установленную для воды открытых водоемов.  Ежегодно на АЭС образуется большое количество жидких радиоактивных отходов (ЖРО). В основном большинство ЖРО просто сливается в открытые водоемы, так как их радиоактивность  считается безопасной для окружающей среды. Жидкие РАО образуются также на радиохимических предприятиях и исследовательских центрах.
Таблица 1. Классификация жидких радиоактивных отходов
Категории РАО
Удельная активность, Ки/л (Бк/кг)
Низкоактивные
ниже 10-5 (ниже 3,7*105)
Среднеактивные
10-5 – 1 (3,7*105 - 3,7*1010)
Высокоактивные
выше 1 (выше 3,7*1010)
Из всех видов РАО жидкие наиболее распространены, так как в растворы переводят как вещество конструкционных материалов (нержавеющих сталей, циркониевых оболочек ТВЭЛов и т.п.), так и технологические элементы (соли щелочных металлов и др.). Большая часть жидких РАО образуется за счет атомной энергетики. Отработавшие свой ресурс ТВЭЛы, объединенные в единые конструкции - тепловыделяющие сборки, аккуратно извлекают и выдерживают в воде в специальных бассейнах-отстойниках для снижения активности за счет распада короткоживущих изотопов. За три года активность снижается примерно в тысячу раз. Затем ТВЭЛы отправляют на радиохимические заводы, где их измельчают механическими ножницами и растворяют в горячей 6-нормальной азотной кислоте. Образуется 10% раствор жидких высокоактивных отходов. Таких отходов производится порядка 1000 т в год по всей России (20 цистерн по 50 т.).
Для твердых РАО был использован вид доминирующего излучения и мощности экспозиционной дозы непосредственно на поверхности отходов таблица 2.
Таблица 2. Классификация твердых радиоактивных отходов
Категории РАО
Мощность экспозиционной дозы, Р/ч
Вид доминирующего излучения
альфа-излучатели, Ки/кг
бета-излучатели, Ки/кг
Мощность дозы гамма-излучения (0,1м от поверхности), Гр/ч
Низкоактивные
ниже 0,2
2*10-7 – 10-5
2*10-6 – 10-4
3*10-7 – 3*10-4
Среднеактивные
0,2 – 2
10-5 – 10-2
10-4 – 10-1
3*10-4 – 10-2
Высокоактивные
выше 2
выше 10-2
выше 10-1
выше 10-2
Твердые РАО — это та форма радиоактивных отходов, которая непосредственно подлежит хранению или захоронению. Существует 3 основных вида твердых отходов :
остатки урана или радия, не извлеченныме при переработке руд,
искусственные радионуклиды, возникшие при работе реакторов и ускорителей,
 выработавшие ресурс, демонтированные реакторами, ускорителями, радиохимическим и лабораторным оборудованием.
Для классификации  газообразных РАО также  используется параметр удельной (объемной) активности  таблица 3.
Таблица 3. Классификация газообразных радиоактивных отходов
Категории РАО
Объемная активность, Ки/м3
Низкоактивные
ниже 10-10
Среднеактивные
10-10 - 10-6
Высокоактивные
выше 10-6
Газообразные РАО образуются в основном при работе АЭС, радиохимических заводов по регенерации топлива, а также при пожарах и других аварийных ситуациях на ядерных объектах.
Это радиоактивный изотоп водорода 3Н (тритий), который не задерживается нержавеющей сталью оболочки твэлов, но поглощается (99 %) циркониевой оболочкой. Кроме того при делении ядерного топлива образуется радиогенный углерод, а также радионуклиды криптона и ксенона.
Инертные газы, в первую очередь 85Kr (T1/2 = 10,3 года), предполагают улавливать на предприятиях радиохимической промышленности, выделяя его из отходящих газов с помощью криогенной техники и низкотемпературной адсорбции. Газы с тритием окисляются до воды, а углекислый газ, в котором присутствует  радиогенный углерод, химически связывается в карбонатах.

3. Захоронение радиоактивных отходов.

Проблема безопасного захоронения РАО является одной из тех проблем, от которых в значительной мере зависят масштабы и динамика развития ядерной энергетики. Генеральной задачей безопасного захоронения РАО является разработка таких способов их изоляции от биоцикла, которые позволят устранить негативные экологические последствия для человека и окружающей среды. Конечной целью заключительных этапов всех ядерных технологий является надежная изоляция РАО от биоцикла на весь период сохранения отходами радиотоксичности.
1 2 3 4 5 Следующая страница


Проблемы захоронения радиоактивных отходов в геологических формациях

Скачать курсовую работу бесплатно


Постоянный url этой страницы:
http://referatnatemu.com/11143



вверх страницы

Рейтинг@Mail.ru
Copyright © 2010-2015 referatnatemu.com