Радиохимическая переработка отработанного ядерного топлива

Поступившие на радиохимический завод ОЯТ перегружают под водой из контейнеров в бассейны-хранилища с толщей воды, обеспечивающей радиационную защиту. Все операции выполняют с дистанционным управлением. Контейнеры размещают в специальных стеллажах, чтобы исключить критическую массу. Из бассейнов ТВС поступают в отделение резки, где режутся на куски. Разрезанные сборки попадают в растворители с азотной кислотой, где осуществляется выщелачивание (извлечение) урана, плутония, других ценных элементов, затем производится их переработка, после чего уран и плутоний переводятся в раствор, не содержащий продуктов деления.

Хранение и захоронение радиоактивных отходов.

В зависимости от удельной активности твердые, жидкие и газообразные радиоактивные отходы делят на три категории. Например, жидкие отходы классифицируются так: низкоактивные - менее 3,7∙10⁵ Бк/л, среднеактивные от 3,7∙10⁵ до 3,7∙10¹⁰ Бк/л и высокоактивные - больше 3,7∙10¹⁰ Бк/л. Признана оптимальной следующая схема переработки ОЯТ:

- хранение в жидкой форме для снижения остаточного тепловыделения;

- отверждение выдержанных жидких отходов и временное хранение в контролируемых условиях;

- окончательное захоронение отвержденных отходов в стабильных геологических формациях.

Характеристика радиационно опасных объектов

К радиационно опасным объектам относятся:

1. Атомные реакторы.

2. Космические корабли с ЯЭУ.

3. Радиоизотопные термоэлектрические генераторы.

4. Ядерные боеприпасы.

5. Хранилища и могильники.

6. Радиохимические лаборатории.

Кроме того, сейчас широко используются различные радиоизотопные приборы (РИПы) как пожарные извещатели, уровнемеры и т.п.

На начало 21 века в 27 странах мира было 430 энергоблоков на АЭС и 580 ядерных реакторов на судах. К основным радиационно-опасным объектам России относятся 29 энергоблоков на 9 АЭС, 113 исследовательских ядерных установок, 12 промышленных предприятий топливного цикла, 30 исследовательских организаций, 9 атомных судов с 15 ЯЭУ, 13000 предприятий, использующих РВ, 16 региональных комбинатов по переработке и захоронению радиоактивных отходов.

Атомные реакторы

Все типы атомных реакторов являются опасными источниками радиоактивного заражения, т.к. в них в процессе работы накапливается большое количество радиоактивных веществ. В атомном реакторе цепная реакция идет в специальном устройстве - тепловыделяющем элементе (ТВЭЛе). ТВЭЛ имеет оболочку из цирконий-ниобиевого сплава или нержавеющей стали, внутри которой помещаются таблетки из окиси плутония или урана нужной степени обогащения.

В процессе работы ядерного реактора в ТВЭЛах происходит выделение энергии, которая передаётся через стенки ТВЭЛа теплоносителю. При этом в реакторе происходит накопление радионуклидов, как за счёт деления ядерного горючего, гак и за счёт активации нейтронами ядерного горючего и элементов, входящих в конструкцию ядерного реактора

При нормальной работе ядерного реактора температура стенок ТВЭЛа составляет около 800°С (внутри ТВЭЛа до 2500°С), тепло от них отводится за счёт охлаждения водой, которая нагревается до 285 - 320°С на выходе из реактора, частично превращаясь в пар и создавая давление в системе 7-16 МПа в зависимости от типа ядерного реактора.

При таких параметрах работы ТВЭЛа часть продуктов деления находится в парообразном состоянии и способна проникать через микротрещины в стенках ТВЭЛа в окружающую среду, загрязняя пароводяную смесь радиоактивными веществами.

При работе реактора постоянно происходит утечка радиоактивных веществ, эти вещества выходят в атмосферу через вентиляционную трубу. При нормальной работе это неопасно. В случае аварии на АЭС выход РВ в атмосферу резко увеличивается и представляет опасность для персонала и населения, проживающего вблизи АЭС.

Корабельные АЭУ

Принципиальным отличием корабельных реакторов от реакторов АЭС является использование в качестве топлива высокообогащенного урана, а также их высокая внешняя защищенность.

Космические корабли с ЯЭУ

Космические корабли с ЯЭУ используют плутоний-238, который выделяет в 280 раз больше энергии, чем оружейный плутоний-239 и соответственно в 280 раз более радиоактивен. Всего 450 граммов плутония-238 при его равномерном распределении в атмосфере достаточно, чтобы вызвать рак у всех людей, населяющих Землю. В 1964 г. американский "Транзит" с радиоизотопным генератором потерпел аварию и сгорел в атмосфере над Индийским океаном. Над Землей было рассеяно более 950 г плутония-238.

В 1978 г. советский "Космос-945" с ЯЭУ разрушился, войдя в плотные слои атмосферы, многотонная масса вместе с 37 кг ядерного топлива испарилась и была рассеяна, что привело к радиоактивному заражению 100 тыс.кв. км Канады.

Определенную угрозу представляет американский космический зонд – "Кассини", запущенный в 1997 с реактором на 32,7 кг плутония-238. В августе 1999 г. он пролетел на расстоянии 500 км от Земли. В случае аварии по оценке NASA 5 млрд. человек могут получить радиационные поражения.

Всего с ЯЭУ в космос было запущено около 50 космических аппаратов. На 6-ти из них были аварии.