Инвентарь 2019 года

Радиоактивные отходы образуются как побочный продукт многих важных медицинских, промышленных, исследовательских и оборонных мероприятий. В Великобритании большая часть радиоактивных отходов образуется в результате вывода из эксплуатации ядерных энергетических реакторов.

В этом разделе рассматриваются радиоактивные отходы, образующиеся в ходе ядерного топливного цикла, и радиоактивные отходы, образующиеся в результате медицинской, промышленной, исследовательской и оборонной деятельности.

Обзор ядерного топливного цикла

«Ядерный топливный цикл» — это последовательность промышленных операций, необходимых для выработки электроэнергии с помощью ядерной энергии. Он включает производство ядерного топлива и обращение с отработавшим (использованным) ядерным топливом. На изображении ниже показан полный спектр деятельности в «ядерном топливном цикле», в результате которой образуются радиоактивные отходы.

Прочтите разделы ниже, чтобы узнать больше об основных видах деятельности в ядерном топливном цикле, в результате которых образуются радиоактивные отходы.

Добыча и обогащение урана

Добыча урана является первым шагом в ядерном топливном цикле.

Рудник отделяет урансодержащие минералы от других полезных ископаемых путем дробления и измельчения урановой руды. Богатый ураном продукт представляет собой желтый порошок, который из-за своего цвета называют «желтым пирогом». Желтый кек — это оксид урана, сырье для производства ядерного топлива.

При фрезеровании образуется очень большое количество отходов дробленой породы, известных как «хвосты». Их обычно собирают и хранят в больших кучах и отстойниках на руднике.

Статья в тему: Как я могу укрепить свой дом для ядерной войны?

Районы в Азии, Африке, Канаде и Австралии имеют большие месторождения урановой руды. Хотя в Великобритании есть несколько месторождений урановой руды, они, как правило, довольно малы и их добыча нерентабельна. По этой причине в Великобритании нет коммерческой добычи или переработки урана.

Обогащение урана и производство топлива

Урановые заводы, расположенные за границей, транспортируют часть желтого кека, полученного при добыче и переработке урана, в Великобританию для переработки.

Текущие конструкции ядерных энергетических реакторов в Великобритании используют топливо из оксида урана; однако природный уран не содержит достаточного количества изотопа урана-235, необходимого для питания ядерного реактора. Это означает, что завод по обогащению должен перерабатывать желтый кек и концентрировать уран-235. Этот процесс обогащения производит «обедненный уран» в качестве побочного продукта. Это не отходы из-за его потенциальной энергетической ценности и ряда других возможных применений.

Затем на конверсионной установке обогащенный уран снова превращается в порошок твердого оксида. При прессовании и спекании этого порошка получаются твердые топливные гранулы. При объединении этих таблеток в ряд металлических стержней получаются тепловыделяющие сборки, подходящие для использования в ядерном реакторе.

При производстве топлива образуется относительно небольшое количество отходов по сравнению с другими видами деятельности в ядерном топливном цикле.

Работа реактора и производство электроэнергии

Вновь изготовленные тепловыделяющие сборки транспортируются на площадки действующих атомных энергетических реакторов для загрузки в активные зоны реакторов. Типичный коммерческий ядерный реактор содержит около 100 тонн топлива из обогащенного урана.

Статья в тему: К какому из следующих явлений относится термин «ядерная зима»?

Во время работы ядерного реактора количество урана-235 уменьшается до тех пор, пока дальнейшее использование топлива становится нерентабельным. Отработанное (использованное) топливо обычно удаляют из реактора и хранят в бассейне-охладителе на площадке реактора в течение нескольких месяцев. Это позволяет уменьшить тепло, выделяемое топливом из-за радиоактивного распада.

В настоящее время отработавшее топливо надежно хранится на случай, если оно понадобится в будущем. Если правительство Великобритании решит, что эти материалы не будут использоваться в будущем, они реклассифицируют материал как отходы. Правительство Великобритании примет это решение, исходя из экономических, экологических соображений и соображений безопасности.

В ходе обычной эксплуатации ядерного энергетического реактора образуются небольшие количества радиоактивных отходов. Основными производственными отходами являются смолы, используемые для очистки жидкостей, таких как воды пруда-охладителя, а также загрязненные компоненты и защитная одежда.

Переработка отработанного топлива

Переработка позволяет извлекать уран и плутоний из отработанного топлива. Новое топливо может быть изготовлено из восстановленного плутония и урана.

Переработка отработавшего топлива – сложный процесс. Он включает отделение отработавшего топлива от металлических компонентов ТВС. Затем отработавшее топливо растворяют в кислоте и используют процесс химического разделения для извлечения урана и плутония.

При переработке образуется остаточная кислая жидкость, обладающая высокой радиоактивностью. Эти отходы относятся к высокоактивным отходам (ВАО) и выделяют тепло. Витрификация — это процесс, используемый для преобразования этих отходов в стабильную твердую форму для длительного хранения. Последние канистры с твердыми отходами безопасно хранятся в Селлафилде до тех пор, пока не станет доступным способ их утилизации.

Статья в тему: Как далеко пролетает ядерный взрыв

При переработке и остекловывании также образуется ряд других радиоактивных отходов. В основном это среднеактивные отходы (САО). Они включают в себя металлическую оболочку, отделенную от отработавшего топлива, и такие элементы, как фильтры, используемые для очистки («скруббера») образующихся газов.

Вывод из эксплуатации объектов атомной энергетики

Вывод из эксплуатации происходит в конце срока эксплуатации ядерного реактора или установки. Это включает в себя дезактивацию и демонтаж зданий и их содержимого. Этот этап также включает в себя очистку от любых загрязнений земли.

При выводе из эксплуатации образуются большие объемы бетона, кирпича, стали и грунта. Большинство из них являются нерадиоактивными отходами и могут быть повторно использованы или переработаны.

Радиоактивные отходы из других секторов

В Великобритании более 90% радиоактивных отходов образуется в результате деятельности, являющейся частью ядерного топливного цикла. Гораздо меньшее количество отходов производится медицинским, промышленным, исследовательским и оборонным секторами.

Медицинский

Радиоактивные материалы используются для многих целей в медицинской промышленности. В частности, радиоактивные материалы используются для стерилизации оборудования, а также для диагностики и лечения заболеваний.

Относительно небольшое количество радиоактивных отходов образуется при производстве, использовании и переработке радиофармпрепаратов. Использованные радиоактивные источники часто возвращают производителю для переработки.

промышленный

Промышленный сектор использует радиоактивные источники несколькими способами. Чаще всего используется для неразрушающего контроля материалов и компонентов. Например, гамма-лучи используются для проверки качества сварных швов или толщины изделий, таких как бумага.

Статья в тему: Почему графит используется в ядерных реакторах

Исследовательская работа

Академические и промышленные исследования с использованием радиоактивных материалов проводятся во многих университетах и исследовательских учреждениях по всей Великобритании. Эти исследования очень разнообразны: от разработки новых методов лучевой терапии до тестирования новых твердых материалов для инкапсуляции жидких радиоактивных отходов. Некоторые исследования будут производить небольшое количество радиоактивных отходов.

Исследования в области технологии ядерного синтеза проводятся на объекте Joint European Torus (JET) в Калхэме. Эксперименты и испытания с использованием JET производят небольшое количество радиоактивных отходов во время его работы.

Защита

Радиоактивные отходы, производимые оборонным сектором, возникают по трем основным направлениям:

Эксплуатация действующих атомных подводных лодок и вывод из эксплуатации списанных подводных лодок;
Очистка объектов обороны, которые могли быть заражены в прошлом; а также
Производство, управление и вывод из эксплуатации стратегического ядерного оружия сдерживания.

Министерство обороны отвечает за безопасную, надежную и устойчивую утилизацию списанных подводных лодок.