Захоронение ядерных отходов: методы и проблемы

Появление ядерной энергии открывает многообещающие возможности для недорогих и высокоэффективных источников энергии.Тем не менее, надлежащее захоронение ядерных отходов по-прежнему сопряжено с большими трудностями. Ядерные отходы являются одним из видов отходов, с которыми труднее всего обращаться, поскольку они очень опасны. По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), ядерные отходы сортируются по шести основным категориям. [1-2] К ним относятся (1) отработавшее ядерное топливо ядерных реакторов, (2) хвосты урановых заводов от добычи и переработки урановой руды, (3) высокоактивные отходы переработки отработавшего ядерного топлива, (4) низкоактивные отходы отходы, (5) трансурановые отходы оборонных программ и (6) природные и ускорительные радиоактивные материалы.

Проблемы со здоровьем и вопросы безопасности, связанные с ядерными отходами, серьезно ограничивают широкое использование ядерной энергии. Из-за своей радиоактивности и высокой опасности ядерные отходы требуют очень бережного хранения или переработки. Хранение и переработка дополнительно осложняются длительным периодом полураспада радиоактивных материалов в ядерных отходах. Например, некоторые компоненты могут сохранять половину своего опасного уровня даже спустя миллион лет после производства. [3] Это чрезвычайно затрудняет контроль и хранение ядерных отходов. Даже если отходы хорошо хранятся, трудно гарантировать, что хранилища можно будет обслуживать должным образом в течение длительного периода времени. [4] Таким образом, чтобы уменьшить количество производимых ядерных отходов, использование ядерной энергии ограничено. В данной работе рассмотрены современные методы захоронения ядерных отходов и проблемы, связанные с ними.

Утилизация и обращение с ядерными отходами

Наиболее распространенный метод захоронения ядерных отходов – простое хранение. Например, при хранении в сухих контейнерах используются стальные баллоны вместе с инертным газом или водой для герметизации и хранения радиоактивных отходов из бассейна выдержки. [5] Стальной цилиндр обычно дополнительно помещается в бетонный цилиндр.Эти цилиндры служат радиационной защитой для ядерных отходов, предотвращая попадание радиации наружу. Это относительно недорогой способ хранения радиоактивных отходов. Не требует специального местоположения и транспортировки. Радиоактивные отходы можно легко хранить на реакторной установке на площадке или рядом с реактором-источником. Кроме того, удобно извлекать отходы из этих емкостей для дальнейшей переработки.

Другие методы хранения связаны с выбором подходящего геологического местоположения для хранения высокоактивных отходов. В этом методе были выбраны глубокие и стабильные геологические формации для длительного хранения ядерных отходов. [6] В этом процессе сначала обнаруживаются крупные и стабильные геологические участки, а затем выкапываются для формирования длинных туннелей (~ километров) под поверхностью с использованием традиционной технологии добычи. Затем в тоннели помещают отработавшее топливо и радиоактивные отходы. Поскольку геологические формации, выбранные в этом методе, находятся далеко от населенных пунктов, ожидается, что ядерные отходы будут стабильно изолированы от среды обитания человека в течение длительного времени. Этот метод все еще находится в стадии изучения и разработки. Несколько стран мира (например, Англия и Франция) находились на пути к использованию этого метода геологического захоронения. Однако этот метод геологического захоронения по-прежнему вызывает много опасений, поскольку хранящиеся ядерные отходы могут просочиться в окружающую среду, если произойдут какие-либо серьезные геологические изменения.например землетрясение). Более того, даже очень небольшая утечка или миграция ядерных отходов может привести к огромной катастрофе, поскольку периоды полураспада ядерных отходов очень велики. В этом случае ядерные отходы стали бы человеческой катастрофой. Поэтому многие страны мира до сих пор не согласны с использованием этого метода глубокого геологического захоронения.

Аналогичный метод хранения ядерных отходов под океаном. По сути, это своего рода геологическое захоронение.[7] Однако, учитывая, что ядерные отходы будут легче просачиваться и мигрировать в океан, этот метод сопряжен с более высоким риском распространения ядерных отходов. Кроме того, эти захоронения в океане может быть труднее контролировать на предмет утечки ядерных отходов, что еще больше усложняет контроль и обращение с ядерными отходами.

Вывод

Таким образом, надлежащая утилизация ядерных отходов по-прежнему остается сложной проблемой, которая сдерживает рост ядерной энергетики. Основная проблема заключается в том, что периоды полураспада полученных радиоизотопов очень велики. Некоторым из них больше миллиона лет. Это чрезвычайно затрудняет контроль и обращение с ядерными отходами. В настоящее время наиболее распространенным методом захоронения ядерных отходов является хранение либо с использованием стальных цилиндров в качестве радиоактивного экрана, либо с использованием глубоких и устойчивых геологических образований. Тем не менее, утилизация ядерных отходов путем хранения по-прежнему вызывает много опасений, поскольку утечка ядерных отходов может вызвать огромную экологическую катастрофу. Эти методики все еще находятся в стадии разработки.

© Си Се. Автор разрешает копировать, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде с указанием автора только в некоммерческих целях. Все остальные права, включая коммерческие права, принадлежат автору.

использованная литература

[1] Л. Шёберг, «Объяснение индивидуального восприятия риска: случай с ядерными отходами», Управление рисками 6, 51 (2004).

[2] Т. Бриггс, П. Л. Кунш и Б. Марешаль, «Управление ядерными отходами: применение многокритериальных методов PROMETHEE», Eur. Дж. Опер. Рез. 44, 1 (1990).

[3] П. Слович, Дж. Х. Флинн и М. Лейман, «Воспринимаемый риск, доверие и политика ядерных отходов», Наука 254, 1603 (1991).

[4] В. С. Файф, «Изоляция ядерных отходов: неотложная международная ответственность», Eng. геол. 52, 159 (1999).

[5] BC Sales и L.A. Boatner, «Свинцово-железофосфатное стекло: стабильная среда для хранения высокоактивных ядерных отходов», Science 226, 45 (1984).

[6] В. Ф. Файф и другие., "Геология захоронения ядерных отходов", Nature 310, 537 (1984).

[7] К.Б.Краускопф, "Геология захоронения высокоактивных ядерных отходов", Annu. Преподобный Планета Земля. науч. 16, 173 (1985).