Методы захоронения ядерных отходов

В настоящее время в США насчитывается 104 действующих атомных электростанции. [1] В рамках процесса ядерного топливного цикла образуются радиоактивные отходы, с которыми необходимо безопасно обращаться, чтобы избежать необратимого ущерба окружающей среде. Ядерные отходы могут быть временно переработаны на месте на производственном объекте с использованием ряда методов, таких как витрификация, ионный обмен или синрок. Хотя эта первоначальная обработка подготавливает отходы к транспортировке и предотвращает ущерб в краткосрочной перспективе, долгосрочные решения по обращению с ядерными отходами лежат в основе поиска жизнеспособного решения для более широкого внедрения ядерной энергетики. Конкретные долгосрочные методы управления включают геологическое захоронение, трансмутацию, повторное использование отходов и захоронение в космосе. Также стоит отметить, что период полураспада некоторых радиоактивных отходов может составлять от 500 000 лет и более. [2]

Геологическое захоронение

Процесс геологического захоронения основан на закапывании ядерных отходов в землю до уровня, недоступного для человека. Есть ряд проблем, которые могут возникнуть в результате размещения отходов в земле. Отходы должны быть надлежащим образом защищены, чтобы предотвратить утечку любого материала. Утечка из отходов может загрязнить грунтовые воды, если место захоронения находится выше или ниже уровня воды. Кроме того, отходы должны быть должным образом закреплены на месте захоронения, а также должны быть структурно закреплены на случай крупного сейсмического события, которое может привести к немедленному загрязнению. Кроме того, учитывая упомянутый выше период полураспада, большое беспокойство вызывает возможность даже предположения о том, что ядерные отходы могут просто лежать в хранилище так глубоко под землей. Также возникают опасения по поводу терроризма. [3]

Известный проект геологического захоронения, который недавно был реализован и, возможно, все еще может быть реализован правительством Соединенных Штатов, — это хранилище ядерных отходов Юкка-Маунтин. Федеральное правительство проголосовало за разработку площадки для будущего ядерного хранилища. Хотя администрация Обамы была непреклонна в заявлении, что Юкка-Маунтин «не обсуждается», Конгресс проголосовал с перевесом 10 против 1 в 2009 году, чтобы продолжить финансирование проекта в рамках федерального бюджета. Этот проект вызывает ряд опасений, и его окончательная долгосрочная жизнеспособность еще предстоит увидеть, учитывая окружающую его политическую неопределенность. [4]

Переработка

Переработка также стала жизнеспособным долгосрочным методом обращения с отходами. Как следует из названия, процесс включает сбор отходов и отделение полезных компонентов от менее полезных. В частности, он включает извлечение расщепляющегося материала из облученного ядерного топлива. Опасения по поводу повторной обработки в основном были сосредоточены на распространении ядерного оружия и на том, насколько более легкая повторная обработка позволит распространить расщепляющийся материал. [5]

трансмутация

Трансмутация также представляет собой решение для долгосрочной утилизации. В частности, он включает преобразование химического элемента в другой, менее вредный. Общие преобразования включают переход от хлора к аргону или от калия к аргону. Движущей силой трансмутации являются химические реакции, которые вызываются внешним стимулом, например, попаданием протона на реакционные материалы. Естественная трансмутация также может происходить в течение длительного периода времени. Естественная трансмутация также служит основной силой геологического хранения, исходя из предположения, что достаточное время изолирования отходов позволит им стать нерасщепляемым материалом, который представляет небольшой риск или вообще не представляет его. [6]

Утилизация пространства

Захоронение в космосе появилось как вариант, но не очень жизнеспособный. В частности, космическая утилизация сосредоточена вокруг размещения ядерных отходов на космическом шаттле и запуска шаттла в космос. Это становится проблемой как с практической, так и с экономической точки зрения, поскольку количество ядерных отходов, которые можно было бы перевезти на одном шаттле, было бы чрезвычайно малым по сравнению с общим количеством отходов, с которыми необходимо было бы справиться. Кроме того, возможность взрыва шаттла на пути в космос может только усугубить ситуацию, поскольку такой взрыв приведет только к распространению ядерных отходов далеко за пределы разумной меры контроля. Положительная сторона будет заключаться в том, что запуск материала в космос разрушит любые другие проблемы, связанные с другими методами утилизации, поскольку распад материала будет происходить вне нашей атмосферы независимо от периода полураспада. [7]

Вывод

Существуют различные методы захоронения ядерных отходов. При оценке любого конкретного метода необходимо учитывать совокупность факторов. Во-первых, объем ядерных отходов велик и требует учета.Во-вторых, период полураспада ядерных отходов приводит к тому, что любому политическому деятелю необходимо рассматривать временной горизонт как фактически бесконечный, поскольку лучше всего найти решение, которое потребует наименьшего вмешательства после того, как долгосрочный план будет адаптирован. Наконец, необходимо понимать устойчивость любого плана. Уменьшение способности материала к делению и борьба с неблагоприятными последствиями, которые он может оказать на окружающую среду и живые существа, должны быть полностью включены. В конечном счете, ядерные отходы — это реальность ядерной энергетики, и их необходимо надлежащим образом решать, чтобы точно оценить долгосрочную жизнеспособность этого источника энергии.

© Субхан Али. 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

[2] Р. К. Юинг, «Формы ядерных отходов для актинидов», Proc. Натл. акад. науч. 96, 3432 (1999).

[3] Р. Л. Мюррей и К. Л. Манке, Понимание радиоактивных отходов (Баттель Пресс, 2003).

[4] А. Макфарлейн, «Подземная гора Юкка: взаимодействие геологии и политики в области захоронения ядерных отходов», «Социальные исследования науки». 33, 783 (2003).

[5] А. Эндрюс, «Переработка ядерного топлива: разработка политики США», отчет CRS для Конгресса RS22542, 27 марта 2008 г.

[6] С. Хараламбус, «Ядерная трансмутация отрицательными остановленными мюонами и активность, вызванная мюонами космических лучей», Nucl. физ. А 166 145 (1971).

[7] Дж. Куперсмит, «Захоронение ядерных отходов в космосе: лучшая надежда BEP?» Материалы конференции AIP 830, 600 (2005).