Экономика обращения с отработанным топливом АЭС

Т6ма: «Экономика обращения с отработанным топливом АЭС»

Содержание

Введение

1. Обращение и хранение отработанного топлива АЭС
2. Методы и технологии подготовки и хранения отработанного топлива АЭС
3. Чем отличается отработавшее ядерное топливо от радиоактивных отходов.
4. Общие требования хранения отработанного топлива АЭС

Заключение

Список литературы

 

Введение

В современном мире многие страны столкнулись с проблемой переработки отработанного топлива АЭС.  Для того чтобы дать ответ на вопрос, а нужно ли перерабатывать отработанное топливо АЭС,  рассмотрим одно из немногих предложенных определений отработанного топлива АЭС. Следует заметить, что его не стоит путать с ядерными отходами АЭС.

Для начала дадим определение ядерным материалам, радиоактивным вещестам, радиоактивным отходам, и наконец отходам ядерного топлива.

По данным в Законе об использовании атомной энергии,  ядерные материалы – это способные воспроизвести делящиеся ядерные вещества, или материалы, которые содержат в себе такие вещества. Радиоактивне вещества – это вещества, которые испускают ионизирующее излучение, они не относятся к ядерным материалам.  А ядерными материалами и радиоактивными веществами, дальнейшее использование которых не предусматривается называют радиоактивными отходами АЭС.

Отработанное ядерное топливо - это ядерные вещества, которые уже отработали в атомном  реакторе, выделяя энергию за счет деления ядер урана. Возникает вопрос, можно ли использовать это топливо для повторного выделения энергии или считать его радиоактивными отходами АЭС. Рассмотрим этот вопрос подробней1 .

 

Обращение и хранение отработанного топлива АЭС

Важным вопросом в использовании атомных электростанций является обращение и хранение всех материалов, используемых в АЭС и отработанного топлива АЭС.

Отходы образуются на всех стадиях работы предприятий атомной отрасли: при добыче урана, на заводах, производящих из урана ядерное топливо для атомных электростанций (АЭС), при нормальной работе АЭС, при демонтаже АЭС, выработавших свой ресурс. Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) большинства реакторов не перерабатывается и поэтому его возможно относить к радиоактивным отходам. В случае, если ОЯТ перерабатывается для получения нового ядерного топлива, большое количество отходов образуется в процессе переработки.  Это является одной из причин, почему многие страны отказываются от вторичного использования отработанного топлива АЭС. Источниками отработанного топлива являются, атомные подводные лодки, ледоколы, атомные эелектростанции,  атомные бомбы. Изначально задачей первых реакторов было производство материалов для атомных бомб, в частности плутония. Этого элемента не существовало на Земле до начала строительства ядерных реакторов. Живая природа в ходе эволюции не была приспособлены к этому радиоактивному элементу. Этот факт и лежит в основе хранения отработанного топлива.

Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) после выгрузки из реактора размещается в бассейнах выдержки, заполненных химически обессоленной водой (ХОВ). Вода является эффективным теплоносителем и защитой от радиоактивных излучений. Одним из основных требований, предъявляемых к технологии хранения ОЯТ, является обеспечение целостности оболочек ТВЭЛ. Конструкционный материал оболочек ТВЭЛ может нарушаться в процессе хранения в водной среде за счет общей и локальной коррозии. Наибольшую опасность представляют локальные виды коррозии, развитие которых зависит от среды хранения, исходного состояния ОЯТ, конструктивных особенностей топливных сборок2 .

Самым безопасным считается хранение РАО и ОЯТ в подземных шахтах, но даже страны, выбравшие этот способ, столкнулись с высокими затратами и прежде не учтенными рисками. На сегодня ни в одной стране мира нет хранилищ РАО, расчитанных более чем на 50 лет3.

Поскольку информация о местах хранения может быть использована против человечества, то о ней мало что известно широкому кругу лиц.

 

 

Методы и технологии подготовки и хранения отработанного топлива АЭС

Методы и технологии подготовки и хранения отработанного топлива базируются на классификации по его агрегатному состоянию жидкие, твердые и газообразные.

Для предварительной сортировки твердых отходов рекомендуется использование критериев по уровню радиоактивного загрязнения и по мощности дозы γ-излучения на расстоянии 0,1 м от поверхности при соблюдении условий измерения в соответствии с утвержденными методиками:

− низкоактивные – от 0,001 мГр/ч до 0,3 мГр/ч;

− среднеактивные – от 0,3 мГр/ч до 10 мГр/ч;

− высокоактивные – более 10 мГр/ч.

 Метод  захоронения РАО определяется  активностью РАО и их радионуклидным  составом. Можно выделить следующие категории отходов (с учетом метода окончательной изоляции):

− твердые и отвержденные НАО и короткоживущие САО (КСАО) – на приповерхностное захоронение, с подтверждением экологической безопасности в проекте приповерхностного объекта окончательной изоляции РАО;

− жидкие НАО и КСАО – на глубокое подземное захоронение в изолированных пластах-коллекторах, при наличии на предприятиях обоснованных в проектах условий для безопасной окончательной изоляции соответствующих отходов;

− твердые и отвержденные ВАО и САО, с высоким удельным тепловыделением, не содержащие долгоживущие радионуклиды (КВАО) – длительное хранение с принудительным охлаждением и последующее захоронение;

− твердые и отвержденные ВАО и САО, содержащие долгоживущие радионуклиды (ДВАО + ДСАО) – на глубокое подземное захоронение.

Кондиционирование РАО

Кондиционирование жидких и твердых РАО является операцией по изготовлению упаковки отходов, конечной целью которой является перевод РАО в форму, пригодную для транспортирования, хранения и захоронения. Кондиционирование включает в себя переработку отходов.

 Методы  кондиционирования РАО должны  выбираться с учетом характеристики  отходов, технологических и экономических  показателей процесса, а также  с учетом условий и продолжительности  временного хранения упаковок, условий транспортирования и захоронения отходов. При выборе способа переработки предпочтение должно быть отдано тому из методов, при котором максимально снижается риск облучения людей на всех последующих стадиях обращения с РАО.

 Объем кондиционированных РАО должен сокращаться до технически и экономически обоснованного минимума. Особенно это относится к отвержденным высокоактивным отходам, где объем определяется допустимым удельным тепловыделением, условиями теплоотвода и другими условиями хранения и захоронения.

 Кондиционированные  РАО должны иметь твердое агрегатное  состояние, характеризующееся оптимальной  устойчивостью к радиационному, механическому, химическому, тепловому  и биологическому воздействиям. В РФ разработаны государственные стандарты, определяющие требования к отвержденным отходам. Так, действует Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р50926-96 «Отходы высокоактивные отвержденные».

 Размещение  переработанных радиоактивных отходов  в специальный контейнер с последующей его герметизацией является последним этапом кондиционирования отходов.

 Упаковка  радиоактивных отходов предназначена:

− для временного хранения отходов в наземном инженерном сооружении;

− для транспортирования отходов по территории предприятия или за его пределами в составе транспортно-упаковочного комплекта (ТУК) или без него;

− для длительного хранения в инженерных сооружениях или захоронения отходов.

 Упаковка  радиоактивных отходов может  быть предназначена для всех  перечисленных стадий в целом  или для временного хранения  и транспортирования, или только  для хранения и захоронения4.

 

Чем отличается отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) от радиоактивных отходов (РАО)

Отработавшее ядерное топливо и радиоактивные отходы это разные понятия. Рассмотрим определения этих понятий отдельно.

Ядерные материалы – это способные воспроизвести делящиеся ядерные вещества, или материалы, которые содержат в себе такие вещества. Радиоактивне вещества – это вещества, которые испускают ионизирующее излучение, они не относятся к ядерным материалам. А ядерными материалами и радиоактивными веществами, дальнейшее использование которых не предусматривается называют радиоактивными отходами АЭС.

Свежее ядерное топливо – это природный уран, используемый в реакторах атомных электростанций, который состоит из урана-235 (около 5%) и урана-238 (95%).  В результате полного деления (выгорания) урана-235, топливо считается отработавшим и его можно извлекать из реактора. В состав отработанного ядерного топлива (ОЯТ) входят: неделящийся уран-238 с  искусственными изотопами, плутноний получившийся из урана-238 и высокоактивные продукты урана-235. Самую большу опасность для человека представляет собой плутоний. Именно по этим причинам во многих странах отработанное ядерное топливо уже не используется повторно, хотя в нем еще присутствует небольшое количество урана-235. Поэтому, условно, можно ОЯТ отнести к радиоактивынм отходам.

В России некоторая часть ОЯТ перерабаотывается повторно это происходит на знаменитом челябинсоком химкомбинате «Маяк». Там из ОЯТ выделяют полностью весь уран-235. В этом есть большой минус – сильное загрязнение окуржающей среды и дороговизна такой обработки. Все процессы проводятся дистанционно в специальных условиях. Серьезным фактом является обоснованное мнение, что вторичное использование урана, исключено, использование последующего урана не подлежит переработке

Таким образом, основной задачей всего мира использующих АЭС является хранение отработанного топлива АЭС.

 

Общие требования хранения отработанного топлива АЭС

В государственных условиях, хранение отработанного топлива АЭС подлежит жесткому контролю Федеральным законом Российской Федерации от 11 июля 2011 г. N 190-ФЗ "Об обращении с радиоактивными отходами и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

Классификация радиоактивных отходов согласно этому закону:

1) удаляемые  радиоактивные отходы - радиоактивные отходы, риски  радиоактивных воздействий по которым не превышают риски и затраты связанные с захоронением в месте их нахождений.

2) особые радиоактивные  отходы – радиоактивные отходы, риски  радиоактивных воздействий по которым превышают риски и затраты связанные с захоронением в месте их нахождений.

Критерии отнесения радиоактивных отходов к особым радиоактивным отходам и к удаляемым радиоактивным отходам устанавливаются Правительством Российской Федерации.

Удаляемые радиоактивные отходы для целей их захоронения классифицируются по следующим признакам:

1) в зависимости  от периода полураспада содержащихся  в радиоактивных отходах радионуклидов - долгоживущие радиоактивные отходы, короткоживущие радиоактивные отходы;

2) в зависимости  от удельной активности - высокоактивные  радиоактивные отходы, среднеактивные радиоактивные отходы, низкоактивные радиоактивные отходы, очень низкоактивные радиоактивные отходы.

Основные требования хранения отработанного топлива АЭС:

1. Место хранения радиоактивных отходов должно быть в собственности охраняемого государства.
2. Радиоактивные отходы, за исключением короткоживущих радиоактивных отходов, удельная активность которых в результате распада радионуклидов за время хранения может быть снижена до уровня, при котором такие отходы перестают быть радиоактивными отходами, подлежат обязательному захоронению в пунктах захоронения радиоактивных отходов.
3. Захоронение твердых низкоактивных радиоактивных отходов и твердых среднеактивных короткоживущих радиоактивных отходов может осуществляться в пунктах приповерхностного захоронения радиоактивных отходов.
4. Пункт захоронения радиационных отходов должен обеспечивать безопасное хранение радиационных отходов.
5. Проводиться периодический радиационный контроль     места радиационных захоронений.
6. После закрытия пунктов захоронения радиоактивных отходов и порядок его проведения контроль над пунктом захоронения устанавливаются органом государственного управления в области обращения с радиоактивными отходами по согласованию с органами государственного регулирования безопасности5.

Это основные важные требования хранения отработанного топлива АЭС.  Каждый из них регулируется правительством Российской Федерации.

 

 

 

Заключение

Отработанное ядерное топливо - это ядерные вещества, которые уже отработали в атомном  реакторе, выделяя энергию за счет деления ядер урана.  Во многих государствах отработанное ядерное топливо считается радиационными отходами и не подлежит вторичной обработке, в силу своей опасности и дороговизне, а подвергается захоронению.

Отработанное ядерное топливо классифицируется по своему агрегатному состоянию, по размеру радиоактивности, по времени радиоактивности.