Забезпечення рівня фізичного захисту під час захоронення

7. Забезпечення рівня фізичного захисту під час захоронення

радіоактивних відходів.

Атомна енергетика в Україні почала свій відлік з 1977р., коли було введено до експлуатації перший блок Чорнобильської АЕС. Згідно з планами розвитку атомної енергетики в колишньому Радянському Союзі, на території України повинно було бути споруджено 9 АЕС. За період з 1977 по 1989 рр. було введено 16 енергоблоків загальною потужністю 14800 МВт на 5 атомних станціях: Запорізькій, Рівненській, Хмельницькій, Чорнобильській, Південноукраїнській. Проекти будівництва Чигиринської та Харківської АЕС були анульовані через серйозні геологічні помилки при виборі місця для проммайданчиків.

Зараз на Україні діє 4 атомних електростанції: Рівненська, Хмельницька, Південно-Українська та Запорізька. П’ята – Чорнобильська АЕС – була законсервована в 2003 році.

Впродовж кількох десятиліть в Україні здійснюється масштабна ядерна програма, але тільки з набуттям незалежності в національному законодавстві проголошено пріоритет безпеки людини і довкілля як основи державної політики в ядерній галузі. Згідно закону України “Про поводження з радіоактивними відходами” (від 30.06.95) основними принципами державної політики у сфері поводження з радіоактивними відходами є:

пріоритет захисту життя та здоров'я персоналу, населення та навколишнього природного середовища від впливу радіоактивних відходів згідно з державними нормами радіаційної безпеки;

розмежування функцій державного контролю та управління у сфері поводження з радіоактивними відходами;

реалізація державної політики у сфері поводження з радіоактивними відходами шляхом розробки та виконання довгострокової Державної програми поводження з радіоактивними відходами;

перегляд і затвердження Державної програми поводження з радіоактивними відходами кожні 3 роки;

забезпечення мінімального рівня утворення радіоактивних відходів, якого можна досягти на практиці;

недопущення неконтрольованого накопичення радіоактивних відходів;

забезпечення державного нагляду за поводженням з радіоактивними відходами;

прийняття рішень щодо розміщення нових сховищ радіоактивних відходів з участю громадян, їх об'єднань, а також місцевих органів державної виконавчої влади і органів місцевого самоврядування;

гарантування надійної ізоляції радіоактивних відходів від навколишнього природного середовища при обґрунтуванні безпеки сховищ радіоактивних відходів;

зберігання радіоактивних відходів у виробників відходів обмежений час з наступною передачею спеціалізованим підприємствам по поводженню з радіоактивними відходами;

відповідальність виробників радіоактивних відходів за безпеку під час поводження з радіоактивними відходами до передачі їх спеціалізованим підприємствам по поводженню з радіоактивними відходами;

заборона проведення робіт по захороненню радіоактивних відходів юридичним і фізичним особам, внаслідок діяльності яких утворюються радіоактивні відходи та які поставляють і використовують радіоактивні речовини, ядерні установки;

міжнародне співробітництво у сфері поводження з радіоактивними відходами;

активна науково-дослідницька діяльність у сфері поводження з радіоактивними відходами.

Досвід розвинутих ядерних держав свідчить про те, що безпечне використання ядерних технологій пов’язане з вирішенням численних і складних проблем і можливе тільки за умов ефективного регулювання безпеки, управління нею та наявності адекватного наукового, аналітичного, технічного, методичного та експертного супроводу.

Україна має п’ять регіональних підприємств Державного об’єднання “Радон” по поводженню з радіоактивними відходами, які приймають на збереження радіоактивні відходи від усіх галузей народного господарства (крім ядерної енергетики). Вони знаходяться поблизу Києва, Харкова, Львова, Донецька та Дніпропетровська. Ці підприємства, як і АЕС, не мають повного технологічного циклу переробки відходів у форму, безпечну для зберігання і захоронення.

У 30-кілометровій зоні Чорнобильської АЕС в об’єкті “Укриття” зберігаються радіоактивні та ядерні матеріали, які утворились внаслідок аварії на 4-му енергоблоці.

Підприємства по видобутку та переробці уранової руди знаходяться у Дніпропетровській, Миколаївській та Кіровоградській областях і належать до виробничого об’єднання “Східний гірничо-збагачувальний комбінат”.

Видобування уранової руди в Україні, головним чином, провадиться на 3-х виробничих майданчиках: Жовтоводському, Кіровоградському та Смолінському рудниках. Але збагачення уранової руди в Україні не відбувається, так як не має необхідних підприємств. Видобуту уранову руду Україна експортує за кордон, зокрема в Росію, де збагачується. Збагачена руда повертається назад в Україну, де і використовується як паливо для АЕС.

Україна належить до країн з дуже розвинутим використанням джерел іонізуючого випромінювання у багатьох сферах господарства і наукової діяльності. На даний час існує кілька тисяч підприємств та організацій (тільки по місту Києву їх близько 400), які використовують понад десятки тисяч джерел іонізуючого випромінювання.

Проблема поводження з відпрацьованим ядерним паливом в Україні гостро постала в зв’язку з порушенням традиційної практики відправлення відпрацьованих тепловидатних збірок в Росію на переробку та захоронення.

Основними виробниками радіоактивних відходів і місцями їх концентрації на сьогодні є:

АЕС (відпрацьоване ядерне паливо та експлуатаційні радіоактивних відходів);

урановидобувна і переробна промисловість;

медичні, наукові, промислові та інші підприємства і організації;

українське державне об’єднання “Радон”;

зона відчуження Чорнобильської АЕС .

85-90% радіоактивних відходів України є низько- і середньоактивними. Високоактивні радіоактивні відходи, в основному, накопичуються на атомних електростанціях у спеціальних сховищах.

Головними осередками накопичення найбільшої кількості високорадіоактивних відходів в Україні є атомні станції, на яких здійснюється їх часткова первинна переробка та тимчасове зберігання. На атомних електростанціях не існує повного циклу первинної переробки відходів відповідно до вимог норм, правил (ОСП) та стандартів з ядерної та радіаційної безпеки (НРБУ-97), що призводить до нераціонального використання сховищ та збільшує ризик радіаційних аварій.

Основні санітарні правила (ОСП) роботи з джерелами іонізуючого випромінювання включають:

вимоги до розміщення установок з радіоактивними речовинами і джерелами іонізуючого випромінювання;

вимоги до організації робіт з ними;

вимоги до поставки, обліку та перевозу;

вимоги до роботи з закритими джерелами;

вимоги до опалення, вентиляції та пило-, газоочистки при роботі з джерелами;

вимоги до водозабезпечення і каналізації;

вимоги до збору, видаленню та знешкодженню відходів;

вимоги до змісту й дезактивації робочих приміщень та обладнання;

вимоги по індивідуальному захисту та в власної гігієни;

вимоги до проведення радіаційного контролю;

вимоги по попередженню радіаційних аварій та ліквідацій їх наслідків.

Одне з найбільш хвилюючих питань ядерного паливного циклу – це питання розміщення і збереження радіоактивних відходів.

За агрегатним станом радіоактивні відходи поділяються на слідуючи види: рідкі, тверді та газоподібні.

По фізичним та хімічним властивостям рідкі радіоактивні відходи класифікуються:

на гомогенні та гетерогенні;

на органічні (масла, емульсії масел у воді);

на неорганічні.

Тверді радіоактивні відходи класифікуються в залежності від:

ступеню радіоактивного зараження – на групи I, II та III;

фізичної природи – на горючі та негорючі;

методу переробки – на ті, що піддаються пресовці, що підлягають спалюванню, що підлягають переплавці, що підлягають подрібненню та ті, що не переробляються.

Тверді радіоактивні відходи повинні бути класифіковані в залежності від:

кількості і типу активності та радіонуклідного вмісту – на відходи низького рівня(нижче 1• 10^-5 Ки/л), проміжного рівня (від 1• 10^-5 до 1 Ки/л) і високого рівня (1 Ки/л і більше);

методів переробки – на ті, що піддаються пресовці, що підлягають спалюванню, що підлягають переплавці, що підлягають подрібненню та ті, що не переробляються

пожежної безпеки – на горючі та негорючі.

Найбільш важливе питання - це питання про високорадіоактивні відходи. У роботі з ними існують два різних підходи: перший полягає в переробці вичерпаного палива для виділення високорадіоактивних відходів і їхня переробка та поховання, а другий – це в пряме поховання високорадіоактивних відходів.

При "спалюванні" ядерного палива в реакторних установках утворюються продукти розпаду, це, наприклад, такі як ізотопи барію, стронцію, цезію, йоду, криптону і ксенону (Ba, Sr, Cs, I, Kr, і Xe). Багато з ізотопів, що утворюються, накопичуються в межах самого палива. Вони високорадіоактивні, і відповідно, недовговічні.

Ці атоми формуються з частини палива, що розпадається, а ізотопи плутонію Pu-239, Pu-240 і Pu-241, а також і деякі ізотопи інших трансуранових елементів, які формуються з атомів U-238 в активній зоні ядерного реактора при поглинанні ними нейтронів з наступним бета-розпадом. Усі ці ізотопи радіоактивні і крім плутонію, що розпадається, який "спалюється", залишаються у вичерпаному паливі, коли його видаляють з реактора. Більшість трансуранових ізотопів формує довгоживучу частину високорівневих відходів.

Іншим фактором у роботі з відходами є час, протягом якого вони залишаються небезпечними. Цей час залежить від видів радіоактивних ізотопів, що містяться в них, і характеризується періодом напіврозпаду цих ізотопів. Період напіврозпаду – це час, протягом якого даний радіоактивний ізотоп утрачає половину своєї активності. Після чотирьох періодів напіврозпаду рівень активності знижується в 16 разів, а після восьми – у 256 разів.

Різні радіоактивні ізотопи мають періоди напіврозпаду від часток секунди до мільйонів років. Радіоактивність зменшується згодом унаслідок розпаду ізотопів і перетворення їх у стабільні, не радіоактивні елементи.

Швидкість розпаду ізотопів обернено пропорційна їхньому періоду напіврозпаду: чим менший період напіврозпаду, тим швидше дані ізотопи розпадаються. Отже, чим вище рівень радіоактивності в деякому об’ємі матеріалу, тим більша кількість короткоживучих ізотопів у ньому міститься.

Три основних принципи, що використовуються в роботі з відходами:

концентрувати й ізолювати;

розбавляти і розсіювати;

витримувати і розщеплювати.

Два перших принципи використовуються в роботі з нерадіоактивними відходами. Відходи концентруються й ізолюються, чи розбавляються (у дуже малих кількостях) до прийнятних рівнів і потім розсіюються в навколишнім середовищі. Принцип "витримувати і розщеплювати" відноситься тільки до радіоактивних відходів і означає, що відходи зберігають протягом визначеного часу, протягом якого їхня радіоактивність зменшується завдяки природному розпаду ізотопів.

Основна увага приділяється високорівневим відходам, що містять продукти розпаду і трансуранові елементи, що утворюються в процесі роботи ядерного реактора.

Відпрацьоване ядерне паливо(це високорівневі відходи), що не підлягає переробці, після відповідної витримки зберігається у спеціальних сховищах відпрацьованого ядерного палива, забезпечених багатобар'єрною системою ізоляції і захисту та обладнаних технічними засобами вилучення палива із цього сховища.

Протягом усього часу зберігання або захоронення радіоактивних відходів регулярно здійснюється контроль за їх станом, радіаційною обстановкою у сховищах радіоактивних відходів та навколишньому природному середовищі.

Радіоактивні відходи розташовують в сховищах, які знаходяться під землею. В таких сховищах передбачається захоронення радіоактивних відходів в залізобетонних контейнерах ємністю 2-3 м³, призначених для захоронення радіоактивних відходів. Сховище являє собою залізобетонну монолітну площадку, споруджену на підготовці із слабкого розчину бетону товщиною до 1 м. Під підготовкою робиться сорбційний захисний шар з суміші глини та піску товщиною 1 м, по прошаркам ущільнений до щільності 1–1,5 т/м³. Контейнери, заповнені радіоактивними відходами та загерметизовані в будівлі підготовки контейнерів до захоронення, встановлюються на площадці сховища в 4 яруса. Після заповнення площадки контейнерами та завершення завантаження перекриття залізобетонними плитами поверх них виконується верхній захисний сорбційний шар товщиною 1 м з ущільненої суміші глини та піску. Поверх захисного шару виконується засипка верхнього захисного дренажного шару товщиною 150 мм з послідуючим посівом трав.

Законсервоване сховище являє собою земляний пагорб висотою до 10 м та з розмірами у 250м х 100м. Нахил близько 1:4 обвалування та задерніння верхнього рослинного шару шляхом посіву трав захищають верхній захисний шар від руйнування під дією зовнішніх природних факторів.

Радіаційна безпека при захороненні радіоактивних відходів в сховищах забезпечується утворенням основних та додаткових бар’єрів, що перешкоджають виходу радіоактивних відходів в навколишнє середовище. Основними бар’єрами являються залізобетонні контейнери, верхній та нижній сорбційні захисні шари.

Додатковими бар’єрами являються залізобетонна плита основи сховища та верхній шар ґрунту обвалування.

Верхня частина плити сховища виконана з нахилами від середини до краю. По краях плити укладаються залізобетонні лотки, які служать для збирання та відводу дощових вод під час наповнення сховища. Під час консервації сховища лотки заповнюються щебінкою та служать для збирання дренажних вод, які можуть з'явитися в законсервованому сховищі при руйнуванні верхніх захисних і дренажних шарів. Залізобетонні лотки укладаються з нахилами. В нижніх точках виконані відводи, по яких у випадку появи дренажних вод по трубопровідній системі вони відводяться у спеціальні колодязі. Після радіаційного контролю дренажні води відправляються на переробку як рідкі радіоактивні відходи.

Біологічний вплив різних видів випромінювання неоднозначний, тобто та сама поглинена доза гама- і альфа- випромінювання приводить до різного біологічного ефекту. При попаданні радіоактивних речовин всередину організму, вражаючу дію роблять в основному альфа-джерела, а потім бета- і гама-джерела, тобто в оберненій зовнішньому опроміненню послідовності.

Характер радіаційної поразки організму визначається не тільки видом випромінювання, але і в значній мірі залежить від того яким було опромінення – зовнішнім чи внутрішнім. Основними методами захисту від іонізуючого випромінювання є: 1) Метод захисту кількістю, або по можливості зниження норми дози опромінення. 2) Захист часом. 3) Захисні властивості матеріалів (свинець, бетон). 4) Захист відстанню. Розглянемо 3-ій варіант тимчасового захисту населення від радіоактивного зараження. У комплексі з іншими заходами, це використання для захисних цілей властивостей усіляких будинків, споруд, глибинних сховищ, споруджень метрополітену, підземних гаражів, підвалів і т.д.(Основним варіантом захисту населення є його евакуація з зараженої зони). Це зв'язано з тим, що проходячи через різні матеріали потоки гама- і нейтронного випромінювань послабляються. Здатність того чи іншого матеріалу послабляти іонізуючі випромінювання характеризують «шаром половинного ослаблення». Значення шарів половинного ослаблення для деяких матеріалів приведені в наступній таблиці:

Таблиця 7

Матеріал	Густина г/см3	Товщина шару половинного ослаблення, см
		Для нейтронів	Для гамма-випромінювання
Вода	1,0	2,7	23
Поліетилен	0,92	2,7	24
Броня	7,8	11,5	3
Свинець	11,3	12	2
Ґрунт	1,6	12	14,4
Бетон	2,3	12	10
Деревина	0,7	9,7	33

Згідно основним санітарним правилам при роботі з джерелами іонізуючого випромінювання, активність природних радіонуклідів в будівельних матеріалах, що використовуються у всіх будинках, не повинна перевищувати для ²²⁶Ra - 1 • 10^-8 Ки/кг, для ²³²Th - 7 • 10^-9 Ки/кг и для ⁴⁰K - 1,3 • 10^-7 Ки/кг.

Порядок захоронення та зберігання радіоактивних відходів регулюється законодавством України. Згідно ст. 17 закону України “Про використання ядерної енергії та радіаційну безпеку” вiд 08.02.1995: зберігання та захоронення радіоактивних відходів дозволяється тільки у спеціально призначених для цього сховищах радіоактивних відходів. Під час зберігання або захоронення радіоактивних відходів забезпечується надійність їх ізоляції від навколишнього природного середовища системою природних та штучних бар'єрів.

Радіаційна безпека сховищ радіоактивних відходів у звичайних умовах забезпечується дотриманням норм, правил і стандартів з ядерної та радіаційної безпеки.

Радіаційна безпека сховищ радіоактивних відходів при екстремальних природних явищах (землетруси, повені, урагани тощо) чи аварійних ситуаціях забезпечується науково обгрунтованими проектними рішеннями щодо можливих сценаріїв подій, якими буде доведено неперевищення меж, встановлених нормами, правилами і стандартами ядерної та радіаційної безпеки.

Довгоіснуючі радіоактивні відходи підлягають захороненню лише в твердому стані, у стабільних геологічних формаціях, з обов'язковим переведенням їх у вибухо-, пожежо-, ядернобезпечну форму, що гарантує локалізацію відходів у межах гірничого відводу надр.

Кількість радіонуклідів, що підлягають захороненню, регламентується нормами, правилами і стандартами з ядерної та радіаційної безпеки. Захоронення короткоіснуючих радіоактивних відходів в твердому стані може здійснюватись у приповерхневих і наземних сховищах радіоактивних відходів.

Відпрацьоване ядерне паливо, що не підлягає переробці, після відповідної витримки зберігається у спеціальних сховищах відпрацьованого ядерного палива, забезпечених багатобар'єрною системою ізоляції і захисту та обладнаних технічними засобами вилучення палива із цього сховища. Протягом усього часу зберігання або захоронення радіоактивних відходів регулярно здійснюється контроль за їх станом, радіаційною обстановкою у сховищах радіоактивних відходів та навколишньому природному середовищі.

Забезпечення фізичного захисту під час поводження з радіоактивними відходами викладено в ст. 18 цього ж закону.

Забезпечення фізичного захисту під час поводження з радіоактивними відходами передбачає єдину систему планування, координації та контролю за комплексом організаційних та технічних заходів, спрямованих на запобігання несанкціонованому проникненню до сховищ, доступу до радіоактивних відходів та їх використання, на своєчасне виявлення та припинення будь-яких посягань на цілісність і недоторканність споруд. Забороняється діяльність, пов'язана з поводженням з радіоактивними відходами, якщо не вжито заходів щодо забезпечення фізичного захисту.

Порядок організації фізичного захисту під час поводження з радіоактивними відходами визначається законодавством.

Обов'язки щодо забезпечення фізичного захисту під час поводження з радіоактивними відходами покладаються на ліцензіатів.

Експлуатація сховищ радіоактивних відходів(ст. 20) дозволяється після отримання ліцензії на право поводження з радіоактивними відходами.

Закриття (консервація) сховищ радіоактивних відходів (ст. 21) здійснюється за рішенням органу державного управління у сфері поводження з радіоактивними відходами, погодженим з органом державного регулювання ядерної та радіаційної безпеки.

Припинення приймання радіоактивних відходів та консервація сховища радіоактивних відходів проводяться згідно з проектом закриття (консервації) сховищ радіоактивних відходів та нормами, правилами і стандартами радіаційної безпеки.

Після закриття (консервації) сховища радіоактивних відходів забезпечується зниження можливості несанкціонованого доступу до законсервованого сховища.

Відповідальність за збереження документації, яка характеризує об'єкт, попереджувальних знаків, огорож тощо покладається на орган державного управління у сфері поводження з радіоактивними відходами і місцевий орган державної виконавчої влади.

Особливий режим на території сховищ радіоактивних відходів у санітарно-захисній зоні після їх закриття регулюється законодавством.

Використана література

Маргулис У.Я.. Атомная энергия и радиационная безопасность. – 1983.

Холл Э. Дж. Радиация и жизнь. – 1989.

Надзвичайна ситуація. – 2000 – № 11.

Физика в школе. – 1996 – № 2.

Энергия: экономика, техника, экология. – М.– 2000 – № 10; 2002 – № 3; 1998 – № 1.

Економіка України. – 1997 – № 1.

Международная жизнь. – М. – 1997 – № 7.

Світ фізики. – Л. – 2002 – № 1.

Вісник НАН України. – К. – № 9-10.

Вестник АН СССР. – 1991 – № 2.

Атомная энергия. – 1990 – т.68, выпуск 2.

Білявський Г.О., Фурдуй Р.С. Практикум із загальної екології. – К. –1997.

Закон України "Про захист людини від впливу іонізуючих випромінювань (Закон N15/98-BP від 14.01.1998).

Лесси Я. Г.- Ядерное электричество, Ростов-на-Дону – 2002.

Перелік інтернет ресурсів:

http://nuclphys.npi.msu.su

http://www.kazsu.kz

http://www.tvel.com.ua