Wie gefährlich ist radioaktiver Abfall? Entsorgung von Atommüll. Von der Kontrolle befreit

Radioaktiver Müll

Radioaktiver Müll (RAO) – Abfälle, die radioaktive Isotope chemischer Elemente enthalten und keinen praktischen Wert haben.

Nach dem russischen „Gesetz über die Nutzung der Atomenergie“ (Nr. 170-FZ vom 21. November 1995) handelt es sich bei radioaktivem Abfall (RAW) um Kernmaterial und radioaktive Stoffe, deren weitere Verwendung nicht vorgesehen ist. Nach russischer Gesetzgebung ist die Einfuhr radioaktiver Abfälle in das Land verboten.

Radioaktive Abfälle und abgebrannte Kernbrennstoffe werden oft verwechselt und als Synonyme betrachtet. Diese Konzepte sollten unterschieden werden. Bei radioaktivem Abfall handelt es sich um Materialien, die nicht zur Verwendung bestimmt sind. Abgebrannter Kernbrennstoff ist ein Brennelement, das Restkernbrennstoff und eine Vielzahl von Spaltprodukten, hauptsächlich 137 Cs und 90 Sr, enthält und in der Industrie weit verbreitet ist. Landwirtschaft, Medizin und wissenschaftliche Tätigkeit. Daher ist es eine wertvolle Ressource, da durch seine Verarbeitung frische Kernbrennstoffe und Isotopenquellen gewonnen werden.

Abfallquellen

Radioaktiver Abfall fällt in unterschiedlichen Formen mit sehr unterschiedlichen physikalischen und physikalischen Eigenschaften an chemische Eigenschaften, wie etwa die Konzentrationen und Halbwertszeiten ihrer Radionuklidbestandteile. Dieser Abfall kann entstehen:

• in gasförmiger Form, beispielsweise Lüftungsemissionen von Anlagen, in denen radioaktive Stoffe verarbeitet werden;
• in flüssiger Form, von Szintillationszählerlösungen aus Forschungseinrichtungen bis hin zu flüssigen hochradioaktiven Abfällen, die bei der Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente anfallen;
• in fester Form (kontaminierte Verbrauchsmaterialien, Glaswaren aus Krankenhäusern, medizinischen Forschungseinrichtungen und radiopharmazeutischen Labors, verglaste Abfälle aus der Wiederaufbereitung von Brennstoffen oder abgebrannte Brennelemente aus Kernkraftwerken, wenn sie als Abfall gelten).

Beispiele für Quellen radioaktiver Abfälle in Menschliche Aktivität:

Die Arbeit mit solchen Stoffen wird durch Hygienevorschriften der Behörde für sanitäre und epidemiologische Aufsicht geregelt.

• Kohle . Kohle enthält geringe Mengen an Radionukliden wie Uran oder Thorium, der Gehalt dieser Elemente in der Kohle ist jedoch geringer als ihre durchschnittliche Konzentration in der Erdkruste.

Ihre Konzentration erhöht sich in der Flugasche, da sie praktisch nicht verbrennt.

Allerdings ist die Radioaktivität der Asche ebenfalls sehr gering, sie entspricht in etwa der Radioaktivität von Schwarzschiefer und ist geringer als die von Phosphatgesteinen, stellt jedoch eine bekannte Gefahr dar, da ein Teil der Flugasche in der Atmosphäre verbleibt und eingeatmet wird durch Menschen. Gleichzeitig ist die Gesamtemissionsmenge recht groß und beträgt in Russland 1000 Tonnen Uran und weltweit 40.000 Tonnen.

Einstufung

Konventionell radioaktiver Abfall wird unterteilt in:

• niedriges Niveau (unterteilt in vier Klassen: A, B, C und GTCC (die gefährlichste);
• mittleres Niveau (die US-Gesetzgebung unterscheidet diese Art radioaktiver Abfälle nicht in einer separaten Klasse; der Begriff wird hauptsächlich in europäischen Ländern verwendet);
• Sehr aktiv.

Die US-Gesetzgebung unterscheidet auch transuranhaltige radioaktive Abfälle. Zu dieser Klasse gehören Abfälle, die mit alphaemittierenden Transuran-Radionukliden mit Halbwertszeiten von mehr als 20 Jahren und Konzentrationen über 100 nCi/g kontaminiert sind, unabhängig von ihrer Form oder Herkunft, mit Ausnahme hochaktiver radioaktiver Abfälle. Aufgrund der langen Zerfallszeit von Transuran-Abfällen ist deren Entsorgung gründlicher als die Entsorgung von schwach- und mittelradioaktiven Abfällen. Auch dieser Abfallklasse wird besondere Aufmerksamkeit gewidmet, da alle Transurane künstlich sind und das Verhalten einiger von ihnen in der Umwelt und im menschlichen Körper einzigartig ist.

Nachfolgend finden Sie die Klassifizierung flüssiger und fester radioaktiver Abfälle gemäß den „Grundlegenden Hygienevorschriften zur Gewährleistung des Strahlenschutzes“ (OSPORB 99/2010).

Ein Kriterium für eine solche Klassifizierung ist die Wärmeentwicklung. Schwachradioaktiver Abfall hat eine äußerst geringe Wärmeentwicklung. Bei mittelaktiven ist dies von Bedeutung, eine aktive Wärmeabfuhr ist jedoch nicht erforderlich. Hochradioaktiver Abfall erzeugt so viel Wärme, dass eine aktive Kühlung erforderlich ist.

Entsorgung radioaktiver Abfälle

Ursprünglich glaubte man, dass eine ausreichende Maßnahme die Ausbreitung radioaktiver Isotope in der Umwelt sei, analog zu Industrieabfällen in anderen Industriezweigen. Im Mayak-Unternehmen wurden in den ersten Betriebsjahren alle radioaktiven Abfälle in nahegelegene Stauseen entsorgt. Infolgedessen wurden die Techa-Stauseenkaskade und der Techa-Fluss selbst verschmutzt.

Später stellte sich heraus, dass radioaktive Isotope aufgrund natürlicher und biologischer Prozesse in bestimmten Subsystemen der Biosphäre (hauptsächlich bei Tieren, in ihren Organen und Geweben) konzentriert sind, was das Risiko einer Bestrahlung der Bevölkerung (aufgrund der Bewegung großer Mengen) erhöht Konzentrationen radioaktiver Elemente und deren möglicher Eintritt mit der Nahrung in den menschlichen Körper). Daher hat sich die Einstellung gegenüber radioaktivem Abfall geändert.

1) Schutz der menschlichen Gesundheit. Radioaktive Abfälle werden so entsorgt, dass ein akzeptables Schutzniveau für die menschliche Gesundheit gewährleistet ist.

2) Umweltschutz. Radioaktive Abfälle werden so entsorgt, dass ein akzeptables Maß an Umweltschutz gewährleistet ist.

3) Schutz über die Landesgrenzen hinaus. Radioaktive Abfälle werden so entsorgt, dass sie Rücksicht nehmen mögliche Konsequenzen für die menschliche Gesundheit und die Umwelt über die Landesgrenzen hinaus.

4) Schutz künftiger Generationen. Radioaktive Abfälle werden so entsorgt, dass die vorhersehbaren Folgen für die Gesundheit künftiger Generationen das heute vertretbare Maß an Folgen nicht überschreiten.

5) Belastung für künftige Generationen. Radioaktive Abfälle werden so entsorgt, dass künftige Generationen nicht übermäßig belastet werden.

6) Nationale Rechtsstruktur. Die Entsorgung radioaktiver Abfälle erfolgt im Rahmen eines entsprechenden nationalen Rechtsrahmens, der eine klare Aufgabenteilung und eigenständige Regulierungsfunktionen vorsieht.

7) Kontrolle über die Entstehung radioaktiver Abfälle. Die Entstehung radioaktiver Abfälle wird auf das minimal praktikable Maß beschränkt.

8) Wechselwirkungen zwischen der Entstehung radioaktiver Abfälle und ihrer Entsorgung. Die gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen allen Phasen der Erzeugung und Entsorgung radioaktiver Abfälle werden gebührend berücksichtigt.

9) Installationssicherheit. Die Sicherheit der Entsorgungsanlagen für radioaktive Abfälle ist während ihrer gesamten Lebensdauer ausreichend gewährleistet.

Hauptphasen der Entsorgung radioaktiver Abfälle

• Bei Lagerung Radioaktive Abfälle sollten so eingedämmt werden, dass:
  • ihre Isolierung, ihr Schutz und ihre Umweltüberwachung wurden gewährleistet;
  • Wenn möglich, wurden Maßnahmen in späteren Phasen (sofern vorgesehen) erleichtert.

In manchen Fällen kann die Lagerung hauptsächlich aus technischen Gründen erfolgen, beispielsweise bei der Lagerung radioaktiver Abfälle, die hauptsächlich kurzlebige Radionuklide enthalten, zum Zweck des Zerfalls und der anschließenden Ableitung innerhalb genehmigter Grenzen oder bei der Lagerung hochradioaktiver Abfälle vor der Endlagerung in geologische Formationen zur Reduzierung der Wärmeentwicklung.

• Vorläufige Bearbeitung Abfall ist die Anfangsphase der Abfallwirtschaft. Dazu gehören Sammlung, chemische Kontrolle und Dekontamination sowie möglicherweise eine Zwischenlagerung. Dieser Schritt ist sehr wichtig, da die Vorbehandlung in vielen Fällen die beste Möglichkeit zur Trennung der Abfallströme bietet.

• Behandlung Zu radioaktiven Abfällen zählen Tätigkeiten, deren Zweck darin besteht, die Sicherheit oder Wirtschaftlichkeit durch Veränderung der Eigenschaften radioaktiver Abfälle zu verbessern. Grundlegende Verarbeitungskonzepte: Volumenreduzierung, Entfernung von Radionukliden und Änderung der Zusammensetzung. Beispiele:
  • Verbrennung brennbarer Abfälle oder Verdichtung trockener Feststoffabfälle;
  • Verdampfung, Filtration oder Ionenaustausch flüssiger Abfallströme;
  • Sedimentation oder Ausflockung von Chemikalien.

Kapsel für radioaktiven Abfall

• Konditionierung Bei radioaktiven Abfällen handelt es sich um Vorgänge, bei denen radioaktive Abfälle in eine für die Bewegung, den Transport, die Lagerung und die Entsorgung geeignete Form gebracht werden. Zu diesen Vorgängen können die Immobilisierung radioaktiver Abfälle, die Lagerung der Abfälle in Behältern und die Bereitstellung zusätzlicher Verpackungen gehören. Zu den gängigen Immobilisierungsmethoden gehören die Verfestigung flüssiger schwach- und mittelradioaktiver Abfälle durch Einbettung in Zement (Zementierung) oder Bitumen (Bitumenisierung) und die Verglasung flüssiger radioaktiver Abfälle. Immobilisierte Abfälle wiederum können je nach Art und Konzentration in verschiedenen Behältern verpackt werden, von gewöhnlichen 200-Liter-Stahlfässern bis hin zu komplex gestalteten Behältern mit dicken Wänden. In vielen Fällen erfolgen Verarbeitung und Konditionierung eng miteinander verknüpft.

• Beerdigung Grundsätzlich werden radioaktive Abfälle ohne die Absicht ihrer Beseitigung und ohne langfristige Überwachung und Wartung des Endlagers unter angemessenen Sicherheitsbedingungen in ein Endlager verbracht. Sicherheit wird in erster Linie durch Konzentration und Eindämmung erreicht, was die Isolierung ordnungsgemäß konzentrierter radioaktiver Abfälle in einer Endlageranlage beinhaltet.

Technologien

Entsorgung mittelradioaktiver Abfälle

Typischerweise werden in der Nuklearindustrie mittelradioaktive Abfälle einem Ionenaustausch oder anderen Methoden unterzogen, deren Zweck darin besteht, die Radioaktivität in einem kleinen Volumen zu konzentrieren. Nach der Verarbeitung ist der deutlich weniger radioaktive Körper vollständig neutralisiert. Es ist möglich, Eisenhydroxid als Flockungsmittel zu verwenden, um radioaktive Metalle aus wässrigen Lösungen zu entfernen. Nachdem die Radioisotope von Eisenhydroxid absorbiert wurden, wird der resultierende Niederschlag in eine Metalltrommel gegeben, wo er mit Zement zu einer festen Mischung vermischt wird. Für eine höhere Stabilität und Haltbarkeit wird Beton aus Flugasche oder Ofenschlacke und Portlandzement hergestellt (im Gegensatz zu gewöhnlichem Beton, der aus Portlandzement, Kies und Sand besteht).

Entsorgung hochradioaktiver Abfälle

Beseitigung schwach radioaktiver Abfälle

Transport von Flaschen mit hochradioaktivem Abfall per Bahn, Großbritannien

Lagerung

Für die Zwischenlagerung hochradioaktiver Abfälle sind Tanks zur Lagerung abgebrannter Kernbrennstoffe und Lageranlagen mit Trockenfässern vorgesehen, die den Zerfall kurzlebiger Isotope vor der Weiterverarbeitung ermöglichen.

Vitrifizierung

Die Langzeitlagerung radioaktiver Abfälle erfordert die Konservierung des Abfalls in einer Form, die über einen langen Zeitraum hinweg weder reagiert noch abgebaut wird. Eine Möglichkeit, diesen Zustand zu erreichen, ist die Vitrifikation (oder Vitrifikation). Derzeit werden in Sellafield (Großbritannien) hochaktive RW (gereinigte Produkte der ersten Stufe des Purex-Prozesses) mit Zucker vermischt und anschließend kalziniert. Bei der Kalzinierung wird der Abfall durch ein erhitztes rotierendes Rohr geleitet und zielt darauf ab, Wasser zu verdampfen und die Spaltprodukte zu entsticken, um die Stabilität der resultierenden glasartigen Masse zu erhöhen.

Der resultierenden Substanz, die sich in einem Induktionsofen befindet, wird ständig zerkleinertes Glas zugesetzt. Das Ergebnis ist eine neue Substanz, bei der sich die Abfälle beim Aushärten an eine Glasmatrix binden. Diese Substanz wird im geschmolzenen Zustand in Zylinder aus legiertem Stahl gegossen. Wenn die Flüssigkeit abkühlt, härtet sie zu Glas aus, das äußerst wasserbeständig ist. Nach Angaben der International Technology Society würde es etwa eine Million Jahre dauern, bis sich 10 % dieses Glases in Wasser auflösten.

Nach dem Befüllen wird der Zylinder gebrüht und anschließend gewaschen. Nach der Prüfung auf äußere Verunreinigungen werden die Stahlflaschen in unterirdische Lagereinrichtungen verbracht. Dieser Abfallzustand bleibt über viele tausend Jahre unverändert.

Das Glas im Inneren des Zylinders hat eine glatte schwarze Oberfläche. In Großbritannien werden alle Arbeiten in hochaktiven Substanzkammern durchgeführt. Um die Bildung der flüchtigen Substanz RuO 4 zu verhindern, die radioaktives Ruthenium enthält, wird Zucker hinzugefügt. Im Westen wird dem Abfall Borosilikatglas zugesetzt, dessen Zusammensetzung mit Pyrex identisch ist; In den Ländern der ehemaligen UdSSR wird üblicherweise Phosphatglas verwendet. Die Menge an Spaltprodukten im Glas muss begrenzt werden, da einige Elemente (Palladium, Metalle der Platingruppe und Tellur) dazu neigen, vom Glas getrennte Metallphasen zu bilden. Eine der Verglasungsanlagen befindet sich in Deutschland, wo Abfälle einer kleinen, nicht mehr existierenden Dverarbeitet werden.

Im Jahr 1997 beliefen sich die Lagerbestände abgebrannter Brennelemente in den Lagereinrichtungen innerhalb der Reaktoren in den 20 Ländern mit dem weltweit größten nuklearen Potenzial auf 148.000 Tonnen, von denen 59 % entsorgt wurden. In den Außenlagern befanden sich 78.000 Tonnen Abfall, von denen 44 % recycelt wurden. Unter Berücksichtigung der Recyclingquote (ca. 12.000 Tonnen pro Jahr) ist die endgültige Beseitigung des Abfalls noch in weiter Ferne.

Geologische Bestattung

In mehreren Ländern wird derzeit nach geeigneten Standorten für die tiefe Endlagerung von Abfällen gesucht; Die ersten Speicher dieser Art werden voraussichtlich nach 2010 in Betrieb gehen. Das internationale Forschungslabor im schweizerischen Grimsel beschäftigt sich mit Fragen der Entsorgung radioaktiver Abfälle. Schweden spricht über seine Pläne zur direkten Entsorgung gebrauchter Kraftstoffe mithilfe der KBS-3-Technologie, nachdem das schwedische Parlament diese für sicher genug befunden hat. In Deutschland wird derzeit darüber diskutiert, einen Ort für die Endlagerung radioaktiver Abfälle zu finden; Bewohner des Dorfes Gorleben im Wendland protestieren aktiv. Dieser Standort schien bis 1990 aufgrund seiner Nähe zur Grenze der ehemaligen Deutschen Demokratischen Republik ideal für die Endlagerung radioaktiver Abfälle zu sein. Nun lagern die radioaktiven Abfälle in Gorleben zwischen, eine Entscheidung über den Ort ihrer Endlagerung ist noch nicht gefallen. Die US-Behörden wählten Yucca Mountain in Nevada als Grabstätte, doch das Projekt stieß auf heftigen Widerstand und wurde zum Thema hitziger Debatten. Es gibt ein Projekt zur Schaffung eines internationalen Lagers für hochradioaktive Abfälle; als mögliche Endlagerstandorte werden Australien und Russland vorgeschlagen. Die australischen Behörden lehnen einen solchen Vorschlag jedoch ab.

Es gibt Projekte zur Entsorgung radioaktiver Abfälle in den Ozeanen, darunter die Endlagerung unter der Abgrundzone des Meeresbodens, die Endlagerung in einer Subduktionszone, wodurch der Abfall langsam in den Erdmantel absinkt, sowie die Endlagerung unter einer natürlichen oder künstliche Insel. Diese Projekte haben offensichtliche Vorteile und werden es uns ermöglichen, sie zu lösen internationales Niveau das unangenehme Problem der Entsorgung radioaktiver Abfälle, dennoch sind sie derzeit aufgrund von Verbotsbestimmungen eingefroren Seerecht. Ein weiterer Grund ist, dass in Europa und Nordamerika Es bestehen ernsthafte Bedenken hinsichtlich einer Leckage aus einem solchen Lager, die zu einer Umweltkatastrophe führen könnte. Die tatsächliche Möglichkeit einer solchen Gefahr ist nicht bewiesen; Allerdings wurden die Verbote nach der Verklappung radioaktiver Abfälle von Schiffen verschärft. Länder, die keine andere Lösung für dieses Problem finden, könnten jedoch in Zukunft ernsthaft über die Schaffung von Lagerstätten für radioaktive Abfälle im Meer nachdenken.

In den 1990er Jahren wurden mehrere Möglichkeiten zur Entsorgung radioaktiver Abfälle über Förderbänder in den Darm entwickelt und patentiert. Die Technik sollte wie folgt aussehen: Ein Startbrunnen mit großem Durchmesser und einer Tiefe von bis zu 1 km wird gebohrt, eine mit bis zu 10 Tonnen schwerem radioaktivem Abfallkonzentrat beladene Kapsel wird hineingelassen, die Kapsel sollte sich selbst erhitzen und hinein die Form von " Feuerball» durch das Erdgestein schmelzen. Nachdem der erste „Feuerball“ vertieft ist, sollte eine zweite Kapsel in dasselbe Loch abgesenkt werden, dann eine dritte usw., wodurch eine Art Förderband entsteht.

Wiederverwendung radioaktiver Abfälle

Eine weitere Verwendung für in radioaktiven Abfällen enthaltene Isotope ist deren Wiederverwendung. Zur Bestrahlung werden bereits Cäsium-137, Strontium-90, Technetium-99 und einige andere Isotope verwendet Lebensmittel und den Betrieb von thermoelektrischen Radioisotopgeneratoren sicherzustellen.

Abtransport radioaktiver Abfälle in den Weltraum

Radioaktive Abfälle in den Weltraum zu schicken, ist eine verlockende Idee, da radioaktive Abfälle dauerhaft aus der Umwelt entfernt werden. Solche Projekte haben jedoch erhebliche Nachteile. Einer der wichtigsten ist die Möglichkeit eines Unfalls mit der Trägerrakete. Darüber hinaus machen die große Anzahl von Starts und ihre hohen Kosten diesen Vorschlag unpraktisch. Erschwerend kommt hinzu, dass zu diesem Problem noch keine internationalen Vereinbarungen getroffen wurden.

Kernbrennstoffkreislauf

Beginn des Zyklus

Beim Abfall am Anfang des Kernbrennstoffkreislaufs handelt es sich typischerweise um Abfallgestein, das bei der Urangewinnung anfällt und Alphateilchen emittiert. Es enthält normalerweise Radium und seine Zerfallsprodukte.

Das Hauptnebenprodukt der Anreicherung ist abgereichertes Uran, das hauptsächlich aus Uran-238 mit weniger als 0,3 % Uran-235 besteht. Es wird in Form von UF 6 (Abfalluranhexafluorid) gespeichert und kann auch in die Form von U 3 O 8 umgewandelt werden. IN Kleinmengen Abgereichertes Uran wird in Anwendungen eingesetzt, bei denen auf seine extrem hohe Dichte Wert gelegt wird, beispielsweise in Jachtkielen und Panzerabwehrgranaten. Mittlerweile sind in Russland und im Ausland mehrere Millionen Tonnen Uranhexafluorid-Abfälle angesammelt, für deren weitere Verwendung in absehbarer Zeit keine Pläne bestehen. Abfalluranhexafluorid kann (zusammen mit wiederverwendetem Plutonium) zur Herstellung von Mischoxid-Kernbrennstoff (der möglicherweise gefragt ist, wenn das Land große Mengen schneller Neutronenreaktoren baut) und zur Verdünnung von hochangereichertem Uran, das zuvor in Kernwaffen enthalten war, verwendet werden. Diese Verdünnung, auch Erschöpfung genannt, bedeutet, dass jedes Land oder jede Gruppe, die Kernbrennstoff erwirbt, den sehr teuren und komplexen Anreicherungsprozess wiederholen muss, bevor sie eine Waffe herstellen kann.

Ende des Zyklus

Stoffe, die das Ende des Kernbrennstoffkreislaufs erreicht haben (hauptsächlich abgebrannte Brennstäbe), enthalten Spaltprodukte, die Beta- und Gammastrahlen aussenden. Sie können auch Aktiniden enthalten, die Alphateilchen emittieren, zu denen Uran-234 (234 U), Neptunium-237 (237 Np), Plutonium-238 (238 Pu) und Americium-241 (241 Am) gehören, und manchmal sogar Neutronen wie z als California-252 (252 Vgl.). Diese Isotope werden in Kernreaktoren gebildet.

Es ist wichtig, zwischen der Verarbeitung von Uran zur Herstellung von Brennstoffen und der Wiederaufbereitung von gebrauchtem Uran zu unterscheiden. Altbrennstoffe enthalten hochradioaktive Spaltprodukte. Viele von ihnen sind Neutronenabsorber und werden daher „Neutronengifte“ genannt. Letztendlich steigt ihre Zahl so stark an, dass sie durch das Einfangen von Neutronen die Kettenreaktion auch dann stoppen, wenn die Neutronenabsorberstäbe vollständig entfernt werden.

Kraftstoff, der diesen Zustand erreicht hat, muss trotz der noch ausreichenden Menge an Uran-235 und Plutonium durch frischen Kraftstoff ersetzt werden. Derzeit wird in den USA verbrauchter Kraftstoff gelagert. In anderen Ländern (insbesondere in Russland, Großbritannien, Frankreich und Japan) wird dieser Brennstoff zur Entfernung von Spaltprodukten aufbereitet und kann dann nach zusätzlicher Anreicherung wiederverwendet werden. In Russland wird dieser Kraftstoff als regeneriert bezeichnet. Beim Wiederaufbereitungsprozess wird mit hochradioaktiven Stoffen gearbeitet, und die aus dem Brennstoff entfernten Spaltprodukte stellen ebenso wie die bei der Wiederaufbereitung verwendeten Chemikalien eine konzentrierte Form hochaktiver radioaktiver Abfälle dar.

Um den Kernbrennstoffkreislauf zu schließen, wird der Einsatz schneller Neutronenreaktoren vorgeschlagen, die es ermöglichen, Brennstoff, der aus thermischen Neutronenreaktoren anfällt, zu recyceln.

Zur Frage der Verbreitung von Atomwaffen

Bei der Arbeit mit Uran und Plutonium besteht die Möglichkeit, diese bei der Herstellung von zu verwenden Atomwaffen. Aktive Kernreaktoren und Lagerbestände an Atomwaffen werden sorgfältig bewacht. Allerdings können hochradioaktive Abfälle aus Kernreaktoren Plutonium enthalten. Es ist identisch mit dem in Reaktoren verwendeten Plutonium und besteht aus 239 Pu (ideal für die Herstellung von Atomwaffen) und 240 Pu (eine unerwünschte Komponente, stark radioaktiv); Diese beiden Isotope sind sehr schwer zu trennen. Darüber hinaus sind hochradioaktive Abfälle aus Reaktoren voller hochradioaktiver Spaltprodukte; Allerdings handelt es sich bei den meisten von ihnen um kurzlebige Isotope. Dies bedeutet, dass der Abfall vergraben werden kann und die Spaltprodukte nach vielen Jahren zerfallen, wodurch die Radioaktivität des Abfalls verringert und die Handhabung des Plutoniums erleichtert wird. Darüber hinaus zerfällt das unerwünschte Isotop 240 Pu schneller als 239 Pu, sodass die Qualität der Waffenrohstoffe mit der Zeit zunimmt (trotz der Mengenabnahme). Dies führt zu Kontroversen über die Möglichkeit, dass sich Abfalllager im Laufe der Zeit in eine Art Plutonium-Mine verwandeln könnten, aus der relativ leicht Rohstoffe für Waffen gewonnen werden könnten. Gegen diese Annahmen spricht die Tatsache, dass die Halbwertszeit von 240 Pu 6560 Jahre und die Halbwertszeit von 239 Pu 24110 Jahre beträgt, sodass die relative Anreicherung eines Isotops relativ zum anderen erst nach 9000 Jahren auftritt (dies bedeutet, dass sich in dieser Zeit der Anteil von 240 Pu in einem aus mehreren Isotopen bestehenden Stoff unabhängig voneinander um die Hälfte verringert – eine typische Umwandlung von Reaktorplutonium in waffenfähiges Plutonium. Wenn also „waffenfähige Plutoniumminen“ zum Problem werden, wird dies erst in sehr ferner Zukunft der Fall sein.

Eine Lösung für dieses Problem ist die Wiederverwendung von recyceltem Plutonium als Brennstoff, beispielsweise in schnellen Kernreaktoren. Allerdings birgt die bloße Existenz von Kernbrennstoff-Regenerationsanlagen, die zur Trennung von Plutonium von anderen Elementen erforderlich sind, die Möglichkeit der Verbreitung von Kernwaffen. In pyrometallurgischen Schnellreaktoren hat der entstehende Abfall eine aktinoide Struktur, die eine Verwendung zur Herstellung von Waffen nicht zulässt.

Wiederaufbereitung von Atomwaffen

Abfälle aus der Wiederaufbereitung von Kernwaffen (im Gegensatz zu deren Herstellung, für die Primärrohstoffe aus Reaktorbrennstoff erforderlich sind) enthalten mit Ausnahme von Tritium und Americium keine Quellen für Beta- und Gammastrahlen. Sie enthalten viel mehr Aktiniden, die Alphastrahlen aussenden, wie zum Beispiel Plutonium-239, das in Bomben Kernreaktionen eingeht, sowie einige Stoffe mit hoher spezifischer Radioaktivität, wie zum Beispiel Plutonium-238 oder Polonium.

In der Vergangenheit wurden Beryllium und hochaktive Alphastrahler wie Polonium als Atomwaffen in Bomben vorgeschlagen. Eine Alternative zu Polonium ist nun Plutonium-238. Aus Gründen der nationalen Sicherheit werden detaillierte Entwürfe moderner Bomben in der der breiten Öffentlichkeit zugänglichen Literatur nicht behandelt.

Einige Modelle enthalten auch (RTGs), die Plutonium-238 als langlebige Stromquelle für den Betrieb der Bombenelektronik nutzen.

Es ist möglich, dass das spaltbare Material der zu ersetzenden alten Bombe Zerfallsprodukte von Plutoniumisotopen enthält. Dazu gehören alpha-emittierendes Neptunium-236, das aus Einschlüssen von Plutonium-240 entsteht, sowie etwas Uran-235, das aus Plutonium-239 entsteht. Die Menge dieses Abfalls aus dem radioaktiven Zerfall des Bombenkerns wird sehr gering sein und auf jeden Fall viel weniger gefährlich (auch im Hinblick auf die Radioaktivität als solche) als Plutonium-239 selbst.

Durch den Betazerfall von Plutonium-241 entsteht Americium-241, ein Anstieg der Americiummenge ist ein größeres Problem als der Zerfall von Plutonium-239 und Plutonium-240, da Americium ein Gammastrahler ist (er nimmt zu). Äußerer Einfluss Arbeiter) und einen Alpha-Strahler, der Wärme erzeugen kann. Plutonium kann auf verschiedene Weise von Americium getrennt werden, einschließlich pyrometrischer Behandlung und Extraktion mit wässrigen/organischen Lösungsmitteln. Eine davon ist auch die modifizierte Technologie zur Gewinnung von Plutonium aus bestrahltem Uran (PUREX). mögliche Methoden Abteilungen.

In der Populärkultur

In Wirklichkeit wird die Wirkung radioaktiver Abfälle durch die Einwirkung ionisierender Strahlung auf einen Stoff beschrieben und hängt von seiner Zusammensetzung ab (welche radioaktiven Elemente sind in der Zusammensetzung enthalten). Radioaktiver Abfall erhält keine neuen Eigenschaften und wird nicht gefährlicher, weil er Abfall ist. Ihre größere Gefährlichkeit ist lediglich darauf zurückzuführen, dass ihre Zusammensetzung oft sehr unterschiedlich (sowohl qualitativ als auch quantitativ) und manchmal unbekannt ist, was die Beurteilung des Ausmaßes ihrer Gefährlichkeit, insbesondere der durch einen Unfall verursachten Dosen, erschwert.

siehe auch

Anmerkungen

Links

• Sicherheit beim Umgang mit radioaktivem Abfall. Allgemeine Bestimmungen. NP-058-04
• Wichtige Radionuklide und Erzeugungsprozesse (nicht verfügbarer Link)
• Belgisches Kernforschungszentrum – Aktivitäten (nicht verfügbarer Link)
• Belgisches Kernforschungszentrum – Wissenschaftliche Berichte (nicht verfügbarer Link)
• Internationale Atomenergiebehörde – Programm für Kernbrennstoffkreislauf und Abfalltechnologie (nicht verfügbarer Link)
• (nicht verfügbarer Link)
• Nuclear Regulatory Commission – Berechnung der Wärmeerzeugung abgebrannter Brennstoffe (nicht verfügbarer Link)

Nach dem Verbot von Atomwaffentests in drei Bereichen nimmt das Problem der Vernichtung radioaktiver Abfälle, die bei der Nutzung der Atomenergie für friedliche Zwecke entstehen, einen der ersten Plätze unter allen Problemen der Strahlenökologie ein.

Basierend auf ihrem Aggregatzustand werden radioaktive Abfälle (RAW) in feste, flüssige und gasförmige unterteilt.

Gemäß OSPORB-99 (Basic Sanitary Rules for Radiation Safety) umfassen feste radioaktive Abfälle verbrauchte Radionuklidquellen, Materialien, Produkte, Geräte, biologische Objekte, Böden, die nicht zur weiteren Verwendung bestimmt sind, sowie verfestigte flüssige radioaktive Abfälle, in denen die spezifischen Aktivität Radionuklide sind größer als die in Anhang P-4 NRB-99 (Strahlenschutznormen) angegebenen Werte. Wenn die Radionuklidzusammensetzung unbekannt ist, können Materialien mit einer spezifischen Aktivität größer als:

100 kBq/kg – für Betastrahlungsquellen;

10 kBq/kg – für Alphastrahlungsquellen;

1 kBq/kg – für Transuranradionuklide (chemische radioaktive Elemente, die im Periodensystem der Elemente nach Uran stehen, d. h. mit einer Ordnungszahl größer als 92). Sie werden alle künstlich gewonnen, und nur Np und Pu kommen in der Natur in extrem geringen Mengen vor Mengen).

Zu den flüssigen radioaktiven Abfällen gehören organische und anorganische Flüssigkeiten, Pulpen und Schlämme, die keiner weiteren Verwendung unterliegen und bei denen die spezifische Aktivität der Radionuklide mehr als das Zehnfache der in Anhang P-2 NRB angegebenen Eingriffswerte bei Eintrag mit Wasser beträgt. 99.

Zu den gasförmigen radioaktiven Abfällen zählen radioaktive Gase und Aerosole, die keiner Nutzung unterliegen und bei der Nutzung entstehen Herstellungsprozesse mit einer volumetrischen Aktivität, die die in Anhang P-2 NRB-99 angegebene zulässige durchschnittliche jährliche volumetrische Aktivität (ADV) überschreitet.

Flüssige und feste radioaktive Abfälle werden je nach spezifischer Aktivität in drei Kategorien eingeteilt: schwach, mittelradioaktiv und hochradioaktiv (Tabelle 26).

Tisch26 – Klassifizierung flüssiger und fester radioaktiver Abfälle (OSPORB-99)

	Spezifische Aktivität, kBq/kg
	Beta-emittierend	Alpha emittiert	Transuran
Geringe Aktivität
Mäßig aktiv	von 10 3 bis 10 7	von 10 2 bis 10 6	von 10 1 bis 10 5
Sehr aktiv

Radioaktiver Abfall entsteht:

− im Prozess der Gewinnung und Verarbeitung radioaktiver Mineralien
neue Rohstoffe;

− während des Betriebs von Kernkraftwerken;

− während des Betriebs und der Demontage von Schiffen mit Kernenergie
Installationen;

− bei der Wiederaufbereitung abgebrannter Kernbrennstoffe;

− bei der Herstellung von Atomwaffen;

− bei der Durchführung wissenschaftliche Arbeiten Forschung nutzen
Tel-Kernreaktoren und spaltbares Material;

− bei der Verwendung von Radioisotopen in der Industrie Kupfer
Medizin, Wissenschaft;

− bei unterirdischen Atomexplosionen.

Das Managementsystem für feste und flüssige radioaktive Abfälle an den Orten ihrer Entstehung wird durch das Projekt für jede Organisation festgelegt, die mit offenen Strahlungsquellen arbeiten möchte, und umfasst deren Sammlung, Sortierung, Verpackung, vorübergehende Lagerung, Konditionierung (Konzentration, Verfestigung, Pressen, Verbrennen), Transport, Langzeitlagerung und Bestattung.

Um radioaktive Abfälle zu sammeln, müssen Organisationen über spezielle Sammlungen verfügen. Die Sammelorte müssen mit Schutzvorrichtungen ausgestattet sein, um die Strahlung außerhalb ihrer Grenzen auf ein akzeptables Maß zu reduzieren.

Für die Zwischenlagerung radioaktiver Abfälle, die an der Oberfläche eine Gammastrahlungsdosis von mehr als 2 mGy/h erzeugen, müssen spezielle Schutzschächte oder Nischen verwendet werden.

Flüssige radioaktive Abfälle werden in speziellen Behältern gesammelt und anschließend der Entsorgung zugeführt. Es ist verboten, flüssige radioaktive Abfälle in häusliche und Regenwasserkanäle, Stauseen, Brunnen, Bohrlöcher, Bewässerungsfelder, Filterfelder und auf die Erdoberfläche einzuleiten.

Bei Kernreaktionen im Reaktorkern werden radioaktive Gase freigesetzt: Xenon-133 (T physikalisch = 5 Tage), Krypton-85 (T physikalisch = 10 Jahre), Radon-222 (T physikalisch = 3,8 Tage) und andere. Diese Gase gelangen in den Adsorberfilter, verlieren dort ihre Aktivität und werden erst dann in die Atmosphäre abgegeben. Etwas Kohlenstoff-14 und Tritium gelangen auch in die Umwelt.

Eine weitere Quelle für Rhodiumnuklide, die durch den Betrieb von Kernkraftwerken in die Umwelt gelangen, ist Ungleichgewicht und Prozesswasser. Im Reaktorkern befindliche Brennstäbe werden häufig deformiert und Spaltprodukte gelangen in das Kühlmittel. Eine zusätzliche Strahlungsquelle im Kühlmittel sind Radionuklide, die durch die Bestrahlung von Reaktormaterialien mit Neutronen entstehen. Daher wird das Wasser des Primärkreislaufs regelmäßig erneuert und von Radionukliden befreit.

Um Umweltverschmutzung zu vermeiden, wird Wasser aus allen technologischen Kreisläufen des Kernkraftwerks in das Kreislaufwasserversorgungssystem einbezogen (Abb. 8).

Dennoch wird ein Teil des flüssigen Abfalls in ein Kühlbecken eingeleitet, das in jedem Kernkraftwerk vorhanden ist. Bei diesem Stausee handelt es sich um ein Becken mit geringem Durchfluss (meistens handelt es sich um einen künstlichen Stausee), sodass die Einleitung von Flüssigkeiten, die auch nur geringe Mengen an Radionukliden enthalten, zu gefährlichen Konzentrationen führen kann. Die Einleitung flüssiger radioaktiver Abfälle in Kühlbecken ist gemäß den Hygienevorschriften strengstens verboten. In sie dürfen nur Flüssigkeiten eingeleitet werden, deren Konzentration an Radioisotopen die zulässigen Grenzwerte nicht überschreitet. Darüber hinaus ist die Menge der in einen Behälter eingeleiteten Flüssigkeiten durch die zulässige Einleitungsnorm begrenzt. Dieser Standard ist so festgelegt, dass die Auswirkungen von Radionukliden auf Wassernutzer eine Dosis von 5´10 -5 Sv/Jahr nicht überschreiten. Laut Yu.A. volumetrische Aktivität der wichtigsten Radionuklide im Abflusswasser aus Kernkraftwerken im europäischen Teil Russlands. Egorova (2000), ist (Bq):

Reis. 8. Blockdiagramm des Wasserversorgungsrecyclings im Kernkraftwerk

Im Gange selbstreinigend Im Wasser sinken diese Radionuklide zu Boden und werden nach und nach vergraben in Bodensedimenten, wo ihre Konzentration 60 Bq/kg erreichen kann. Relative Verteilung von Radionukliden in den Ökosystemen von KKW-Kühlteichen, laut Yu.A. Egorov ist in Tabelle 27 aufgeführt. Nach Angaben dieses Autors können solche Stauseen für alle nationalen Wirtschafts- und Erholungszwecke genutzt werden.

Tisch 27 – Relative Verteilung von Radionukliden in Kühlbecken, %

Ökosystemkomponenten
Hydrobionten: Schaltier
Fadenalgen
große Pflanzen
Bodensedimente

Schädigen Atomkraftwerke die Umwelt? Die Betriebserfahrungen heimischer Kernkraftwerke haben gezeigt, dass mit entsprechenden Wartung und gut etablierter Umweltüberwachung sind sie praktisch sicher. Die radioaktive Wirkung auf die Biosphäre dieser Unternehmen beträgt nicht mehr als 2 % des lokalen Strahlungshintergrunds. Landschaftsgeochemische Studien in der zehn Kilometer langen Zone des Kernkraftwerks Beloyarsk zeigen, dass die Dichte der Plutoniumkontamination in Böden von Wald- und Wiesenbiozönosen 160 Bq/m2 nicht überschreitet und im globalen Hintergrund liegt (Pavletskaya, 1967). Berechnungen zeigen, dass Wärmekraftwerke strahlungstechnisch deutlich gefährlicher sind, da die darin verbrannte Kohle, Torf und Gas natürliche Radionuklide der Uran- und Thoriumfamilien enthalten. Die durchschnittliche individuelle Strahlungsdosis in dem Gebiet, in dem sich Wärmekraftwerke mit einer Leistung von 1 GW/Jahr befinden, liegt zwischen 6 und 60 μSv/Jahr und die Emissionen von Kernkraftwerken zwischen 0,004 und 0,13 μSv/Jahr. Somit sind Kernkraftwerke im Normalbetrieb umweltfreundlicher als thermische Kraftwerke.

Die Gefahr von Kernkraftwerken besteht nur in der Notfreisetzung von Radionukliden und deren anschließender Ausbreitung in der Außenumgebung auf atmosphärischem, wasserbasiertem, biologischem und mechanischem Weg. In diesem Fall wird die Biosphäre geschädigt und weite Gebiete lahmgelegt lange Jahre dürfen nicht für wirtschaftliche Aktivitäten verwendet werden.

So wurden 1986 im Kernkraftwerk Tschernobyl infolge einer thermischen Explosion bis zu 10 % des Kernmaterials in die Umwelt freigesetzt,
befindet sich im Reaktorkern.

Über die gesamte Betriebszeit von Kernkraftwerken wurden weltweit offiziell etwa 150 Notfälle von Radionuklidfreisetzungen in die Biosphäre registriert. Dies ist eine beeindruckende Zahl, die zeigt, dass die Reserve zur Verbesserung der Sicherheit von Kernreaktoren immer noch sehr groß ist. Daher ist die Umweltüberwachung in den Bereichen von Kernkraftwerken von großer Bedeutung, die eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Methoden zur Lokalisierung radioaktiver Kontaminationen und deren Beseitigung spielt. Eine besondere Rolle kommt dabei der wissenschaftlichen Forschung im Bereich der Untersuchung geochemischer Barrieren zu, an denen radioaktive Elemente ihre Beweglichkeit verlieren und sich zu konzentrieren beginnen.

Radioaktive Abfälle, die Radionuklide mit einer Halbwertszeit von weniger als 15 Tagen enthalten, werden getrennt gesammelt und in Zwischenlagern gelagert, um die Aktivität auf ein sicheres Maß zu reduzieren. Anschließend werden sie als normaler Industrieabfall entsorgt.

Die Übergabe radioaktiver Abfälle von der Organisation zur Verarbeitung oder Entsorgung muss in speziellen Behältern erfolgen.

Die Verarbeitung, Langzeitlagerung und Entsorgung radioaktiver Abfälle erfolgt durch spezialisierte Organisationen. In einigen Fällen ist es möglich, alle Stufen der Entsorgung radioaktiver Abfälle in einer Organisation durchzuführen, wenn dies im Projekt vorgesehen ist oder eine Sondergenehmigung der staatlichen Aufsichtsbehörden vorliegt.

Die effektive Strahlendosis der Bevölkerung durch radioaktive Abfälle, einschließlich der Lagerungs- und Entsorgungsstufen, sollte 10 μSv/Jahr nicht überschreiten.

Die größte Menge radioaktiver Abfälle wird von Kernkraftwerken geliefert. Flüssige radioaktive Abfälle aus Kernkraftwerken sind der Boden von Verdampfern, Schlamm aus mechanischen Filtern und Ionenaustauschfiltern zur Reinigung von Kreislaufwasser. In Kernkraftwerken werden sie in mit Edelstahl ausgekleideten Betontanks gelagert. Anschließend werden sie mit einer speziellen Technologie ausgehärtet und vergraben. Zu den festen Abfällen aus Kernkraftwerken zählen defekte Anlagen und deren Teile sowie verbrauchte Materialien. Sie weisen in der Regel eine geringe Aktivität auf und werden in Kernkraftwerken entsorgt. Abfälle mit mittlerer und hoher Aktivität werden in speziellen Untertagelagern zur Entsorgung geschickt.

Lager für radioaktive Abfälle liegen tief unter der Erde (mindestens 300 m) und werden ständig überwacht, da Radionuklide viel Wärme abgeben. Untertagelager für radioaktive Abfälle müssen langfristig angelegt sein und auf Hunderte und Tausende von Jahren ausgelegt sein. Sie befinden sich in seismisch ruhigen Gebieten, in homogenen Gesteinsmassen ohne Risse. Am besten geeignet sind hierfür geologische Granitkomplexe der an die Meeresküste angrenzenden Gebirgszüge. Am bequemsten ist es, dort unterirdische Tunnel für radioaktive Abfälle zu bauen (Kedrovsky, Chesnokov, 2000). Im Permafrost können zuverlässige Lagereinrichtungen für radioaktive Abfälle errichtet werden. Einer von ihnen soll auf Novaya Zemlya entstehen.

Um die Entsorgung zu erleichtern und deren Zuverlässigkeit zu gewährleisten, werden flüssige, hochradioaktive Abfälle in feste, inerte Stoffe umgewandelt. Die wichtigsten Methoden zur Verarbeitung flüssiger radioaktiver Abfälle sind derzeit Zementierung und Verglasung, gefolgt von der Einschließung in Stahlbehältern, die in mehreren hundert Metern Tiefe unter der Erde gelagert werden.

Forscher der Moskauer Radon-Vereinigung schlugen eine Methode zur Umwandlung flüssiger radioaktiver Abfälle in stabile Alumosilikatkeramik bei einer Temperatur von 900 °C unter Verwendung von Carbamid (Harnstoff), Fluorsalzen und natürlichen Alumosilikaten vor (Lashchenova, Lifanov, Solovyov, 1999).

Bei aller Fortschrittlichkeit haben die aufgeführten Methoden jedoch einen erheblichen Nachteil: Die Menge an radioaktivem Abfall wird nicht reduziert. Daher suchen Wissenschaftler ständig nach anderen Methoden zur Entsorgung flüssiger radioaktiver Abfälle. Eine dieser Methoden ist die selektive Sorption von Radionukliden. Als Sorptionsmittel Forscher schlagen vor, natürliche Zeolithe zu verwenden, mit deren Hilfe Flüssigkeiten von Radioisotopen von Cäsium, Kobalt und Mangan auf sichere Konzentrationen gereinigt werden können. Gleichzeitig wird das Volumen des radioaktiven Produkts um das Zehnfache reduziert (Savkin, Dmitriev, Lifanov et al., 1999). Yu.V. Ostrovsky, G.M. Zubarev, A.A. Shpak und andere Nowosibirsker Wissenschaftler (1999) schlugen Galvanochemie vor
Verarbeitung flüssiger radioaktiver Abfälle.

Eine vielversprechende Methode zur Entsorgung hochaktiver Abfälle ist der Transport in den Weltraum. Die Methode wurde vom Akademiker A.P. vorgeschlagen. Kapitsa im Jahr 1959. In diesem Bereich wird derzeit intensiv geforscht.

Radioaktive Abfälle fallen in großen Mengen in Kernkraftwerken, Forschungsreaktoren und im militärischen Bereich (Atomreaktoren von Schiffen und U-Booten) an.

Nach Angaben der IAEA wurden bis Ende 2000 200.000 Tonnen bestrahlter Brennstoff aus Kernreaktoren entladen.

Es wird davon ausgegangen, dass der Hauptteil davon ohne Verarbeitung entfernt wird (Kanada, Finnland, Spanien, Schweden, USA), der andere Teil wird verarbeitet (Argentinien, Belgien, China, Frankreich, Italien, Russland, Schweiz, England, Deutschland). ).

Belgien, Frankreich, Japan, die Schweiz und England vergraben in Borosilikatglas eingeschlossene Blöcke radioaktiven Abfalls.

Bestattung auf dem Grund von Meeren und Ozeanen. Die Entsorgung radioaktiver Abfälle in Meeren und Ozeanen wird in vielen Ländern praktiziert. Die Vereinigten Staaten waren die ersten, die dies 1946 taten, dann Großbritannien 1949, Japan 1955 und die Niederlande 1965. Spätestens 1964 entstand in der UdSSR das erste Meereslager für flüssige radioaktive Abfälle.

In den Meeresdeponien des Nordatlantiks, wo nach Angaben der IAEA von 1946 bis 1982 zwölf Länder der Welt radioaktive Abfälle mit einer Gesamtaktivität von mehr als MCi (ein MegaCurie) überschwemmten. Die Regionen der Erde verteilen sich nun entsprechend der Gesamtaktivität wie folgt:

a) Nordatlantik – etwa 430 kCi;

b) die Meere des Fernen Ostens – etwa 529 kCi;

c) Arktis – überschreitet nicht 700 kCi.

25 bis 30 Jahre sind seit der ersten Überschwemmung hochaktiver Abfälle in der Karasee vergangen. Im Laufe der Jahre ist die Aktivität von Reaktoren und abgebrannten Brennelementen natürlich um ein Vielfaches zurückgegangen. Heute in nördliche Meere Die Gesamtaktivität radioaktiver Abfälle beträgt 115 kCi.

Gleichzeitig müssen wir davon ausgehen, dass die Entsorgung radioaktiver Abfälle im Meer von kompetenten Personen – Fachleuten auf ihrem Gebiet – durchgeführt wurde. RW wurde in den Senken von Buchten überschwemmt, wo Strömungen und Unterwassergewässer diese tiefen Schichten nicht beeinträchtigen. Daher „sitzt“ der radioaktive Abfall dort und breitet sich nirgendwo aus, sondern wird nur durch besondere Niederschläge absorbiert.

Es ist auch zu berücksichtigen, dass radioaktive Abfälle mit der höchsten Aktivität mit Härtungsmischungen konserviert werden. Doch selbst wenn Radionuklide ins Meerwasser gelangen, werden sie von diesen Sedimenten in unmittelbarer Nähe der Überschwemmungsstelle sorbiert. Dies wurde durch direkte Messungen der Strahlungssituation bestätigt.

Die am häufigsten diskutierte Option zur Endlagerung radioaktiver Abfälle ist die Endlagerung in einem tiefen Becken, dessen durchschnittliche Tiefe mindestens 5 km beträgt. Der tiefe, felsige Meeresboden ist mit einer Sedimentschicht bedeckt, und eine flache Bestattung unter Dutzenden von Metern Sediment kann erreicht werden, indem man den Container einfach über Bord wirft. Eine tiefe Versenkung unter Hunderten von Metern Sediment erfordert Bohrungen und Verfüllungen. Die Ablagerungen sind mit Meerwasser gesättigt, das nach Dutzenden oder Hunderten von Jahren die Brennstoffzellenkanister mit verbrauchtem Brennstoff korrodieren kann (durch Korrosion). Es wird jedoch angenommen, dass die Sedimente selbst ausgelaugte Spaltprodukte adsorbieren und so verhindern, dass sie in den Ozean gelangen. Berechnungen der Folgen des Extremfalls der Zerstörung des Behältermantels unmittelbar nach dem Eindringen in eine Sedimentschicht ergaben, dass die Ausbreitung eines spaltproduktehaltigen Brennelements unter einer Sedimentschicht frühestens in 100–200 Jahren erfolgen wird. Bis dahin wird die Radioaktivität um mehrere Größenordnungen gesunken sein.

Endgültige Bestattung in Salzlagerstätten. Salzlagerstätten sind attraktive Standorte für die langfristige Endlagerung radioaktiver Abfälle. Die Tatsache, dass Salz in fester Form in einer geologischen Schicht vorkommt, weist darauf hin, dass es seit seiner Entstehung vor mehreren hundert Millionen Jahren keine Zirkulation des Grundwassers gegeben hat. Daher ist der in einer solchen Lagerstätte gelagerte Brennstoff nicht der Auswaschung durch den Boden ausgesetzt
Gewässer. Diese Art von Salzablagerungen kommt sehr häufig vor.

Geologische Bestattung. Bei der geologischen Entsorgung handelt es sich um die Platzierung von Behältern mit abgebrannten Brennelementen in einer stabilen Formation, üblicherweise in einer Tiefe von 1 km. Es ist davon auszugehen, dass solche Gesteine ​​Wasser enthalten, da ihre Tiefe deutlich geringer ist als der Grundwasserspiegel. Es ist jedoch nicht zu erwarten, dass Wasser bei der Wärmeübertragung aus den Behältern eine große Rolle spielt. Daher sollte die Lagerung so gestaltet werden, dass die Oberflächentemperatur der Behälter nicht mehr als etwa 100 °C beträgt. Durch das Vorhandensein von Grundwasser kann jedoch aus eingelagerten Blöcken ausgelaugtes Material in das Wasserreservoir eindringen. Dies ist ein wichtiger Punkt beim Entwurf solcher Systeme. Die Zirkulation von Wasser durch Gestein aufgrund von Dichteunterschieden, die durch Temperaturgradienten über lange Zeiträume verursacht werden, ist wichtig für die Bestimmung der Wanderung von Spaltprodukten. Dieser Prozess ist sehr langsam und dürfte daher keine größeren Probleme verursachen. Bei langfristigen Entsorgungssystemen muss dies jedoch berücksichtigt werden.

Die Wahl zwischen verschiedenen Entsorgungsmethoden wird von der Verfügbarkeit geeigneter Standorte abhängen und es werden viel mehr biologische und ozeanografische Daten erforderlich sein. Untersuchungen in vielen Ländern zeigen jedoch, dass verbrauchter Kraftstoff ohne übermäßige Gefahr für Mensch und Umwelt behandelt und entsorgt werden kann.

In letzter Zeit wird ernsthaft über die Möglichkeit diskutiert, Behälter mit langlebigen Isotopen mithilfe von Raketen auf die unsichtbare andere Seite des Mondes zu schleudern. Nur so kann eine hundertprozentige Garantie dafür gewährleistet werden, dass alle Starts erfolgreich verlaufen und keine der Trägerraketen explodiert Erdatmosphäre und wird es nicht mit tödlicher Asche bedecken? Egal, was die Raketenwissenschaftler sagen, das Risiko ist sehr hoch. Und im Allgemeinen wissen wir nicht, warum unsere Nachkommen die andere Seite des Mondes brauchen werden. Es wäre äußerst leichtfertig, daraus eine tödliche Strahlungsdeponie zu machen.

Entsorgung von Plutonium. Im Herbst 1996 fand in Moskau das Internationale Wissenschaftliche Seminar über Plutonium statt. Dieser äußerst giftige Stoff stammt aus einem Kernreaktor und wurde früher zur Herstellung von Atomwaffen verwendet. Aber im Laufe der Jahre der Nutzung der Kernenergie haben sich auf der Erde bereits Tausende Tonnen Plutonium angesammelt, kein Land braucht so viel, um Waffen herzustellen. Es stellte sich also die Frage, was als nächstes damit zu tun ist.

Es einfach irgendwo im Lager zu lassen, ist eine sehr kostspielige Angelegenheit.

Plutonium kommt bekanntlich nicht in der Natur vor, sondern wird künstlich aus Uran-238 durch Bestrahlung dieses Uran-238 mit Neutronen in einem Kernreaktor gewonnen:

92 U 238 + 0 n 1 -> -1 e 0 + 93 Pu 239 .

Plutonium hat 14 Isotope mit Massenzahlen von 232 bis 246; Das häufigste Isotop ist 239 Pu.

Plutonium, das aus abgebrannten Brennelementen von Kernkraftwerken freigesetzt wird, enthält eine Mischung hochaktiver Isotope. Unter dem Einfluss thermischer Neutronen kommt es nur zur Spaltung von Pu-239 und Pu-241, und schnelle Neutronen bewirken die Spaltung aller Isotope.

Die Halbwertszeit von 239 Pu beträgt 24.000 Jahre, die von 241 Pu beträgt 75 Jahre und das Isotop 241 Am entsteht bei starker Gammastrahlung. Die Giftigkeit ist so groß, dass ein Tausendstel Gramm tödlich ist.

Der Akademiker Yu. Trutnev schlug vor, Plutonium in unterirdischen Lagerstätten zu lagern, die durch nukleare Explosionen errichtet wurden. Radioaktiver Abfall zusammen mit Felsen verglast und gelangt nicht in die Umwelt.

Es gilt als vielversprechend, dass abgebrannte Kernbrennstoffe (SNF) - wertvollstes Heilmittel für die Nuklearindustrie, vorbehaltlich der Verarbeitung und Nutzung in einem geschlossenen Kreislauf: Uran – Reaktor – Plutonium – Wiederaufbereitung – Reaktor (England, Russland, Frankreich).

Im Jahr 2000 fielen in russischen Kernkraftwerken etwa 74.000 m 3 flüssiger radioaktiver Abfall mit einer Gesamtaktivität von 0,22´10 5 Ci, etwa 93.500 m 3 fester radioaktiver Abfall mit einer Aktivität von 0,77´10 3 Ci und etwa 9.000 Tonnen verbrauchter Abfall an Kernbrennstoff mit einer Aktivität von über 4´10 9 Ki. In vielen Kernkraftwerken sind die Lager für radioaktive Abfälle zu 75 % gefüllt und der verbleibende Rest reicht nur noch für 5–7 Jahre.

Kein einziges Kernkraftwerk ist mit Anlagen zur Konditionierung der anfallenden radioaktiven Abfälle ausgestattet. Laut Experten des Ministeriums für Atomenergie Russlands werden in den nächsten 30 bis 50 Jahren tatsächlich radioaktive Abfälle auf dem Territorium von Kernkraftwerken gelagert, sodass dort spezielle Langzeitlagereinrichtungen geschaffen werden müssen , angepasst für die anschließende Extraktion radioaktiver Abfälle aus ihnen für den Transport zur Endlagerstätte.

Flüssige radioaktive Abfälle der Marine werden in Land- und Schwimmtanks in Regionen gelagert, in denen Atomschiffe stationiert sind. Der jährliche Vorrat an solchen radioaktiven Abfällen beträgt etwa 1300 m3. Die Abfertigung erfolgt durch zwei technische Transportschiffe (eines der Nordflotte, das andere der Pazifikflotte).

Darüber hinaus nimmt aufgrund der Intensivierung des Einsatzes ionisierender Strahlung in der menschlichen Wirtschaftstätigkeit jedes Jahr die Menge verbrauchter radioaktiver Quellen aus Unternehmen und Institutionen zu, die bei ihrer Arbeit Radioisotope verwenden. Großer Teil In Moskau, regionalen und republikanischen Zentren gibt es etwa 1000 solcher Unternehmen.

Die Entsorgung dieser Kategorie radioaktiver Abfälle erfolgt über das zentrale System der territorialen Spezialanlagen „Radon“ der Russischen Föderation, die verbrauchte Quellen ionisierender Strahlung empfangen, transportieren, verarbeiten und entsorgen. Die Abteilung für Wohnungsbau und kommunale Dienstleistungen des Bauministeriums der Russischen Föderation ist für 16 Spezialwerke „Radon“ zuständig: Leningrad, Nischni Nowgorod, Samara, Saratow, Wolgograd, Rostow, Kasan, Baschkirisch, Tscheljabinsk, Jekaterinburg, Nowosibirsk, Irkutsk , Chabarowsk, Primorski, Murmansk, Krasnojarsk. Das siebzehnte Sonderwerk Moskovsky (in der Nähe von Sergiev Posad) untersteht der Moskauer Regierung.

Jedes Radon-Unternehmen verfügt über eine spezielle Ausrüstung Entsorgungsstellen für radioaktive Abfälle(PZRO).

Um verbrauchte Quellen ionisierender Strahlung zu vergraben, werden technische oberflächennahe Speicheranlagen vom Typ Brunnen eingesetzt. Jedes Radonunternehmen hat einen Normalfall
Betrieb von Lagereinrichtungen, Abrechnung vergrabener Abfälle, ständige Strahlungskontrolle und Überwachung des radioökologischen Zustands der Umwelt. Basierend auf den Ergebnissen der Überwachung der radioökologischen Situation im Standortgebiet des RWDF wird regelmäßig ein radioökologischer Pass des Unternehmens erstellt, der von den Kontroll- und Aufsichtsbehörden genehmigt wird.

Radon-Spezialanlagen wurden in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts nach den Anforderungen inzwischen veralteter Strahlenschutznormen konzipiert.

Vorherige

Beseitigung, Aufbereitung und Entsorgung von Abfällen der Gefahrenklassen 1 bis 5

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Radioaktiver Abfall ist ein Stoff, der für weitere Tätigkeiten ungeeignet ist und gefährliche Elemente in großen Mengen enthält.

Verschiedene natürliche und vom Menschen verursachte Strahlungsquellen führen zur Entstehung gefährlicher Abfälle. Solche Ablagerungen entstehen bei folgenden Prozessen:

• bei der Herstellung von Kernbrennstoff
• Betrieb eines Kernreaktors
• Strahlenbehandlung von Brennelementen
• Herstellung sowie Verwendung natürlicher oder künstlicher Radioisotope

Die Sammlung und weitere Entsorgung radioaktiver Abfälle ist durch die Gesetzgebung der Russischen Föderation geregelt.

Einstufung

In Russland basiert die Klassifizierung radioaktiver Abfälle auf dem Bundesgesetz Nr. 190 vom 11. Juli 2011, das die Sammlung und Entsorgung radioaktiver Abfälle regelt.

Radioaktive Abfälle können folgender Art sein:

• Löschbar. Das Risiko, das bei der Gewinnung und Weiterverwendung gefährlicher Abfälle entstehen kann. Diese Kosten sollten nicht höher sein als das Risiko, das mit der Errichtung eines Endlagers auf dem Staatsgebiet verbunden ist.
• Besonders. Ein Risiko, das die mögliche Exposition gegenüber gefährlicher Strahlung sowie andere Risiken umfasst, die mit der Entnahme aus der Lagerung und der anschließenden Verwendung der Elemente verbunden sind. Die Risiken, die mit ihrer Bestattung auf der Baustelle verbunden sind, müssen überschritten werden.

Die Kriterien für die Verteilung werden von der russischen Regierung festgelegt.

Radioaktive Abfälle werden nach folgenden Kriterien klassifiziert:

Halbwertszeit von Radionukliden, dazu gehören:

• langlebig
• kurzlebig

Spezielle Aktivität. Je nach Aktivitätsgrad werden radioaktive Abfälle daher üblicherweise unterteilt in:

• Schwach aktiv, erreicht die Konzentration beta-emittierender Radioisotope in einer solchen Substanz 10 - 5 Curies/l.
• Bei mittlerer Aktivität erreicht die Konzentration beta-emittierender Radioisotope mehr als 1 Curie/l.
• Geringe Aktivität.
• Sehr geringe Aktivität.

Zustand. Es gibt drei Arten solchen Mülls:

• LRW (flüssiger radioaktiver Abfall)
• Solide

Vorhandensein nuklearer Elemente:

• Verfügbarkeit
• Abwesenheit

Es ist auch üblich, Folgendes hervorzuheben:

• Materialien, die beim Bergbau (Verarbeitung) entstehen Uranerze.
• Materialien, die bei der Gewinnung mineralischer (organischer) Rohstoffe entstehen, die nicht mit der Nutzung der Kernenergie verbunden sind.

Gefahr

Dieser Abfall ist äußerst gefährlich für die Natur, da er die Hintergrundradioaktivität erhöht. Außerdem besteht die Gefahr, dass über die aufgenommene Nahrung und das Wasser Schadstoffe in den menschlichen Körper gelangen. Die Folge ist Mutation, Vergiftung oder Tod.

Aus diesem Grund wird Unternehmen empfohlen, alle Arten von Filtern zu verwenden, um das Eindringen schädlicher Ablagerungen zu verhindern Außenumgebung. Derzeit schreibt die Gesetzgebung die Installation spezieller Reiniger vor, die schädliche Elemente sammeln.

Das Ausmaß der Strahlengefährdung hängt ab von:

• Mengen radioaktiver Abfälle in der Biosphäre.
• Die Dosisleistung der vorhandenen Gammastrahlung.
• Bereich des Territoriums, der der Verschmutzung ausgesetzt ist.
• Einwohnerzahl.

Radioaktive Abfälle sind gefährlich, da sie in den menschlichen Körper eindringen. Aus diesem Grund ist es notwendig, einen solchen Bergbau im Gebiet seiner Entstehung zu lokalisieren. Es ist sehr wichtig, die mögliche Migration dieser Rohstoffe durch bestehende tierische und menschliche Nahrungsketten zu verhindern.

Lagerung und Transport

• Lagerung radioaktiver Abfälle. Bei der Lagerung geht es um das Sammeln und anschließende Übertragen schädlicher Elemente zur Verarbeitung oder Entsorgung.
• Unter Bestattung versteht man die Unterbringung von Abfällen in Grabstätten. Auf diese Weise werden gefährliche Abfälle aus dem Bereich menschlicher Aktivitäten entfernt und stellen keine Gefahr für die Umwelt dar.

Es ist zu beachten, dass nur feste und verfestigte Abfälle zur Lagerung auf Grabstätten verbracht werden dürfen. Die Dauer der radioaktiven Gefährdung von Abfällen muss geringer sein als die „Lebensdauer“ von Ingenieurbauwerken, in denen Lagerung und Entsorgung stattfinden.

Bei der Entsorgung gefährlicher Abfälle sind außerdem folgende Besonderheiten zu berücksichtigen:

• Nur radioaktive Abfälle mit einer möglichen Lebensgefahr von höchstens 500 Jahren werden zur Entsorgung in abgelegene Gebiete geschickt.
• Abfälle, deren Gefährdungsdauer mehrere Jahrzehnte nicht überschreitet, können auf ihrem Territorium zur Lagerung gestoppt werden, ohne dass sie einer Entsorgung zugeführt werden.

Die maximale Menge gefährlicher Abfälle, die der Lagerung zugeführt werden sollen, wird auf der Grundlage einer Bewertung der Sicherheit des Endlagers festgelegt. Methoden und Mittel zur Bestimmung des zulässigen Abfallinhalts in einem Sonderraum finden sich in behördlichen Dokumenten.

Behälter für diesen Abfall sind Einwegbeutel aus folgenden Elementen:

• Gummi
• Plastik
• Papier

Die Sammlung, Lagerung, der Transport und die weitere Handhabung der in solchen Behältern verpackten radioaktiven Abfälle erfolgen in speziell ausgestatteten Transportbehältern. Räume, in denen diese Behälter gelagert werden sollen, müssen mit Schutzgittern, Kühlschränken oder Behältern ausgestattet sein.

Es gibt eine große Liste von Lagerungsmöglichkeiten für verschiedene radioaktive Abfälle:

• Kühlschränke. Sie sollen die Leichen von Labortieren sowie andere organische Materialien enthalten.
• Metalltrommeln. In sie werden staubförmige radioaktive Abfälle gegeben und die Deckel verschlossen.
• Wasserfeste Farbe. Es umfasst Laborgeräte für den Transport.

Recycling

Die Behandlung radioaktiver Abfälle ist mit mehreren Methoden möglich; die Wahl der Methode hängt von der Art des Abfalls ab, der verarbeitet werden soll.

Entsorgung radioaktiver Abfälle:

• Sie werden zerkleinert und gepresst. Dies ist notwendig, um die Rohstoffmenge zu optimieren und die Aktivität zu reduzieren.
• Sie werden in Öfen verbrannt, die der Entsorgung brennbarer Rückstände dienen.

Die Verarbeitung radioaktiver Abfälle muss den hygienischen Anforderungen entsprechen:

1. 100 % garantierte Isolierung gegen Nahrung und Wasser.
2. Keine äußere Einwirkung, die das zulässige Maß überschreitet.
3. Keine negativen Auswirkungen auf Mineralvorkommen.
4. Durchführung wirtschaftlich vertretbarer Maßnahmen.

Sammlung und Entfernung

Die Sammlung und Sortierung zur weiteren Vernichtung dieser Abfälle muss an den Orten erfolgen, an denen sie anfallen, getrennt von nicht radioaktiven Stoffen.

In diesem Fall ist Folgendes zu berücksichtigen:

• Aggregatzustand eines Schadstoffes.
• Stoffkategorie.
• Die Menge an Material, die gesammelt werden muss.
• Jede Eigenschaft eines Stoffes (chemisch und physikalisch).
• Ungefähre Halbwertszeit von Radionukliden. Typischerweise wird die Messung in Tagen dargestellt, d. h. mehr als 15 Tage oder weniger als 15 Tage.
• Potenzielle Gefahr des Stoffes (Brand- oder Explosionsgefahr).
• Zukünftiges Management radioaktiver Abfälle.

Es lohnt sich, einen wichtigen Punkt zu beachten: Die Sammlung und Entsorgung kann nur bei gering- und mittelaktiven Abfallarten erfolgen.

NRAW – schwach radioaktiver Abfall sind Lüftungsemissionen, die über ein Rohr entfernt und anschließend abgeleitet werden können. Gemäß dem DKB-Standard, der vom nationalen Betreiber für die Entsorgung radioaktiver Abfälle festgelegt wurde, gibt es einen Parameter für die Höhe und die Bedingungen der Freisetzung.

Der DKB-Wert wird wie folgt berechnet: das Verhältnis der Grenze der jährlichen Aufnahme eines Stoffes zu einem bestimmten Volumen an Wasser (in der Regel 800 Liter) oder Luft (8 Millionen Liter). Der DCS-Parameter ist in diesem Fall die Grenze der jährlichen Aufnahme von Schadstoffen (Radionukliden) in den menschlichen Körper über Wasser und Luft.

Behandlung mittelschwerer und flüssiger Abfälle

Die Sammlung und Entfernung mittelradioaktiver Stoffe erfolgt mit speziellen Geräten:

• Gastanks. Eine Technologie, deren Aufgabe es ist, Gas aufzunehmen, zu speichern und anschließend freizugeben. Das Hauptmerkmal besteht darin, dass Abfälle mit einer geringen Halbwertszeit (1 - 4 Stunden) genau so lange im Gerät verbleiben, bis der Schadstoff vollständig dekontaminiert ist.
• Adsorptionssäulen. Das Gerät ist für eine vollständigere Entfernung (ca. 98 %) radioaktiver Gase ausgelegt. Das Dekontaminationsschema ist wie folgt: Das Gas wird durch den Prozess der Feuchtigkeitsabscheidung gekühlt, gefolgt von einer Tiefentrocknung in den Säulen selbst und der Zufuhr der Substanz zum Adsorber, der Kohle zur Absorption schädlicher Elemente enthält.

Flüssige radioaktive Abfälle werden üblicherweise durch Eindampfen behandelt. Es handelt sich um einen zweistufigen Ionenaustausch mit Vorreinigung der Substanz von schädlichen Verunreinigungen.

Es geht auch anders: Flüssige Abfälle, die umweltgefährdend sind, können mit Gummibestrahlungsgeräten gereinigt werden. In den meisten Fällen wird ein Strahler vom Typ Co-60 verwendet, der in Wasser gelagert wurde.

Beim Betrieb landgestützter Kernanlagen und Schiffsreaktoren entstehen radioaktive Abfälle. Wenn radioaktiver Abfall wie anderer menschlicher Abfall in Flüsse, Meere und Ozeane gelangt, kann alles traurig enden. Eine über das natürliche Maß hinausgehende radioaktive Belastung ist schädlich für alle Lebewesen an Land und in Gewässern. Wenn sich die Strahlung ansammelt, führt sie zu irreversiblen Veränderungen in lebenden Organismen, sogar zu Missbildungen in nachfolgenden Generationen.

Heute sind weltweit etwa 400 Schiffe mit Atomantrieb im Einsatz. Sie leiten radioaktive Abfälle direkt in die Gewässer der Weltmeere. Der Großteil der Abfälle in diesem Bereich stammt aus der Atomindustrie. Es gibt Schätzungen, dass die Abfallmenge Tausende von Tonnen pro Jahr erreichen könnte, wenn Kernenergie zur Hauptenergiequelle der Welt wird ... Zahlreich Internationale Organisationen Wir setzen uns aktiv für ein Verbot der Ablagerung radioaktiver Abfälle ein natürliche Gewässer Planeten.

Es gibt aber auch andere Möglichkeiten, radioaktive Abfälle zu entsorgen, die der Umwelt keinen nennenswerten Schaden zufügen.

Während des berüchtigten Unfalls in der Mayak-Produktionsanlage (Osersk, Gebiet Tscheljabinsk) kam es in einem der Lagertanks einer radiochemischen Anlage zu einer chemischen Explosion flüssiger hochradioaktiver Abfälle. Die Hauptursache der Explosion war eine unzureichende Kühlung der Müllcontainer, die sehr heiß wurden und explodierten. Experten zufolge waren an der Explosion 20 MCU Aktivität der im Container befindlichen Radionuklide beteiligt, von denen sich 18 MCU auf dem Gelände der Anlage niederließen und 2 MCU in den Regionen Tscheljabinsk und Swerdlowsk verpufften. Es bildete sich eine radioaktive Spur, die später Ostural-Radioaktivitätsspur genannt wurde. Das der radioaktiven Kontamination ausgesetzte Gebiet war ein Streifen von bis zu 20 – 40 km Breite und bis zu 300 km Länge. Gebiet, in dem Maßnahmen erforderlich waren Schutz vor Radioaktivität und ihm wurde der Status „radioaktiv kontaminiert“ zugewiesen (mit einer akzeptierten maximalen Kontaminationsdichte von 74 kBq/m² oder 2Ci/km² für Strontium-90), es handelte sich um einen ziemlich schmalen Streifen mit einer Breite von bis zu 10 km und einer Länge von etwa 105 km .

Die Dichte der radioaktiven Kontamination des Gebiets direkt am Industriestandort erreichte Zehntausende bis Hunderttausende Ci pro Quadratmeter. km für Strontium-90. Gemäß der modernen internationalen Klassifizierung wurde dieser Unfall als schwer eingestuft und erhielt einen Index von 6 nach einem 7-Punkte-System.

Als Referenz:

FSUE „National Operator for Radioactive Waste Management“ (FSUE „NO RAO“), gegründet im Auftrag des Staatskonzerns „Rosatom“, ist die einzige Organisation in Russland, die gemäß dem Bundesgesetz Nr. 190-FZ „On Radioactive Waste Management“ dazu berechtigt ist Durchführung von Aktivitäten zur endgültigen Isolierung radioaktiver Abfälle und Organisation der Infrastruktur für diese Zwecke.

Die Mission von FSUE „NO RAO“ besteht darin, die Umweltsicherheit der Russischen Föderation im Bereich der endgültigen Isolierung radioaktiver Abfälle zu gewährleisten. Insbesondere die Lösung der Probleme des angesammelten sowjetischen Nuklearerbes und der neu erzeugten radioaktiven Abfälle. Tatsächlich handelt es sich bei dem Unternehmen um ein staatliches Produktions- und Umweltunternehmen, dessen Hauptziel die endgültige Isolierung radioaktiver Abfälle unter Berücksichtigung möglicher Umweltrisiken ist.

Die erste endgültige Isolationsstelle für radioaktive Abfälle in Russland wurde in Nowouralsk, Gebiet Swerdlowsk, gegründet. Derzeit hat der nationale Betreiber eine Lizenz für den Betrieb der 1. Stufe und Lizenzen für den Bau der 2. und 3. Stufe der Anlage erhalten.

Heute arbeitet FSUE „NO RAO“ auch an der Schaffung endgültiger Isolationspunkte für radioaktive Abfälle der Klassen 3 und 4 in Ozersk, Gebiet Tscheljabinsk, und Sewersk, Gebiet Tomsk.

Kenner schätzen den Champagner von Fourier. Er wird aus Trauben gewonnen, die in den malerischen Hügeln der Champagne wachsen. Kaum zu glauben, dass weniger als 10 km von den berühmten Weinbergen entfernt das größte Lager für radioaktive Abfälle liegt. Sie werden aus ganz Frankreich gebracht, aus dem Ausland geliefert und für die nächsten Hunderte von Jahren begraben. Das Haus Fourier stellt weiterhin hervorragenden Champagner her, die Wiesen blühen, die Situation ist unter Kontrolle, absolute Sauberkeit und Sicherheit sind in und um die Deponie gewährleistet. Ein solcher grüner Rasen ist das Hauptziel beim Bau von Endlagerstätten für radioaktive Abfälle.

Römischer Fischmann

Egal, was einige Hitzköpfe sagen, wir können mit Sicherheit sagen, dass Russland in absehbarer Zeit nicht in Gefahr ist, zu einer globalen radioaktiven Mülldeponie zu werden. Verabschiedet im Jahr 2011 das Bundesgesetz verbietet ausdrücklich den grenzüberschreitenden Transport solcher Abfälle. Das Verbot gilt in beide Richtungen, mit der einzigen Ausnahme für die Rückgabe von Strahlenquellen, die im Inland hergestellt und ins Ausland verschifft wurden.

Aber selbst unter Berücksichtigung des Gesetzes erzeugt die Kernenergie kaum wirklich beängstigende Abfälle. Die aktivsten und gefährlichsten Radionuklide sind in abgebrannten Kernbrennstoffen (SNF) enthalten: Brennelemente und Brennelemente, in denen sie untergebracht sind, emittieren noch mehr als frischer Kernbrennstoff und erzeugen weiterhin Wärme. Dies ist kein Abfall, sondern eine wertvolle Ressource; es enthält viel Uran-235 und 238, Plutonium und eine Reihe anderer Isotope, die für Medizin und Wissenschaft nützlich sind. All dies macht mehr als 95 % des SNF aus und wird in spezialisierten Unternehmen erfolgreich zurückgewonnen – in Russland ist dies vor allem der berühmte Mayak-Produktionsverband in der Region Tscheljabinsk, wo derzeit die dritte Generation von Wiederaufbereitungstechnologien eingeführt wird, die 97 % ermöglicht SNF soll wieder an die Arbeit gehen. Bald werden Produktion, Betrieb und Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen in einem einzigen Kreislauf zusammengefasst, der praktisch keine gefährlichen Stoffe freisetzt.

Aber auch ohne abgebrannte Kernbrennstoffe wird die Menge an radioaktivem Abfall Tausende Tonnen pro Jahr betragen. Denn aus hygienischen Gründen muss hier alles erfasst werden, was eine bestimmte Menge an Radionukliden überschreitet oder mehr als die erforderliche Menge an Radionukliden enthält. In diese Gruppe fällt nahezu jedes Objekt, das längere Zeit mit ionisierender Strahlung in Kontakt gekommen ist. Teile von Kränen und Maschinen, die mit Erz und Treibstoff gearbeitet haben, Luft- und Wasserfilter, Leitungen und Geräte, leere Behälter und einfach Arbeitskleidung, die ihren Zweck erfüllt hat und keinen Wert mehr hat. Die IAEA (Internationale Atomenergiebehörde) unterteilt radioaktive Abfälle (RAW) in flüssige und feste Abfälle in mehrere Kategorien, die von sehr schwach bis stark radioaktiv sind. Und jede hat ihre eigenen Anforderungen an die Behandlung.

RW-Klassifizierung

Klasse 1	Klasse 2	Klasse 3	Klasse 4	Klasse 5	Klasse 6
Solide				Flüssig
Material Ausrüstung Produkte Verfestigter flüssiger radioaktiver Abfall HAW mit hoher Wärmefreisetzung	Material Ausrüstung Produkte Verfestigter flüssiger radioaktiver Abfall Niedrigwärme-HLW SAO sind langlebig	Material Ausrüstung Produkte Verfestigter flüssiger radioaktiver Abfall SAO war nur von kurzer Dauer NAO sind langlebig	Material Ausrüstung Produkte Biologische Objekte Verfestigter flüssiger radioaktiver Abfall NAE ist von kurzer Dauer VLLW ist langlebig	Organische und anorganische Flüssigkeiten SAO war nur von kurzer Dauer NAO sind langlebig	RW entsteht beim Abbau und der Verarbeitung von Uranerzen, mineralischen und organischen Rohstoffen mit einem hohen Gehalt an natürlichen Radionukliden
	Endgültige Isolierung an Tiefvergrabungsstätten mit vorläufiger Aushärtung	Endgültige Isolierung in Tiefvergrabungsstätten in Tiefen von bis zu 100 m	Endgültige Isolierung an bodennahen, oberflächennahen Deponien	Endgültige Isolierung in bestehenden Tiefendeponien	Endgültige Isolierung an oberflächennahen Deponien

Kalt: Recycling

Die größten Umweltfehler im Zusammenhang mit der Atomindustrie wurden in den Anfangsjahren der Branche gemacht. Die Supermächte der Mitte des 20. Jahrhunderts waren sich noch nicht aller Konsequenzen bewusst und hatten es eilig, ihren Konkurrenten einen Schritt voraus zu sein, die Kraft des Atoms besser zu beherrschen, und schenkten der Abfallwirtschaft keine Beachtung besondere Aufmerksamkeit. Die Ergebnisse einer solchen Politik wurden jedoch recht schnell deutlich, und bereits 1957 erließ die UdSSR ein Dekret „Über Maßnahmen zur Gewährleistung der Sicherheit bei der Arbeit mit radioaktiven Stoffen“ und ein Jahr später wurden die ersten Betriebe für deren Verarbeitung und Lagerung eröffnet.

Einige der Unternehmen sind noch heute in den Strukturen von Rosatom tätig, und eines behält seinen alten „Seriennamen“ – „Radon“. Eineinhalb Dutzend Unternehmen wurden in die Geschäftsführung des Spezialunternehmens RosRAO überführt. Zusammen mit PA Mayak, dem Bergbau- und Chemiekombinat und anderen Rosatom-Unternehmen verfügen sie über die Lizenz zum Umgang mit radioaktiven Abfällen verschiedener Kategorien. Doch nicht nur Nuklearwissenschaftler greifen auf ihre Dienste zurück: Radioaktive Substanzen werden für vielfältige Aufgaben eingesetzt, von der Krebsbehandlung über die biochemische Forschung bis hin zur Herstellung von thermoelektrischen Radioisotopengeneratoren (RTGs). Und nachdem sie ihren Zweck erfüllt haben, werden sie alle zu Abfall.

Die meisten von ihnen sind auf niedrigem Niveau – und natürlich werden sie mit der Zeit, wenn kurzlebige Isotope zerfallen, sicherer. Solche Abfälle werden in der Regel auf vorbereitete Deponien verbracht, wo sie dort für mehrere Dutzend oder Hunderte von Jahren gelagert werden. Sie werden vorverarbeitet: Was brennbar ist, wird in Öfen verbrannt, wobei der Rauch mit einem komplexen Filtersystem gereinigt wird. Asche, Pulver und andere lose Bestandteile werden zementiert oder mit geschmolzenem Borosilikatglas gefüllt. Flüssige Abfälle mittlerer Menge werden gefiltert und durch Eindampfen konzentriert, wobei ihnen mithilfe von Sorptionsmitteln Radionuklide entzogen werden. Harte werden in Pressen zerkleinert. Alles wird in 100- oder 200-Liter-Fässer gefüllt und erneut gepresst, in Behälter gefüllt und erneut zementiert. „Hier ist alles sehr streng“, sagte uns der stellvertretende Generaldirektor von RusRAO Sergej Nikolajewitsch Brykin. „Beim Umgang mit radioaktivem Abfall ist alles verboten, was nicht durch Genehmigungen erlaubt ist.“

Für den Transport und die Lagerung radioaktiver Abfälle werden spezielle Behälter verwendet: Je nach Aktivität und Art der Strahlung kann es sich um Stahlbeton, Stahl, Blei oder auch mit Bor angereichertes Polyethylen handeln. Sie versuchen, die Verarbeitung und Verpackung vor Ort mithilfe mobiler Komplexe durchzuführen, um die Schwierigkeiten und Risiken des Transports teilweise mit Hilfe zu verringern Robotertechnologie. Transportwege werden im Vorfeld durchdacht und vereinbart. Jeder Container hat seine eigene Kennung und sein Schicksal wird bis zum Ende verfolgt.

RW-Konditionierungs- und Lagerzentrum in der Andreeva-Bucht am Ufer Barentssee arbeitet am ehemaligen Standort technische Basis Nordflotte.

Wärmer: Lagerung

Die oben erwähnten RTGs werden heute auf der Erde fast nie verwendet. Sie versorgten einst automatische Überwachungs- und Navigationspunkte an abgelegenen und schwer zugänglichen Orten mit Strom. Zahlreiche Vorfälle mit Austritt radioaktiver Isotope in die Umwelt und der banale Diebstahl von Nichteisenmetallen zwangen sie jedoch dazu, ihren Einsatz außerhalb von Raumfahrzeugen aufzugeben. Der UdSSR gelang es, mehr als tausend RTGs zu produzieren und zu montieren, die demontiert wurden und weiterhin entsorgt werden.

Noch großes Problem stellt das Erbe des Kalten Krieges dar: Im Laufe der Jahrzehnte wurden allein fast 270 Atom-U-Boote gebaut, und heute sind weniger als fünfzig noch im Einsatz, der Rest wurde entsorgt oder wartet auf dieses aufwändige und teure Verfahren. In diesem Fall wird der abgebrannte Brennstoff entladen und der Reaktorraum und zwei angrenzende Räume werden ausgeschnitten. Aus ihnen wird die Ausrüstung entnommen, zusätzlich versiegelt und über Wasser gelagert. Dies wird seit Jahren und Anfang der 2000er Jahre in der russischen Arktis und in der Arktis praktiziert Fernost Etwa 180 radioaktive „Schwimmer“ rosteten. Das Problem war so akut, dass es auf einem Treffen der Staats- und Regierungschefs der G8-Staaten diskutiert wurde, die sich darauf einigten internationale Kooperation bei der Reinigung der Küste.

Dockponton zur Durchführung von Arbeiten mit Reaktorraumblöcken (85 x 31,2 x 29 m). Tragfähigkeit: 3500 t; Tiefgang im Schleppbetrieb: 7,7 m; Schleppgeschwindigkeit: bis zu 6 Knoten (11 km/h); Lebensdauer: mindestens 50 Jahre. Bauherr: Fincantieri. Betreiber: Rosatom. Standort: Saida Guba in der Kola-Bucht, ausgelegt für die Lagerung von 120 Reaktorräumen.

Heute werden die Blöcke aus dem Wasser gehoben und gereinigt, die Reaktorräume ausgeschnitten und mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen. Behandelte Pakete werden zur langfristigen sicheren Lagerung auf vorbereiteten Betonstellen installiert. Beim kürzlich in Betrieb genommenen Komplex in Saida Guba in der Region Murmansk wurde zu diesem Zweck sogar ein Hügel abgerissen, dessen felsiger Sockel einen zuverlässigen Halt für ein für 120 Abteile ausgelegtes Lager bot. In einer Reihe aufgereiht ähneln die dick bemalten Reaktoren einem gepflegten Fabrikgelände oder einem Industrieanlagenlager, das von einem aufmerksamen Besitzer bewacht wird.

Dieses Ergebnis der Beseitigung gefährlicher Strahlungsobjekte wird in der Sprache der Nuklearwissenschaftler als „brauner Rasen“ bezeichnet und gilt als völlig sicher, wenn auch nicht sehr ästhetisch. Das ideale Ziel ihrer Manipulationen ist ein „grüner Rasen“, wie er sich über dem bereits bekannten französischen CSA-Lager (Centre de stockage de l’Aube) erstreckt. Eine wasserdichte Beschichtung und eine dicke Schicht aus speziell ausgewähltem Rasen verwandeln das Dach eines vergrabenen Bunkers in eine Lichtung, auf der man sich einfach nur hinlegen möchte, zumal es erlaubt ist. Nur der gefährlichste radioaktive Abfall ist nicht für den „Rasen“, sondern für die düstere Dunkelheit der endgültigen Beerdigung bestimmt.

Heiß: Beerdigung

Hochradioaktiver Abfall, einschließlich der Abfälle aus der Wiederaufbereitung abgebrannter Brennelemente, erfordert eine zuverlässige Isolierung über Zehntausende und Hunderttausende von Jahren. Die Beförderung von Abfällen in den Weltraum ist zu teuer und aufgrund von Unfällen beim Start, der Versenkung im Meer oder bei Verwerfungen gefährlich Erdkruste sind mit unvorhersehbaren Folgen verbunden. Die ersten Jahre oder Jahrzehnte können sie noch in Becken von „nassen“ oberirdischen Lagern aufbewahrt werden, dann muss aber etwas mit ihnen gemacht werden. Bringen Sie es beispielsweise an einen sichereren und längerfristig trockenen Ort – und garantieren Sie seine Zuverlässigkeit für Hunderte und Tausende von Jahren.

„Das Hauptproblem der Trockenlagerung ist die Wärmeübertragung“, erklärt Sergey Brykin. „Wenn kein wässriges Milieu vorhanden ist, erhitzen sich hochradioaktive Abfälle, was spezielle technische Lösungen erfordert.“ In Russland ist ein solches zentralisiertes Bodenlager mit einem hochentwickelten passiven Luftkühlsystem im Bergbau- und Chemiekombinat in der Nähe von Krasnojarsk in Betrieb. Aber das ist nur eine halbe Sache: Eine wirklich zuverlässige Grabstätte muss unter der Erde liegen. Dann wird ihm nicht nur Schutz geboten Ingenieursysteme, aber auch geologische Bedingungen, Hunderte Meter fester und möglichst wasserdichter Fels oder Ton.

Dieses unterirdische Trockenlager ist seit 2015 in Betrieb und wird parallel in Finnland weiter gebaut. In Onkalo werden hochaktive radioaktive Abfälle und abgebrannte Kernbrennstoffe für einen Zeitraum von mindestens 100.000 Jahren in Granitgestein in einer Tiefe von etwa 440 m, in Kupferkanistern, zusätzlich isoliert mit Bentonit-Ton, eingeschlossen. Im Jahr 2017 kündigten schwedische Energieingenieure von SKB an, diese Methode zu übernehmen und in der Nähe von Forsmark einen eigenen „ewigen“ Speicher zu bauen. In den Vereinigten Staaten wird weiterhin über den Bau des Yucca-Mountain-Endlagers in der Wüste von Nevada debattiert, das Hunderte Meter tief in die Vulkangebirgskette vordringen soll. Die allgemeine Faszination für unterirdische Lagerstätten lässt sich auch aus einem anderen Blickwinkel betrachten: Eine solche zuverlässige und geschützte Vergrabung kann zu einem guten Geschäft werden.

Taryn Simon, 2015–3015. Glas, radioaktiver Abfall. Durch die Verglasung werden radioaktive Abfälle über Jahrtausende hinweg in einer festen, inerten Substanz eingeschlossen. Die amerikanische Künstlerin Taryn Simon nutzte diese Technologie in ihrer Arbeit zum 100. Jahrestag von Malewitschs „Schwarzem Quadrat“. Der schwarze Glaswürfel mit verglasten radioaktiven Abfällen wurde 2015 für das Moskauer Garagenmuseum geschaffen und wird seitdem auf dem Gelände des Radon-Werks in Sergiev Posad gelagert. In etwa tausend Jahren wird es in einem Museum landen und dann endlich für die Öffentlichkeit sicher sein.

Von Sibirien bis Australien

Erstens könnten künftige Technologien neue seltene Isotope erfordern, von denen es in abgebrannten Kernbrennstoffen viele gibt. Möglicherweise werden auch Methoden für deren sichere und kostengünstige Gewinnung entwickelt. Zweitens sind viele Länder jetzt bereit, für die Entsorgung hochaktiver Abfälle zu zahlen. Russland kann nirgendwo hingehen: Die hochentwickelte Atomindustrie braucht ein modernes „ewiges“ Endlager für solche gefährlichen radioaktiven Abfälle. Daher soll Mitte der 2020er Jahre in der Nähe des Bergbau- und Chemiekombinats ein unterirdisches Forschungslabor eröffnet werden.

Drei vertikale Schächte werden in das für Radionuklide schlecht durchlässige Gneisgestein führen und in einer Tiefe von 500 m wird ein Labor eingerichtet, in dem Kanister mit elektrisch beheizten Simulatoren radioaktiver Abfallpakete platziert werden. Zukünftig werden verdichtete mittel- und hochradioaktive Abfälle, die in Spezialverpackungen und Stahlkanistern untergebracht sind, in Container gefüllt und mit einer Mischung auf Bentonitbasis zementiert. Mittlerweile sind hier etwa eineinhalbhundert Experimente geplant, und erst nach 15 bis 20 Jahren Prüfung und Sicherheitsbegründung soll das Labor in ein langfristiges Trockenlager für radioaktive Abfälle der ersten und zweiten Klasse umgewandelt werden - in einem dünn besiedelten Teil Sibiriens.

Die Bevölkerung eines Landes ist ein wichtiger Aspekt all dieser Projekte. Die Errichtung von Endlagerstätten für radioaktive Abfälle nur wenige Kilometer von ihrem Wohnort entfernt wird kaum begrüßt, und im dicht besiedelten Europa oder Asien ist es nicht einfach, einen Platz für den Bau zu finden. Daher versuchen sie aktiv, so dünn besiedelte Länder wie Russland oder Finnland zu interessieren. Kürzlich ist auch Australien mit seinen reichen Uranminen hinzugekommen. Laut Sergej Brykin hat das Land unter der Schirmherrschaft der IAEO den Vorschlag unterbreitet, auf seinem Territorium eine internationale Grabstätte zu errichten. Die Behörden erwarten, dass dies zusätzliches Geld und neue Technologien bringen wird. Aber die Gefahr, dass Russland zu einer globalen radioaktiven Mülldeponie wird, ist definitiv nicht gegeben.

Der Artikel „Grüner Rasen über dem Atomgrab“ erschien in der Zeitschrift „Popular Mechanics“ (Nr. 3, März 2018).