Проблема радиоактивных отходов

1) Почему эта проблема считается глобальной.

Радиохимические заводы, атомные электростанции, научные исследовательские центры, производят одни из самых опасных видов отходов — радиоактивные. Данный вид отходов представляет собой не только серьезную экологическую проблему, но и может создать экологическую катастрофу. Радиоактивные отходы могут быть жидкими (большая их часть) и твердыми. Неправильное обращение с радиоактивными отходами может серьезно усугубить экологическую ситуацию. Данный вид загрязнения является глобальным, поскольку захоронение таких отходов осуществляется в гидросфере и в литосфере, а множество радиоактивных изотопов попадают в атмосферу в результате сжигания органического топлива – прежде всего угля.

В настоящее время в 26 странах мира существует более 400 действующих атомных электростанций, причем 211 из них расположены в Европе. В процессе работы атомных реакторов выделяются огромные количества радиоактивных отходов. При этом они не только никому не нужны, но и чрезвычайно вредны и опасны. Высокорадиоактивные отходы будут излучать радиацию в течение еще многих тысяч лет. Но в мире до сих пор не найдено надежного могильника, пригодного для их захоронения.

Радиоактивные отходы – это все радиоактивные или загрязненные (зараженные радиацией) материалы, являющиеся продуктом использования человеком радиоактивности и не находящие дальнейшего применения.

В зависимости от концентрации радиоактивных элементов различают:

а) слаборадиоактивные отходы (с концентрацией радиоактивных элементов менее 0,1 Кюри/м ³),

б) среднерадиоактивные отходы (0,1-1 000 Кюри/м ³) и

в) высокорадиоактивные отходы (более 1 000 Кюри/м ³).

Основную часть этих отходов составляют топливные стержни, необходимые для производства электроэнергии. Сюда же относится загрязненная радиацией рабочая одежда сотрудников атомных электростанций.

Многие отходы будут излучать радиацию в течение еще многих сотен или тысяч лет.

Радиоактивные отходы являются источником радиоактивного заражения, т.е. загрязнения предметов, помещений или окружающей среды ядовитыми и радиоактивными химикатами. Люди, имевшие непосредственный контакт с радиоактивными веществами и материалами, например, при посещении зараженных помещений, также считаются зараженными

Радиоактивные отходы (РАО) — отходы, содержащие радиоактивные изотопы химических элементов и не имеющие практической ценности. Радиоактивные отходы являются детищем ХХ века, который вполне справедливо называют веком атома. В наших домах горят лампочки и работают бытовые приборы, электричество для которых поступает с атомных электростанций. Невозможно себе представить современные больницы без источников радиоактивного излучения, служащих как для диагностики, так и для лечения целого ряда заболеваний. Ну, и наука, как и производство, не обходятся без разнообразных устройств, в которых широко используются радиоактивные элементы. Вот почему проблема утилизации подобных отходов в последние десятилетия стала одной из наиболее злободневных в плане безопасности окружающей среды. Ведь сегодня объемы радиоактивных отходов насчитывают многие тысячи тонн в год. И все они требуют соответствующего обращения с собой.

Как решают проблему радиоактивных отходов? Это зависит от категории, класса подобных отходов — низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные. Наиболее простой является утилизация первых двух классов. Стоит отметить, что в зависимости от своего химического состава радиоактивные отходы делятся на короткоживущие (с малым периодом полураспада) и долгоживущие (с большим периодом полураспада). В первом случае самым простым способом будет временное хранение радиоактивных материалов на специальных площадках в герметических контейнерах. После определенного промежутка времени, когда происходит распад опасных веществ, оставшиеся материалы уже не представляют опасности и могут быть утилизированы как обычный мусор. Именно так поступают с большей частью технических и медицинских источников радиоактивного излучения, которые содержат только короткоживущие изотопы с периодом полураспада максимум несколько лет. В качестве контейнеров для временного хранения в этом случае обычно используют стандартные металлические бочки объемом 200 литров. При этом низко- и среднеактивные отходы заливают цементом или битумом для предотвращения их попадания за пределы емкости.

Процедура утилизации отходов атомных электростанций гораздо более сложная и требует повышенного внимания. Поэтому такая процедура производится только на специальных заводах, которых сегодня в мире совсем немного. Здесь при помощи специальных технологий химической обработки производится извлечение большей части радиоактивных веществ для их повторного применения. Наиболее современные способы с использованием ионообменных мембран позволяют вновь использовать до 95 % всех радиоактивных материалов. При этом радиоактивные отходы значительно уменьшаются в объеме. Однако полностью их дезактивировать пока невозможно. Вот почему на следующей стадии утилизации производится подготовка отходов к длительному хранению. Учитывая, что отходы АЭС имеют длительный период полураспада, практически такое хранение можно назвать вечным.

Радиоактивные отходы – самый опасный вид мусора на земле, требующей очень внимательного и осторожного обращения и приносящий самый большой урон экологической обстановке, населению и всем живым существам.

 

2) Каковы тенденции в её развитии.

Радиоактивность Это явление было открыто в связи с изучением связи люминесценции и рентгена. В конце XIX века в ходе серии экспериментов с соединениями урана французский физик А. Беккерель обнаружил до этого неизвестный вид излучения, проходящий через непрозрачные предметы. Он поделился своим открытием с супругами Кюри, которые занялись его изучением вплотную. Именно всемирно известные Мари и Пьер обнаружили, что свойством естественной радиоактивности обладают все соединения урана, как и он сам в чистом виде, а также торий, полоний и радий. Их вклад был поистине неоценимым.

Уже позднее стало известно, что все химические элементы в том или ином виде радиоактивны, поскольку содержатся в природной среде в виде разнообразных изотопов. Ученые задумались и о том, как можно использовать процесс ядерного распада для получения энергии, и смогли инициировать и воспроизвести его искусственно. А для измерения уровня излучения был изобретен дозиметр радиации.

Применение. Помимо энергетики радиоактивность получила широкое применение и в других отраслях: медицине, промышленности, научных исследованиях и сельском хозяйстве. При помощи этого свойства научились останавливать распространение раковых клеток, ставить более точные диагнозы, узнавать возраст археологических ценностей, следить за преобразованием веществ в различных процессах и т. д. Список возможных применений радиоактивности постоянно расширяется, так что даже удивительно, что вопрос утилизации отработанных материалов стал таким острым лишь в последние десятилетия. А ведь это не просто мусор, который можно легко выбросить на свалку.

Радиоактивные отходы. Все материалы имеют свой срок службы. Это не исключение и для элементов, используемых в атомной энергетике. На выходе получаются отходы, все еще обладающие излучением, но уже не имеющие практической ценности. Как правило, отдельно рассматривается использованное ядерное топливо, которое может быть переработано или применено в других сферах. В данном же случае речь идет просто про радиоактивные отходы (РАО), дальнейшее применение которых не предусматривается, поэтому от них необходимо избавляться.

Варианты. Довольно долгое время считалось, что захоронение радиоактивных отходов не требует специальных правил, было достаточно лишь рассеять их в окружающей среде. Однако позже было обнаружено, что изотопы имеют свойство накапливаться в определенных системах, например, тканях животных. Это открытие изменило мнение по поводу РАО, поскольку в этом случае вероятность их перемещения и попадания в человеческий организм с пищей становилась достаточно высокой. Поэтому было принято решение разработать некоторые варианты того, как нужно поступать с отходами этого типа, особенно это касается категории высокоактивных.

Современные технологии позволяют максимально нейтрализовать опасность, исходящую от РАО, путем их обработки различными способами либо помещения в безопасное для человека пространство. Витрификация. По-другому эта технология называется остеклованием. При этом РАО проходят несколько стадий обработки, в результате которых получается достаточно инертная масса, помещаемая в специальные контейнеры. Далее эти емкости отправляют в хранилище. Синрок. Это еще один метод нейтрализации РАО, разработанный в Австралии. В данном случае в реакции используется специальное сложное соединение. Захоронение. На данном этапе ведется поиск подходящих мест в земной коре, куда можно было бы поместить радиоактивные отходы. Наиболее перспективным представляется проект, согласно которому отработанный материал возвращается в урановые рудники. Трансмутация. Уже разрабатываются реакторы, способные превратить высокоактивные РАО в менее опасные вещества. Одновременно с нейтрализацией отхода они способны вырабатывать энергию, так что технологии этого направления считаются крайне перспективными. Удаление в космическое пространство. Несмотря на привлекательность этой идеи, она имеет массу недостатков. Во-первых, этот способ довольно затратный. Во-вторых, есть риск аварии ракеты-носителя, которая может стать катастрофой. Наконец, засорение космического пространства подобными отходами через некоторое время может обернуться большими проблемами.

Международные проекты. С учетом того, что хранение радиоактивных отходов стало наиболее актуальным после прекращения гонки вооружений, многие страны предпочитают сотрудничать в этом вопросе. К сожалению, единого мнения в данной области достичь пока не удалось, но обсуждение различных программ в ООН продолжается. Наиболее перспективными кажутся проекты построить большое международное хранилище радиоактивных отходов на малозаселенных территориях, как правило, речь идет о России или Австралии. Однако граждане последней активно протестуют против этой инициативы.

На данный момент МАГАТЭ сформулирован ряд принципов, нацеленных на такое обращение с радиоактивными отходами, которое обеспечит защиту здоровья человека и охрану окружающей среды сейчас и в будущем, не налагая чрезмерного бремени на будущие поколения:

1) Защита здоровья человека. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень защиты здоровья человека.

2) Охрана окружающей среды. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень охраны окружающей среды.

3) Защита за пределами национальных границ. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы учитывались возможные последствия для здоровья человека и окружающей среды за пределами национальных границ.

4) Защита будущих поколений. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы предсказуемые последствия для здоровья будущих поколений не превышали соответствующие уровни последствий, которые приемлемы в наши дни.

5) Бремя для будущих поколений. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется таким образом, чтобы не налагать чрезмерного бремени на будущие поколения.

6) Национальная правовая структура. Обращение с радиоактивными отходами осуществляется в рамках соответствующей национальной правовой структуры, предусматривающей чёткое распределение обязанностей и обеспечение независимых регулирующих функций.

7) Контроль за образованием радиоактивных отходов. Образование радиоактивных отходов удерживается на минимальном практически осуществимом уровне.

8) Взаимозависимости образования радиоактивных отходов и обращения с ними. Надлежащим образом учитываются взаимозависимости между всеми стадиями образования радиоактивных отходов и обращения с ними.

9) Безопасность установок. Безопасность установок для обращения с радиоактивными отходами надлежащим образом обеспечивается на протяжении всего срока их службы.

3) Как она проявляется в гидросфере.

Загрязнение окружающей среды чаще всего ассоциируется со сливаемыми в реки сточными водами или со смогом, окутывающим целые города. При этом люди слишком часто забывают о загрязнении океанов и морей, являющихся, пожалуй, важнейшими экосистемами для существования жизни на Земле.

Последствия всё более масштабного загрязнения морей лишь недавно оказались в центре внимания мировой общественности и политики. В сложившихся условиях срочно необходимо попытаться устранить ошибки прошлого и предотвратить загрязнение океанов в будущем.

 

Изменение состояния гидросферы определяется тремя основными причинами: истощение водных ресурсов из-за влияния человека на биосферу, резкое возрастание потребности в воде и загрязнение водных источников.

Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются, прежде всего, поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды). Еще три десятилетия тому назад количество источников пресной воды было вполне достаточным для нормального обеспечения населения. Но в связи с бурным ростом промышленного и жилищного строительства воды стало не хватать, а ее качество резко упало. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Загрязнение поверхности водоемов пленками масла, жиров, смазочных материалов препятствует газообмену воды и атмосферы, что снижает насыщенность воды кислородом и отрицательно влияет на состояние фитопланктона и приводит к массовой гибели рыбы и птиц.

Загрязнение воды различными опасными веществами представляет собой серьезную проблему для экологии Земли. Оно приводит к тому, что в ней гибнут живые организмы. Эту воду нельзя пить без особой очистки. Источниками естественного загрязнения являются паводки, сель, размыв берегов, атмосферные осадки. Но больше всего вред водоисточникам наносит человек. В реки, озера, водоемы выбрасываются вредные отходы промышленности, бытовой мусор и фекальные воды, удобрения, навоз, нефтепродукты, тяжелые металлы и многое другое.

Радиоактивное загрязнение гидросферы это превышение естественного уровня радионуклидов в воде. Основными источниками радиоактивного загрязнения Мирового океана являются крупномасштабные аварии (ЧАОС, аварии судов с атомными реакторами), загрязнения от испытаний ядерного оружия, захоронение радиоактивных отходов на дне, загрязнения радиоактивными отходами, которые непосредственно сбрасываются в море.

Отходы от английских и французских атомных заводов загрязнили радиоактивными элементами практически всю Северную Атлантику, особенно Северное, Норвежское, Гренландское, Баренцево и Белое моря. В загрязнение радионуклидами акватории Северного Ледовитого океана некоторый вклад сделан и Россией.

Работа трех подземных атомных реакторов и радиохимического завода по производству плутония, а также остальных производств в Красноярске привела к загрязнению одной из самых крупных рек мира - Енисея (на протяжении 1500 км). Очевидно, что эти радиоактивные продукты попали в Северный Ледовитый океан.

Воды Мирового океана загрязнены наиболее опасными радионуклидами цезия-137, стронция-90, церия-144, иттрия-91, ниобия-95, которые, обладая высокой биоаккумулирующей способностью, переходят по пищевым цепям, и концентрируются в морских организмах высших трофических уровней, создавая опасность, как для гидробионтов, так и для человека.

Различными источниками поступления радионуклидов загрязнены акватории арктических морей, так в 1982 г. максимальные загрязнения цезием-137 фиксировались в западной части Баренцева моря, которые в 6 раз превышали глобальное загрязнение вод Северной Атлантики. За 29-летний период наблюдений (1963-1992 гг.) концентрация стронция-90 в Белом и Баренцевом морях уменьшилась лишь в 3-5 раз.

Значительную опасность вызывают, затопленные в Карском море (около архипелага Новая Земля), 11 тыс. контейнеров с радиоактивными отходами, а также 15 аварийных реакторов с атомных подводных лодок.

Так же 11 марта 2011 года, на северо-востоке Японии произошло землетрясение магнитудой 9,0, получившее впоследствии название "Великого восточного землетрясения". Вслед за подземными толчками на побережье пришла 14-метровая волна цунами, которая затопила четыре из шести реакторов АЭС "Фукусима-1" и вывела из строя систему охлаждения реакторов, что привело к серии взрывов водорода, расплавлению активной зоны, в результате чего в атмосферу и океан попали радиоактивные вещества.

Большая часть радиоактивных веществ выпадает над морями и океанами, туда же радиоактивные вещества попадают с речными водами. В результате содержание радиоактивных веществ в Мировом океане все время растет. Основная их масса сосредоточивается в верхних толщах на глубинах до 200-300 м. Это особенно опасно, так как именно верхние слои Океана отличаются наибольшей биологической продуктивностью. Даже низкие концентрации радиоактивных изотопов наносят большой ущерб воспроизводству рыбы. В водах Тихого океана содержится во много раз больше радиоактивных веществ, чем в водах Атлантики. Это прямое следствие большого числа испытательных ядерных взрывов, проведенных в Тихом океане и в Китае. Однако, несмотря на значительное повышение содержания радиоактивных веществ в воде морей и океанов, их концентрация все еще остается в сотни раз ниже допустимой по международным стандартам для питьевой воды. Но опасность экологических нарушений все равно очень велика, так как значительная часть морских организмов способна аккумулировать радиоактивные изотопы в больших количествах. Так, по сравнению с океанической водой радиоактивность может оказаться в мышцах рыб в 200 раз, в планктоне – в 50 тыс. раз, а в печени рыб – в 300 тыс. раз выше. Поэтому во всех крупных портах рыбоприемки должен осуществляться тщательный радиационный контроль уловов.

Степень накопления радиоактивных изотопов растениями и животными зависит от вида геосистемы. Так, растительность моховых болот, зарослей вереска, альпийских лугов и тундр интенсивно аккумулирует радиоактивные вещества.

 

4) Каковы экологические последствия.

Радиоактивное загрязнение является чрезвычайно опасным загрязнением атмосферного воздуха и вод Мирового океана. Радионуклиды накапливаются в донных осадках, переходя к вершинам трофических пирамид. Радионуклиды попадают в организмы человека и животных и поражают жизненно важные органы, причем такое влияние сказывается и на потомстве. Источниками радиоактивного загрязнения являются все виды испытаний ядерного оружия, выбросы в результате аварий, утечки на объектах, связанных с производством такого вида топлива и уничтожением его отходов. Количество произведенного в мире ядерного оружия и военных кораблей с атомными реакторами достаточно велико и необъяснимо с точки зрения целесообразности. Ведь перспектива войны с применением ядерного оружия имеет только один результат - гибель человечества и невероятный ущерб для всей биосферы.

Повышенные дозы радиации оказывают влияние на генетический аппарат и биологические структуры организмов человека, растений и животных. Такие дозы могут выделиться в результате аварийных ситуаций на объектах, связанных с использованием атомной энергии, либо в случае ядерных взрывов.

Это предприятия, на которых получают ядерное топливо, АЭС, базы ледокольного и подводного атомных флотов, заводы по производству атомных субмарин, судоремонтные заводы, стоянки выведенных из эксплуатации атомных кораблей. Особую опасность представляют хранилища ядерных отходов и предприятия по их переработке. Высокая стоимость технологии служит ограничением переработки отработанного ядерного топлива. Сегодня в Россию ввозятся ядерные отходы многих государств.

Атомные электростанции в настоящее время входят в ряд традиционных источников получения энергии. Использование атомной энергии в мирных целях, безусловно, имеет свои преимущества, оставаясь при этом объектом потенциального риска не только для регионов, где располагаются АЭС.

В XX в. в России произошли две крупные аварии, которые по своему воздействию на окружающую среду и человека носят катастрофический характер.

1957 г. - военное производственное объединение «Маяк»: утечка радиоактивных отходов, сбрасываемых и хранившихся в «бессточном» озере. Это озеро имело фон 120 млн. кюри. Нанесен ущерб водным источникам, лесным и сельскохозяйственным угодьям.

1986 г. - авария на Чернобыльской атомной станции нанесла огромный ущерб не только району ее расположения. Воздушными массами радиоактивное облако было отнесено на достаточно большое расстояние. Вокруг ЧАЭС на многие километры протянулась запретная зона для проживания людей. Но животные и птицы обитают не только на пораженной территории, но и мигрируют на соседние участки.

2014 г. – авария на японской АЭС «Фукусима-1» имела те же экологические последствия, но радиоактивное облако было отнесено воздушными массами далеко в океан.

После этой трагедии многие страны стали ограничивать работу своих АЭС, отказываться от строительства новых. Это происходит потому, что никто не может гарантировать экологическую безопасность таких объектов. Ежегодно происходит в среднем 45 пожаров, 15 утечек радиоактивных материалов на АЭС.

На планете Земля накопилось такое количество ядерного оружия, что его применение неоднократно могло бы уничтожить все живое на ее поверхности. Ядерными державами проводятся наземные, подземные и подводные испытания атомного оружия. Стала обязательной демонстрация мощи государства посредством производства собственного ядерного оружия. В случае возникновения военного конфликта с применением ядерного

оружия может произойти атомная война, последствия которой будут самыми катастрофическими.

К настоящему времени экстремальные масштабы заражения внешней среды уже привели к следующим последствиям:

1. Уровень заболеваемости лейкемией среди детей в окрестностях комплекса Селлафилд как минимум в 10 раз выше, чем в среднем по Великобритании.

2. Близ Селлафилда пришлось уничтожить всю популяцию голубей, так как они были настолько сильно облучены, что даже их помет требовал специальной утилизации.

3. На всей территории Англии в молочных зубах малолетних детей было выявлено наличие плутония. При этом, чем ближе к Селлафилду, тем выше была его концентрация. Однако плутоний образуется только при регенерации ядерного топлива.

4. В Канаде в морской воде были обнаружены радиоактивные изотопы, которые также образуются только при регенерации.

5. Уровень заболеваемости раком в окрестностях атомного комплекса на мысе Ла-Аг в 3-4 раза выше, чем в среднем по Франции.

6. Пробы сточных вод, взятые организацией Гринпис, даже не были разрешены для ввоза в Швейцарию, так как речь шла о радиоактивных отходах. Против активистов организации было возбуждено уголовное дело в связи с нарушением закона об использовании атомной энергии и предотвращении угрозы радиоактивного заражения, поскольку они практически нелегально пытались ввезти радиоактивные отходы.

Одним словом, на данный момент ситуация складывается таким образом, что грядущим поколениям достанется от нас в наследство целая гора ядерного мусора. Поступление в атмосферу, гидросферу и литосферу радиоактивных отходов при их захоронении и проведении ядерных испытаний ведет к нарушению генетического аппарата человека, растений и животных из-за возникновения мутаций вследствие превышения фоновых значений, переноса и накопления радионуклидов по пищевым цепям, попаданию их в кормовые объекты и пищу человека. Радиоактивные изотопы существенно подрывают генофонд живых существ.