Odpady radioaktywne
Bartek | 04/04/2010 | 3 komentarzy
Odpady radioaktywne są pozostałością po materiałach radioaktywnych wykorzystywanych do produkcji energii elektrycznej, diagnozowania i leczenia chorób, i innych celów.
Materiały te są zarówno naturalnie występujące w przyrodzie jak i wytworzone przez człowieka. Niektóre rodzaje materiałów radioaktywnych, a także odpady wyprodukowane z wykorzystaniem tych materiałów są przedmiotem kontroli regulacyjnej przez rządy państw. Radioaktywność odpadów jądrowych zmniejsza się z upływem czasu, za pomocą procesu zwanego połowicznym rozpadem promieniotwórczym.
Spis treści
- Odpady o wysokim poziomie radioaktywności.
- Odpady o niskim poziomie radioaktywności.
Radioaktywność odnosi się do spontanicznej dezintegracji niestabilnego jądra atomowego, zwykle towarzyszy temu emisja promieniowania jonizującego.
Czas niezbędny do zmniejszenia radioaktywności materiałów radioaktywnych do połowy pierwotnej ilości nazywa się okresem półtrwania materiałów radioaktywnych.
Odpady radioaktywne z krótkim okresem półtrwania są często tymczasowo przechowywane przed usunięciem w celu zmniejszenia dawki napromieniowania potencjalnych pracowników obsługujących i transportujących odpady, jak również do obniżenia poziomu promieniowania w miejscach składowania odpadów.
Odpady o wysokim poziomie radioaktywności.
Wysokoaktywne odpady pochodzą z wykorzystywanego w reaktorach jądrowych paliwa.
W reaktorze paliwo znajduje się w postaci stałej, składające się z małych granulek paliwowych w długich metalowych rurach. Po zajściu szeregu reakcji rozpadu promieniotwórczego uranu – podczas których powstaje energia – pozostają resztki nie nadające się już do wytworzenia energii. Nazywamy je zużytym paliwem jądrowym.
Około jednej czwartej do jednej trzeciej całkowitej ilości paliwa w reaktorze jest zużyte i jest usuwane z reaktora co 12 do 18 miesięcy, a następnie zastępowane przez nowe paliwo.
Zużytym paliwem jądrowym są wysokoaktywne odpady promieniotwórcze.
Zużyte paliwo jądrowe jest wysoce promieniotwórcze i bardzo szkodliwe. Przebywanie w pobliżu nieosłoniętego zużytego paliwa jądrowego może być śmiertelne ze względu na wysoki poziom promieniowania.
Dziesięć lat po usunięciu zużytego paliwa z reaktora, dawka promieniowania przekracza 200 Gy (grejów) w odległości 1 metra. Dawka “jedynie” 10 Gy powoduje śmierć w tydzień!
Niektóre z promieniotwórczych pierwiastków w zużytym paliwie jądrowym mają krótki okres półtrwania (np. jod-131 posiada 8-dniowy okres półtrwania) i dlatego ich radioaktywność zmniejsza się gwałtownie. Jednak wiele z promieniotwórczych pierwiastków w zużytym paliwie jądrowym ma długie okresy półtrwania.
Na przykład: pluton-239 ma okres półtrwania 24,000 lat, a pluton-240 ma okres półtrwania 6800 lat. Oznacza to, że po tym czasie pozostanie dopiero połowa z wyjściowej ilości substancji! W związku z długim okresem półtrwania radioaktywne paliwo jądrowe musi być odizolowane i kontrolowane przez tysiące lat!
Pomiędzy zużytym paliwem jądrowym a ludźmi zawsze musi być umieszczona bariera lub tarcza chroniąca przed promieniowaniem. Woda, beton, ołów, stal, lub inne odpowiednie materiały, zalicza się jako wystarczająco chroniące przed promieniowaniem.
Basen do składowania odpadów
Zużyte paliwo może być przechowywane w suchym lub mokrym środowisku. Ponadto, może być przechowywane zarówno w reaktorze, gdzie było używane lub w innym miejscu elektrowni.
Obecnie większość zużytego paliwa jądrowego przechowywane jest w specjalnie zaprojektowanych basenach. Umieszcza się tam paliwo w prętach o długości 3,5 metra na głębokości minimum 6 metrów.
Woda zapewnia wystarczającą ochronę pracowników przed promieniowaniem. Pręty układane są przeważnie w kwadratowych zespołach do 17 na 17 prętów. Baseny różnią się rozmiarami od pojemności 216 do 8083 zespołów paliwowych.
Odpady nuklearne w beczkach
Inną możliwością jest składowanie odpadów w beczkach. W tej metodzie zużyte paliwo jądrowe znajduje się w metalowych lub betonowych beczkach w atmosferze gazu obojętnego. Suche składowanie odpadów jest odpowiednie dla paliwa usuniętego z reaktora po kilku latach, a ciepło generowane przez materiały promieniotwórcze zostało obniżone.
Około 45,000 ton odpadów nuklearnych znajduje się obecnie na terytorium samych Stanów Zjednoczonych.
Zdecydowana większość przechowywana jest w wodzie basenów, a mniej niż 5% w beczkach. Gdyby wszystkie ustawić w jednym miejscu zajęły by jedynie powierzchnię boiska do piłki nożnej.
Odpady o niskim poziomie radioaktywności.
Niskoaktywnymi odpadami może być skażona radioaktywnie odzież ochronna, narzędzia, filtry, szmaty, sprzęty medyczne, i wiele innych przedmiotów – mających pośredni lub bezpośredni kontakt z wysokoaktywnym źródłem promieniowania. Do tej grupy zaliczane są także radioaktywne części reaktorów, narzędzi laboratoryjnych, sprzętów pomiarowych itp.
W 2005 r. do składowisk niskoaktywnych odpadów w USA trafiło 113658 metrów sześciennych odpadów radioaktywnych wytworzonych w procesach handlowych lub przemysłowych. Około 15% pochodziło z reaktorów jądrowych, 7% od użytkowników przemysłowych, 3% pochodzenia rządowego (oprócz broni jądrowej), 1% z placówek naukowych, 0,5% z sektora medycznego, reszta pozostała niezidentyfikowana.
Reaktory jądrowe
Podczas normalnej pracy reaktora jądrowego, niewielkie ilości materiałów radioaktywnych mogą przedostać się do otaczającej reaktor wody. Pomimo działania systemów oczyszczających wodę, skażeniu ulegają części i układy wewnętrzne reaktora np. rury, pompy, zawory, filtry, i inne obiekty, takie jak narzędzia i sprzęt. Aby chronić pracowników w obszarach zanieczyszczonych w elektrowniach muszą oni nosić ochronną odzież i rękawice. Ponadto w miejscach szczególnie narażonych na działanie promieniowania używane są maski ochronne z filtrami.
Wszystkie te przedmioty stają się napromieniowane dopóki nie zostaną oczyszczone. Gdy zanieczyszczone obiekty nie są już w użytku umieszcza się je w specjalnie oznakowanych pojemnikach do przechowywania i składowania.
Sprzęty medyczne
W sektorze medycznym radioaktywne materiały używane są w przypadku diagnostyk i różnego rodzaju terapii. W trakcie takich procedur z materiałami radioaktywnymi mają kontakt sprzęty medyczne np. probówki, strzykawki, butelki, igły i inne narzędzia. Niektóre z materiałów pozostają w obiektach doprowadzając do ich skażenia.
W przypadku utylizacji sprzętu napromieniowanego materiałami o krótkim okresie półtrwania pozostawia je się w przechowaniu do czasu obniżenia emisji promieniowania do bezpiecznego poziomu. Materiały o długim okresie półtrwania umieszcza się w pojemnikach i wysyła do składowisk odpadów.
Szkodliwość odpadów niskoaktywnych zależy od typu i koncentracji materiałów radioaktywnych.
W medycynie na przykład skażone narzędzia nie są szczególnie niebezpieczne, dopóki nie dochodzi do ich spożycia lub innego bliskiego kontaktu. Można przebywać w ich pobliżu bez żadnych osłon antyradiacyjnych.
Z drugiej strony odpady radioaktywne z otoczenia reaktorów jądrowych mogą być niebezpieczne dla ludzkiego zdrowia. Promieniowanie to może prowadzić do wzrostu ryzyka zachorowania na raka lub śmierci.
Odpady niskoaktywne przechowane są w pojemnikach odpowiednich do poziomu ich niebezpieczeństwa. Niektóre z odpadów wymagają osłon ołowianych lub betonowych by chronić pracowników.
Elektrownie jądrowe mogą przechowywać odpady w specjalnych budynkach, które zapewniają dodatkowy poziom bezpieczeństwa. Dodatkowo między budynkami z odpadami a pomieszczeniami użyteczności publicznej musi być zapewniona bezpieczna odległość.
Szpitale natomiast odpady radioaktywne trzymają w specjalnych, odizolowanych pomieszczeniach, z dala od publicznej części budynku.
Reaktor jądrowy
Tor – przyszłość energetyki jądrowej?
Elektrownia atomowa w Polsce
Bardzo dobry artykuł.Zrozumiały język, zwięźle i na temat.Z wszystkich które dotychczas czytałam najbardziej polecam ten.
Z żadnej internetowej publikacji nie mogę się dowiedzieć jak długo należy przechowywać w izolacji zużyte paliwo jądrowe. Z tej też.
Okres przechowywania zużytego paliwa jądrowego jest różny, w zależności od rodzaju materiałów rozszczepialnych jak i ich ilości. Jednak można to dosyć prosto oszacować. Odpady muszą być składowane tak długo aż przestaną stanowić zagrożenie dla środowiska.
Jeśli w pojemniku znajdują się radioaktywne izotopy np. plutonu-239 to okres jego półtrwania wynosi 24000 lat. Czyli dopiero po tym okresie ilość tego pierwiastka w pojemniku zmaleje o połowę, a natężenie promienowania jądrowego spada.