Захоронение радиоактивных отходов

Методы

Захоронение токсичных отходов

Токсичных промышленных отходов.

Хранение и нейтрализация

В России накоплено более 1,5 млрд. т токсичных, экологически опасных отходов, которые хранятся в принадлежащих предприя­тиям хранилищах, накопителях, на складах, в могильниках, на полигонах, свалках и других объектах. В крупных городах и про­мышленных центрах все более обостряется проблема утилиза­ции и уничтожения токсичных промышленных отходов, став­ших серьезным источником загрязнения почвенного покрова, подземных водоносных горизонтов, являющихся источником питьевого водоснабжения.

В России нет ни одного предприятия (полигона) по обезвре­живанию и захоронению токсичных промышленных отходов, пол­ностью отвечающего предъявляемым требованиям, не выпускает­ся оборудование, предназначенное для этих целей.

Места организованного складирования и захоронения промыш­ленных отходов зачастую не имеют необходимого обустройства, обеспечивающего фильтрацию вредных веществ в подземные гори­зонты, деградацию почвы, загрязнение воздушного бассейна, В ча­стности, каждый четвертый из действующих в стране 10 тыс, спе­циальных накопителей не имеет защитного экрана (покрытия), препятствующего загрязнению водоносных горизонтов.

Недалеко от Санкт-Петербурга хранится мощная химическая «бомба». Сотни тысяч особо токсичных отходов, содержащих мы­шьяк и фтор. ртуть и свинец, синильную кислоту и фосфор, — таков «арсенал» полигона «Красный Бор», Этот полигон, предназ­наченный для приема и обезвреживания промышленных химичес­ких отходов, был открыт в 1970 г. в порядке эксперимента сроком всего на три года, но используется и поныне, хотя его возможно­сти полностью исчерпаны.

1- Наиболее перспективным представляется термический метод обезвреживания токсичных отходов. Уже разработаны технологи­ческие процессы и огнетехническое оборудование более чем для 50 предприятий, эксплуатируется свыше 10 установок.

Более широкие возможности у технологической схемы, в ко­торой предусмотрено совместное термическое обезвреживание во вращающихся печах твердых и жидких отходов. Для отходов произ­водства пластмасс, синтетических волокон разработаны камерные печи.

Так как в Европе обработка промышленных отходов требует значительных затрат, между странами существует определенная специализация. Отработанное ядерное топливо перерабатывается на специализированных заводах во Франции и Великобритании (третий такой завод создается в Германии). Почти все европейские страны направляют часть своих токсичных отходов в Германию на захоронение в выработанных соляных копях. Совершенная техно­логия по уничтожению и переработке отходов создана в Великоб­ритании. Около 800 тыс, т промышленных отходов капиталистичес­кие страны Европы экспортируют в Югославию и Румынию.

2 - Наиболее дешевый способ избавиться от своих отходов — экс­порт в развивающиеся страны. Если переработка химических отхо­дов в Европе стоит от 160 до 200 долларов за тонну, то экспорт в Африку 1 т отходов обходится от 2,5 до 40 долларов. При экспорте в страны Африки отдельные европейские фирмы негласно вывозили значительные партии токсичных продуктов. После вскрытия этих фактов были аннулированы долгосрочные контракты на поставки миллионов тонн токсичных продуктов в Бенин и Гвинею-Бисау.

По некоторым сведениям, создание свалки ядовитых отходов на территории или в прибрежных водах какой-либо страны «тре­тьего мира» обходится западным компаниям из расчета 3 доллара за тонну. Вот и направляются транспорты с этим опасным грузом к берегам Сенегала и Мадагаскара, Бенина и Нигерии, Конго и Островам Зеленого Мыса.

В последнее время зарубежные фирмы хотят разместить на тер­ритории России экологически опасные предприятия, превратить нашу землю в свалку токсичных отходов. Например, одна швей­царская фирма предложила построить «под ключ» завод по пере­работке токсичных отходов с одним условием: перерабатывать на нем ежегодно 400 тыс, т отходов этой фирмы.

В 1995 г. в Россию из Австралии под видом кобальтосодержащего вторичного сырья вывезено 200 т токсичных отходов. Кроме ко­бальта (13—15%) «вторичное сырье», произведенное Австралийс­кой компанией «Pasminco». содержало 10—24% свинца, никеля. германия, мышьяка и других высокотоксичных веществ-

3- Главным направлением в устранении вредного воздействия на окружающую среду токсичных промышленных отходов является их использование в производственных циклах, т.е. организация малоотходных производств. Однако в ряде случаев для нейтрализации промышленных отходов приходится устраивать специальные сооружения.

Эти сооружения могут быть в ведении предприятия, создающего токсичные отходы, и даже зачастую располагаются на его территории.

Токсичные промышленные отходы могут складироваться, перерабатываться и нейтрализовываться централизованно на полигонах и станциях переработки и нейтрализации. Существуют два вида специальных полигонов: для обезвреживания одного вида отходов захоронением или химическим способом, либо комплексные - для обезвреживания различных видов отходов. Территорию комплексных полигонов разделяют на зоны приёма и захоронения твёрдых несгораемых отходов, приёма и захоронения жидких химических отходов и осадков сточных вод, не подлежащих утилизации, захоронения особо вредных отходов, огневого уничтожения горючих отходов. На территориях полигонов и за их пределами ведётся контроль состояния поверхностных и грунтовых вод, а также чистоты воздушной среды.

Захоронения промышленных отходов производят в котлованах глубиной до 10-12 м в специальной таре, например, в железобетонных резервуарах. Котлованы располагают в водонепроницаемых грунтах.

Проблема обезвреживания и захоронения радиоактивных отходов

- одна из наиболее жгучих проблем атомной энергетики.

Рассмотрим вопрос, связанный с захоронением радиоактивных отходов. Отходы образуются на всех стадиях ЯТЦ: добычи, переработки сырья, изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Кроме того, радиоактивные изотопы применяются в медицине, биологии, промышленности. В силу высокой концентрации энергии в ядерном топливе, количество образуемых отходов, по сравнению с другими отраслями, сравнительно невелико, но, тем не менее, проблем здесь довольно много.

Сама технология выделения отходов, их концентрирование, прессование, заключение в цементные, битумные или стеклянные блоки

- это целая отрасль атомной промышленности. Ещё более сложной и
дорогостоящей является технология сжигания. Отходящие дымовые
газы очищаются методами адсорбции и фильтрации, а зола,
загрязнённая радионуклидами, подвергается цементированию,
битумированию или остекловыванию.

Главный вклад вносят, конечно, атомные электростанции. Особое место занимают отработавшие рабочие каналы - ТВЭЛы, которые содержат высокоактивные осколки деления, а также недовыгоревший уран и накопившийся плутоний. Они представляют собой наиболее активный тип отходов, а потому требуют к себе особого отношения. Сегодня тепловыделяющие элементы подвергают захоронению, чаще всего прямо на территории АЭС. Хранят их в водной среде на достаточно большом удалении друг от друга. Таким образом, достигаются две цели: отводится тепло, выделяющееся при продолжающемся радиоактивном распаде, и исключается возникновение критического ансамбля, способного привести к взрыву.

Ещё одна технология захоронения. Рабочий канал освобождают от конструктивных элементов, не имеющих столь высокой активности, как ядерное горючее: от кожухов, крышек, колпаков и пр. Остаются только ТВЭЛы. Чтобы они занимали меньше места, их, например, скручивают в жгуты, помещают в медный контейнер, заливают свинцом, закрывают крышкой и заваривают. Медь слабо подвергается коррозии, поэтому контейнер может простоять без изменений сотни и даже тысячи лет. Правда, в металле могут со временем образоваться свищи и герметичность может нарушиться. Хранят эти контейнеры на дне океана, в глубинных геологических формациях, в соляных шахтах.

Соль обладает пластической текучестью. Под действием теплоты, выделяемой радиоактивными отходами, соль оплавляет контейнер, что является дополнительной защитой. Выбором места захоронения проблема не ограничивается, поскольку захоронение - инженерное сооружение, требующее наличия систем контроля, вентиляции, оснащения инженерно-техническими коммуникациями и т.д.

В целом вопрос, где хранить отходы, которые в течение многих тысячелетий будут радиоактивными, пока далёк от решения.

4. Переработка и утилизация твёрдых отходов.

4.1. Переработка твёрдых отходов на компост

Более совершенным приёмом обезвреживания и использования твёрдых отходов является их переработка на компост. Компостирование заключается в естественном биологическом разложении органического вещества в присутствии воздуха. Конечный продукт - гумусоподобное вещество, которое можно использовать как органическое удобрение. Поскольку бытовые отходы на 60-80 % состоят из органики (бумага, пищевые отбросы), их также можно компостировать. В настоящее время применяются два способа компостирования: полевой и переработка на специальных заводах.

При полевом компостировании мусор выдерживается во влажном, но хорошо аэрируемом состоянии, что ведёт к разложению органического мусора до гумусоподобной массы. Ряды мусора разрыхляются и переворачиваются специальной машиной для ускорения компостирования.

В заводских условиях происходит непрерывный процесс компостирования с аэробным окислением во вращающемся наклонном барабане. Из приёмного бункера мусор с помощью дозирующего устройства подаётся ровным слоем на транспортёр, откуда магнитом и вручную из него извлекается металлический лом. Далее масса поступает во вращающиеся барабаны, сделанные на основе обжиговых цементных печей, в которых и происходит процесс переработки мусора в компост. Барабан заполняется массой на 2/3 объёма, специальным вентилятором в него подаётся воздух. Отходы находятся в барабане трое суток, за это время он делает до 2000 оборотов. Процесс происходит с выделением тепла, из-за чего компостируемая масса обезвреживается. После дополнительной сепарации металла масса попадает на специальное устройство (грохот), где происходит отделение некомпостируемых отходов: резины, кожи, текстиля, цветных металлов, полимерных

материалов. В процессе окисления отходов в барабане происходит выделение газообразных продуктов распада и дурно пахнущих веществ, которые отводятся в топку котельной.

Компостируемый материал поступает в измельчитель, размер частиц доводится до 25 мм, стекла - до 3 мм. В таком виде компост можно использовать в сельском хозяйстве. В нём (в расчёте на сухое вещество) содержится около 1 % азота и по 0,3 % фосфора и калия, а также необходимые для подкормки растений микроэлементы.

Некомпостируемые отходы поступают в печь пиролиза, в которой без доступа воздуха происходит их термическое разложение. В результате получается смола, газ и твёрдый углеродистый остаток -пирокарбон. Газ и смола используются в качестве энергетического топлива, а пирокарбон - в металлургической промышленности.