 |
Захоронение радиоактивных отходов
|
|
|
|
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.
Переработка и утилизация твёрдых отходов.
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.
Рециклизация
Даже при достаточных площадях под новые полигоны сама их система неустойчива. В итоге человечество может получить покрытый «пирамидами» отходов ландшафт и сотни тысяч людей, обслуживающих полигоны.
Выходом из положения может стать вторичная переработка отходов - рециклизация. Существует множество способов вторичной переработки различных типов отходов. Назовём наиболее широко применяемые технологии:
|
|
|
1. - макулатуру измельчают в бумажную массу, из которой
изготовляют различную бумажную продукцию;
2. стекло дробят, плавят и делают из него новую тару, или дробят и
используют вместо гравия или песка при производстве бетона и
асфальта;
3. пластмассу переплавляют и изготовляют из неё «синтетическую
древесину», устойчивую к биодеградации и обладающую громадным
потенциалом как материал для различных ограждений, настилов,
столбов, перил и других сооружений под открытым небом;
4. металлы плавят и перерабатывают в различные детали - это
позволяет экономить до 90 % электроэнергии, необходимой для
выплавления металлов из руды;
5. пищевые отходы и садовый мусор компостируют с получением
органического удобрения;
6. текстиль измельчают и используют для придания прочности
макулатурной бумажной продукции;
7. - старые покрышки переплавляют с изготовлением новых резиновых изделий.
Кроме этих, имеются сотни других промышленных методов переработки отходов.
|
|
|
