XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

По сей день проблема радиоактивных отходов (РАО) остается актуальной. Существует различное влияние на жизнь и здоровье людей, воздействие на окружающую среду. Есть различные параметры оценивания воздействия и степень опасности данного воздействия, все это изложено в моем реферате.

Целью работы является анализ проблемы радиоактивных отходов и влияния на человека и окружающую среду.

Основные задачи данной работы:

·   изучение теоретической информации о проблематике радиоактивных отходов и их влияния на человека и окружающую среду;

·   поиск актуальных сведений по данной теме.

Глава 1. Радиоактивные отходы. классификация и происхождение

1.1. Радиоактивные отходы

К радиоактивным отходам относятся материалы, не подлежащие дальнейшему использованию, жидкие и газообразные вещества, изделия, оборудование, биологические объекты, в которых содержание радиоактивных веществ превышает уровни, установленные нормативными правовыми актами. Отработавшее ядерное топливо также относится к категории РАО, если оно не может быть переработано. Твердые радиоактивные отходы по удельной активности, содержащие техногенные радионуклиды, за исключением отработанных радионуклидных источников, подразделяют на 4 категории:

•  очень низкий уровень;

•  низкий уровень;

•  средне-активный;

•  высокая активность;

Жидкие радиоактивные отходы, в свою очередь, делятся на 3 категории: низкоуровневые, среднеуровневые и высокоуровневые. Деление радиоактивных отходов на различные категории устанавливается законодательными актами Российской Федерации.

Радиоактивные отходы по своему составу означают смесь стабильных химических элементов, радиоактивных фрагментов и трансурановых радионуклидов. Фрагмент элементов под номерами 35-47; 55-65-продукты расщепления ядерного топлива. За 365 дней работы реактора большой мощности производится 10% расщепляемого материала, который сбрасывает около 500 килограммов осколочных элементов. В России в реакторах АЭС ежегодно производится около ста тонн осколочных элементов [2].

Основными и наиболее опасными элементами радиоактивных отходов для биосферы являются Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Ru, Rh, Pd, I, Cs, Ba и трансурановые элементы: Np, Pu, Am и Cm. По составу в виде раствора радиоактивные отходы представляют собой смесь солей азотной кислоты с концентрацией азотной кислоты до 2,8 мол / л, добавки, содержащие фтор, водород (до 0,06 мол/л) и серную кислоту (0,1 мол/л). Трансурановые элементы образуются в результате реакции захвата нейтронов [1].

1.2 Отработавшее ядерное топливо

Отработавшее ядерное топливо – это уран, поработавший в ядерном реакторе и содержащий радиоактивные продукты деления. В процессе сгорания ядерного топлива формируется энергетика и базируется современная цивилизация. Уран выделяет тепло в результате физической реакции - деления, для протекания которой не требуется ни кислород, ни иной окислитель. При каждом акте деления тяжелого ядра урана-235, инициируемом поглощением медленного нейтрона, образуются 2, а иногда 3 более легких ядра и несколько быстрых нейтронов. Будучи положительно заряженными, эти ядра с огромными скоростями разлетаются в разные стороны и, сталкиваясь с окружающими атомами, передают им свою кинетическую энергию, то есть нагревают вещество. Существует два типа отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Первый - природная смесь изотопов урана, которая длительно облучалась в промышленном реакторе с целью накопления оружейного плутония. Второй - тепловыделяющие сборки энергетических реакторов, содержащие ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы) из обогащенного урана, выгорание которого достигло технологического предела из-за накопления продуктов деления.

ОЯТ всегда содержит три компонента:

•          Невыгоревший уран;

•          Продукты деления урана;

•          Трансурановые элементы [3].

Глава 2. Воздействие радиоактивных отходов

2.1.Воздействие радиоактивных отходов на человека

К формированию свободных радикалов приводит ионизация, которая создается излучением в клетках. Радикалы, которые являются свободными, вызывают разрушительные последствия целостности белков и нуклеиновых кислот, что может привести к гибели клеток, а так же канцерогенезу и мутагенезу. Эпителиальные, стволовые, эмбриональные клетки значительно подвержены воздействию ионизирующего излучения.

Различной линейной передачей энергии обладают разные типы ионизации. При одной и той же дозе поглощения соответствует различная биологическая эффективность излучения. В качестве определения воздействия излучения на живые организмы приводят понятие относительной биологической эффективности излучения по отношению к излучению с низкой линейной передачей энергии и эквивалентной дозы ионизирующего излучения, численно равной произведению поглощённой дозы на коэффициент качества [4].

Единицей измерения эквивалентной дозы в системе СИ является зиверт (Зв). Величина одного зиверта равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощенной в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр.

Эффективная доза (E) - величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.

Доза для персонала, который работает с радиоактивными отходами за период трудовой деятельности (около пятидесяти лет) 1000 мЗв. Для каждого человека за всю жизнь – 70 мЗв. Превышение норм облучения допустимо только при подписании добровольного согласия и информирования о рисках для здоровья и самой дозировки облучения для мужчин старше 30 лет [5].

Типы воздействия радиации на человека:

·         соматические – возникают в организме человека, который подвергался облучению.

·         генетические – возникают при повреждении генетического аппарата и проявляются в последующих поколениях: потомки человека, подвергшегося облучению.

Таблица 1 - Воздействие радиации на человека.

Помимо этого, различают пороговые и стохастические эффекты. Пороговые возникают, когда число клеток достигает критического значения, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования. При этом нарушаются функции пораженных органов. Воздействие различных доз облучения на человеческий организм показано в таблице 2.

Одним из веществ, выбрасываемых АЭС, является радионуклид «цезий-137», попадая в организм человека, вызывает саркому; радионуклид – «стронций-90» – может замещать кальций в твердых тканях и грудном молоке. Это может привести к развитию рака крови, раку кости и раку груди. В малых дозах облучения «криптоном-85» увеличивается вероятность заболевания раком кожи [4].

Больше всего радиоактивному воздействию подвергаются работники ядерных объектов, граждане, проживающие в прилегающих к ним зонах (закрытых административно- территориальных образованиях). Несмотря на соблюдение всех существующих норм радиационной безопасности, жителям таких городов свойственно раннее старение, ослабление зрения и иммунной системы, чрезмерная психологическая возбудимость и пр. Врожденные патологии и аномалии среди детей в возрасте до 14 лет, проживающих на данных территориях, вдвое превышает показатель по стране.

По данным Росатома, заболеваемость нервной системы и органов чувств у работников атомной отрасли практически в 2 раза выше, чем у населения, проживающего рядом, к примеру, с АЭС. Гипертоническая болезнь распространена среди персонала атомных предприятий в 3 раза выше, чем осредненность по стране. Частота заболеваний костно- мышечной системы в 2 раза выше, а крови в 3 раза.

Многие люди, сами того не подозревая, страдают от радиационного заражения. Самые малые дозы радиационного облучения вызывают необратимые изменения в генетическом

фоне. Радиация ставит под угрозу жизнь и здоровье сотен тысяч людей последующих поколений. Она вызывает такие болезни как синдром Дауна, эпилепсию, дефекты физического, а так же умственного развития [6].

2.2.Воздействие радиоактивных отходов на окружающую среду

Воздействие радиоактивных веществ распространяется не только на человека, но и на окружающую среду. Хотя и на предприятиях атомной промышленности предусмотрены хранилища радиоактивных отходов, аварийные ситуации привели к их переполнению.

На данный момент радиоэкологические проблемы переработки отработанного ядерного топлива и радиоактивных отходов решаются за счет использования современных технологий и опыта. Конечно, это не относится к задаче реабилитации радиоактивно загрязненных районов, особенно в районе Маяка, в частности Карачаевского озера и Теченского каскада вод и территорий, пострадавших от аварии 1986 года на Чернобыльской АЭС. Это потребовало бы многолетней работы и миллиардных затрат. Чтобы оценить их масштабы, следует указать, что в США на подобные работы будет выделено 2 млрд. долларов ежегодно. В соответствии с недавно принятым законом «О специальных экологических программах» именно для целей реабилитации и возвращения к нормальной жизни крупных регионов, которые раньше выходили из использования в народном хозяйстве уходят средства, вырученные Минатомом от переработки нефти с зарубежной АЭС. По оценкам, полученным на основе опыта в нашей стране и за рубежом, переработка и хранение

20 тысяч тонн ОЯТ приводит к увеличению дозы облучения персонала и населения ближайшего района всего на 1% по сравнению с радиацией, получаемой из природных источников (в 10 раз меньше облучения, которое мы ежегодно получаем в медицинских учреждениях). Сегодня переработка ОЯТ не вызывает чрезмерного радиационного воздействия на персонал ядерных химических предприятий и население страны. Оценка таких серьезных и опасных производств должна производиться еще на стадии проектирования. Раньше самым эффективным и эффективным был Институт экологической экспертизы. Сейчас, к сожалению, позиции госэкспертизы в значительной степени утрачены, и значительная часть некачественных в экологическом смысле проектов все же реализуется. Поэтому нет никакой уверенности в том, что весь цикл переработки ОЯТ находится под строгим экологическим контролем. Если говорить о недавно принятом законе, разрешающем ввоз из-за рубежа и переработку ОЯТ на нашем РЖЗ, то я считаю, что спешка и атмосфера, в которой было принято это решение, не дают нам уверенности в его экологической безупречности [6].

Россия получит значительные средства на реализацию этого проекта, за счет которых удастся решить многие экологические проблемы. Но пока ни ОЯТ, ни денег из-за рубежа не поступало, так сказать, как принятый закон фактически реализуется на практике, невозможно. Топливо, которое сейчас идет на переработку – это уран, который мы доставили на построенную за рубежом АЭС и который мы должны забрать после работы. Поэтому сегодня у нас нет «основных» денег, а значит, и о решении экологических проблем за счет этих средств говорить не приходится. Хотя нельзя не учитывать, что у России не так уж много конкурентоспособных «высоких» технологий мирового уровня. Технология обработки ОЯТ является одним из них. Развитие ядерных топливных производств, в том числе радиохимических, обогащает технологическую культуру всего общества, потому что требует новых материалов, высококвалифицированных специалистов и т. Россия-ядерная держава (нет оценок - хорошо это или плохо, это факт), у нас накоплено радиоактивных веществ с общей активностью более 4 миллиардов Ку (Кюри). Поведение этих веществ должно контролироваться тысячелетиями, если мы не научимся их обрабатывать, утилизировать. Уже по этой причине Россия прочно привязана к ядерной энергетике. Поэтому ядерный энергетический потенциал страны должен поддерживаться (хотя и не обязательно за счет переработки ОЯТ) [6].

Заключение

Таким образом, сегодняшний день в мире не существует научно-обоснованного, безопасного способа захоронения радиоактивных отходов. Помимо этого, любое захоронение радиоактивных отходов приводит к огромному ущербу и загрязнению окружающей среды. Данные вещества сохраняют свое негативное воздействие в течение длительного времени (сотни лет). Количество отходов из года в год увеличивается, что и усугубляет данную проблему. Мировое сообщество должно задуматься об открытии новых эффективных методов переработки ОЯТ и РАО. Совместное решение данных проблем будет способствовать безопасности захоронения, рекомендациям по выбору участков захоронения [4].

Пути решения воздействия РАО:

1.   разоружение «ядерных» стран;

2.   переход с АЭС к электростанциям альтернативных источников;

3.   создание более надежных хранилищ РАО.

1.    Большов, Л.А., Лаверов, Н.П., Линге, И.И. Проблемы ядерного наследия и пути их решения. Развитие системы обращения с радиоактивными отходами в России. – М: 2013. – 392 с.

2.   Пономарев, М. В. Комментарий к Федеральному закону «Об отходах производства и потребления» / М.В. Пономарев, Н.В. Кичигин, Н.А. Енисейская. – М.: Деловой двор, 2016. – 232 c.

3.    Пронкин, Н.С. Обеспечение безопасности обращения с радиоактивными отходами предприятий ядерного топливного цикла // Учебное пособие / Н.С. Пронкин. – М. : Логос, 2012 . – 420 с.

4.    Атомная энергетика сегодня. 7 фактов о перспективах развития атомной отрасли в современном мире // URL: https://postnauka.ru/faq/14277 Режим доступа: свободный. Дата обращения: 05.04.2021 г.

5.    Отчет по экологической безопасности 2017. – URL: http://www.po-mayak.ru/ –2017. Режим доступа: свободный. Дата обращения: 07.04.2021 г.

6.     Доклад МАГАТЭ 2019. // – URL: https://rosatom.ru/upload/iblock/ Режим доступа: свободный. Дата обращения: 07.04.2021 г.