Radioaktivni otpad i njegovo odlaganje

Radioaktivni raspad je

Prirodna radioaktivnost, u prirodi se nalazi veliki broj radioaktivnih izotopa,počev od najlakših pa do najtežih,ipak taj broj je daleko manji od broja veštačkih radionuklida.
Radioaktivni izotopi iz prirodnih izvora se mogu svrstati u tri grupe:
-teški radioizotopi
-srednje-teški
-laki radioizotopi

Nuklearna tehnologija

Puno ljudi, kada se razgovara o nuklearnoj energiji,misli na nuklearne reaktore (ili možda nuklearno oružje).Tek je nekolicina svesna toga do koje je mere korišćenje radioizotopa promenilo naše živote.
Korišćenjem relativno malih nuklearnih reaktora posebnih namena moguće je dobiti širok spektar radioaktivnih materijala (radioizotopa) po niskoj ceni.
Nuklearna tehnologija podrazumeva postupke kojima se obezbedjuje osnovni materijali za rad nuklearnih reaktora.
Ona se uglavnom oslanja na uranijumski gorivni ciklus,to je veoma slozen proces koji pocinje od trazenja ruda uranijuma u prirodi,pa sve do skladistenja radioaktivnog otpada i odlaganja.
Veća nuklearna elektrana (od 1 000 MW) obično troši oko 100 tona nuklearnog goriva (obogaćenog urana) svake tri godine.To se gorivo dobija različitim fizikalnim i hemijskim postupcima pročišćavanja i obrade uranovih izotopa iz uranove rude, pre upotrebe još uvek predstavlja prirodni materijal u pogledu radioaktivnosti.
Međutim, u reaktorskim nuklearnim procesima stvara se u gorivu velika količina radionuklida(od kojih je većina mnogo aktivnija od urana),tako da mu je radioaktivnost u normalnom pogonu reaktora (odnosno u trenutku vađenja iz reaktora)oko milijardu puta veća nego pre ulaska u reaktor(oko 1021 Bq za posmatranih 100 tona). Upravo ti proizvedeni radionuklidi u iskorišćenom nuklearnom gorivu najveći su deo radioaktivnog otpada koji nastaje u svim civilnim delatnostima u svetu.Njihova radioaktivnost mnogostruko je veća nego svih ostalih prirodnih i radioaktivnih materijala koji se u tim delatnostima uopšte koriste.Ukupna radioaktivnost, sadržana u reaktorima svih nuklearnih elektrana na Zemlji krajem dvadesetog veka,iznosi oko 1023 Bq.To je oko 10 puta više od prirodne radioaktivnosti svih oceana.
Toplota koja nastaje (cepanjem)atoma U-235 koristi se za dobijanje pare s kojom se pokreću turbina i generator i proizvodi električna energija.
Preko 400 malih nuklearnih reaktora pokreće oko 250 brodova, većinom podmornica,I oni mogu biti duže vreme na moru bez potrebe za ponovnim punjenjem.
Radioaktivni otpad, pojam je nastao odmah po otkricu radioaktivnosti,ali je privukao posebnu paznju tek po otkricu fisije,jer su prakticno svi fisioni proizvodi radioaktivni.
S obzirom na snagu i broj nuklearnih reaktora koji su danas u pogonu,otpad iz nuklearnih elektrana po svojoj masi i radioaktivnosti nadmasuje sve druge izvore otpada. A osnovni izvori su:
-vadjenje rude uranijuma i njena prerada
-nuklearni reaktori
-nuklearno oruzje
-postrojenja za preradu isluzenog goriva
-nuklearni istrazivacki centri,medicinske ustanove,industrija…

Podela otpada mozemo izvrsiti na razne nacine,po agregatnom stanju delimo na:gasoviti,tecni i cvrsti.Po vremenu poluraspada se deli na: kratkozivuci t1/2<90 dana koji se odlaze za raspad, I dugozivuci t1/2>90 dana koji se odlaze do potpunog raspada.
Po radioaktivnosti se deli na:niskoradioaktivni otpad,kod kojeg je radioaktivnost manja od 1000 mdk(maksimalno dozvoljena koncentracija),predstavlja 90% zapremine svog NO ali svega 1% njegove aktivnosti,ne trazi zastitni zid pri rukovanju.
Srednjeradioaktivni otpad ima nivo aktivnosti iznad niskoradioaktivnog NO,ali ne razvija toplotu.Oba tipa otpada nastaju za vreme normalnog rada reaktora.
Visokoradioaktivni otpad uglavnom potice iz reaktora snage ili iz postojenja za preradu goriva.
Od trenutka vađenja nuklearnog goriva iz reaktora(ili prestanka rada reaktora),radioaktivnost mu se smanji nekoliko puta već prvog dana,više od 100
puta u prvoj godini, i još oko 20 puta u sledećih sto godina.

Priprema radioaktivnog otpada za odlaganje

Postoji niz tehnoloških postupaka kojima se radioaktivni otpad priprema za odlaganje,a postoje standardni nazivi za pojedine procese.
Predobrada otpada početni je korak koji se sastoji od sakupljanja i razvrstavanja otpada,dekontaminacije i manjeg hemijskog prilagođavanja.
Ona je najbolja prilika za eventualno izdvajanje materijala za recikliranje.Tipične operacije kojima se to postiže uključuju: spaljivanje gorivog otpada,propuštanje tekućeg otpada kroz filter.
Kondicioniranje radioaktivnog otpada čine operacije kojima se otpad prevodi u oblik prikladniji za rukovanje,prevoz,skladištenje i odlaganje.

Odlaganje otpada

Skladistenje i odlaganje,uslovi skladistenja i odlaganja otpada su odredjeni kako vremenima poluraspada tako i vrednoscu aktivnosti.
Treba razlikovati skladistenje otpada od odlaganja,skladistenje podrazumeva privremeni postupak i odnosi se na kratkozivuci otpad,a odlaganje je trajno resenje problema i odnosi se na dugoziveci otpad.Opste je pravilo da se otpad skladisti u trajanju od najmanje 10 perioda poluraspada,kad mu aktivnost spadne na 1/1000 deo od pocetne.Bez obzira na vrstu i poreklo otpada njega treba tretirati ili izolovati tako da ne bude opasan po okolinu,posebno da ne dodje u dodir sa biosferom…
Po isteku ovog perioda skladistenja otpad se trajno odlaze,to odlaganje bi trebalo da bude toliko pouzdano,da onemoguci prodiranje radioaktivnosti u biosferu u narednih 1000-1000000 godina.

Odlaganje u zemlju

Problem se svodi na odabir terena,ima vise koncepata:
-po jednom,predlaze se prenos kontejnera u posebna “groblja”, duboke iskope od granite,u geoloski stabilnim stenama,daleko od podzemnih tokova,rudnicima.Ovaj concept nastao je 50 godina,pogodnost mu je sto je otpad dobro izolovan,a mane nemogucnost pracenja stanja kontejnera I mogucnost popustanja betonskih blokova…
-po drugom konceptu,otpad se odlaze u plitke iskopine sa debelim betonskim zidovima,oblozenim zastitnim slojem PVC-a I prekrivenim nekoliko slojeva zemlje…
-Ova dva metoda,predstavljaju optimalna resenja,mada se radilo I radi na drugim.U SAD I SSSR-u primenjivan je metod upumpavanja tecnog otpada u tlo,na dubine od 300 do 500 metara,u slojeve nepropusne gline,ali pokazalo se da izotopi migriraju iz tih skladista.
Razvijaju se I metode,pretvaranja citavog skladista u staklastu masu,tako sto bi u nju bile uronjene elektrode od grafita I kroz njih pustena struja.

Odlaganje u svemiru

Odlaganje nuklearnog goriva tako da se lansira u svemir privlačno je jer se problem iz planetarnog,i nama najbližeg dela,zauvek uklanja.U tu su svrhu razmatrani različiti koncepti,uključujući korišćenje tehnologije prevoza space shuttleom kako bi se otpad podigao prvo u orbitu oko Zemlje, i potom smestilo u stalnu orbitu između Zemlje i Venere. Razmotreno je korišćenje raketa nosača da bi se otpad digao izvan gravitacijskog uticaja Zemlje i usmerio ravno u Sunce.
Glavni problem su veliki troškovi, ali i visoka verovatnost neuspeha pri lansiranju, s posledičnom radiološkom katastrofom. Radiološki rizik odlaganja radioaktivnog otpada u svemir još je uvek znatno veći no što je pri geološkom odlaganju.Čak ako bi se odlaganje u svemiru ograničilo samo na najopasniji deo otpada,na onaj koji nastaje reprocesiranjem iskorišćenog goriva,ekonomika lansiranja tereta po sadašnjim cenama pokazuje da bi se taj način mogao eventualno koristiti samo za najproblematičnije radionuklide.To bi,naravno,zahtevalo dodatnu obradu otpada kako bi se iz njega izdvojili upravo ti elementi.Potreba za odlaganjem ostalog otpada time se ne bi smanjila.Svemirska je opcija gotovo potpuno napuštena iz svakog razmatranja dvema lošim iskustvima: nesrećom space shuttlea Challenger,1986. godine,i troškovima potrage i čišćenja nakon pada satelita s ugrađenim nuklearnim energetskim blokom u severnoj Kanadi 1978. godine.Postoje pravni i etički problemi vezani uz odlaganje radioaktivnog otpada u svemiru.Korišćenje svemira kao zajedničkog dobra čovečanstva za odlaganje otpada zahteva barem opštu međunarodnu saglasnost, ako već ne i formalno odobrenje.Zemlje bez svemirskog programa trebale bi dobiti suglasnost i dozvole da se njihov otpad lansira s postrojenja za lansiranje druge nacije,ali i dozvole da se taj otpad preveze preko tuđih teritorija.

Odlaganje u more

Postojao je i metod bacanja zabetoniranih kontejnera u velike okeanske dubine, iako se znalo da zbog korozije kontejneri ne mogu izdrzati vreme do dovoljnog raspada,teza je bila da za mesanje okeanskih voda izmedju dna i povrsine je potrebno 10 000 godina,pa radioaktivnost nece dospeti do povrsinskih slojeva.
Pokazalo se da je mesanje neuporedivo brze,pa je ovaj vid zabranjen,danas se ipak ponekad potajno koristi jer je najjeftiniji.
Do sada su razmatrana tri glavna načina za odlaganja radioaktivnog otpada u vrlo debelim naslagama leda na Antartiku i Grenlandu:topljenje,usidreno odlaganje površinsko skladištenje.
Problemi s odlaganjem u ledene naslage su visoki troškovi prevoza i rukovanja,kao I klimacka I vremenska razdoblja.

Prerada isluženog goriva

Reprocesiranjem se naziva recikliranje iskorišćenog goriva kako bi se iz njega izdvojili plutonijum,uran,neželjeni fisijski produkti. Reprocesiranje je važno jer se njime dobijeni plutonijum može ponovno iskoristiti kao gorivo,uran isto tako,
Glavna je prednost recikliranja smanjenje iskopa i prerade uranove rude i stoga smanjivanje velikih količina otpada u rudnicima i pri obogaćivanju.
Preradi goriva se pristupa tek posle najmanje 100 dana,kada aktivnost opadne ispod 5% od početne.Zadatak kod prerade goriva je razdvajanje:

-čist uranijum koji se eventualno može ponovo iskoristiti
-plutonijum,bilo kao nuklearni eksploziv ili kao gorivo
-fisioni proizvodi

Nuklearna energetika bez sumnje ima i svojih mana, po svoj prilici će u 21.veku nuklearna opcija preovladati, ako zalihe fosilnih goriva opadnu na nizak nivo i njihova cena poraste.

 preuzmi seminarski rad u wordu » » »

Besplatni Seminarski Radovi

SEMINARSKI RAD