Radioaktivni otpad i njegovo odlaganje
Radioaktivnost je pojava da neki element zbog unutrašnje
nestabilnosti emituje iz sebe prirodna zračenja u okolinu,pri tome se taj
radioaktivni transformiše u drugi element.
Radioaktivni
raspad je spontani proces putem kojega nestabilna jezgra prelaze
u stabilnije stanje uz emisiju čestice ili elektromagnetskog zračenja,postoji
alfa,beta i gama raspad.
Kako ta radioaktivnost deluje na okolinu i sta se zapaža pri tom posmatranju?
-promene temperature ne uticu na radioaktivnost, to je prva indikacija
da je fenomen radioaktivnosti subatomskog karaktera,tj. da nije vezan za
atom kao celinu.
-na prirodu radioaktivnosti ne utice ni hemijski oblik u kojem
je radioelement vezan,osim na intenzitet,koji zavisi od koncentracije onoga
sto je aktivno.(postoje izuzeci,kod takozvanog zahvata elektrona)
-zracenje deluje tako da: jonizuje vazduh (poznaje se po mirisu)
,boji staklo (ako se drzi u casi,ona će potamneti) ,zagreva okolinu, izaziva
zacrnjenja na fotografskoj ploči (tako je i otkrivena radioaktivnost).
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.
PROCITAJ
/ PREUZMI I DRUGE SEMINARSKE RADOVE IZ OBLASTI:
|
|
preuzmi
seminarski rad u wordu » » »
Besplatni Seminarski Radovi
SEMINARSKI RAD |