8 декабря 2009

Изменение подходов к классификации РАО

Участок локализации донных отложений брызгальных бассейнов Балаковской АЭС

Несовершенство принятой в России классификации радиоактивных отходов часто обусловливает приоритет консервативных и сверхконсервативных затратных решений при обращении с РАО. Гармонизация системы категорирования отходов с рекомендациями МАГАТЭ и передовым опытом зарубежных стран поможет выбрать оптимальные варианты обращения с РАО при безусловном соблюдении требований безопасности.

В настоящее время в МАГАТЭ и странах-членах агентства используются различные классификации РАО, основанные на их физических, химических и радиационных свойствах. Например, в системе категорирования РАО, предложенной МАГАТЭ в 1994 году (Classification of Radioactive Waste, Safety Series No III-G-1.1, IAEA, Vienna, 1994), отходы подразделяются на освобожденные из-под регулирующего контроля, низкоактивные (НАО), короткоживущие и долгоживущие средней активности (САО), высокоактивные (ВАО). В США НАО и САО подразделяются на четыре категории, Франция, Испания и Япония ввели категорию очень низкоактивных отходов (ОНАО), кроме того, во многих странах осуществлено дальнейшее разграничение РАО с учетом их физического состояния, тепловыделения, периодов полураспада преобладающих радионуклидов и т.д.

Основным недостатком существующих классификаций является отсутствие прямой связи всех видов РАО с вариантами их изоляции. Кроме того, разнообразие терминологии затрудняет реализацию положений Объединенной конвенции по безопасности обращения с ОЯТ и безопасности обращения с РАО.

Новый подход МАГАТЭ

В 2006 году в МАГАТЭ разработан проект руководства по безопасности «Классификация радиоактивных отходов» (IAEA, Safety Standards Series for protecting people and the environment, Classification of Radioactive Waste, Draft Safety Guide No DS 390, 2006-07-03). В этом документе классификация отходов, главным образом, основывается на степени изоляции и радиационной защиты, необходимой для гарантии долговременной безопасности РАО.

В качестве параметров в новой системе категорирования предлагается использовать периоды полураспада радионуклидов, преобладающих в составе отходов, и уровни их активности (они могут быть выражены через полную активность или удельную активность (УА)). Эти критерии не дают точных количественных границ между различными категориями отходов, их используют для индикации уровня опасности, которую представляют конкретные виды РАО. Такой подход принципиально отличается от принятого в России (ОСПОРБ-99, СПОРО-2002), когда границы между различными категориями РАО абсолютизируются.

Предложено шесть категорий РАО и вариант обращения с каждой из них.

Отходы с незначительной активностью подлежат освобождению (выводу) от регулирующего контроля.

Короткоживущие РАО определенное время (до нескольких лет) хранятся с целью снижения активности за счет естественного распада радионуклидов, затем освобождаются от регулирующего контроля.

ОНАО не соответствуют критериям вывода из-под регулирующего контроля, но не требуют высокой степени изоляции и радиационной защиты – следовательно, их можно захоранивать в приповерхностных хранилищах типа мусорной свалки под ограниченным регулирующим контролем. Типичные отходы этой категории могут содержать грунт и щебень с низким содержанием радионуклидов.

В НАО достаточно высокое содержание радионуклидов, но количество и УА долгоживущих радиоизотопов ограничено. Для таких отходов необходима определенная радиационная защита и изоляция на период до нескольких сотен лет; допускается их захоронение в приповерхностных инженерных сооружениях (траншеях, погребах, мелких скважинах) на глубине до нескольких десятков метров.

САО содержат долгоживущие α-излучатели, значит, требуют более высокой степени изоляции и защиты. Однако отвод тепла при их изоляции может быть минимальным (или отсутствовать вовсе). Для САО предусмотрено захоронение в специальных объектах, в том числе скважинах небольшого диаметра, на глубине от нескольких десятков до нескольких сотен метров.
ВАО характеризуются достаточно высокими удельными активностями и значительным тепловыделением, что должно учитываться в конструкции их хранилища. Признанный вариант долговременной изоляции ВАО – захоронение в стабильных геологических формациях на глубине несколько сотен метров и более.

Предложенная МАГАТЭ новая система категорирования предназначается для твердых РАО, однако аналогичный подход может быть применен и к жидким и газообразным отходам.
Эта классификация не отменяет необходимую в конкретных условиях оценку безопасности. На основании такой оценки могут быть признаны практически осуществимыми те варианты обращения с РАО, которые отличаются от указанных в общей системе классификации отходов. Таким образом, новый подход МАГАТЭ допускает достаточную гибкость при выборе способа захоронения РАО при безусловном соблюдении принципов и критериев безопасности обращения с отходами.

В российских нормативных документах формально отсутствуют освобождение отходов от регулирующего контроля и категория ОНАО, что создает серьезные проблемы при обращении, особенно при захоронении таких отходов. Поэтому эти категории целесообразно рассмотреть подробнее.

Вывод отходов из-под регулирующего контроля

В Руководстве по безопасности МАГАТЭ (Application of the Concepts of Exclusion, Exemption and Clearance, IAEA Safety Standard Series No RS-G-1.7, Vienna, 2004) приводятся УА радионуклидов, допустимые для освобождения материалов от регулирующего контроля (без ограничения по массе). Индивидуальная эффективная доза облучения от воздействия таких РАО должна составлять не более 10 мкЗв/год, эффективная доза вследствие маловероятных событий (несанкционированное проникновение человека и т.д.) – не выше 1 мЗв/год, эквивалентная доза, полученная через кожные покровы, – не более 50 мЗв/год. Для естественных радионуклидов значения УА определяются, исходя из глобального распределения активности. Эти расчеты основаны на оценке набора типичных сценариев и возможных путей радиационного воздействия (внешнего и ингаляционного облучения). Кроме того, документ определяет условия освобождения от контроля РАО, где содержатся радионуклиды как естественного, так и искусственного происхождения.

Если УА в материале (в том числе отходах) превышают допустимые уровни освобождения от контроля в несколько раз (а иногда и более чем в 10 раз), в соответствии с принципом оптимизации регулирующий орган может принимать решение об изъятии материала из-под регулирующего контроля на индивидуальной основе.

Удельные активности отходов, выведенных из-под контроля, настолько малы, что при обращении с ними не требуется применения мер радиационной защиты, независимо от того, удалены ли они на обычные свалки или направлены на переработку.

Варианты изоляции очень низкоактивных отходов

В категорию ОНАО часто попадают отходы, образовавшиеся в результате реабилитации территорий, вывода из эксплуатации радиационно-опасного объекта и т.д. Санитарные правила ликвидации, консервации и перепрофилирования предприятий по добыче и переработке радиоактивных руд (СП ЛКП-91), а также документ МАГАТЭ (Exemption of Radiation Sources and Practices from Regulatory Control. Interim Report. IAEA-TECDOC-401, Vienna, 1987) рекомендуют захоранивать такие отходы в неиспользуемых денудационных объектах (карьерах, естественных эрозионных образованиях и т.д.). При этом решаются сразу две задачи: выравнивание ландшафта и изоляция радиационно-опасных отходов от среды обитания человека.
Другим методом обращения с ОНАО может стать разрешенное использование загрязненных материалов, например, для строительства дорог.


Отсеки участка локализации илов ОСК Курской АЭС

Приповерхностные хранилища типа мусорной свалки, где МАГАТЭ рекомендует размещать ОНАО, требуют активного и пассивного административного контроля в течение определенного времени. Критерии приема отходов могут быть получены по общему сценарию (аналогично рекомендуемому МАГАТЭ подходу для вывода РАО из-под контроля) или с помощью оценки безопасности конкретного места размещения. Предполагается, что при доступном уровне техники и контроля конструкции типа свалки позволяют безопасно разместить отходы, содержащие искусственные радионуклиды, УА которых превышает уровни освобождения РАО из-под регулирующего контроля на один-два порядка, иногда, в зависимости от характеристик местоположения и конструкции хранилища, – на три порядка.


Связь между категориями отходов и способами их захоронения (изоляции)

Именно в хранилищах такого типа во Франции изолируют большой объем ОНАО. В 2003 году ANDRA, национальным агентством по обращению с РАО, был создан полигон Morvillers, рассчитанный на прием 650 тыс. м3 (около 750 тыс т) ОНАО в течение 30 лет. Безопасность захоронения отходов в отсеках (траншеях глубиной 5 м) достигается изоляцией отходов полиэтиленовой пленкой, использованием верхнего глиняного экрана и захоронением ОНАО в глинистых породах. Стоимость объекта – около € 40 млн, эксплуатационные расходы – около € 220 млн за 30 лет, обслуживающий персонал – 20 человек.

Проект санитарных правил по обращению с ОНАО

В России планируется массовый вывод из эксплуатации энергоблоков атомных станций, в процессе которого потребуется захоронить десятки тысяч тонн ОНАО. Для минимизации радиационного воздействия на окружающую среду при одновременном радикальном сокращении затрат целесообразно скоординировать планы кондиционирования РАО (в том числе накопленных) и вывода энергоблоков из эксплуатации с организацией на АЭС системы обращения с ОНАО, включая захоронение. Одним из вариантов изоляции очень низкоактивных отходов может стать сооружение вблизи АЭС (например, на территории санитарно-защитной зоны) пунктов захоронения ОНАО (приповерхностных хранилищ), удовлетворяющих требованиям безопасности.

Для нормативного обеспечения безопасного обращения с ОНАО ведущие специалисты ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России, ВНИИАЭС и концерна «Росэнергоатом» разработали проект санитарных правил по обращению с ОНАО атомных станций (СП ОПОТР-07 «Обеспечение радиационной безопасности обращения с радиоактивными отходами при обращении с промышленными отходами атомных станций, содержащими техногенные радионуклиды»). В основу документа положены рекомендации МАГАТЭ по новой классификации радиоактивных отходов, а также опыт локализации донных отложений брызгальных бассейнов Балаковской АЭС (около 3,9 тыс. т) и иловых отложений очистных сооружений канализации Курской АЭС (1,25 тыс. т).

Согласно этому документу, промышленные отходы, содержащие радионуклиды, относятся к ОНАО при одновременном выполнении следующих условий:

где αi– удельная активность нуклида i в отходах АС, кБк/кг;
МЗУАi – минимально значимая удельная активность нуклида i, кБк/кг (установлена приложением П-4 НРБ-99).

Твердые γ-излучающие отходы считаются очень низкоактивными, если выполняется неравенство
P1 ≤ P ≤P2 ,
где Р – мощность дозы γ-излучения на расстоянии 0,1 м от поверхности, превышающая фон;
Р1=0,1 мкЗв/ч выше фона;
Р2=1 мкЗв/ч (согласно СПОРО-2002, при превышении этого значения мощности дозы отходы считаются твердыми радиоактивными отходами).

Тонкостенные отходы относятся к ОНАО, если уровень общего (снимаемого и не снимаемого) радиоактивного загрязнения поверхностей β-излучающими радионуклидами превышает 20 частиц/(см2*мин.). При этом загрязнение β-излучателями должно быть не более 500 частиц/(см2*мин), α-излучателями – не более 50 частиц/(см2*мин), трансурановым радионуклидами – не выше 5 частиц/(см2*мин).

Если Р >1 мкЗв/ч и/или уровень радиоактивного загрязнения больше указанных значений, окончательное решение об отнесении отходов к ОНАО принимается на основе данных об их активности и радионуклидном составе.

Отходы, для которых P < P1 и/или I2 < 1, освобождаются от радиационного контроля и могут быть захоронены на полигонах промышленных отходов.

Проект СП ОПОТР-07 также устанавливает требования к сбору, хранению и переработке ОНАО, проведению радиационного контроля, проектированию, эксплуатации и закрытию пунктов окончательной изоляции ОНАО, а также безопасности населения при захоронении таких отходов. Утверждение и ввод правил в действие позволит получить эффективный инструмент для безопасного и экономичного решения проблемы долговременной изоляции ОНАО атомных электростанций.