Поскольку автор поста несколько лукавит, говоря о масштабах накопленных радиоактивных отходов (РАО), приведу несколько примеров, связанных с обогащением урановых руд и хранением отходов обогащения.
Итак, отходы обогащения, твёрдые и жидкие.
Отходы уранового производства по существу можно подразделить на две группы: отходы рудников и отходы переработки уранового сырья.
Отходы рудников это десятки и сотни тысяч тонн слаборадиоактивных грунтов, содержащих изрядное количество активных изотопов, и ещё сотни тысяч и миллионы тонн нерадиоактивных грунтов в отвалах. Точных цифр по России нет. По ряду оценок - от миллионов до десятков миллионов тонн. Что касается зарубежья, то вот цитата
"... К настоящему времени на зарубежных заводах (действующих, законсервированных и остановленных) скопился огромный объем отходов. Только в США на конец 1974 г. объем твердых отходов, расположенных на территории 22 штатов, достиг 100 млн. т, а к 2000 г. количество отходов достигнет 1 млрд. т.
Площадь отвальных зон колеблется от 20 тыс. до 1 млн. м2. В таком объеме отходов содержится ~ 30 000 Ки 226Ra и 30 000 Ки 230Th..."(с)
Хвостовые отвалы представляют собой потенциальный источник загрязнения окружающей среды, отвальные зоны являются источниками облучения населения как вследствие выделения радона, который будет распространяться в направлении ветра на значительные расстояния, хотя его концентрация и будет постепенно снижаться, так и вследствие у-излучения дочерних продуктов распада радона, остающихся в хвостах. Последние создадут поле внешнего у-облучения вблизи хвостовых отвалов, причем мощность дозы будет намного выше фоновой.
Торий, радий и долгоживущие дочерние продукты распада радона 210Pb и 210Po могут быть выщелочены из хвостов, что может привести к загрязнению поверхности и грунтовых вод. Частицы песков и шламов, из которых сложены хвосты, разносятся ветром или иным способом попадают во внешнюю среду...
Затем сортировка и дробилка, получение рудного концентрата. На получение 1 тонны рудного концентрата в отвал идёт 10-15 тонн обедненной руды, слабо радиоактивной, но содержащей массу всяких интересных изотопов, как из собственно руды, так и из сопутствующих минералов. Всё это идёт в отвалы, где дождями и грунтовыми водами изотопные компоненты вымываются наружу, происходит естественное обогащение и накопление активных веществ.
Одновременно с этим рудник производит жидкие радиоактивные отходы - в основном это рудничные воды, содержащие растворённые изотопы всё того же урана, радия, тория, свинца, ну и радон. И всё это не только радиоактивно, но и токсично. А рудничных вод - до нескольких тысяч тонн в сутки с одного рудника.
"... К жидким отходам рудников относятся рудничные (грунтовые) воды, которые откачивают на поверхность равномерно или периодически в зависимости от объема. Большинство рудничных вод характеризуется повышенным содержанием взвешенных примесей (до 3,0 г/л) и большой их дисперсностью. Химический состав рудничных вод может колебаться в довольно широких пределах, что обусловлено разнообразным составом урановых руд. В подавляющем большинстве случаев сброс рудничных вод в открытые водоемы без очистки недопустим, так как уровень радиоактивных элементов (уран и радий) в них превышает предельно допустимые концентрации (ПДК). Объем рудничных вод может достигать 2000 м3 и более в сутки, поэтому количество радиоактивных элементов, сбрасываемых с ними во внешнюю среду сверх нормы, может доходить до 1 кг урана и до 0,2 мг радия в сутки и больше... "(С)
Так, с добычей разобрались, рудный концентрат получили, время извлечь из него уран. Идём на гидрометаллургический завод.
"... При переработке уранового сырья образуются жидкие и твердые отходы низкой активности. Объем жидких отходов (сбросных растворов) составляет 1—5 т/т руды в зависимости от применяемой технологической схемы: на заводах с кислотным выщелачиванием 2—5 т, в среднем 3 т, при содовом выщелачивании 0,3—1,5 т, в среднем 1 т/т руды.
Жидкие отходы гидрометаллургических заводов представляют значительную опасность для окружающей среды в случае сброса их в гидрографическую сеть, что обусловлено содержанием в них радионуклидов 226Ra, 230Th и 210Pb и высокой концентрацией вредных химических веществ.
Концентрация 226Ra в жидких отходах зависит от первоначально содержавшегося в руде радия, а также от технологии переработки руды. Исследования распределения 226Ra и 230Th по стадиям технологического цикла показали, что на заводах с сернокислотным выщелачиванием растворяется 0,25—0,7% радия и около 80% тория, содержащихся в исходной руде, при содовом выщелачивании торий по существу не растворяется, но количество растворенного радия достигает 1,5—3%. Так, на заводе производительностью по руде 1000 т/сут (с содержанием урана 0,25%), работающем по схеме кислотного выщелачивания с экстракцией урана из растворов, количество содержащегося в перерабатываемой руде радия составляет 765 мг/сут, в том числе 3—5,5 мг/сут растворяется во время выщелачивания, из них 80% (2,4—4,4 мг/сут) сбрасывается с рафинатом и 15% (0,45—0,8 мг/сут) с песками и шламами. Оставшиеся 5% (0,15—0,3 мг/сут) будут со-держаться в химическом концентрате. Таким образом, основная часть (98—99,5%) 226Ra остается нерастворенной, однако концентрация его в сбросных растворах достигает более 1000 пКи/л, а в мелких суспензированных твердых частицах растворов может содержаться до нескольких тысяч пикокюри 226Ra на 1 г твердого.... "(С)
Твёрдые отходы при этом составляют примерно 95-98% массы рудного концентрата.
Это мы пока ещё получили урановый концентрат. Его ещё предстоит переводить в газовую фазу, выделять нужные изотопы... А в окружающей среде мы уже оставили сотни килограммов радия, тория, радона... И тонны химикатов.
Что же у нас с хранением отходов?
Пример номер раз: Теченский инцидент
Теча — река в России, берёт начало из озера Иртяш в Челябинской области (Южный Урал), впадает в реку Исеть в Курганской области (Зауралье).
Длина — 243 км, падение реки составляет 145 м, средний уклон 0,6‰.
Основные притоки — реки Мишеляк, Зюзелга, Басказык.
Загрязнение реки Теча произошло в результате постоянного санкционированного и аварийного сбросов жидких радиоактивных отходов обогащения урана ПО «Маяк» в открытую гидрографическую сеть. Сброс начался в 1948 году, одновременно с постройкой и пуском первого реактора ПО "Маяк". В 1949—1951 годах была сброшена основная масса радиоактивных нуклидов: около 12 ПБк стронция-90, 13 ПБк цезия-137, 106 ПБк короткоживущих радионуклидов. В период с 1951 по 1956 годы интенсивность сбросов активности в речную систему снизилась в 100 раз, а после 1956 года среднеактивные отходы стали поступать в открытую гидросеть в небольших количествах. Тем не менее, за период с 1949 по 1956 годы в экосистему реки Теча попало порядка 76 млн м³ сточных радиоактивных вод, общей активностью по бета-излучению 2,75 МКи.
Как результат - отселение из заражённой зоны вдоль реки населения, уничтожение населённых пунктов...
После этого на "Маяке" решили жидкие отходы концентрировать и хранить в бетонных ёмкостях. Продолжение следует - Кыштымский инцидент в 1957-м...
Пример номер два: "Кыштымская авария" — крупная радиационная техногенная авария, произошедшая 29 сентября 1957 года на химкомбинате «Маяк», расположенном в закрытом городе «Челябинск-40». Сейчас этот город называется Озёрск. Катастрофа называется Кыштымской ввиду того, что город Озёрск был засекречен и отсутствовал на картах до 1990 года. Кыштым — ближайший к нему город.
29 сентября 1957 года в 16:22 из-за выхода из строя системы охлаждения произошёл взрыв ёмкости объёмом 300 кубических метров, где содержалось около 80 м³ высокорадиоактивных ядерных отходов. Взрывом, оцениваемым в десятки тонн в тротиловом эквиваленте, ёмкость была разрушена, бетонное перекрытие толщиной 1 метр весом 160 тонн отброшено в сторону, в атмосферу было выброшено около 20 млн кюри радиации.
Часть радиоактивных веществ были подняты взрывом на высоту 1-2 км и образовали облако, состоящее из жидких и твёрдых аэрозолей. В течение 10-11 часов радиоактивные вещества выпали на протяжении 300—350 км в северо-восточном направлении от места взрыва (по направлению ветра). В зоне радиационного загрязнения оказалась территория нескольких предприятий комбината «Маяк», военный городок, пожарная часть, колония заключённых и далее территория площадью 23000 кв.км. с населением 270 000 человек в 217 населённых пунктах трёх областей: Челябинской, Свердловской и Тюменской. Сам Челябинск-40 не пострадал. 90 процентов радиационных загрязнений выпали на территории ЗАТО (закрытого административно-территориального образования химкомбината «Маяк»), а остальная часть рассеялась дальше.
В ходе ликвидации последствий аварии 23 деревни из наиболее загрязнённых районов с населением от 10 до 12 тысяч человек были отселены, а строения, имущество и скот уничтожены. Для предотвращения разноса радиации в 1959 году решением правительства была образована санитарно-защитная зона на наиболее загрязнённой части радиоактивного следа, где всякая хозяйственная деятельность была запрещена, а с 1968 года на этой территории образован Восточно-Уральский государственный заповедник. Сейчас зона заражения именуется Восточно-Уральским радиоактивным следом (ВУРС). Для ликвидации последствий аварии привлекались сотни тысяч военнослужащих и гражданского населения, получивших значительные дозы облучения.
Причины и масштабы катастрофы:
Комплекс, в который входила взорвавшаяся ёмкость, представлял собой заглублённое бетонное сооружение с ячейками — каньонами для ёмкостей из нержавеющей стали объёмом 300 кубометров каждая. В ёмкостях складировались жидкие высокорадиоактивные отходы химкомбината «Маяк». Из-за высокой радиоактивности их содержимое выделяет тепло, и по технологии ёмкости постоянно охлаждаются.
По официальной версии причина взрыва описывается так:
«Нарушение системы охлаждения вследствие коррозии и выхода из строя средств контроля в одной из ёмкостей хранилища радиоактивных отходов, объёмом 300 кубических метров, обусловило саморазогрев хранившихся там 70-80 тонн высокоактивных отходов преимущественно в форме нитратно-ацетатных соединений. Испарение воды, осушение остатка и разогрев его до температуры 330—350 градусов привели 29 сентября 1957 года в 16 часов по местному времени к взрыву содержимого ёмкости. Мощность взрыва оценивается в 70-100 т. тринитротолуола».
Другая версия гласит, что в бак-испаритель с горячим раствором нитрата плутония по ошибке добавили раствор оксалата плутония. При окислении оксалата нитратом выделилось большое количество энергии, что привело к перегреву и взрыву емкости, содержащей радиоактивную смесь.
Взрыв полностью разрушил ёмкость из нержавеющей стали, находившуюся в бетонном каньоне на глубине 8,2 м, сорвал и отбросил на 25 м бетонную плиту перекрытия каньона, в радиусе до 1 км в зданиях выбило стёкла; о других разрушениях не сообщается. Непосредственно от взрыва никто не погиб. В воздух было выброшено около 20 миллионов кюри радиоактивных веществ, содержавшихся в разрушенной ёмкости в виде аэрозолей, газов и механических взвесей (для сравнения: во время Чернобыльской аварии было выброшено до 14 × 1018 Бк, что составляет примерно 380 миллионов кюри, то есть примерно в 19 раз больше).
После взрыва, в течение первых суток, были выведены из зоны поражения военнослужащие и заключённые. Эвакуация населения из наиболее пострадавших деревень началась через 7-14 дней после аварии.
Территория, которая подверглась радиоактивному загрязнению в результате взрыва на химкомбинате, получила название Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС). Общая протяжённость ВУРСа составляла примерно 300 км в длину при ширине 5-10 километров. На этой площади почти в 20 тысяч кв. км. проживало около 270 тысяч человек, из них около 10 тысяч человек оказались на территории с плотностью радиоактивного загрязнения свыше 2 кюри на квадратный километр по стронцию-90 (период полураспада 28.8 года) и 2100 человек — с плотностью свыше 100 кюри на квадратный километр.
На территории с загрязнением свыше 2 кюри на квадратный километр по стронцию-90 находилось примерно 23 населённых пункта, в основном небольших деревень. Они были выселены, имущество, скот и дома были уничтожены. Урожай на больших территориях был уничтожен. Большие площади перепаханы и изъяты из сельхозоборота.
В целях предупреждения опасного влияния загрязнённой территории на окружающее население в 1959 году правительство СССР приняло решение об образовании на этой части ВУРСа санитарно-защитной зоны с особым режимом. В неё вошла территория, ограниченная изолинией 2-4 кюри на квадратный километр по стронцию-90, площадью около 700 кв. км. Земли этой зоны признаны временно непригодными для ведения сельского хозяйства. Здесь запрещается использовать земельные и лесные угодья, водоёмы, пахать и сеять, рубить лес, косить сено и пасти скот, охотиться, ловить рыбу, собирать грибы и ягоды. Без специального разрешения сюда никто не допускается. В 1968 году на этой территории создан Восточно-Уральский заповедник. В результате радиоактивного распада выпадений от аварии 1957 года площадь радиоактивного загрязнения территории заповедника сокращается. В настоящее время посещать заповедник нельзя, ибо уровень радиоактивности в нем по существующим нормам для человека все ещё очень высок. Атомный заповедник и по сей день играет важную роль и в проведении научных исследований, связанных с радиацией.
Но и на этом история не закончилась. Для хранения жидких отходов обогащения был создан Теченский каскад водоемов (ТКВ) — комплекс гидротехнических сооружений, принадлежащий ПО «Маяк». ТКВ представляет собой относительно замкнутую систему из четырёх водоёмов (В-3, В-4, В-10, В-11) и каналов, в которых отстаиваются низкоактивные жидкие радиоактивные отходы и осаждаются на дне нерастворимые в воде частицы, в том числе радиоактивные, образовавшиеся в ходе работы комбината «Маяк». Общая площадь водоёмов составляет 67,4 км², а общий объем — 357,9 млн м³.
Одним из водоёмов было озеро Карачай...
Пример номер три - озеро Карачай.
Карачáй — озеро в Челябинской области. С октября 1951 использовалось для хранения радиоактивных отходов ПО «Маяк».
С 1986 года по настоящее время начались работы по засыпке водоёма, к настоящему времени водоём засыпан.
Озеро Карачай расположено в центральной части водораздельного пространства озёр Улагач, Татыш, Малая Нанога, Кызылташ и реки Мишеляк на территории промплощадки химкомбината ПО «Маяк». С октября 1951 года озеро стали использовать как хранилище жидких радиоактивных отходов, что позволило значительно уменьшить их сброс в реку Теча. В озере скопилось около 120 млн кюри радиоактивных материалов в основном радиоактивные цезий-137 и стронций-90.
Период времени 1962—1966 гг. был маловодным. Уровень воды озера Карачай сильно понизился, при этом оголилось несколько гектаров дна озера. В результате ветрового подъёма донных отложений с оголившихся участков дна водоёма весной 1967 г. было вынесено радиационных материалов примерно на 600 000 Ku на окружающую территорию, в том числе и за пределы химкомбината. Благодаря розе ветров, они практически уложились в границы ВУРС (Восточно-Уральского Радиационного Следа). После этого инцидента были приняты меры по предотвращению подобных случаев. В течение 1967—1971 гг. были проведены работы по засыпке мелководий, рекультивации территории вокруг водоёма. В результате проведённых работ берега были подняты по всему периметру водоёма, площадь его зеркала сократилась до 36 га. В регламент по эксплуатации озера Карачай был введён жёсткий контроль уровня воды. Из-за высокой радиоактивности отложений озера мельчайшая радиоактивная пыль с поверхности берегов постоянно разносится ветром на окружающее пространство. В дальнейшем было принято решение о засыпке озера полностью, однако приступили к ней лишь в 1986 году. Но и после его засыпки проблема озера Карачай не исчезает, так как происходит радиоактивное заражение грунтовых вод в подземном пространстве.
Сегодня Карачай хранит в себе 120 миллионов радиоактивности. Прибавьте к этому около двух миллионов кюри твердых отходов, захороненных на территории "Маяка". Почти тысячу миллионов кюри, собранных там же в жидком виде в емкостях. Еще около 150 миллионов - радиоактивные осадки, выделенные из жидких отходов и собранные в спецхранилищах. Итого более миллиарда кюри радиоактивности накоплено в здешних озерах, хранилищах и могильниках.
