Кіріспе

Жоғары радиоактивті материалдар

Жоғары деңгейлі қалдықтар (ЖДҚ) – пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеу нәтижесінде пайда болатын ядролық қалдықтардың бір түрі. Ол екі негізгі нысанда кездеседі:

Бірінші және екінші циклді рафинаттар және ядролық қайта өңдеуден туындаған басқа қалдық ағындары. Сұйық жоғары деңгейлі қалдықтарды шыныландырудан (витрификация) пайда болған қалдықтар. Сұйық ЖДҚ әдетте шыныландыру күтіліп жатқан жер асты резервуарларында уақытша сақталады. Манхэттен жобасы және суық соғыс кезеңіндегі қару-жарақ бағдарламаларынан пайда болған жоғары деңгейлі қалдықтардың көп бөлігі осы нысанда сақталған, себебі одан әрі өңдеуге қаражат көбінесе бастапқы қару-жарақ бағдарламаларына кірмейтін. Пайдаланылған ядролық отын және шыныланған қалдықтар уақытша сақтаудан кейін ұзақ мерзімді кәдеге жаратуға қолайлы нысандар саналады. ЖДҚ реакторлық ядрода пайда болатын көптеген бөліну өнімдері мен трансураникалық элементтерді қамтиды және ең жоғары активті ядролық қалдық түрі болып табылады. ЖДҚ ядролық энергия өндірісінде пайда болатын жалпы радиоактивтіліктің 95%-дан астамын құрайды. Яғни, ядролық қалдықтардың көп бөлігі – радиациямен ластанған қорғаныш киімдері мен жабдықтары сияқты төмен және орташа деңгейлі қалдықтар болғанымен, ядролық энергия өндіру процесінде пайда болатын радиоактивтіліктің басым бөлігі жоғары деңгейлі қалдықтардан келеді. Кейбір елдер, әсіресе Франция, коммерциялық пайдаланылған отынды қайта өңдейді. Жоғары деңгейлі қалдықтар өте радиоактивті болғандықтан, оларды өңдеу және тасымалдау кезінде арнайы қорғаныс қажет. Бастапқыда оны салқындату да қажет, себебі ол көп мөлшерде жылу бөледі. Жылудың көп бөлігі, кем өмір сүретін нуклидтер ыдырағаннан кейін, шамамен 30 жылдық жартылай ыдырау периодына ие орташа өмір сүретін цезий-137 және стронций-90 бөліну өнімдерінен туындайды. Типиктелген 1000 МВт ядролық реактор жылына 25-30 тонна пайдаланылған отын өндіреді. Егер отынды қайта өңдеп, шыныландырса, қалдық көлемі жылына шамамен үш куб метрді құрайды, бірақ ыдырау жылуы шамамен бірдей болады. Жалпы, соңғы қалдықтар терең геологиялық репозиторийде (қоймада) кәдеге жаратылады деп есептеледі, және көптеген елдер мұндай нысанға жоспарлар жасады, оның ішінде Финляндия, Франция, Жапония, АҚШ және Швеция.

Анықтамалар

Жоғары радиоактивті қалдықтар – пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеуден туындаған, жоғары радиоактивті қалдықтар, соның ішінде қайта өңдеу кезінде тікелей пайда болатын сұйық қалдықтар және осындай сұйық қалдықтардан алынған, құрамында бөліну өнімдері жеткілікті концентрацияда бар кез келген қатты материал; сондай-ақ, қолданыстағы заңнамаға сәйкес, тұрақты оқшаулауды қажет ететін басқа да жоғары радиоактивті материалдар. Пайдаланылған реактор отыны. Пайдаланылған ядролық отын – электр энергиясын өндіруде бұрынғыдай тиімді болмай қалған реактор отыны, өйткені реакциялық улардың жиналуына байланысты бөліну процесі баяулаған. Дегенмен, ол әлі де қатты қыздырылған, жоғары радиоактивті және зиянды болуы мүмкін. Қайта өңдеуден алынған қалдықтар. Ядролық қаруға қажетті материалдар көбінесе реакторлық отынды қайта өңдеу арқылы алынады. Қайта өңдеу – пайдаланылған отынды уран мен плутонийді бөліп алу үшін химиялық түрде өңдеу әдісі. Қайта өңдеудің қосалқы өнімі – жоғары радиоактивті шлам.

Сақтау

Жоғары радиоактивті қалдықтар 10 немесе 20 жыл бойы пайдаланылған отын шоқыларында сақталады, содан кейін оларды құрғақ бөшкелік сақтау орындарына қоюға болады. 1997 жылы әлемдегі ядролық энергияның көп бөлігін өндіретін 20 елде реакторлардағы жұмсалған отынды сақтау сыйымдылығы 148 000 тоннаны құрады, оның 59% пайдаланылды. Реактордан тыс сақтау сыйымдылығы 78 000 тоннаны құрады, оның 44% пайдаланылды.