Радиоактивные отходы: виды, управление и долгосрочное хранение.

Радиоактивные отходы: виды (низкий, средний, высокий уровень), источники, хранение и переработка. Безопасность и регулирование обращения с радиоактивными материалами.

34 мин чтения

100%

Источник: Radioactive waste — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Непригодные для использования радиоактивные материалы

Радиоактивные отходы – это вид опасных отходов, содержащих радиоактивные материалы. Радиоактивные отходы образуются в результате многих видов деятельности, включая ядерную медицину, ядерные исследования, производство ядерной энергии, вывод из эксплуатации ядерных объектов, добычу редкоземельных элементов и переработку ядерного оружия. Хранение и утилизация радиоактивных отходов регулируются государственными органами с целью защиты здоровья человека и окружающей среды. Радиоактивные отходы классифицируются в основном на 3 категории: низкоуровневые отходы (LLW), такие как бумага, тряпки, инструменты, одежда, содержащие небольшое количество преимущественно короткоживущих радионуклидов; отходы среднего уровня (ILW), содержащие большее количество радиоактивности и требующие некоторой защиты от излучения; и высокоуровневые отходы (HLW), которые обладают высокой радиоактивностью и выделяют тепло из-за распада, что требует охлаждения и защиты от излучения. На предприятиях по переработке ядерного топлива около 96% отработавшего ядерного топлива перерабатывается обратно в топливо на основе урана и смешанных оксидов (MOX). Оставшиеся 4% составляют минорные актиноиды и продукты деления, последние из которых представляют собой смесь стабильных и быстро распадающихся (вероятно, уже распавшихся в бассейне выдержки отработавшего топлива) элементов, продуктов деления средней продолжительности жизни, таких как стронций-90 и цезий-137, и, наконец, семь долгоживущих продуктов деления с периодом полураспада от сотен тысяч до миллионов лет. Минорные актиноиды, в свою очередь, – это тяжелые элементы, отличные от урана и плутония, образующиеся при захвате нейтронов. Их период полураспада варьируется от нескольких лет до миллионов лет, и как альфа-излучатели они особенно радиотоксичны. Несмотря на предлагаемые и, в меньшей степени, существующие способы применения всех этих элементов, крупномасштабная переработка с использованием процесса PUREX рассматривает их как отходы вместе с продуктами деления. Отходы затем преобразуются в стеклоподобную керамику для хранения в глубоком геологическом хранилище. Срок хранения радиоактивных отходов зависит от типа отходов и содержащихся в них радиоактивных изотопов. Краткосрочные подходы к хранению радиоактивных отходов включают разделение и хранение на поверхности или вблизи поверхности. Захоронение в глубоком геологическом хранилище является предпочтительным решением для долгосрочного хранения отходов высокого уровня, а повторное использование и трансмутация – предпочтительными решениями для сокращения объема HLW. Ограничения на переработку отработавшего ядерного топлива носят нормативный и экономический характер, а также связаны с проблемой радиоактивного загрязнения, если химические процессы разделения не могут обеспечить очень высокую степень чистоты. Кроме того, элементы могут присутствовать как в полезных, так и в нежелательных изотопах, что потребует дорогостоящего и энергоемкого разделения изотопов для их использования – в настоящее время экономически нецелесообразная задача. Объем радиоактивных отходов и подходы к их управлению в большинстве развитых стран обобщаются и периодически пересматриваются в рамках совместной конвенции Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ).

Radioactive waste is a type of hazardous waste that contains radioactive material. Radioactive waste is a result of many activities, including nuclear medicine, nuclear research, nuclear power generation, nuclear decommissioning, rare earth mining, and nuclear weapons reprocessing. The storage and disposal of radioactive waste is regulated by government agencies in order to protect human health and the environment. Radioactive waste is broadly classified into 3 categories: low level waste (LLW), such as paper, rags, tools, clothing, which contain small amounts of mostly short lived radioactivity; intermediate level waste (ILW), which contains higher amounts of radioactivity and requires some shielding; and high level waste (HLW), which is highly radioactive and hot due to decay heat, thus requiring cooling and shielding. In nuclear reprocessing plants about 96% of spent nuclear fuel is recycled back into uranium based and mixed oxide (MOX) fuels. The residual 4% is minor actinides and fission products the latter of which are a mixture of stable and quickly decaying (most likely already having decayed in the spent fuel pool) elements, medium lived fission products such as strontium 90 and caesium 137 and finally seven long lived fission products with half lives in the hundreds of thousands to millions of years. The minor actinides meanwhile are heavy elements other than uranium and plutonium which are created by neutron capture. Their half lives range from years to millions of years and as alpha emitters they are particularly radiotoxic. While there are proposed and to a much lesser extent current uses of all those elements, commercial scale reprocessing using the PUREX process disposes of them as waste together with the fission products. The waste is subsequently converted into a glass like ceramic for storage in a deep geological repository. The time radioactive waste must be stored for depends on the type of waste and radioactive isotopes it contains. Short term approaches to radioactive waste storage have been segregation and storage on the surface or near surface. Burial in a deep geological repository is a favored solution for long term storage of high level waste, while re use and transmutation are favored solutions for reducing the HLW inventory. Boundaries to recycling of spent nuclear fuel are regulatory and economic as well as the issue of radioactive contamination if chemical separation processes cannot achieve a very high purity. Furthermore, elements may be present in both useful and troublesome isotopes, which would require costly and energy intensive isotope separation for their use a currently uneconomic prospect. A summary of the amounts of radioactive waste and management approaches for most developed countries are presented and reviewed periodically as part of a joint convention of the International Atomic Energy Agency (IAEA).

Характер и значение

Количество радиоактивных отходов обычно состоит из множества радионуклидов – нестабильных изотопов элементов, распадающихся с выделением ионизирующего излучения, опасного для человека и окружающей среды. Разные изотопы испускают различные типы и уровни излучения в течение разного времени.

Физика

Радиоактивность всех радиоактивных отходов со временем уменьшается. Все радионуклиды, содержащиеся в отходах, имеют период полураспада — время, за которое распадается половина атомов, превращаясь в другой нуклид. В конечном итоге все радиоактивные отходы распадаются до нерадиоактивных элементов (то есть стабильных нуклидов). Поскольку радиоактивный распад подчиняется закону полураспада, скорость распада обратно пропорциональна времени распада. Иными словами, интенсивность излучения долгоживущего изотопа, такого как йод-129, будет значительно ниже, чем у короткоживущего изотопа, например, йода-131. В двух таблицах представлены некоторые из основных радиоизотопов, их периоды полураспада и доля их вклада в излучение по сравнению с делением урана-235. Энергия и тип ионизирующего излучения, испускаемого радиоактивным веществом, также являются важными факторами, определяющими степень его опасности для человека. Химические свойства радиоактивного элемента определяют его подвижность и вероятность распространения в окружающей среде и загрязнения людей. Ситуация усложняется тем, что многие радиоизотопы не распадаются сразу до стабильного состояния, а последовательно превращаются в радиоактивные продукты распада в цепочке распада, прежде чем достичь стабильного состояния.

Фармакокинетика

Воздействие радиоактивных отходов может оказывать влияние на здоровье из-за воздействия ионизирующего излучения. У человека доза в 1 зиверт несет риск развития рака в 5,5%, и регулирующие органы исходят из предположения, что риск линейно пропорционален дозе, даже при малых дозах. Ионизирующее излучение может вызывать делеции в хромосомах. Если облучается развивающийся организм, например, плод, то возможно возникновение врожденного дефекта, однако маловероятно, что этот дефект затронет гамету или клетку, формирующую гаметы. Частота мутаций, индуцированных радиацией, у людей невелика, как и у большинства млекопитающих, благодаря естественным механизмам клеточного восстановления, многие из которых становятся известными лишь сейчас. Эти механизмы варьируются от восстановления ДНК, РНК и белков до внутриклеточного лизосомного расщепления дефектных белков и даже индуцированного клеточного самоубийства – апоптоза.

В зависимости от типа распада и фармакокинетики элемента (от того, как организм его перерабатывает и с какой скоростью), опасность, связанная с воздействием определенной активности радиоизотопа, будет различаться. Например, йод-131 является короткоживущим бета- и гамма-излучателем, но поскольку он концентрируется в щитовидной железе, он способен причинить больший вред, чем цезий-137, который, будучи водорастворимым, быстро выводится с мочой. Аналогичным образом, альфа-излучающие актиниды и радий считаются очень опасными, поскольку они, как правило, имеют длительный биологический период полураспада, а их излучение обладает высокой относительной биологической эффективностью, что делает его гораздо более разрушительным для тканей при одинаковом количестве переданной энергии. Из-за этих различий правила определения биологического повреждения существенно различаются в зависимости от радиоизотопа, времени воздействия и иногда от природы химического соединения, содержащего радиоизотоп.

Передняя часть

Отходы от начальной стадии ядерного топливного цикла обычно представляют собой альфа-излучающие отходы, образующиеся при добыче урана. Они часто содержат радий и продукты его распада. Концентрат диоксида урана (UO2), получаемый при добыче, радиоактивен примерно в тысячу раз сильнее гранита, используемого в строительстве. Он извлекается из желтого кекса (U3O8), а затем преобразуется в газообразный гексафторид урана (UF6). В газообразном состоянии он подвергается обогащению для повышения содержания U-235 с 0,7% до примерно 4,4% (LEU). Затем он превращается в твердый керамический оксид (UO2) для изготовления топливных элементов реактора. Основным побочным продуктом обогащения является обедненный уран (DU), состоящий главным образом из изотопа U-238, с содержанием U-235 около 0,3%. Он хранится в виде UF6 или U3O8. Часть его используется в областях, где его исключительно высокая плотность является преимуществом, например, в бронебойных снарядах, и даже, по крайней мере, в одном случае, в киле парусника. Он также используется вместе с плутонием для производства смешанного оксидного топлива (MOX) и для разбавления или понижения обогащенности высокообогащенного урана из военных запасов, который сейчас перенаправляется на использование в качестве реакторного топлива.

Задняя часть

В конце ядерного топливного цикла, в основном отработавшее топливо, содержит продукты деления, излучающие бета- и гамма-излучение, и актиниды, излучающие альфа-частицы, такие как уран-234 (период полураспада 245 тысяч лет), нептуний-237 (2,144 миллиона лет), плутоний-238 (87,7 лет) и америций-241 (432 года), а также иногда источники нейтронов, например, калифорний (период полураспада 898 лет для калифорния-251). Эти изотопы образуются в ядерных реакторах. Важно различать обогащение урана для производства топлива и переработку отработавшего топлива. Отработавшее топливо содержит высокорадиоактивные продукты деления (см. высокоактивные отходы ниже). Многие из них являются поглотителями нейтронов, называемыми «нейтронными ядами» в данном контексте. В конечном итоге их концентрация достигает такого уровня, что они поглощают достаточное количество нейтронов для остановки цепной реакции, даже при полном удалении регулирующих стержней. В этот момент топливо необходимо заменить в реакторе на свежее, несмотря на то, что в нем все еще содержится значительное количество урана-235 и плутония. В Соединенных Штатах это отработавшее топливо обычно «хранится», в то время как в других странах, таких как Россия, Великобритания, Франция, Япония и Индия, оно перерабатывается для извлечения продуктов деления, после чего топливо может быть повторно использовано. Продукты деления, извлеченные из топлива, представляют собой концентрированную форму высокоактивных отходов, как и химические вещества, используемые в процессе переработки. В то время как большинство стран перерабатывают топливо, осуществляя один цикл плутония, Индия планирует внедрение нескольких схем переработки плутония, а Россия реализует замкнутый ядерный цикл.

Состав топлива и долгосрочная радиоактивность

Использование различных видов топлива в ядерных реакторах приводит к различным составам отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и, соответственно, к различным кривым активности. Наиболее распространенным материалом является U-238, а также другие изотопы урана, другие актиниды, продукты деления и продукты активации. Долгоживущие радиоактивные отходы, образующиеся на завершающем этапе топливного цикла, особенно важны при разработке комплексного плана управления ОЯТ. При рассмотрении долгосрочного радиоактивного распада, актиниды в ОЯТ оказывают значительное влияние из-за их характерно длительного периода полураспада. Состав актинидов в ОЯТ будет различаться в зависимости от используемого в ядерном реакторе топлива. Примером этого является использование ядерного топлива с торием. Th-232 является воспроизводимым материалом, который может подвергаться захвату нейтрона и двум бета-минус распадам, в результате чего образуется делящийся U-233. ОЯТ цикла с торием будет содержать U-233, и его радиоактивный распад существенно повлияет на долгосрочную кривую активности ОЯТ в течение примерно миллиона лет. Сравнение активности, связанной с U-233, для трех различных типов ОЯТ представлено на рисунке в правом верхнем углу. Рассматриваемые топлива: торий с плутонием реакторного качества (RGPu), торий с плутонием оружейного качества (WGPu) и смешанное оксидное топливо (MOX, без тория). Для RGPu и WGPu показано начальное количество U-233 и его распад в течение примерно миллиона лет, что влияет на общую кривую активности этих трех типов топлива. Отсутствие U-233 и его дочерних продуктов в исходном топливе MOX приводит к снижению активности в области 3 на рисунке в правом нижнем углу, в то время как для RGPu и WGPu кривая остается выше из-за присутствия U-233, который еще не полностью распался. Ядерная переработка позволяет извлекать актиниды из отработавшего топлива для их повторного использования или уничтожения (см.).

Опасения по поводу распространения

Поскольку уран и плутоний являются материалами для ядерного оружия, существуют опасения по поводу распространения. В отработавшем ядерном топливе плутоний обычно представляет собой плутоний реакторного качества. Помимо плутония-239, который прекрасно подходит для создания ядерного оружия, он содержит значительное количество нежелательных примесей: плутония-240, плутония-241 и плутония-238. Эти изотопы чрезвычайно сложно разделить, и существуют более экономически выгодные способы получения делящегося материала (например, обогащение урана или специализированные реакторы для производства плутония). Высокоактивные отходы содержат продукты деления, большинство из которых относительно недолговечны. Это вызывает опасения, поскольку при длительном хранении отходов, возможно, в глубоком геологическом хранилище, продукты деления распадаются, снижая радиоактивность отходов и облегчая доступ к плутонию. Нежелательная примесь Pu-240 распадается быстрее, чем Pu-239, и, следовательно, качество материала для бомбы со временем повышается (хотя его количество также уменьшается). Таким образом, некоторые утверждают, что со временем эти глубокие хранилища могут превратиться в «плутониевые рудники», из которых материал для ядерного оружия можно будет извлечь относительно легко. Критики этой идеи указывают на сложность извлечения полезного материала из герметичных глубоких хранилищ, что делает другие методы более предпочтительными. В частности, высокая радиоактивность и тепло (80 °C в окружающей породе) значительно усложняют разработку хранилища, а требуемые методы обогащения связаны с высокими капитальными затратами. Pu-239 распадается до U-235, который пригоден для оружия и имеет очень большой период полураспада (около 109 лет). Таким образом, плутоний может распадаться, оставляя уран-235. Однако современные реакторы лишь умеренно обогащены U-235 по отношению к U-238, поэтому U-238 продолжает служить денатурирующим агентом для любого U-235, образующегося при распаде плутония. Одним из решений этой проблемы является переработка плутония и его использование в качестве топлива, например, в быстрых реакторах. В пирометаллургических быстрых реакторах отделенный плутоний и уран загрязнены актинидами и не могут быть использованы для создания ядерного оружия.

Since uranium and plutonium are nuclear weapons materials, there have been proliferation concerns. Ordinarily (in spent nuclear fuel), plutonium is reactor grade plutonium. In addition to plutonium 239, which is highly suitable for building nuclear weapons, it contains large amounts of undesirable contaminants: plutonium 240, plutonium 241, and plutonium 238. These isotopes are extremely difficult to separate, and more cost effective ways of obtaining fissile material exist (e. g., uranium enrichment or dedicated plutonium production reactors). High level waste is full of highly radioactive fission products, most of which are relatively short lived. This is a concern since if the waste is stored, perhaps in deep geological storage, over many years the fission products decay, decreasing the radioactivity of the waste and making the plutonium easier to access. The undesirable contaminant Pu 240 decays faster than the Pu 239, and thus the quality of the bomb material increases with time (although its quantity decreases during that time as well). Thus, some have argued, as time passes, these deep storage areas have the potential to become "plutonium mines", from which material for nuclear weapons can be acquired with relatively little difficulty. Critics of the latter idea have pointed out the difficulty of recovering useful material from sealed deep storage areas makes other methods preferable. Specifically, high radioactivity and heat (80 °C in surrounding rock) greatly increase the difficulty of mining a storage area, and the enrichment methods required have high capital costs. Pu 239 decays to U 235 which is suitable for weapons and which has a very long half life (roughly 109 years). Thus plutonium may decay and leave uranium 235. However, modern reactors are only moderately enriched with U 235 relative to U 238, so the U 238 continues to serve as a denaturation agent for any U 235 produced by plutonium decay. One solution to this problem is to recycle the plutonium and use it as a fuel e. g. in fast reactors. In pyrometallurgical fast reactors, the separated plutonium and uranium are contaminated by actinides and cannot be used for nuclear weapons.

Разработка и применение ядерного оружия

Отходы от вывода из эксплуатации ядерного оружия вряд ли будут содержать значительную бета- или гамма-активность, за исключением трития и америция. Более вероятно, что они будут содержать альфа-излучающие актиниды, такие как Pu-239, являющийся делящимся материалом, используемым в бомбах, а также некоторые материалы с гораздо более высокой удельной активностью, такие как Pu-238 или Po. В прошлом нейтронным инициатором атомной бомбы часто служили бериллий и высокоактивный альфа-излучатель, например, полоний; альтернативой полонию является Pu-238. По соображениям национальной безопасности сведения о конструкции современных бомб обычно не публикуются. Некоторые конструкции могут включать радиоизотопный термоэлектрический генератор, использующий Pu-238 для обеспечения длительного источника электроэнергии для электроники устройства. Вероятно, что делящийся материал старой бомбы, подлежащей модернизации, будет содержать продукты распада изотопов плутония, использованных в ней, включая, вероятно, U-236 из примесей Pu-240, а также некоторое количество U-235, образовавшегося при распаде Pu-239. Ввиду относительно длительного периода полураспада этих изотопов плутония, отходы от радиоактивного распада материала сердечника бомбы будут незначительными и, в любом случае, менее опасными (даже с точки зрения простой радиоактивности), чем сам Pu-239. Бета-распад Pu-241 приводит к образованию Am-241; накопление америция, вероятно, будет представлять большую проблему, чем распад Pu-239 и Pu-240, поскольку америций является гамма-излучателем (увеличивая внешнее облучение персонала) и альфа-излучателем, который может вызывать выделение тепла. Плутоний можно отделить от америция различными способами, включая пирохимические процессы и экстракцию водными/органическими растворителями. Усеченный процесс экстракции типа PUREX может быть одним из возможных методов разделения. Природный уран не является делящимся, поскольку содержит 99,3% U-238 и только 0,7% U-235.

Отходы наследия

Из-за исторической деятельности, как правило связанной с радиевой промышленностью, добычей урана и военными программами, многочисленные объекты содержат или загрязнены радиоактивностью. По данным Министерства энергетики США, только в Соединенных Штатах насчитывается "миллионы галлонов радиоактивных отходов", а также "тысячи тонн отработанного ядерного топлива и материалов" и "огромные объемы загрязненной почвы и воды". Несмотря на значительное количество отходов, Министерство энергетики поставило цель успешно очистить все в настоящее время загрязненные объекты к 2025 году. Министерство энергетики планирует очистить или снизить риски на многих или всех этих объектах к 2025 году, используя недавно разработанный метод геоплавления, однако эта задача может быть сложной, и признается, что некоторые объекты, возможно, никогда не будут полностью восстановлены. Например, только в одном из этих 108 крупных участков, Ок-Риджской национальной лаборатории, было зафиксировано как минимум "167 известных мест утечки загрязняющих веществ" в одном из трех подразделений лаборатории.

Радиоактивные материалы, встречающиеся в природе

Вещества, содержащие естественную радиоактивность, известны как NORM (природно встречающиеся радиоактивные материалы). После промышленной переработки, которая выявляет или концентрирует эту природную радиоактивность (например, добыча угля и его вывод на поверхность или сжигание для получения концентрированной золы), она становится технологически усиленным природно встречающимся радиоактивным материалом (TENORM). Большая часть этих отходов состоит из веществ, испускающих альфа-частицы, образующихся в цепочках распада урана и тория. Основным источником радиации в организме человека является калий-40 (40K), обычно в количестве 17 миллиграммов в организме одновременно и 0,4 миллиграмма в день. Большинство горных пород, особенно гранит, содержат небольшое количество радиоактивных веществ из-за содержания в них калия-40, тория и урана. Обычно уровень воздействия составляет от 1 миллизиверта (мЗв) до 13 мЗв в год, в зависимости от местоположения, при этом среднее воздействие радиации от природных радиоизотопов составляет 2,0 мЗв на человека в год во всем мире. Это составляет основную часть типичной общей дозы (при среднегодовой дозе от других источников в размере 0,6 мЗв от медицинских обследований в среднем по всей популяции, 0,4 мЗв от космических лучей, 0,005 мЗв от последствий прошлых атмосферных ядерных испытаний, 0,005 мЗв от профессионального облучения, 0,002 мЗв от аварии на Чернобыльской АЭС и 0,0002 мЗв от ядерного топливного цикла).

Уголь

Уголь содержит небольшое количество радиоактивного урана, бария, тория и калия, но в случае чистого угля это значительно меньше средней концентрации этих элементов в земной коре. Окружающие слои, такие как сланцы или глинистые породы, часто содержат немного больше среднего значения, и это может отражаться на содержании золы в "грязном" угле. Более активные минералы золы концентрируются в уносе, поскольку они плохо сгорают. Согласно отчетам Национального совета США по радиационной защите и измерениям (NCRP), воздействие на население от электростанций мощностью 1000 МВт составляет 490 человеко-рем в год для угольных электростанций, что в 100 раз превышает показатель для атомных электростанций (4,8 человеко-рем в год). Воздействие от полного ядерного топливного цикла, от добычи до утилизации отходов, составляет 136 человеко-рем в год; соответствующее значение для использования угля, от добычи до утилизации отходов, "вероятно, неизвестно". Радиоактивные элементы представляют собой промышленную проблему в некоторых нефтяных скважинах, где работники, находящиеся в непосредственном контакте с сырой нефтью и рассолом, могут подвергаться воздействию доз, оказывающих негативное влияние на здоровье. Из-за относительно высокой концентрации этих элементов в рассоле, его утилизация также является технологической задачей. В Соединенных Штатах рассол, тем не менее, освобожден от правил обращения с опасными отходами и может утилизироваться независимо от содержания радиоактивных или токсичных веществ с 1980-х годов.

Добыча редкоземельных металлов

В связи с естественным содержанием радиоактивных элементов, таких как торий и радий, в редкоземельных рудах, горнодобывающие работы также приводят к образованию отходов и минеральных отложений с незначительной радиоактивностью.

Отходы мельницы

Урановые хвосты – это отходы, образующиеся в результате первичной переработки ураносодержащей руды. Они не обладают значительной радиоактивностью. Отходы обогатительных фабрик иногда называют отходами по категории 11(e)(2) в соответствии с разделом Закона об атомной энергии 1946 года, определяющим их. Урановые хвосты обычно содержат химически опасные тяжелые металлы, такие как свинец и мышьяк. На многих старых горнодобывающих площадках, особенно в Колорадо, Нью-Мексико и Юте, образовались огромные отвалы урановых хвостов. Несмотря на относительно невысокую радиоактивность, они характеризуются длительным периодом полураспада. Урановые хвосты часто содержат радий, торий и незначительное количество урана.

Малоотходные отходы

Низкоуровневые отходы (НОУ) образуются в больницах и промышленности, а также в ядерном топливном цикле. К отходам низкого уровня относятся бумага, тряпки, инструменты, одежда, фильтры и другие материалы, содержащие небольшое количество радиоактивности, преимущественно с коротким периодом полураспада. Материалы, происходящие из любой зоны активной области, обычно классифицируются как НОУ в качестве меры предосторожности, даже при маловероятной возможности загрязнения радиоактивными веществами. Радиоактивность таких отходов, как правило, не превышает таковой у аналогичных материалов, утилизированных в неактивной зоне, например, в обычном офисном здании. Примеры НОУ включают в себя ветошь, швабры, медицинские трубки, трупы лабораторных животных и прочее. Отходы НОУ составляют 94% от общего объема радиоактивных отходов в Великобритании, большая часть которых утилизируется в Камбрии, сначала в траншейных захоронениях, а теперь – в металлических контейнерах, уложенных в бетонных хранилищах. Новый участок на севере Шотландии – это площадка в Дунери, подготовленная к выдерживанию 4-метрового цунами. Отходы среднего уровня включают смолы, химический шлам и металлические оболочки ядерного топлива, а также загрязненные материалы от вывода реакторов из эксплуатации. Они могут быть затвердевшими в бетоне или битуме, либо смешанными с кремнеземом и витрифицированными для захоронения. Как правило, отходы с коротким периодом полураспада (в основном нетопливные материалы от реакторов) захораниваются в неглубоких хранилищах, а отходы с длительным периодом полураспада (от топлива и переработки топлива) – в геологических хранилищах. В США эта категория отходов не определена нормативными актами, но термин используется в Европе и других странах. Отходы среднего уровня составляют 6% от общего объема радиоактивных отходов в Великобритании. Точное определение отходов высокого уровня (ОВУ) различается в разных странах. После того, как ядерный топливный элемент отработал один топливный цикл и был извлечен из активной зоны, он считается ОВУ. Отработанное топливо содержит в основном уран, продукты деления и трансплутониевые элементы, образовавшиеся в активной зоне реактора. Отработанное топливо обладает высокой радиоактивностью и часто сильно нагрето. На ОВУ приходится более 95% общей радиоактивности, образующейся в процессе производства ядерной электроэнергии, однако они составляют менее 1% от общего объема радиоактивных отходов, образующихся в Великобритании. В целом, 60-летняя ядерная программа в Великобритании до 2019 года произвела 2150 м³ ОВУ. 1000-мегаваттная атомная электростанция производит около 27 тонн отработавшего ядерного топлива (непереработанного) ежегодно. Для сравнения, количество золы, образующейся на угольных электростанциях только в Соединенных Штатах, оценивается в 130 000 000 тонн в год, а унос золы, по оценкам, выделяет в 100 раз больше радиации, чем эквивалентная атомная электростанция. В 2010 году было подсчитано, что в мире хранится около 250 000 тонн ядерных ОВУ. Это не включает в себя объемы, попавшие в окружающую среду в результате аварий или испытаний. По оценкам, в Японии в 2015 году хранилось 17 000 тонн ОВУ. По состоянию на 2019 год в Соединенных Штатах хранится более 90 000 тонн ОВУ. ОВУ транспортировались в другие страны для хранения или переработки, а в некоторых случаях – возвращались обратно в виде активного топлива. Продолжающиеся споры по поводу захоронения высокоактивных отходов являются серьезным препятствием для глобального расширения ядерной энергетики. По состоянию на 2019 год ни одного специализированного гражданского объекта для захоронения ОВУ в эксплуатацию не введено, поскольку небольшие объемы ОВУ ранее не оправдывали инвестиции. Финляндия находится на продвинутой стадии строительства хранилища отработавшего ядерного топлива Онкало, которое планируется открыть в 2025 году на глубине 400–450 м. Франция находится на стадии планирования строительства объекта Cigeo глубиной 500 м в Бюре. Швеция планирует площадку в Форсмарке. Канада планирует объект глубиной 680 м вблизи озера Гурон в провинции Онтарио. Республика Корея планирует открыть объект примерно в 2028 году. Операция Моррис в округе Гранди, штат Иллинойс, в настоящее время является единственным де-факто местом хранения радиоактивных отходов высокого уровня в Соединенных Штатах.

Low level waste (LLW) is generated from hospitals and industry, as well as the nuclear fuel cycle. Low level wastes include paper, rags, tools, clothing, filters, and other materials which contain small amounts of mostly short lived radioactivity. Materials that originate from any region of an Active Area are commonly designated as LLW as a precautionary measure even if there is only a remote possibility of being contaminated with radioactive materials. Such LLW typically exhibits no higher radioactivity than one would expect from the same material disposed of in a non active area, such as a normal office block. Example LLW includes wiping rags, mops, medical tubes, laboratory animal carcasses, and more. LLW waste makes 94% of all radioactive waste volume in the UK most of it disposed of in Cumbria first in landfill style trenches, and now using grouted metal containers that are stacked in concrete vaults. A new site in the north of Scotland is the Dounreay site which is prepared to withstand a 4m tsunami. Intermediate level wastes includes resins, chemical sludge and metal nuclear fuel cladding, as well as contaminated materials from reactor decommissioning. It may be solidified in concrete or bitumen or mixed with silica sand and vitrified for disposal. As a general rule, short lived waste (mainly non fuel materials from reactors) is buried in shallow repositories, while long lived waste (from fuel and fuel reprocessing) is deposited in geological repository. Regulations in the United States do not define this category of waste; the term is used in Europe and elsewhere. ILW makes 6% of all radioactive waste volume in the UK. The exact definition of HLW differs internationally. After a nuclear fuel rod serves one fuel cycle and is removed from the core, it is considered HLW. Spent fuel rods contain mostly uranium with fission products and transuranic elements generated in the reactor core. Spent fuel is highly radioactive and often hot. HLW accounts for over 95% of the total radioactivity produced in the process of nuclear electricity generation but it contributes to less than 1% of volume of all radioactive waste produced in the UK. Overall, the 60 year long nuclear program in the UK up until 2019 produced 2150 m3 of HLW. A 1000 megawatt nuclear power plant produces about 27 t of spent nuclear fuel (unreprocessed) every year. For comparison, the amount of ash produced by coal power plants in the United States alone is estimated at 130,000,000 t per year and fly ash is estimated to release 100 times more radiation than an equivalent nuclear power plant. In 2010, it was estimated that about 250,000 t of nuclear HLW were stored globally. This does not include amounts that have escaped into the environment from accidents or tests. Japan is estimated to hold 17,000 t of HLW in storage in 2015. As of 2019, the United States has over 90,000 t of HLW. HLW have been shipped to other countries to be stored or reprocessed and, in some cases, shipped back as active fuel. The ongoing controversy over high level radioactive waste disposal is a major constraint on the nuclear power's global expansion. As of 2019 no dedicated civilian high level nuclear waste site is operational as small amounts of HLW did not justify the investment before. Finland is in the advanced stage of the construction of the Onkalo spent nuclear fuel repository, which is planned to open in 2025 at 400–450 m depth. France is in the planning phase for a 500 m deep Cigeo facility in Bure. Sweden is planning a site in Forsmark. Canada plans a 680 m deep facility near Lake Huron in Ontario. The Republic of Korea plans to open a site around 2028. The Morris Operation in Grundy County, Illinois, is currently the only de facto high level radioactive waste storage site in the United States.

Трансурановые отходы

Трансурановые отходы (TRUW), как это определено в нормативных документах США, представляют собой, независимо от формы или происхождения, отходы, загрязненные альфа-излучающими трансурановыми радионуклидами с периодом полураспада более 20 лет и концентрацией более 100 нКи/г (3,7 МБк/кг), за исключением высокоактивных отходов. Элементы с атомным номером больше, чем у урана, называются трансурановыми ("за ураном"). Ввиду их длительного периода полураспада, TRUW утилизируются с большей осторожностью, чем отходы низкого или среднего уровня. В Соединенных Штатах они образуются главным образом в процессе производства ядерного оружия и состоят из одежды, инструментов, ветоши, остатков, обломков и других предметов, загрязненных небольшим количеством радиоактивных элементов (в основном плутония). Согласно законодательству США, трансурановые отходы дополнительно классифицируются на "контактно-обращаемые" (CH) и "дистанционно-обращаемые" (RH) в зависимости от мощности дозы радиации, измеряемой на поверхности контейнера с отходами. Для CH TRUW поверхностная мощность дозы не превышает 200 мрем/ч (2 мЗв/ч), в то время как для RH TRUW она составляет 200 мрем/ч (2 мЗв/ч) и более. CH TRUW не обладает столь же высокой радиоактивностью, как высокоактивные отходы, и не выделяет значительное количество тепла, однако RH TRUW может быть сильно радиоактивным, с поверхностной мощностью дозы до 1 000 000 мрем/ч (10 000 мЗв/ч). В настоящее время Соединенные Штаты осуществляют захоронение TRUW, образующихся на военных объектах, на пилотном заводе по изоляции отходов (WIPP) в глубоком соленом пласте в штате Нью-Мексико.

Профилактика

В будущем одним из способов сокращения накопления отходов является постепенный отказ от существующих реакторов в пользу реакторов поколения IV, которые производят меньше отходов на единицу выработанной энергии. Быстрые реакторы, такие как БН-800 в России, также способны использовать топливо MOX, производимое из переработанного отработавшего ядерного топлива традиционных реакторов. В 2014 году Агентство по выводу из эксплуатации ядерных объектов Великобритании опубликовало аналитическую записку о прогрессе в подходах к управлению отделенным плутонием, в которой суммированы выводы работы, представленные NDA правительству Великобритании.

Стекление

Долгосрочное хранение радиоактивных отходов требует стабилизации отходов в форму, которая не будет реагировать и не будет разлагаться в течение длительных периодов времени. Предполагается, что одним из способов достижения этого является витрификация. В настоящее время на объекте Sellafield высокоактивные отходы (рафинат первого цикла PUREX) смешиваются с сахаром и затем подвергаются кальцинации. Кальцинация включает в себя пропускание отходов через нагретую вращающуюся трубу. Целью кальцинации является удаление воды из отходов и денитрация продуктов деления для повышения стабильности получаемого стекла. Образующийся "кальцин" непрерывно подается в печь с индукционным нагревом вместе с фрагментированным стеклом. Полученное стекло – это новое вещество, в котором отходы внедрены в стеклянную матрицу при ее затвердевании. В расплавленном состоянии этот продукт заливается в цилиндрические контейнеры из нержавеющей стали ("цилиндры") в периодическом процессе. При охлаждении жидкость затвердевает ("витрифицируется") в стекло. После формирования стекло обладает высокой устойчивостью к воде. После заполнения цилиндра на его головку приваривается уплотнение. Затем цилиндр промывается. После проверки на внешнее загрязнение стальной цилиндр хранится, как правило, в подземном хранилище. В такой форме отходы должны быть иммобилизованы на тысячи лет. Стекло внутри цилиндра обычно представляет собой черное глянцевое вещество. Вся эта работа (в Соединенном Королевстве) выполняется с использованием систем горячих камер. Сахар добавляется для контроля химии рутения и предотвращения образования летучего RuO4, содержащего радиоактивные изотопы рутения. В западных странах стекло обычно является боросиликатным (подобным Pyrex), а в бывшем Советском Союзе обычно используется фосфатное стекло. Количество продуктов деления в стекле должно быть ограничено, поскольку некоторые из них (палладий, другие металлы платиновой группы и теллур) склонны к образованию металлических фаз, которые отделяются от стекла. Массовая витрификация использует электроды для плавления почвы и отходов, которые затем захораниваются под землей. В Германии действует завод по витрификации, который перерабатывает отходы небольшого демонстрационного завода по переработке, который впоследствии был закрыт.

Long term storage of radioactive waste requires the stabilization of the waste into a form that will neither react nor degrade for extended periods. It is theorized that one way to do this might be through vitrification. Currently at Sellafield the high level waste (PUREX first cycle raffinate) is mixed with sugar and then calcined. Calcination involves passing the waste through a heated, rotating tube. The purposes of calcination are to evaporate the water from the waste and de nitrate the fission products to assist the stability of the glass produced. The 'calcine' generated is fed continuously into an induction heated furnace with fragmented glass. The resulting glass is a new substance in which the waste products are bonded into the glass matrix when it solidifies. As a melt, this product is poured into stainless steel cylindrical containers ("cylinders") in a batch process. When cooled, the fluid solidifies ("vitrifies") into the glass. After being formed, the glass is highly resistant to water. After filling a cylinder, a seal is welded onto the cylinder head. The cylinder is then washed. After being inspected for external contamination, the steel cylinder is stored, usually in an underground repository. In this form, the waste products are expected to be immobilized for thousands of years. The glass inside a cylinder is usually a black glossy substance. All this work (in the United Kingdom) is done using hot cell systems. Sugar is added to control the ruthenium chemistry and to stop the formation of the volatile RuO4 containing radioactive ruthenium isotopes. In the West, the glass is normally a borosilicate glass (similar to Pyrex), while in the former Soviet Union it is normal to use a phosphate glass. The amount of fission products in the glass must be limited because some (palladium, the other Pt group metals, and tellurium) tend to form metallic phases which separate from the glass. Bulk vitrification uses electrodes to melt soil and wastes, which are then buried underground. In Germany a vitrification plant is in use; this is treating the waste from a small demonstration reprocessing plant which has since been closed down.

Керамика фосфатная

Остекление – не единственный способ стабилизировать отходы в форму, которая не будет реагировать или разлагаться в течение длительного времени. Иммобилизация путем непосредственного внедрения в кристаллическую керамическую матрицу на основе фосфатов также применяется. Разнообразная химия фосфатных керамик в различных условиях демонстрирует универсальность материала, способного выдерживать химическое, термическое и радиоактивное разрушение со временем. Свойства фосфатов, особенно керамических фосфатов, такие как стабильность в широком диапазоне pH, низкая пористость и минимизация вторичных отходов, открывают возможности для разработки новых технологий иммобилизации отходов.

Ионный обмен

Среднеактивные отходы в ядерной промышленности обычно подвергаются обработке, например, ионообмену, для концентрирования радиоактивности в малом объеме. Значительно менее радиоактивный основной объем (после обработки) часто затем сбрасывается. Например, для удаления радиоактивных металлов из водных смесей можно использовать флокулянт на основе гидроксида железа. После поглощения радиоизотопов гидроксидом железа, образовавшийся осадок помещают в металлический барабан, а затем смешивают с цементом для получения твердой формы отходов. Для повышения долговечности (механической прочности) таких форм, их могут изготавливать из смеси летучей золы или доменного шлака и портландцемента, а не из обычного бетона (состоящего из портландцемента, гравия и песка).

Синрок

Австралийский Synroc (синтетический камень) представляет собой более совершенный способ иммобилизации таких отходов, и этот процесс может в конечном итоге найти коммерческое применение для гражданских отходов (в настоящее время он разрабатывается для военных отходов США). Synroc был изобретен Тедом Рингвудом, геохимиком из Австралийского национального университета. Synroc содержит минералы типа пирохлор и криптомелан. Изначальная форма Synroc (Synroc C) была разработана для жидких высокоактивных отходов (рафинат PUREX) из реактора на легкой воде. Основными минералами в этом Synroc являются голландит (BaAl2Ti6O16), цирконолит (CaZrTi2O7) и перовскит (CaTiO3). Цирконолит и перовскит служат матрицами для актиноидов. Стронций и барий будут фиксироваться в перовските. Цезий будет фиксироваться в голландите. В 2018 году в ANSTO началось строительство установки по переработке отходов с использованием Synroc.

Долгосрочное управление

Согласно исследованиям, основанным на влиянии расчетных доз радиации, временной горизонт, рассматриваемый при обращении с радиоактивными отходами, составляет от 10 000 до 1 000 000 лет. Исследователи полагают, что прогнозы негативного воздействия на здоровье за столь длительные периоды следует оценивать критически. В практических исследованиях, касающихся эффективного планирования и оценки стоимости, рассматривается период до 100 лет. Долгосрочное поведение радиоактивных отходов остаётся предметом продолжающихся научно-исследовательских проектов в области геопрогнозирования.

Исправление

Водоросли показали селективность к стронцию в исследованиях, в то время как большинство растений, используемых в биоремедиации, не проявляют селективности между кальцием и стронцием, часто насыщаясь кальцием, который содержится в больших количествах в ядерных отходах. Стронций-90 с периодом полураспада около 30 лет классифицируется как высокоактивный отход. Исследователи изучали биоаккумуляцию стронция водорослью Scenedesmus spinosus в имитированных сточных водах. В исследовании утверждается о высокой селективной способности S. spinosus к биосорбции стронция, что позволяет предположить возможность его использования для очистки ядерных сточных вод. Исследование прудовой водоросли Closterium moniliferum с использованием нерадиоактивного стронция показало, что изменение соотношения бария и стронция в воде повышает селективность по отношению к стронцию.

Удаление морского дна

С 1946 по 1993 год тринадцать стран использовали захоронение или сброс в океан в качестве метода утилизации ядерных/радиоактивных отходов, при этом около 200 000 тонн поступало главным образом из медицинской, исследовательской и ядерной отраслей. Возможность захоронения радиоактивных отходов на дне океана была предложена, основываясь на данных о содержании кислорода, зарегистрированных за период в 25 лет, которые показали, что глубокие воды Северной Атлантики не обмениваются с поверхностными водами в течение примерно 140 лет. Рассматриваются варианты захоронения под стабильной абиссальной равниной, захоронения в зоне субдукции, которая медленно будет перемещать отходы в мантию Земли, и захоронения под удаленным естественным или искусственным островом. Хотя все эти подходы имеют свои преимущества и могли бы способствовать международному решению проблемы утилизации радиоактивных отходов, они потребуют внесения изменений в морское право. Также необходимо учитывать реакторы затонувших ядерных подводных лодок при подсчете количества радиоактивных отходов, захороненных в море. Статья 1 (Определения), пункт 7 Протокола 1996 года к Конвенции о предотвращении загрязнения моря сбросом отходов и других материалов (Лондонская конвенция о сбросе) гласит:

""Море" означает все морские воды, за исключением внутренних вод государств, а также морское дно и его подпочву; оно не включает хранилища, расположенные под морским дном и доступ к которым осуществляется только с суши."

Трансмутация

Были предложены реакторы, способные перерабатывать ядерные отходы и превращать их в другие, менее опасные или с более коротким периодом полураспада. В частности, интегральный быстрый реактор был предложенным ядерным реактором с ядерным топливным циклом, который не производил трансурановых отходов и даже мог их потреблять. Разработка дошла до полномасштабных испытаний, но в конечном итоге была отменена правительством США. Другой подход, считающийся более безопасным, но требующий дальнейшей разработки, заключается в использовании подкритических реакторов для трансмутации оставшихся трансурановых элементов. Изотоп, содержащийся в ядерных отходах и вызывающий опасения в отношении распространения ядерного оружия, – это Pu-239. Большие запасы плутония являются результатом его производства в урановых реакторах и переработки оружейного плутония в рамках оружейной программы. Один из способов избавиться от этого плутония – использовать его в качестве топлива в традиционном легководном реакторе (LWR). Исследуются различные типы топлива с разной эффективностью сжигания плутония. Преобразование (трансмутация) было запрещено в США президентом Картером в апреле 1977 года из-за опасности распространения плутония, но президент Рейган отменил этот запрет в 1981 году. Из-за экономических потерь и рисков строительство заводов по переработке в этот период не было возобновлено. В связи с высоким спросом на энергию работы в этом направлении продолжаются в ЕС. Это привело к созданию практического исследовательского ядерного реактора Myrrha, в котором возможна трансмутация. Кроме того, в ЕС была запущена новая исследовательская программа ACTINET, направленная на реализацию трансмутации в больших промышленных масштабах. В соответствии с Глобальным партнерством в области ядерной энергетики (GNEP) президента Буша 2007 года, США активно поддерживают исследования технологий трансмутации, необходимых для существенного сокращения проблемы переработки ядерных отходов. Также были проведены теоретические исследования, связанные с использованием термоядерных реакторов в качестве так называемых "актинидных сжигателей", где плазма термоядерного реактора, например, токамака, может быть "легирована" небольшим количеством "минорных" трансурановых атомов, которые будут трансмутированы (то есть расщеплены в случае актинидов) в более легкие элементы при их последовательном облучении высокоэнергетическими нейтронами, образующимися при синтезе дейтерия и трития в реакторе. Исследование, проведенное в MIT, показало, что всего 2 или 3 термоядерных реактора с параметрами, аналогичными параметрам Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER), могут трансмутировать весь годовой объем минорных актинидов, образующихся на всех действующих в США легководных реакторах, одновременно генерируя около 1 гигаватта энергии на каждом реакторе.

There have been proposals for reactors that consume nuclear waste and transmute it to other, less harmful or shorter lived, nuclear waste. In particular, the integral fast reactor was a proposed nuclear reactor with a nuclear fuel cycle that produced no transuranic waste and, in fact, could consume transuranic waste. It proceeded as far as large scale tests but was eventually canceled by the U. S. Government. Another approach, considered safer but requiring more development, is to dedicate subcritical reactors to the transmutation of the left over transuranic elements. An isotope that is found in nuclear waste and that represents a concern in terms of proliferation is Pu 239. The large stock of plutonium is a result of its production inside uranium fueled reactors and of the reprocessing of weapons grade plutonium during the weapons program. An option for getting rid of this plutonium is to use it as a fuel in a traditional light water reactor (LWR). Several fuel types with differing plutonium destruction efficiencies are under study. Transmutation was banned in the United States in April 1977 by President Carter due to the danger of plutonium proliferation, but President Reagan rescinded the ban in 1981. Due to economic losses and risks, the construction of reprocessing plants during this time did not resume. Due to high energy demand, work on the method has continued in the EU. This has resulted in a practical nuclear research reactor called Myrrha in which transmutation is possible. Additionally, a new research program called ACTINET has been started in the EU to make transmutation possible on a large, industrial scale. According to President Bush's Global Nuclear Energy Partnership (GNEP) of 2007, the United States is actively promoting research on transmutation technologies needed to markedly reduce the problem of nuclear waste treatment. There have also been theoretical studies involving the use of fusion reactors as so called "actinide burners" where a fusion reactor plasma such as in a tokamak, could be "doped" with a small amount of the "minor" transuranic atoms which would be transmuted (meaning fissioned in the actinide case) to lighter elements upon their successive bombardment by the very high energy neutrons produced by the fusion of deuterium and tritium in the reactor. A study at MIT found that only 2 or 3 fusion reactors with parameters similar to that of the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) could transmute the entire annual minor actinide production from all of the light water reactors presently operating in the United States fleet while simultaneously generating approximately 1 gigawatt of power from each reactor.

Повторное использование

Использованное ядерное топливо содержит большое количество воспроизводимого урана и следы делящихся материалов. Уже сейчас цезий-137, стронций-90 и некоторые другие изотопы извлекаются для определенных промышленных применений, таких как облучение продуктов питания и радиоизотопные термоэлектрические генераторы. Хотя повторное использование не устраняет необходимость управления радиоизотопами, оно может уменьшить объем образующихся отходов. Метод производства углеводородов с использованием ядерной энергии, канадская патентная заявка № 2659302, представляет собой метод временного или постоянного хранения ядерных отходов, заключающийся в размещении отходов в одном или нескольких хранилищах или скважинах, сооруженных в нетрадиционном нефтяном пласте. Тепловой поток отходов вызывает разрушение пласта и изменяет химические и/или физические свойства углеводородного материала в подземном пласте, что позволяет извлечь измененный материал. Из пласта извлекается смесь углеводородов, водорода и/или других флюидов. Радиоактивность высокоактивных отходов обеспечивает устойчивость к распространению плутония, размещенного в периферийной зоне хранилища или в самой глубокой части скважины. Реакторы-размножители могут работать на U-238 и трансплутониевых элементах, которые составляют основную часть радиоактивности отработавшего топлива в течение 1000–100 000 лет.

Распределение пространства

Космическая утилизация привлекательна тем, что позволяет избавить планету от ядерных отходов. Однако она имеет существенные недостатки, такие как потенциальная катастрофическая авария ракеты-носителя, которая может привести к распространению радиоактивных материалов в атмосфере и по всему миру. Потребуется большое количество запусков, поскольку ни одна ракета не сможет доставить значительную часть от общего объема подлежащих утилизации отходов. Это делает предложение экономически нецелесообразным и повышает риск одной или нескольких неудачных попыток запуска. Ситуацию усложняет необходимость заключения международных соглашений о регулировании подобной программы. Высокая стоимость и недостаточная надежность современных ракетных систем запуска стали одной из причин интереса к неракетным системам вывода в космос, таким как электромагнитные пушки, космические лифты и другие подобные проекты.

Национальные планы управления

Швеция и Финляндия наиболее продвинулись в вопросе выбора конкретной технологии захоронения, в то время как многие другие страны перерабатывают отработавшее ядерное топливо или заключают контракты с Францией и Великобританией на его переработку, возвращая полученный плутоний и отходы высокого уровня. "Во многих странах формируется растущий объем плутония, полученного в результате переработки. Вызывает сомнение экономическая целесообразность переработки в текущих условиях дешевого урана". Во многих европейских странах (например, в Великобритании, Финляндии, Нидерландах, Швеции и Швейцарии) предельно допустимый риск или доза облучения для населения, подвергающегося воздействию радиации от будущего хранилища высокоуровневых ядерных отходов, значительно строже, чем рекомендованное Международной комиссией по радиационной защите или предлагаемое в Соединенных Штатах. Европейские нормы часто в 20 раз строже, чем стандарт, предложенный Международной комиссией по радиационной защите в 1990 году, и в 10 раз строже, чем стандарт, предложенный Агентством по охране окружающей среды США (EPA) для хранилища ядерных отходов Юка-Маунтин на первые 10 000 лет после закрытия. Предлагаемый Агентством по охране окружающей среды США стандарт на период более 10 000 лет в 250 раз более либерален, чем европейский предел. В течение тысяч лет, после распада наиболее активных радиоизотопов с коротким периодом полураспада, захоронение ядерных отходов США увеличило бы радиоактивность в верхних 600 метрах (2000 футов) горных пород и почвы на территории Соединенных Штатов (10 миллионов км²) примерно на 1 часть на 10 миллионов по сравнению с общим количеством природных радиоизотопов в таком объеме, однако вблизи участка захоронения концентрация искусственных радиоизотопов под землей будет значительно выше, чем в среднем по стране.

Монголия

После серьезного противодействия планам и переговорам между Монголией, Японией и Соединенными Штатами Америки по строительству хранилищ ядерных отходов в Монголии, Монголия прекратила все переговоры в сентябре 2011 года. Эти переговоры начались после визита заместителя министра энергетики США Дэниела Понемана в Монголию в сентябре 2010 года. В феврале 2011 года в Вашингтоне состоялись переговоры между представителями Японии, США и Монголии. Впоследствии к переговорам присоединились Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ), заинтересованные в закупке ядерного топлива у Монголии. Переговоры велись в секрете, и хотя газета Mainichi Daily News сообщила о них в мае, Монголия официально отрицала факт проведения этих переговоров. Однако, обеспокоенные этой новостью, граждане Монголии протестовали против этих планов и потребовали от правительства отказаться от них и предоставить информацию. Президент Монголии Цахиагиин Элбегдорж 13 сентября издал указ, запрещающий любые переговоры с иностранными правительствами или международными организациями относительно планов по хранению ядерных отходов на территории Монголии. Монгольское правительство обвинило газету в распространении ложных сведений в международном масштабе. После президентского указа президент Монголии уволил должностное лицо, предположительно участвовавшее в этих переговорах.

Незаконный демпинг

Власти Италии расследуют мафиозный клан «Ндрангета», обвиняемый в торговле и незаконном захоронении ядерных отходов. По словам информатора, менеджер итальянского государственного агентства по энергетическим исследованиям Enea заплатил клану за избавление от 600 бочек токсичных и радиоактивных отходов, поступивших из Италии, Швейцарии, Франции, Германии и Соединенных Штатов. Местом назначения был Сомали, где отходы были захоронены после подкупа местных политиков. Бывшие сотрудники Enea подозреваются в том, что в 1980-х и 1990-х годах они платили преступникам за утилизацию отходов. Поставки в Сомали продолжались в 1990-е годы, при этом клан «Ндрангета» также взрывал корабли с отходами, включая радиоактивные медицинские отходы, отправляя их на морское дно у побережья Калабрии. По данным экологической организации Legambiente, бывшие члены «Ндрангеты» утверждают, что им платили за затопление судов с радиоактивными материалами на протяжении последних 20 лет. В 2008 году власти Афганистана обвинили Пакистан в незаконном захоронении ядерных отходов на юге Афганистана в период правления Талибана с 1996 по 2001 год. Правительство Пакистана отвергло эти обвинения.

Аварии

Несколько инцидентов произошли, когда радиоактивные материалы были утилизированы с нарушениями, защита при транспортировке оказалась неисправной, или когда они были просто заброшены, а то и украдены со складов отходов. В Советском Союзе отходы, хранившиеся в озере Карачай, были разнесены ветром по окрестностям во время пыльной бури после частичного высыхания озера. В Италии с нескольких хранилищ радиоактивных отходов вещества попадали в реки, загрязняя воду для бытового использования. Летом 2008 года во Франции произошло множество происшествий: на заводе Areva в Трикастине сообщалось, что во время слива жидкость, содержащая необработанный уран, вытекла из неисправного резервуара, и около 75 кг радиоактивного материала просочились в почву, а затем в две близлежащие реки; в другом случае более 100 сотрудников подверглись воздействию низких доз радиации. Продолжают вызывать опасения ухудшение состояния ядерных отходов на атолле Эневетак Маршалловых островов и возможность радиоактивного разлива. Сбор заброшенных радиоактивных материалов стал причиной нескольких случаев облучения, преимущественно в развивающихся странах, где может быть меньше контроля за опасными веществами (а иногда и меньше общего образования о радиоактивности и ее опасностях) и существует рынок для сбора металлолома и вторичного сырья. Собиратели и покупатели почти всегда не подозревают о радиоактивности материала, выбирая его по внешнему виду или стоимости как металлолома. Безответственность владельцев радиоактивных материалов – как правило, больниц, университетов или военных – и отсутствие регулирования обращения с радиоактивными отходами или несоблюдение существующих норм стали значимыми факторами, приводящими к облучению. Примером аварии с радиоактивным ломом, происходящим из больницы, является авария в Гоянии. 15 декабря 2011 года главный правительственный представитель Японии Осаму Фудзимура признал, что ядерные вещества были обнаружены в отходах японских ядерных объектов. Хотя Япония взяла на себя обязательство проводить эти проверки в рамках соглашения о гарантиях с МАГАТЭ еще в 1977 году, отчеты оставались конфиденциальными для инспекторов Международного агентства по атомной энергии. Япония начала обсуждение с МАГАТЭ по поводу больших объемов обогащенного урана и плутония, обнаруженных в ядерных отходах, убранных японскими операторами ядерных установок. На пресс-конференции Фудзимура заявил: "На основании проведенных расследований, большинство ядерных веществ должным образом обрабатывались как отходы, и с этой точки зрения проблем с обеспечением безопасности нет", но, по его словам, вопрос в тот момент все еще изучался.

A few incidents have occurred when radioactive material was disposed of improperly, shielding during transport was defective, or when it was simply abandoned or even stolen from a waste store. In the Soviet Union, waste stored in Lake Karachay was blown over the area during a dust storm after the lake had partly dried out. In Italy, several radioactive waste deposits let material flow into river water, thus contaminating water for domestic use. In France in the summer of 2008, numerous incidents happened: in one, at the Areva plant in Tricastin, it was reported that, during a draining operation, liquid containing untreated uranium overflowed out of a faulty tank and about 75 kg of the radioactive material seeped into the ground and, from there, into two rivers nearby; in another case, over 100 staff were contaminated with low doses of radiation. There are ongoing concerns around the deterioration of the nuclear waste site on the Enewetak Atoll of the Marshall Islands and a potential radioactive spill. Scavenging of abandoned radioactive material has been the cause of several other cases of radiation exposure, mostly in developing nations, which may have less regulation of dangerous substances (and sometimes less general education about radioactivity and its hazards) and a market for scavenged goods and scrap metal. The scavengers and those who buy the material are almost always unaware that the material is radioactive and it is selected for its aesthetics or scrap value. Irresponsibility on the part of the radioactive material's owners, usually a hospital, university, or military, and the absence of regulation concerning radioactive waste, or a lack of enforcement of such regulations, have been significant factors in radiation exposures. For an example of an accident involving radioactive scrap originating from a hospital see the Goiânia accident. On 15 December 2011, top government spokesman Osamu Fujimura of the Japanese government admitted that nuclear substances were found in the waste of Japanese nuclear facilities. Although Japan did commit itself in 1977 to these inspections in the safeguard agreement with the IAEA, the reports were kept secret for the inspectors of the International Atomic Energy Agency. Japan did start discussions with the IAEA about the large quantities of enriched uranium and plutonium that were discovered in nuclear waste cleared away by Japanese nuclear operators. At the press conference Fujimura said: "Based on investigations so far, most nuclear substances have been properly managed as waste, and from that perspective, there is no problem in safety management," but according to him, the matter was at that moment still being investigated.