Моделирвоание радиоаквтиного загрязнения грунтовых вод хвостохранилища «Днепровское» ГП «Барьер»

В целом, оценка безопасности методов захоронения РАО включает следующие основные этапы: разработку сценариев, приводящих к выходу радиоактивности в окружающую среду, и их анализ; построение математических моделей для расчета оценок показателей безопасности; анализ последствий, в том числе анализы неопределенностей и значимости; сравнение с критериями безопасности.

В соответствии с рекомендациями МАГАТЭ, учитывающими многолетний опыт по обращению с РАО в различных странах, в приповерхностных могильниках возможно захоронение НАО и САО, содержание a-излучающих радионуклидов в которых ограничивается средней концентрацией 400 Бк/г, с остаточным удельным тепловыделением этих отходов – 2 кВт/м³. Верхний предел содержания долгосуществующих  a-излучающих радионуклидов в отходах устанавливается национальными регламентирующими органами и может отличаться на несколько порядков в разных странах. Эти различия основаны на оценке качества совокупности барьеров, обеспечивающих надежную локализацию отходов от биосферы [1].

 

Таблица 1.1

Значения верхнего предела содержания a- излучающих радионуклидов в отходах

 

Страна	Верхний предел концентрации a-нуклидов
Франция	3,7 ГБк/т (0,1 Ки/т)
Великобритания	0,74 ГБк/м3 (0,02 Ки/м3)
США	3,7МБк/г (100 мкКи/г)
Украина	1 мкКи/г

 

Помимо ограничения  верхнего предела содержания a-излучающих нуклидов, вводится также ограничение и на концентрацию некоторых долгосуществующих β- и γ-излучателей в зависимости от их радиотоксичности и качества продукта.

Подход МАГАТЭ к установлению критериев безопасности захоронения  РАО сформулирован следующим  образом:

1. В ситуациях, когда нормальные постепенные процессы приводят к освобождению радионуклидов из мест захоронения РАО, для ограниченной

дозы населения должен использоваться предел дозы  1 мЗв/год.

2. Для ситуации, когда освобождение радионуклидов и дозы облучения, вызываемые ими, обусловлены вероятностными событиями, следует использовать понятие недопустимости верхнего предела индивидуального риска (появление серьезных вредных эффектов у облученных людей), который должен быть не более 1·10^-5 год^-1.

Разработанные международными организациями подходы нашли  отражение в параметрах, характеризующих безопасность и критерии, по которым оценивается достижение цели в разных странах [1].

 

Таблица 1.2

Критерии безопасности при захоронении радиоактивных  отходов

 

Страна	Параметр безопасности	Критерий
Великобритания	Индивидуальный риск	Предел риска 10-5/год
	Индивидуальная доза	Предел дозы 1мЗв/год Верхняя граница дозы источника 0,1 мЗв/год
Канада	Индивидуальный риск	Верхняя граница риска источника 10-6/год
ФРГ	Индивидуальная доза	Верхняя граница дозы источника 0,3 мЗв/год
Швейцария	Индивидуальная доза	Доза источника 0,1 мЗв/год

Таким образом, создание реальных объектов требует проведения дорогостоящих исследовательских  работ, обосновывающих безопасность изоляции отходов на конкретных площадках. Как  показывает анализ зарубежных научно-исследовательских программ, на их выполнение и строительство промышленных объектов потребуется не менее 30-50 лет.

Руководства МАГАТЭ по критериям  обеспечения качества. МАГАТЭ определило критерии обеспечения качества, которым должно отвечать захоронение радиоактивных отходов:

Обязанности и организация  – до приема отходов на захоронение  должна быть составлена программа обеспечения качества и определены обязанности, включая ответственность за качество отходов и упаковок отходов.

1. Контроль процесса кондиционирования – данный контроль призван обеспечить соответствие требованием критериев отходов и помочь организации, эксплуатирующей захоронение.
2. Контроль упаковок отходов – должен выполняться контроль упаковок отходов для обеспечения качества форм отходов и других элементов упаковки.
3. Учетная документация – результаты контроля качества должны регистрироваться.
4. Соответствие нормам и стандартам – соответствие форм и упаковок отходов действующим нормам и стандартам должно быть подтверждено до приема на захоронение.

 

Таким образом, в основе определения количественных характеристик  критериев обеспечения качества должен лежать принцип оптимизации, при котором любой недостаток одного компонента  уравновешивается установкой более строгих требований. В процессе оптимизации следует учитывать также социальные и политические факторы, которые могут привести к предъявлению к какому-либо компоненту системы более строгих требований, чем при  обосновании с учетом только оценки технических характеристик.

 

 

2. Характеристика захоронения отработанных источников

ионизирующего излучения в Украине

 

Радиоактивные отходы –  материальные объекты и субстанции, активность радионуклидов или радиоактивное  загрязнение которых превышают  границы, установленные действующими нормами, с условием, что использование этих объектов и субстанций не предвидится.

В Украине отходы относятся  к радиоактивным, если активность радионуклидов в них или их радиоактивное загрязнение превышают уровни изъятия радиоактивных отходов из сферы санитарного надзора, установленные действующими «Основными санитарными правилами противорадиационной защиты». Проблемы использования радиоактивных материалов и субстанций, которые являются продуктами производственной деятельности, в качестве вторичного сырья принимаются в разных странах в зависимости от технологических возможностей и экономической целесообразности.

По существу, единой универсальной  классификации РАО не существует. Распределение всего разнообразия РАО на классы (типы, группы) определяется той или другой конкретной целью, обусловленной использованием в применении классификационных признаков – характеристик, параметров и критериев. Основными классификационными признаками РАО являются такие:

• физическое состояние;
• удельная объемная активность;
• удельная поверхностная активность;
• период полураспада радионуклида;
• вид облучения;
• токсичность;
• тепловая мощность.

 

Таблица 1.3

Параметры классификации  радиоактивных отходов

 

Параметр	Определение	Единица измерения
Период полураспада	Время, на протяжении которого число ядер данного радионуклида уменьшатся вдвое вследствие природных ядерных преобразований	сек мин час
Мощность дозы	Отношение прироста дозы облучения  за интервал времени до этого интервала	мЗв/ед.врем.
Удельная активность	Активность радиоизотопа на единицу  массы материала, в котором этот радиоизотоп существует	Бк/ед.мас.
Фактор токсичности	Объем воды на одну тонну токсичного вещества, необходимого для разбавления  его состава до качества питьевой воды	м3
Тепловая мощность	Количество тепловой энергии, которая  выделяется на единицу объема радиоактивного вещества	кВт/м3

 

 

Безопасность и надежность хранения РАО в Украине достигается  постепенным применением системного подхода на всех этапах планируемой  деятельности: предпроектные, изыскательские (включая радиационное обследование), проектно-конструкторские работы, изготовление упаковок и строительство инженерных сооружений для их хранения, создание первичных герметичных упаковок, формирование и транспортировка упаковочных комплектов [4].

Основными принципами проектирования и функционирования хранилища РАО должны быть:

• систематический радиационный контроль за отходами и мониторинг объектов окружающей среды на протяжении длительного хранения РАО;
• постоянное наблюдение, текущий ремонт и содержание необходимых оборудований и сооружений;
• ограниченное время хранения, не обусловленное сроком потенциальной опасности РАО –  не более 30 лет.

Основные критерии оценки технических решений при проектировании хранилищ РАО требуют предусмотреть:

• обеспечение требований по безопасности;
• технические решения и организационные мер, исключающие несанкционированный допуск  и доступ к упаковкам РАО;
• герметичность конструкции в отношении атмосферных осадков, поверхностных и грунтовых вод;
• раздельное размещение отходов по категориям (долгосуществующие, краткосуществующие) и видам излучений;
• поддержание оптимальных условий хранения;
• возможность извлечения отходов (без увеличения дозовых нагрузок на персонал) и транспортирование их за пределы сооружения;
• техническое обслуживание хранилища должно быть сведено к минимуму.

Дозиметрический и радиометрический контроль – одна из важных составных частей проблемы обеспечения радиационной безопасности.

 

Таким образом, для проведения этапов безопасности захоронения РАО должны быть установлены критерии безопасности. Поэтому при выработке критериев безопасности используются общие подходы и регламентируемые величины, изложенные в действующих нормах и правилах радиационной безопасности.

3. Система захоронения отходов на ГП «Барьер»

 

На территории г.Днепродзержинска (Днепропетровская область) и его окрестностей расположены объекты бывшего уранового производства «Приднепровского химического завода» (ПО «ПХЗ»), на котором с 1948 г. до 1991 велась переработка уранового сырья. До 1991 г. основным профилем деятельности было производство уранового концентрата. В качестве сырья использовались урансодержащие руды и концентраты, которые доставлялись сюда из мест добычи урановой руды в Украине, России, Чехии, Германии и других стран. Отходы горных пород с остаточным содержанием урановой руды, а также других горных пород с относительно высоким содержанием естественных радионуклидов (ЕРН) накапливались на территории ПХЗ по мере развития производства [11].

На начальном этапе  развития производства остаточные по технологии хвосты переработки урановой руды, отнесенные к категории «радиоактивные отходы (РАО)» просто складировались в близлежащие глиняные карьеры и овраги, которые не были приспособлены для длительного хранения РАО. В результате на территории предприятия были образованы «хвостохранилища» радиоактивных отходов «Западное», «Юго-Восточное», «Центральный Яр», а также «Днепровское» («Д»), расположенное в пойме р. Днепр. В период с 1968 по 1992 гг. радиоактивные отходы уже складировались в специально подготовленные секции I и II хвостохранилища «Сухачевское» («С»), которое расположено южнее г.Днепродзержинска [5].

Всего за годы работы предприятия  было образовано 9 хвостохранилищ радиоактивных  отходов, в которых по официальным  данным в настоящее время находится  около 42 млн. т. отходов уранового производства, а также азотных и фосфогипсовых предприятий с общей активностью 3,17×10¹⁵ Бк. Обычно эти отходы относят к категории радиоактивных (в дальнейшем будем называть их РАО), хотя полной ясности в законодательной базе Украины по отношению к их классификации пока  нет [12].

В настоящее время  эти объекты находятся на балансе ГП «Барьер», созданного в 2000 г., которое в соответствии с Уставом предприятия является ответственным за их содержание и безопаснее хранение, а также радиационный контроль и реализацию соответствующих мероприятий по уменьшению негативного влияния объектов бывшего ПО «ПХЗ» на окружающую среду.

В 1999 г. в рамках «Отраслевой  программы улучшения радиационного  состояния урановых объектов отрасли  и регионов их размещения» была разработана «Программа радиационного мониторинга урановых объектов ПО «ПХЗ», которая предполагала комплексное обследование радиационного состояния всех урановых объектов и оценку их влияния на окружающую среду и население, разработку программы консервации урановых объектов и разработку отраслевой программы радиационного мониторинга. Затем в 2002 г. по заказу Минтопэнерго Украины проектным институтом УкрНИПИ промтехнологии (г. Желтые Воды) была разработана первая Концепция, а затем Программа работ по мониторингу за состоянием урановых объектов ядерно-топливного цикла, которая включала краткий анализ проблемы, перечень пунктов отбора, планируемые по квартальные отборы проб, воды, донных отложений, почв, продуктов питания, растительности как основы для системы мониторинга (радиационного контроля) на территории объектов бывшего уранового производства на Днепродзержинской и Сухачевской площадках. В соответствии с данной программой в течение 2002 и 2003 гг. были проведены мониторинговые наблюдения по широкому перечню параметров окружающей среды и контролируемым параметрам загрязнения [13-14].