Quản lý chất thải phóng xạ

• Năng lượng hạt nhân là công nghệ sản xuất năng lượng quy mô lớn duy nhất là nghành sử dụng nhiều loại chất phóng xạ này.
• Lượng chất thải phóng xạ là rất nhỏ so với các chất thải sản xuất của thế hệ điện nhiên liệu hóa thạch.
• Nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng có thể được coi là một nguồn tài nguyên hoặc chỉ đơn giản rác thải.
• Phương pháp an toàn cho việc xử lý cuối cùng của chất thải phóng xạ cao cấp được chứng minh về mặt kỹ thuật; sự đồng thuận quốc tế là điều này nên được xử lý địa chất.
• Không giống như các chất thải công nghiệp khác, mức độ nguy hại của chất thải hạt nhân - phóng xạ của nó - giảm dần theo thời gian. Mỗi hạt nhân phóng xạ chứa trong các chất thải có chu kỳ bán rã - thời gian thực hiện cho một nửa của các nguyên tử của nó bị phân rã và do đó cho nó để mất một nửa số phóng xạ của nó. Hạt nhân phóng xạ với chu kỳ bán rã dài có xu hướng phát thải là alpha và beta - xử lý dễ dàng hơn - trong khi những chất phóng xạ có chu kỳ bán rã ngắn có xu hướng để phát ra các tia gamma khó xử lý hơn rất nhiều. 
• Cuối cùng tất cả các chất thải phóng xạ phân rã thành các nguyên tố không phóng xạ.
• Mục tiêu chính trong việc quản lý và xử lý phóng xạ là để bảo vệ con người và môi trường. Điều này có nghĩa cô lập hoặc pha loãng các chất thải do vậy tốc độ hoặc nồng độ của hạt nhân phóng xạ bất kỳ trở về sinh quyển là vô hại. Để đạt được điều này, thực tế tất cả các chất thải được chứa và quản lý - cần chôn sâu và lâu dài. Điện hạt nhân, không  được phép gây ô nhiễm có hại.
• Tất cả các chất thải độc hại cần phải được xử lý với các chất thải một cách an toàn, không chỉ phóng xạ. Ở những nước có điện hạt nhân, chất thải phóng xạ bao gồm ít hơn 1% của tổng số chất thải công nghiệp độc hại.

Các loại chất thải phóng xạ

• Chất thải và chất thải được miễn mức rất thấp

  • Chất thải và chất thải được miễn mức rất thấp có chứa chất phóng xạ ở mức độ mà không bị coi là có hại cho người hoặc môi trường xung quanh. Nó bao gồm chủ yếu là vật liệu bị phá hủy (như bê tông, thạch cao, gạch, kim loại, van, đường ống vv ) được sản xuất trong quá trình phục hồi hoặc tháo dỡ các hoạt động trên khu vực công nghiệp hạt nhân. 

• Chất thải ở mức độ thấp

  • Chất thải ở mức độ thấp được tạo ra từ các bệnh viện và các ngành công nghiệp, cũng như các chu trình nhiên liệu hạt nhân. 
  • Nó bao gồm giấy, vải vụn, công cụ, quần áo, bộ lọc vv , mà chứa một lượng nhỏ phóng xạ. Nó không yêu cầu che chắn quá trình xử lý và vận chuyển và thích hợp cho việc chôn lấp. Để giảm khối lượng của nó, nó thường được nén chặt hoặc đốt trước khi xử lý. Nó bao gồm khoảng 90% khối lượng nhưng chỉ có 1% các chất thải phóng xạ.

• Chất thải ở mức trung bình

  • Chất thải ở mức trung bình có chứa một lượng phóng xạ cao hơn và yêu cầu che chắn. 
  • Nó thường bao gồm nhựa, cặn hóa chất và nhiên liệu tấm ốp kim loại, cũng như các vật liệu bị ô nhiễm từ các lò phản ứng ngừng hoạt động. 
  • Nó chiếm khoảng 7% về khối lượng và có 4% của phóng xạ. 

• Chất thải phóng xạ cao

  • Chất thải cao phát sinh từ 'đốt' nhiên liệu uranium trong một lò phản ứng hạt nhân. 
  • Chứa các sản phẩm phân hạch và các yếu tố có tính phóng xạ được tạo ra trong lõi lò phản ứng. 
  • Đó là chất phóng xạ cao và nóng do nhiệt phân hủy, do đó đòi hỏi làm mát và che chắn. 
  • Có sức mạnh nhiệt trên khoảng 2 kW / m ³ và có thể được coi là 'tro' từ 'đốt' uranium.  chiếm hơn 95% tổng độ phóng xạ được sản xuất trong quá trình sản xuất điện. 
  • Chất thải phóng xạ cao có cả hai thành phần tồn tại lâu dài và ngắn ngủi, tùy thuộc vào độ dài của thời gian nó sẽ đưa cho các phóng xạ của hạt nhân phóng xạ đặc biệt để giảm đến mức được coi là không còn nguy hiểm cho con người và môi trường xung quanh. 
  • Nếu các sản phẩm phân rã thường ngắn ngủi có thể được tách ra từ actinides tồn tại lâu dài, sự khác biệt này trở nên quan trọng trong quản lý và xử lý chất thải phóng xạ.

• Khai thác và nghiền

  • Khai thác mỏ uranium truyền thống tạo ra chất thải cát mịn, có chứa hầu như tất cả các nguyên tố phóng xạ tự nhiên được tìm thấy trong quặng uranium. 
  • Chúng được thu thập chất thải và cuối cùng phủ một lớp đất sét và đá để ngăn chặn sự rò rỉ khí radon và đảm bảo sự ổn định lâu dài. 
  • Trong ngắn hạn, các vật liệu chất thải thường được bao phủ bởi nước. Sau một vài tháng, các vật liệu chất thải có chứa khoảng 75% của độ phóng xạ của quặng gốc. 

• Chuyển đổi, làm giàu, chế tạo nhiên liệu

  • Uranium oxide tập trung từ khai thác mỏ, không phải là phóng xạ đáng kể - chỉ nhiều hơn so với đá granit được sử dụng trong các tòa nhà.
  • Nó được tinh chế sau đó chuyển đổi sang sử dụng khí uranium hexafluoride (UF 6 ). Như một chất khí, nó trải qua làm giàu để làm tăng hàm lượng U-235 từ 0,7% đến 3,5%. 
  • Các sản phẩm phụ chính làm giàu uranium cạn kiệt (DU), chủ yếu là đồng vị U-238, mà được lưu trữ hoặc như UF 6 hoặc U 3 O 8 . 

• Phát điện

  • Xét về phóng xạ, chất thải ở mức cao (HLW) là vấn đề lớn nảy sinh từ việc sử dụng các lò phản ứng hạt nhân để tạo ra điện. Sản phẩm phân hạch phóng xạ cao và cũng có yếu tố siêu urani được sản xuất từ uranium và plutonium trong các hoạt động lò phản ứng và được chứa trong nhiên liệu sử dụng. 

• Bao nhiêu chất thải được sản xuất?

  • Như đã lưu ý, khối lượng chất thải hạt nhân được sản xuất bởi các ngành công nghiệp hạt nhân là rất nhỏ so với các chất thải khác phát sinh. Mỗi năm, các cơ sở sản xuất điện hạt nhân trên toàn thế giới sản xuất khoảng 200.000 m ³ chất thải phóng xạ thấp và trung bình, và khoảng 10.000 m ³ chất thải cao cấp bao gồm cả nhiên liệu sử dụng được chỉ định là chất thải.
  • Ở các nước OECD, khoảng 300 triệu tấn chất thải độc hại được sản xuất mỗi năm, nhưng có điều hòa lượng chất thải phóng xạ để chỉ 81.000 m ³ mỗi năm.
  • Tại Anh, ví dụ, tổng lượng chất thải phóng xạ (kể cả phế liệu phóng xạ sẽ phát sinh từ các cơ sở hạt nhân hiện tại) là khoảng 4,7 triệu m ³ , hoặc khoảng 5 triệu tấn. Hơn 1 triệu m ³ đã được xử lý. Trong tổng số chất thải phóng xạ của Anh, khoảng 94% ( tức là khoảng 4,4 triệu m ³ ) rơi vào danh mục chất thải phóng xạ ở mức thấp. Khoảng 6% (290.000 m ³ ) là trong các loại chất thải phóng xạ ở mức trung bình (ILW), và ít hơn 0,1% (1000 m ³ ) được phân loại như là chất thải ở mức cao (HLW). 

• Quản lý chất thải phóng xạ

  • Lưu trữ nhiên liệu được sử dụng là chủ yếu trong bể kết hợp với các lò phản ứng cá nhân, hoặc trong một hồ nhân tạo.
  • Nếu nhiên liệu sử dụng được tái chế, như là từ Anh, Pháp, Đức, Nhật Bản và các lò phản ứng của Nga, bao gồm các sản phẩm phân hạch cao phóng xạ và một số yếu tố có tính phóng xạ có độ phóng xạ tồn tại lâu dài. 
  • Chúng được tách ra từ nhiên liệu sử dụng, cho phép các uranium và plutonium để được tái chế. 
  • Nếu nhiên liệu sử dụng lò phản ứng không được chế biến lại, nó vẫn sẽ chứa tất cả các chất đồng vị phóng xạ cao. Nó tạo ra rất nhiều nhiệt và yêu cầu làm mát. 
  • Dù bằng cách nào, sau 40-50 năm nhiệt và phóng xạ đã giảm đến một phần nghìn của cấp hiện tại. Điều này yêu cầu hơn nữa giảm thiểu cho đến khi phóng xạ đã giảm xuống còn khoảng 0,1% của mức độ ban đầu của nó.
  • Sau khi bảo quản trong khoảng 40 năm các nhiên liệu được sử dụng là sẵn sàng để đóng gói hoặc xếp vào các thùng đã sẵn sàng cho việc lưu trữ vô thời hạn hoặc loại bỏ vĩnh viễn dưới lòng đất.