Радиоактивный металлолом

В ближайшее десятилетие ожидается массовый вывод из эксплуатации энергоблоков АЭС в связи с исчерпанием проектного ресурса. Например, проектный срок службы реактора ВВЭР-1000 составляет 30 лет. Если учесть, что массовое строительство АЭС выпало на 80е годы ХХ века, то все реакторы уже отработали свой срок. А при демонтаже одного блока с водо-водяным реактором мощностью 1 ГВт высвобождается около 10 тыс. тонн металлического лома различной радиоактивности. 

Кроме того, РФ как страна с развитой ядерной энергетикой, оборонным комплексом, судостроением и нефтегазовым комплексом накопила несколько миллионов тонн радиоактивных отходов. Часть из них попадает в оборот вторичного сырья. Это приводит к достаточно крупным радиационным авариям. В связи с чем выросла необходимость более детального их прогноза, причин возникновения, протекания и последствий. Актуальна оценка экологического, экономического ущерба и вреда здоровью работникам предприятий и населению.

Загрязнения металла делят на объёмное, поверхностное и локальные источники. 

Объёмное возникает в результате активации металлоконструкций потоком нейтронов в ядерно-энергетических установках или растворением радионуклидов в расплавленном металле при попадании источников в процессы выплавки стали. 

Поверхностное загрязнение — это наиболее распространённая форма загрязнения лома. Основные источники: осаждение радионуклидов на поверхности металлоконструкций, например, трубопроводов в атомной промышленности, нефтегазовой отрасли, оборудовании добывающих и перерабатывающих минеральные сырье предприятий и др. Оборудование, на поверхность которого преднамеренно наносятся радиоактивные вещества, например, светящиеся шкалы. 

Локальные источники, которые используются в промышленности и медицине в различных радиоизотопных устройствах. Их активность может быть очень высокой (более 1000 кюри) и присутствие их в металлоломе может представлять большую опасность.

Обнаружение радиоактивности в металлоломе обычно проводится:

• На пунктах контроля – въезды, выезды из ломоперерабатывающих и металлургических предприятий
• Непосредственно при погрузке разгрузке. В этом случае контролю подвергается весь поступающий лом.
• Контроль перевозимых грузов на границах между государствами.

Радионуклиды, загрязняющие поверхность металлоотходов, это в основном активированные продукты коррозии, продукты деления и нейтронная активация в объёме металла. Это изотопы марганца 54, железа 55, кобальта 60, плутония, америция, цезия и стронция. Подробности на диаграмме.

В процессе плавления большинство летучих радионуклидов выделяется в газообразной форме и оседает на уловителе летучих продуктов плавки при охлаждении. Часть выпадает в химический шлак в зависимости от состава. Например, кислый шлак в большей степени удерживает цезий. А элементы группы железа, щёлочноземельные и другие остаются в расплаве. Подробнее в таблице. 

Наиболее опасные последствия радиационных аварий возникают при переработке высокоактивных источников цезия. А переплавка растворимых источников, таких как кобальт (Co60), приводит к появлению радиоактивной металлопродукции, вызывающий облучение большого количества населения. Поэтому радиационных контроль с каждым годом усиливают и разрабатывают новые стандарты при проверке поступающего лома.

По материалам работ Валуева Н.П., Дегтярева С.В., Лысовой О.В., Юданова П.М.