UNIVERZITET U NIŠU
TEHNOLOŠKI FAKULTET U LESKOVCU
SEMINARSKI RAD
ZAŠTITA ZIVOTNE SREDINE
TEMA:
TRETMAN NUKLEARNOG OTPADA
Predmetni profesor:
Student:
dr Zoran Todorović
Anđela Ranđelović
5072/11
Leskovac, 2015.
Zaštita zivotne sredine - Tretman nuklearnog otpada
3
gde dn/dt označava aktivnost uzorka u trenutku t. Broj atoma u izvoru i njegova aktivnost
smanjuju se pri jednostavnom raspadu. Jedinica aktivnosti radioaktivnog izvora u SI je bekerel
(znak Bq). Postoji α, β i γ raspad. (1)
NUKLEARNA FISIJA I FUZIJA
Kada jezgro atoma uranijuma (U-235) apsorbuje jedan slobodan neutron, dolazi do cepanja
(dezintegracije) jezgra. Pri ovoj nuklearnoj reakciji oslobađaju se: 2 slobodna neutrona, α, β, γ
zraci, fisioni fragmenti, energija. Oslobođena dva neutrona iz jezgra uranijuma stupaju u reakciju
sa druga dva jezgra uranijuma-235 i tako nastaje lančana reakcija koju nazivamo
nuklearnom
fisijom
.
Ako je dosta izotopa uranijuma-235 prisutno na jednom mestu fisiona nuklearna reakcija
oslobađa velike količine toplotne energije koja može poslužiti za dobijanje npr. električne
energije (nuklearne elektrane). Po istom principu uranijum-235 može poslužiti (i služi) kao
gorivni materijal za dobijanje nuklearnog oružja.
I u jednom i u drugom slučaju javlja se radioaktivni otpadni materijal koji predstavlja veliki
ekološki problem i životnu opasnost po svekolike biološke sisteme (i čoveka) koji se trenutno
nalaze na Zemlji.
Uranijum je elemenat (metal) koji se nalazi na poslednjem 92. Mestu Mendeljejevog periodnog
sistema elemenata koji se nalaze na Zemlji. Jedino je izotop uranijuma-235 (od ukupno 40
izotopa ovog elementa) prirodan materijal sposoban da pretrpi nuklearnu fisiju neutronskim
bombardovanjem jezgra ovog izotopa.
Nuklearna fuzija
je suprotan proces fisiji: umesto cepanja jezgra atoma dolazi do spajanja dva
jezgra u jedan nukleus. Pri tome se oslobađa enormno velika količina energije.
Prednosti nuklearne fuzije nad nuklearnom fisijom su:
-
za nuklearnu fuziju je potrebno jeftino gorivo čiji je izvor gotovo neiscrpan;
-
nuklearna fuzija stvara relativno manji radioaktivni materijal u odnosu na nuklearnu fisiju
i time umanjuje probleme vezane za adekvatni smestaj tog otpada.
Zaštita zivotne sredine - Tretman nuklearnog otpada
4
Međutim, nuklearna fuzija stvara dodatne probleme:
-
pri ovoj nuklearnoj reakciji javlja se nerešiv problem stvaranje smese koja sadrži 100
milijardi/1 cm
2
/1s i temperature od 44 miliona C
0
;
-
nuklearni fuzioni reaktori će verovatno biti komplikovani, velikih dimenzija, bez
mogućnosti primene u određenim oblastima (npr. kao propulziona sila za pokretanje
podmornica). (2)
NUKLEARNA ENERGETSKA POSTROJENJA
Širom sveta 442 nuklearna postrojenja proizvode električnu struju, 35 su u izgradnji, a 95 ovih
reakora je isključeno iz upotrebe.
Nuklearni reaktori danas proizvode oko 15% električne struje u svetu. Francuska npr. proizvodi
3/4 električne energije koja se proizvodi u nuklearnim reaktorima. Nuklearna energetska
postrojenja u SAD od 1973. Godine generišu električnu energiju koja je ekvivalentna dvema
milijardama barela (1 barel = 140 l) ulja. Cena izgradnje ovih postrojenja je veoma visoka – meri
se milijardama dolara.
Relativno česte havarije ovih postrojenja, visok nivo radioaktivnog visokoenergetskog
nuklearnog otpadnog materijala i problemi sa skladištenjem ovog otpada, smanjili su u
poslednjoj deceniji izgradnju novih nuklearnih reaktora.
Černobilj – Ukrajina je mesto najtežeg nuklearnog energetskog akcidenta u istoriji. Ovaj
akcident ce uticati na jedan ili drugi način na 29% populacije u državi.
Radioaktivna prašina u kojoj je dominirao radioaktivni izotop cezijum-137 bio je raznesen
vetrom kroz gotovo celu Evropu. Problemi stvoreni černobiljskom nesrećom su bezbrojni i
dosežu i do naših dana.
Radioaktivni materijal je prekrio enormno veliku oblast u Evropi, uključujući Belorusiju,
Litvaniju, centralne delove Rusije, Skandinavske zemlje, Ukrajinu, Poljsku, Austriju, Češku i
Zaštita zivotne sredine - Tretman nuklearnog otpada
6
ambalaža ili procesne tečnosti) i predmeti (posude,oprema ili odeća) koji sa njima dolaze u dodir
ili su u njihovoj blizini. Uzrok tome najčešće je fizički prenos radioaktivnih atoma (radionuklida)
na okolne materije, koji se uvek ne može sprečiti ili barem dovoljno ograničiti, a u nekim
procesima (npr. u reaktoru) može radioaktivnost u okolnim materijalima biti i indukovana
zračenjem (naročito neutronima). Takvi „obični“ predmeti i materije-koji su postali zagađeni,
odnosno radioaktivni u procesu korištenja izvorno radioaktivnih materijala-čine danas u svetu po
obimu najveći deo radioaktivnog otpada.
No, to nije najvažniji i najopasniji deo radioaktivnog otpada. Ono što je zapravo i opravdano
privuklo pažnju najšire javnosti jeste relativno mala količina vrlo opasnog i visokoaktivnog
otpada koji nastaje u reaktorima nuklearnih elektrana. To je najpre iskorišćeno nuklearno gorivo,
odnosno visokoaktivni otpad koji preostaje nakon njegove eventualne prerade. Iako čini tek
nekoliko procenata zapremine ukupnog radioaktivnog otpada u svetu, visokoaktivni otpad sadrži
više od 90% njegove radioaktivnosti. (3)
KLASIFIKACIJA RADIOAKTIVNOG OTPADA
Prema ranijoj verziji klasifikacije iz 1970. godine, radioaktivni otpad se razvrstavao u tri
osnovne grupe:
niskoradioaktivni otpad
srednjeradioaktivni otpad
visokoradioaktivni otpad
uz dodaatno razlikovanje kratkovečnog, dugovečnog i alfa otpada u prve dve grupe.
Niskoradioaktivni otpad
bio je definisan kao radioaktivni otpad tako niske aktivnosti da kod
rukovanja i prevoza nije potrebna dodatna fizička zaštita od zračenja.
Srednjeradioaktivni otpad
imao je takvu aktivnost da se paketi s otpadom moraju izolovati
dodatnim fizičkim štitom prilikom rukovanja i prevoza, ali radioaktivnost mu nije tolika da bi
trebalo osigurati i hlađenje otpada.
