Количество и активность основных радионуклидов, образующихся при добыче и производстве 1 т урана (равновесное состояние)

При кислотном выщелачивании подавляющая часть радия (99,3 - 99,6%) не растворяется и остается с твердым рудным остатком. Несколько больше радия растворяется в процессе карбонатного выщелачивания (до 1,5 - 2,2%). В этом случае концентрация ²²⁶Rа и ²³⁰Тh в сбросных растворах достигает (в среднем) следующих значений: ²²⁶Rа – 35 ^. 10^-8 мкКи/мл; ²³⁰Th - 22 ^. 10^-6 мкКи/мл, что в 10 раз превышает максимально допустимые нормы для сброса в открытые водоемы (и для того, и для другого изотопа).

В настоящее время наиболее распространенным способом обезвреживания жидких отходов уранового производства является глубокая нейтрализация их с помощью извести («известкование») до рН ³ 8 с добавлением небольших количеств солей бария. Известкование резко снижает содержание сульфатов, связывая их в гипс. При этом существенно снижается концентрация многих растворенных загрязнений. Так, количество

радия, изоморфно связываемого в осадок сульфатов бария и кальция, снижается не менее чем в 10—30 раз, содержание радиоизотопов тория — до незначительного уровня. Нейтрализация способствует осаждению других химических элементов, содержащихся в высоких концентрациях, например железа, свинца (в том числе радиосвинца-210), меди, мышьяка, марганца и магния, что делает возможным как сброс жидкости в открытые водоемы, например реки, так и организацию возврата ее в качестве ресурса воды в производственный цикл. Таким образом реализуется замкнутая схема водооборота, что имеет большое значение как с экономической, так и еще больше с экологической точки зрения.

Важное значение имеет удаление из жидких отходов растворенных в них экстрагентов, присутствие которых в водоемах в количестве 10—100 мг/л вызывает гибель более 50% рыбы.

Изучена возможность извлечения сорбцией на активированном угле третичных аминов, причем их концентрация в сбросах может быть понижена с 40 до 1 мг/л, что помимо уменьшения токсичности сбросов имеет определенное экономическое значение.

Твердые отходы. В настоящее время твердые отходы — пески, шламы, твердая часть отработанной рудной пульпы — сбрасывают в отвальные зоны, так называемые хвостовые бассейны, представляющие собой искусственные водоемы, огражденные дамбой, обычно вначале сооружаемой из местных материалов, а затем наращиваемой за счет твердых веществ сбрасываемой пульпы. Для таких водоемов выбирают участки, сложенные водонепроницаемыми пластами. Иногда приходится искусственно укреплять их бетоном или другим водонепроницаемым материалом. Тем не менее длительное хранение отвальных твердых хвостов представляет собой важную и сложную проблему, поскольку в них сконцентрировано до 70% содержащихся в руде радиоактивных продуктов (не считая урана), в основном долгоживущего ²²⁶Rа—чрезвычайно опасного потенциального источника радиоактивного загрязнения окружающей среды. Именно поэтому с точки зрения охраны окружающей среды наиболее радикален способ подземного выщелачивания урана, подробно разобранный в гл. 4, § 8. При этом способе практически все опасные радиоактивные вещества, сопутствующие урану, остаются на месте своего первоначального залегания в недрах Земли.

Из других удачных методов удаления и локализация твердых отходов следует назвать их направление в выбранные пространства рудников и карьеров в качестве гидрозакладки. Что касается отвалов твердых отходов уранового производства на поверхности земли, то один из методов обезвреживания таких отходов — стабилизация созданием на них искусственного растительного покрова. Установлено, что покрытие таких отвалов слоем питательного грунта и растительностью эффективно способствует снижению концентрации радона над отвалами. Предпринимаются попытки выращивания травы и даже кустарников непосредственно на самих отвалах, однако это обычно связано с трудностями. Тем не менее, при внесении удобрений, регулярном поливе и других мерах удается добиться нормального покрытия поверхности отвалов некоторыми травами, например люцерной, клевером и др. Все же целесообразнее покрывать поверхность отвалов слоем почвы и грунта, что позволяет обеспечить нормальный посев трав и высадку кустарников. Для удаления остатков растворов, в том числе образующихся вследствие окисления пирита, а также дождевых вод должна быть предусмотрена соответствующая система дренажа.

Радиоактивная пыль. Объем выбрасываемого в атмосферу воздуха из вентиляционных систем цехов, перерабатывающих урановое сырье, может достигать 700 м³/мин. Особенно велика опасность загрязнения воздуха в отделениях дробления, а также в цехах затаривания готовой продукции. Это требует применения самых эффективных инженерных и организационных решений для максимального предотвращения пылеобразования в рабочей атмосфере цехов и тем более во внешней среде.

§ 3. ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫВ СССР

Урановая промышленность СССР—яркий пример создания технологии, сводящей вредное влияние производственного процесса на биосферу до минимума, так как с первых лет ее организации была проявлена большая забота о локализации твердых отходов, а затем были разработаны замкнутые водооборотные схемы на основе новых сорбционных и экстракционных процессов (см. также гл. 7, § 11, рис. 77).

Если не считать твердого остатка рудной пульпы после выщелачивания, который, естественно, должен быть возвращен в качестве гидрозакладки в недра Земли, то рассматриваемая схема характеризуется наличием замкнутых циклов оборота жидких отработанных продуктов. Это: 1) верхний слив воды после сгущения измельченной пульпы, возвращаемый в мельницы мокрого измельчения; 2) возвращаемый туда же слив воды после отстаивания в хвостохранилище; 3) постоянный возврат главного реагента — ионита после его регенерации при десорбции; 4) возврат на десорбцию рафината после экстракции; 5) обращение в экстракционном цикле органической фазы—экстрагента. Таким образом, технология урана в нашей стране приближается к типу так называемого безотходного производства. Еще более полное воплощение принцип безотходной технологии находят в подземном выщелачивании урановых руд — направлении, широко развиваемом в СССР.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте сравнительную характеристику экологических аспектов энергетики, основанной на сжигания ископаемого топлива и на использовании атомной энергии.

2. Охарактеризуйте состав и свойства жидких отходов, образующихся при производственных процессах на различных стадиях в технологии урана.

3. В чем заключается прогрессивная роль сорбционны.х и экстракционных процессов с точки зрения охраны окружающей среды?

4. Укажите наиболее рациональные, на ваш взгляд, пути обезвреживания твердых отходов при добыче и производстве урана.

5. В чем экологический смысл рекультивации участков земной поверхности при развитии урановой промышленности?

6. Укажите основные принципы организации безотходного производства применительно к производству урана.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Химическая технология ядерного топлива, в том числе и технология урана,— отрасль знания, которая непрерывно и бурно развивается в соответствии с расширяющимися требованиями производства, связанного с использованием ядерной энергии и применением радиоактивных веществ в народном хозяйстве. Прошло менее 40 лет с тех нор, как было расщеплено ядро урана, и около 25 лет с момента пуска в СССР Первой в мире АЭС. В истории человечества это лишь небольшой отрезок времени, но для современных темпов развития науки и техники—уже значительные сроки. Истекшие годы были годами интенсивных научных исследований в области атомной техники, в том числе и в области химии и технологии урана.

В настоящее время промышленное использование ядерной энергии развивается быстрыми темпами. Накопленный опыт проектирования, строительства и эксплуатации АЭС дает основание полагать, что в ближайшие 15—20 лет АЭС, использующие в качестве ядерного топлива уран и плутоний, получат значительное развитие и ядерная энергия будет играть существенную роль в общем энергетическом балансе многих стран мира.

В «Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 гг.», утвержденных XXV съездом КПСС, предусмотрено значительное дальнейшее развитие атомной энергетики в нашей стране, расширение существующих и строительство новых АЭС с реакторами единичной мощности 1,0—1,5 млн. кВт. Мощность предусмотренных к вводу в действие АЭС в десятой пятилетке составит 13—15 млн. кВт. При этом темпы развития атомной энергетики будут опережать темпы развития традиционной энергетики.

Будут введены в действие мощности на Ленинградской, Нововоронежской, Смоленской, Курской, Чернобыльской, Ровненской, Южно-Украинской, Армянской атомных электростанциях, начато строительство ряда новых электростанций.

В связи с этим более остро ставятся задачи существенного снижения стоимости производства ядерного топлива, разработки и усовершенствования химико-технологических методов урановой технологии, повышения эффективности и экономичности работы предприятий урановой промышленности и всего

топливного цикла, повышения качества получаемой продукции.

Атомная энергетика как никакая другая современная отрасль науки и техники призвана преобразовать экономику, улучшить жизнь. Возможности ядерной энергии поистине неисчерпаемы. Только она может помочь людям освоить дальние миры и планеты.

Атомная энергия в жизни советского народа приобретает все большее значение. Трудно переоценить роль атомной техники для обороноспособности нашей страны, в развитии народного хозяйства, вообще в нашей жизни.