Chất thải phóng xạ mức độ thấp và chất thải phóng xạ mức độ cao

Luận văn về chất thải phóng xạ mức độ thấp và chất thải phóng xạ mức độ cao

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG - BẢO HỘ LAO ĐỘNG MÔN HỌC KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI CHUYÊN ĐỀ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ MỨC ĐỘ THẤP, CHẤT THẢI PHÓNG XẠ MỨC ĐỘ CAO CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH SVTH: LƯƠNG MINH TÂM 072298B LÊ THỊ THANH THÙY 072317B HOÀNG QUỐC VIỆT 072352B LÊ THỊ MỘNG XUÂN 072356B NGUYỄN THỊ HOÀNG YẾN 072359B KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH 2 MỞ ĐẦU Trái Đất là nơi chúng ta sinh sống và phát triển. Nó hết sức cần thiết với mỗi chúng ta. Thế nhưng, Trái Đất hay cụ thể hơn là môi trường sống của chúng ta cùng với những nhân tố vô sinh, hữu sinh đang ngày càng trở nên ô nhiễm hơn. Trong đó, các chất thải phóng xạ là một trong những lý do góp phần vào ô nhiễm trên. Xử lý chất thải phóng xạ trong điều kiện an toàn là một trong những vấn đề lớn nhất mà ngành hạt nhân đang đối mặt. Điều đó có ý nghĩa quan trọng nếu thế giới muốn tăng sản lượng điện hạt nhân để góp phần làm đảo ngược xu hướng ấm hóa toàn cầu. Một số nhà bảo vệ môi trường hiện cho phát triển điện hạt nhân là không thể tránh khỏi. Theo họ, hậu quả của sự thay đổi khí hậu có thể đe dọa trái đất nhiều hơn so với những nguy cơ hạt nhân mà họ cảnh báo trước đây. Tuy nhiên, ngay cả khi những người chống điện hạt nhân thay đổi quan điểm thì ngành này cũng cần có những giải pháp dài hạn đối với vần đề chất thải – chất phóng xạ mới và toàn bộ thanh nhiên liệu đã qua sử dụng cũng như vật liệu liên quan được cất trữ dưới nhiều hình thức. KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH 3 1 GIỚI THIỆU VỀ CHẤT THẢI PHÓNG XẠ 1.1 Khái niệm Chất phóng xạ được sử dụng để sản xuất điện (điện hạt nhân), dùng trong lĩnh vực quân sự (năng lượng nguyên tử) và Y học, trong công nghiệp , sinh hoạt hằng ngày. Chất thải phóng xạ là chất thải chứa chất phóng xạ hoặc vật thể bị nhiễm bẩn phóng xạ phải thải bỏ. 1.2 Phân loại Chất thải phóng xạ có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn theo nguồn gốc hoặc theo đặc tính của chúng. Một số thuộc tính chung của chất thải phóng xạ có ý nghĩa quan trọng đối với việc lựa chọn kỹ thuật xử lý là: tính ổn định vật lý, thành phần hoá học, khả năng gây cháy, mức phóng xạ, khả năng di chuyển trong môi trường của các đồng vị phóng xạ. Như vậy, sự phân loại chất phóng xạ dựa vào tính nguy hiểm và khả năng kéo dài tính nguy hiểm đó của chúng. Việc chỉ ra tính nguy hiểm của chất thải phóng xạ sẽ chỉ đường cho quá trình xử lý và cất giữ, còn việc xác định khả năng kéo dài tính nguy hiểm của chúng sẽ chỉ đường cho việc lựa chọn cách thải. Để phục vụ cho việc đưa ra những quy trình xử lý chất thải phù hợp, trước hết phải phân loại các chất thải. Có thể phân loại theo trạng thái vật lý và mức độ phóng xạ. Hình: Các chất thải phóng xạ KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH 4 Theo cách phân loại dựa vào hoạt độ phóng xạ, Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế đã đưa ra cách phân loại chất thải phóng xạ ra làm 5 loại: Loại 1: Chất thải phóng xạ có chu kỳ bán rã dài ngày, mức hoạt độ phóng xạ cao Loại 2: Chất thải phóng xạ có chu kỳ bán rã dài ngày, mức hoạt độ phóng xạ trung bình Loại 3: Chất thải phóng xạ có chu kỳ bán rã dài ngày, mức hoạt độ phóng xạ thấp. Loại 4: Chất thải phóng xạ có chu kỳ bán rã ngắn ngày, mức hoạt độ phóng xạ trungbình. Loại 5: Chất thải phóng xạ có chu kỳ bán rã ngắn ngày, mức hoạt độ phóng xạ thấp. Ba loại đầu phải chôn cất trong kho thải sâu trong lòng đất, hai loại sau có thể chứa trong các kho thải nông. Đối với các thanh nhiên liệu đã qua sử dụng, có thể coi là chất thải hoặc là nguyên liệu đầu cho tái chế. Chất thải phóng xạ thường được chia thành chất thải mức độ thấp và mức độ cao. Chất thải mức độ cao có nguồn gốc từ các lò phản ứng hạt nhân. Chúng có thể tồn tại trong môi trường rất lâu và hầu như không thể xử lý được cho đến khi quá trình phân rã kết thúc. Do đó vấn đề của chất thải phóng xã là phải có biên lưu. Trên thế giới có nhiều nỗ lực để tìm ra phương pháp có thể cô lập chất thải phóng xã khỏi sinh quyển. Tuy nhiên, vấn đề này còn rất phức tạp và gây nhiều tranh cãi. KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH 5 Hình: Chất thải phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân ở Canada và Belleville Chất thải mức độ thấp là những vật liệu có khả năng phân rã kém hoặc những vật liệu bị nhiễm phóng xạ trong quá trình sử dụng. Chúng là chất thải từ ngành công nghiệp hạt nhân, y học 1.3 Nguồn gốc phát sinh Các loại chất thải phóng xạ của nhà máy điện hạt nhân Bao gồm chất thải ở dạng khí, lỏng và rắn. Chất thải phóng xạ dạng khí sinh ra do bị hoạt hoá bởi các nơtron, như: Nitơ-12; Nitơ-16; Ôxy-19; Iốt-131; Cacbon-14; Argon- 41; Xenon-133 . Các chất thải phóng xạ dạng lỏng bao gồm nước làm mát lò phản ứng; các dung dịch hấp thụ các nhân phóng xạ sinh ra từ các quá trình xử lý khí phóng xạ; nước dùng để làm vệ sinh, rửa các dụng cụ làm việc. KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH 6 Các chất thải phóng xạ dạng rắn là các rác thải bị nhiễm phóng xạ, dụng cụ làm việc hỏng, găng tay, quần áo, đồ nhựa, giấy . Lượng các chất thải phóng xạ mỗi loại được sinh ra tuỳ thuộc vào kiểu lò phản ứng, loại chu trình nhiên liệu sử dụng. Trong các điều kiện làm việc bình thường các chất thải của nhà máy điện hạt nhân đều thuộc loại phóng xạ thấp và trung bình. Phóng xạ được ứng dụng trong y tế Ứng dụng tia phóng xạ trong chẩn đoán bệnh được bắt đầu bằng việc chụp X quang vùng ngực, dạ dày, xương. Sau đó đến các ứng dụng khác như chụp X quang bằng máy tính (X ray CT- Computer Tomography) và pozitron CT, . Hơn nữa, việc chẩn đoán bệnh bằng việc cho vào cơ thể người bệnh nguyên tố đồng vị phóng xạ như một dạng thuốc y tế, sau đó đo đạc tia phóng xạ phát ra rồi phân tích trên máy tính và đưa ra hình ảnh về cơ năng của cơ quan nội tạng cũng đã được áp dụng trong thực tiễn. KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH 7 Việc chữa chạy bệnh ung thư bằng chiếu xạ tia X, tia gamma cũng đã được áp dụng, hơn nữa công tác nghiên cứu chữa ung thư bằng sử dụng tia nơtron, tia proton và tia hạt nặng hiện nay. Như vậy trong ngành y tế sẽ phát sinh ra chất thải phóng xạ cụ thể như: chai lọ bao bì chứa hóa chất, thuốc dùng hóa trị, quần áo, găng tay nhiễm xạ, nước dùng rửa dụng cụ nhiễm xạ, chất thải từ bệnh nhân hóa trị… Phóng xạ được ứng dụng trong nông nghiệp Cải thiện giống nông sản bằng chiếu xạ tia gamma từ nguồn Cobalt 60 và Cesium 137 sẽ tạo ra được những giống mới như giống mạ có khả năng chịu gió, hoa quả có khả năng chống bệnh tật tốt hơn, . Đồng thời, khi xử lý chiếu xạ các giống hoa sẽ gây ra đột biến để có những loại hoa nhiều màu sắc đẹp và hình dáng độc đáo. Đối với việc diệt trừ sâu phá hoại mùa màng và cây trồng, người ta chiếu xạ vào sâu hại làm chúng mất khả năng sinh sản. Chiếu xạ thực phẩm giúp ngăn chăn mọc mầm, giữ hoa quả lâu chín, diệt khuẩn và sát trùng.Như vậy ứng dụng phóng xạ trong nông nghiệp cũng tạo ra chất thải phóng xạ là những mẫu phóng xạ đã qua sử dụng và những vật phẩm đồ dủng nhiễm xạ Phóng xạ được ứng dụng trong công nghiệp Người ta sử dụng các tia gamma, tia proton để đo đạc chính xác độ dày của vật liệu, mật độ, hàm lượng nước. Kiểm tra không phá huỷ cũng đã được sử dụng rộng rãi khi kiểm tra sự nứt vỡ của các bộ phận quan trọng mà không làm phá hỏng đối tượng kiểm tra. Hơn nữa, phương pháp chiếu xạ vật liệu nhằm nâng cao cường độ, tính chịu nhiệt, khả năng chịu mài mòn của vật liệu cũng đang được sử dụng rộng rãi.Công nghệ xử dụng chất phóng xạ sẽ tạo ra lượng chất thải phóng xạ nhất định nếu những công nhân xử dụng công nghệ đó thiếu hiểu biết về chất phóng xạ làm thất thoát sẽ gấy hậu quả không lường . Phóng xạ còn được sử dụng trong ngành hàng không dùng soi rọi hành lý khách, ứng dụng trong quốc phòng chế tạo vũ khí hạt nhân …tất cả những ứng dụng đó đều tạo ra lượng chất thải phóng xạ đủ để phá hủy môi trường sống chúng ta và ảnh hưởng tới sức khỏe con người và sinh vật sống khác KIỂM SỐT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH 8 1.4 Tính chất của chất thải phóng xạ Các chất phóng xạ đặc biệt nguy hiểm vì khơng sao nhận ra được bẳng giác quan. Khơng mùi vị khơng nhìn thấy khơng sờ được và cũng khơng phát nhiệt chỉ dùng máy mới phát hiện và đo đạc được . Khơng có trường hợp quen với tia phóng xạ và cũng kơng có phương pháp điều trị đặc hiệu Chất thải phóng xạ có thể thâm nhập vào cơ thể qua đường thức ăn, nước hoặc khơng khí. Hiện tượng phóng xạ ảnh hưởng đến q trình chuyển hố năng lượng trong cơ thể người theo nhiều cách khác nhau. Nó tấn cơng cơ quan chức năng của cơ thể, gây ra hàng loạt các bệnh ung thư, gây đột biến gen và ảnh hưởng đến nhiều thế hệ tiếp theo. 1.5 Các đơn vị đo lường chất phóng xạ Mức tác động của tia bức xạ lên con người được tính bằng đơn vị mSilvert ( ký hiệu mSv), hay pico Curie (ký hiệu: pCi). Theo Ủy ban An tồn bức xạ Quốc tế, liều lượng giới hạn cho phép được tiếp nhiễm các loại bức xạ trong 1 năm là 1mSv; điều đó có nghĩa là trong vòng 1 năm, mỗi người dân bình thường khơng nên nhận một liều lượng bức xạ nhân tạo q 1mSv. Nếu có 1 triệu người bị chiếu xạ bởi một liều phóng xạ có cường độ 1mSv thì có 40 người có nguy cơ bị ung thư. 1 Gray (Gy) = liều tia hấp thụ năng lượng 1 J/kg trọng lượng cơ thể = 100 rads. 1 sievert (Sv) = liều tương đương (measure dose equivalent): liều bức xạ gây tác động sinh học có hại đối với con người. KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH 9 Liều tương đương hiệu dụng (effective dose equivalent): liều tia xạ gây tổn thương đặc hiệu đối với một cơ quan hoặc một bộ phận của cơ thể người (đơn vị: Sv). 1.6 Tác hại của chất thải phóng xạ Một trong những tác động nguy hiểm nhất của bức xạ ion hóa là sự thiệt hại mà nó gây ra cho ADN trong nhân tế bào. Thay đổi trong ADN nếu xảy ra trong các tế bào sinh sản thì sự đột biến đó có thể truyền qua thế hệ kế tiếp, gây ra khuyết tật hay các bệnh di truyền . Nếu đột biến xảy ra trong tế bào bình thường, chúng có thể làm thay đổi chức năng của những tế bào này , gây hại cho sức khỏe và tăng cao nguy cơ bệnh ung thư. Tiếp xúc với độ phóng xạ cao có thể gây những nguy hiểm nghiêm trọng cho cơ thể, liên qua đến nhiều bệnh lý như đau khớp xương, suy nhược thần kinh, giảm tuổi thọ, thậm chí tử vong. Tác động của ô nhiễm phóng xạ với cơ quan trong cơ thể cụ thể như sau: - Hô hấp: nhiễm phóng xạ có thể gây ra ung thư vòm họng, phổi. - Máu và cơ quan tạo máu: mô limpho và tủy xương ngừng hoạt động, làm cho số lượng tế bào trong máu ngoại vi giảm xuống nhanh chóng. KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH 10 - Hệ tiêu hóa: niêm mạc ruột bị tổn thương, dẫn đến tiêu chảy, sút cân, nhiễm độc máu, giảm sức đề kháng của cơ thể, ung thư. - Da: xuất hiện ban đỏ, viêm da, sạm da. Các tổn thương này có thể dẫn đến viêm loét, thoái hóa, hoại tử hoặc phát triển thành khối u ác tính trên da. - Cơ quan sinh dục: vô sinh. - Sự phát triển phôi thai: phụ nữ bị chiếu xạ trong thời gian mang thai (đặc biệt là trong giai đoạn đầu) có thể bị sảy thai, thai chết lưu hoặc sinh ra trẻ bị dị tật bẩm sinh. Liều lượng cụ thể khi con người tiếp nhận một lượng phóng xạ trong thời gian ngắn: - Mức 0,2Sv : không có biểu hiện bệnh lý gì. - Mức 0,5Sv : giảm cầu lymph trong máu. - Mức 3Sv : làm rụng tóc. - Mức 5Sv : tỷ lệ tử vong là 50%. - Mức 10 Sv : tỷ lệ tử vong gần 100%. 2 BIỆN PHÁP XỬ LÝ Tất cả các loại chất thải phóng xạ của nhà máy điện hạt nhân đều phải được thu gom và xử lý. Ba nguyên tắc của xử lý và quản lý chất thải phóng [...]... chất hấp phụ/hấp thụ được xử lý như những loại chất thải phóng xạ rắn/lỏng 2.2 Công nghệ xử lý chất thải phóng xạ dạng lỏng: nhằm tách các nhân phóng xạ ra khỏi dung dịch để làm sạch dung dịch Các phương pháp thường dùng là: đồng kết tủa, trao đổi ion, bay hơi dung dịch, trích ly lỏng, màng Các nhân phóng xạ được thu hồi và xử lý như những chất thải phóng xạ rắn Sau khi đã tập trung được các chất phóng. .. phóng xạ dạng rắn bao gồm: cất giữ gần mặt đất và chôn sâu các chất thải trong kết cấu địa chất Việc cất giữ gần mặt đất thường được tiến hành trong các hào hay trong các hầm có các lớp ngăn, nhằm làm giảm hoạt độ dần với thời gian trong vòng 200 - 300 năm Với các chất thải có hoạt độ thấp thường không cần lớp chắn, chất thải thường được cho vào trong các thùng chứa Các chất thải có hoạt độ cao hơn... đã cháy có hoạt độ phóng xạ cao, do vậy việc quản lý thanh nhiên liệu đã qua sử dụng là một nội dung quan trọng của việc xử lý, quản lý chất thải phóng xạ của nhà máy điện hạt nhân Dưới đây là 8 giải pháp đối mặt với vấn đề chất thải hạt nhân và những rủi ro từ chúng: Đưa vào không gian 12 KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH Nỗi lo về chất thải hạt nhân sẽ tan biến và không thể gây... hay thùng lớn bằng thép, được dùng để chứa chất thải phát sinh trong quá trình khai thác các chất phóng xạ và nước thải trong quá trình làm mát lò phản ứng 16 KIỂM SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH Vật liệu gốm nano có ưu điểm là rất bền và có thời gian tồn tại lâu hơn các ion chất phóng xạ, có khả năng bẫy các ion dương của chất phóng xạ và giữ chặt chúng mãi trong đó Chỉ cần quét... chắn tốt hơn Việc chôn sâu các chất thải trong kết cấu địa chất được dùng cho các loại chất thải có hoạt độ cao (nhiên liệu hạt nhân thải) ; thời gian cất giữ được tính cho tới nhiều nghìn năm không bị ảnh hưởng của các tác động tự nhiên; không có sự xâm nhập của các nhân phóng xạ ra ngoài môi trường do đã có che chắn và định dạng thích hợp cho chất phóng xạ Tuỳ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên có được... SOÁT CHẤT THẢI NGUY HẠI GVHD:T.S TRƯƠNG THỊ TỐ OANH KIẾN NGHỊ Từ những suy nghĩ trên, thiết nghĩ một vài biện pháp căn bản sau đây có thể góp phần vào việc giải quyết vấn nạn phế thải phóng xạ trong khi chờ đợi một giải pháp tối ưu cho vấn đề Đó là : - Cần phải hạn chế thể tích phế thải phóng xạ bằng cách cô lập bộ phận thực sự phát thải phóng xạ mà thôi; - Phân tích và tách rời các loại phế thải có mức. .. nhỏ, tạo ra đủ bức xạ gama để đánh bật các neutron đơn lẻ khỏi chất thải phóng xạ như Iodine 129 Iodine129 là một trong nhiều đồng vị phóng xạ được tạo ra khi Uranium bị đốt trong lò phản ứng hạt nhân Tuy nhiên, các nhà khoa học đánh giá, máy Laser sẽ không giải quyết triệt để vấn đề chất thải xong nó giảm độ mức độ phóng xạ Phương pháp này mới chỉ thực hiện trong phòng thí nghiệm và chỉ có khả năng... với tốc độ tan băng của những năm 1960 Cất giữ trong đá nhân tạo Lựa chọn tốt nhất và hiện thực nhất hiện nay là việc cô lập các chất thải phóng xạ trong các loại đá tổng hợp nhân tạo sau đó chôn xuống dưới lòng đất Cách này sẽ ngăn chất thải phóng xạ và làm nhiễm độc đất, đá và nước xung quanh Các nhà khoa học đã phát triển loại đá nhân tạo (synroc) từ những năm 1970 nhằm lưu giữ những chất thải hạt... thải phóng xạ dạng rắn: chủ yếu áp dụng nguyên lý thứ ba: làm giàu và cất giữ theo mục tiêu thu nhỏ thể tích để định dạng và thuận tiện cho cất giữ Các phương pháp chủ yếu là tro hoá và định dạng giảm thể tích 10 đến 100 lần; nén ép và định dạng - giảm thể tích 3 đến 10 lần Tiến hành việc cất giữ các chất thải đã được định dạng và bao gói ở những cơ sở cất giữ thích hợp Việc cất giữ các chất thải phóng. .. chấp nhận điện hạt nhân là vấn đề an toàn trong vận hành lò phản ứng hạt nhân và chất thải phóng xạ do nhà máy chế tạo nhiên liệu và nhà máy điện hạt nhân sinh ra được xử lý, quản lý thế nào để chúng không gây tác hại cho con người và môi trường Chính vì vậy vấn đề quản lý chất thải phóng xạ để đảm bảo an toàn cho con người và môi trường luôn được mọi quốc gia có ngành điện hạt nhân hoặc các ứng dụng