Радиоактивност се нарича способността на атомните ядра на нестабилните изотопи на химични елементи с голям атомен номер да се преобразуват спонтанно в ядра на други химични елементи, при което се излъчва енергия във формата на електромагнитно лъчение или алфа, бета или гама частици. Днес различните радиоактивни изотопи намират широко приложение, поради което често се налага да бъдат превозвани от производителя до потребителя, често опаковани по специален начин.
Всяка година около двадесет милиона различни по размер пратки, съдържащи радиоактивни материали, се транспортират по обществените пътища, железопътните линии и морски маршрути в целия свят. Радиоактивните материали се пренасят в стабилни и обезопасени контейнери. В морето пратките се превозват със специално построени за целта кораби. От 1971 г. са направени повече от 20 000 доставки на използвано радиоактивно гориво и опасни отпадъци (с общо количество над 80 000 тона), които са изминали милиони километри. За разлика от пренасянето на петролни продукти и други химикали, за щастие досега не са отбелязани инциденти, в които целостта на контейнер с радиоактивен материал да е била нарушена до степен, която да причини радиоактивно замърсяване. В САЩ един процент от 300 милиона опаковки с опасни материали, които се доставят всяка година, съдържат радиоактивни материали. От тях около 250 хиляди съдържат радиоактивни отпадъци от атомните централи в САЩ, а 25–100 товара съдържат отработено ядрено гориво.
Превозът на радиоактивни вещества е сложен в техническо отношение именни поради опасността от изтичане. Той се характеризира със строги правила и условия, които трябва да бъдат изпълнени. Осигуряването на безопасността по време на превоз на радиоактивни вещества основно ляга върху раменете на изпращача и зависи по-малко от експертния опит на превозвача. Този подход е разбираем с оглед на факта, че подателят на практика винаги принадлежи към общността на потребителите на радиоактивни вещества.
Повечето от пренасяните радиоактивни вещества не са свързани директно с цикъла на ядреното гориво. Едва около 5% от пратките имат нещо общо с атомната енергетика. Радиоактивните материали се използват широко в медицината, селското стопанство, научните изследвания, производството, изпитанията на различни материали и изследването на минералите. Съоръженията, имащи отношение към ядрения цикъл, се намират в различни части на света, което налага нуждата от безопасен транспорт на радиоактивни продукти.
Класификация на радиоактивните отпадъци
Съществуват няколко системи на класификация. Дадената по-долу е общоприета:
- Освободени отпадъци — изключени от регулаторен контрол, тъй като радиационната опасност е незначителна.
- Отпадъци с ниска радиационна активност (LLW) — съдържат достатъчно радиоактивен материал, за да се изискват действия за защита на хората, но недотам, че да се изискват защитни средства при работа или съхранение.
- Отпадъци със средна радиационна активност (ILW) — изискват специални защитни средства. Ако радиоактивността е над 4000 бекерела на грам от многогодишни излъчватели на алфа вълни (с период на полуразпад от 30 години), тези материали се приемат за дългосрочно активни и изискват по-сложни защитни системи.
- Високоактивни отпадъци — достатъчно радиоактивни, за да се нуждаят както от екраниране, така и от охлаждане. Тук условието е да генерират топлинна енергия, по-голяма от 2 kW/m3, и да съдържат големи количества изотопи, емитиращи алфа вълни.
Опаковане
Изходна база при транспортирането трябва да бъде гарантирането на сигурността, най-вече що се отнася до опаковката. По този начин безопасността е по-малко зависима от начина на третиране на радиоактивния материал по време на пренасянето му. Изборът на опаковките зависи също и от вида на материала, степента му на радиоактивност и агрегатното му състояние. Тук трябва да се вземат предвид всички потенциални рискове, свързани с транспортирането на опасните вещества. Различните опаковъчни стандарти зависят именно от този потенциален риск.
Контейнерите за пренос на радиоактивни изотопи се делят на три типа. Контейнерите тип А са проектирани да издържат незначителни инциденти и се използват са материали със средно ниво на радиоактивност, като медицински или промишлени изотопи. Обикновените промишлени контейнери се използват за нискоактивни материали като уран 308. За високоактивните изотопи се използват контейнери тип B. Те предлагат защита срещу гама-лъчите и неутронно излъчване дори и при екстремни условия. Съществуват над 150 вида контейнери тип B, като по-големите от тях струват по 1,6 милиона долара. Само във Франция годишно се извършват около 750 доставки на радиоактивни вещества в контейнери тип B. По-малки количества от високоактивните материали (включително плутоний), транспортирани по въздух, се поставят в опаковки тип C, които дават дори по-сигурна защита на съдържанието от B-контейнерите.
Структура на контейнерите
Контейнерите за радиоактивни вещества се състоят от компоненти, които могат лесно да се демонтират и заменят. В това число влизат херметична капсула за поместване на радиоактивни материали, течен или газообразен охладител, щит срещу гама-лъчите, както и външен съд под налягане. Последният притежава охлаждащи елементи върху страничните повърхности и съдържа течност, която е в състояние да гарантира неутронна защита и безопасното изпускане на генерираната от радиоактивния материал топлина. Размерите на различните компоненти в системата са такива, че дебелината на слоя течност между щита срещу гама-лъчи и външния съд да осигурява адекватна неутронна защита.
Преди да се пуснат в обръщение, новите модели контейнери се тестват при най-различни екстремни натоварвания — високи температури при пожар, удар, намокряне, високо налягане (при попадане на морското дъно), топлина и студ. Преди всяко транспортиране инструкциите за безопасност изискват контейнерите да се проверяват основно и да се почистват от евентуални радиоактивни замърсявания.
Етикетиране
Както и при други опасни материали, които се транспортират, опаковките на радиоактивни материали се етикетират в съответствие с изискванията на националните и международните правила. Тези етикети не само показват, че материалът е радиоактивен, чрез включване на символа за радиация, но и предоставят информация за нивата на радиация в близост до опаковката.
Регламент за транспортиране
От 1961 г. Международната агенция за атомна енергия (МААЕ) публикува консултативни правила за безопасен превоз на радиоактивни материали. Тези регламенти се признават в целия свят като единна законова основа за националните и международни изисквания за безопасност на транспорта. До днес тези изисквания са приети в над 60 страни, както и от Международната организация за гражданска авиация (ICAO), Международната морска организация (ИМО) и регионални организации за обществен транспорт.
Според регламента на МААЕ защитата се постига чрез:
- изолиране на радиоактивно съдържание;
- контрол на външните нива на радиация;
- предотвратяване на инциденти с контейнера;
- предотвратяване на щети, причинени от топлината, излъчвана от самия радиоактивен материал.
Основният принцип при превоз на радиоактивни материали е, че защитата идва от дизайна на опаковката без значение от начина, по който материалът се транспортира.
Правилата за транспортиране на радиоактивни вещества по шосе в ЕС се определят от международно законодателство (Европейски договор за пътен превоз на опасни товари ADR). В международен план е договорено, че радиоактивните вещества се класифицират в клас на опасност номер 7.
Специфики при опаковането и транспортирането на някои видове радиоактивни вещества
1. Превоз на уранов оксид и уранов хексафлуорид
Концентратът на урановия оксид се транспортира от мините към центрофугите за обогатяване в 200-литрови стоманени контейнери. При него не се налага никаква радиационна защита освен тази, която стоманата предлага. Когато пътува към и от фабриките, уранът е под формата на ураниев хексафлуорид (UF6). Под тази си форма той е слабо радиоактивен, но е много токсичен. Съхранението му изисква специални контейнери.
2. Превоз на уранови касети
Горивните уранови касети са съставени от керамични гранули с пресован уранов окис, който е бил фритован при висока температура (над 1400°С). Гранулите са поставени в дълги, кухи метални пръти, които на свой ред са подредени в горивните касети, готови за въвеждане в реактора. Различните типове реактори изискват различни видове горивни касети, така че съдържанието на