Epurarea Apelor Uzate de la Extracția și Industrializarea Substanțelor Radioactive

EPURAREA APELOR UZATE DE LA EXTRACŢIA ŞI INDUSTRIALIZAREA SUBSTANŢELOR RADIOACTIVE

Problemele puse de epurarea apelor conţinând reziduuri radioactive sunt deosebite de cele ale epurării apelor cu impurităţi chimice şi bacteriologice. Deosebirea calitativă esenţială a tehnologiei de epurare constă în imposibilitatea de a interveni asupra vitezei de dezagregare radioactivă, iar deosebirea cantitativă în aceea că se operează cu impurităţi care, în cantităţi foarte mici, au efecte mari ceea ce implică metode speciale de îndepărtare a acestora.

Un deşeu (reziduu) radioactiv este definit drept deşeu-solid, lichid sau gazos-produs în timpul prelucrării sau folosirii substanţelor radioactive. Cu referire la deşeurile lichide, în mod necesar, în această definiţie sunt incluse atât ape uzate nenocive, cât şi soluţii care pot fi foarte vătămătoare; de asemenea, trebuie ţinut seama de reziduurile solide care, de cele mai multe ori, însoţesc reziduurile lichide în cursul epurării acestora.

Spre deosebire de alte tehnologii de epurare care acţionează specific, conform naturii impurităţilor existente, tehnologia de denocivizare a reziduurilor radioactive depinde de activitatea acestora (mare, medie, mică) şi nu de natura radioizotopilor prezenţi.

În cele ce urmează se precizează câteva noţiuni legate de radioactivitate, cu referire deosebită la radioactivitatea apelor naturale şi uzate.

Fiecare element chimic este caracterizat printr-un număr de ordine atomic (dat de numărul de protoni din nucleu) şi printr-un număr de masă (greutate atomică) (suma protonilor şi a neutronilor din nucleu). Majoritatea elementelor naturale (71 din 92) este formată din atomi având fiecare numărul atomic respectiv, dar numere de masă diferite (pentru acelaşi element), deci aceste elemente sunt amestecuri de mai multe specii atomice.

Posedând număr de ordine identic, deci proprietăţi chimice în esenţă identice, atomii cu număr de masă diferit se găsesc în aceeaşi căsuţă a tabelului elementelor chimice al lui Mendeleev şi se numesc izotopi. Un element poate fi format din izotopi stabili, izotopi radioactivi sau micşti. Izotopii radioactivi (radionuclizii), din cauza instabilităţii nucleului, caută să treacă în stare de echilibru (atom stabil), prin eliminarea particulelor nucleare. Trecerea unui element radioactiv în stare de element stabil se face prin emisie de radiaţii, foarte bogate în energie: Există trei serii radioactive naturale care prin emiteri succesive de particule şi (însoţite de radiaţii ), ajung la un izotop stabil al plumbului: seria uraniului ( ) care, prin radiu, radon şi poloniu ajunge la radiu -stabil); seria actiniului care, de la actinouraniu ( ) ajunge prin protactiniu, actiniu şi actionon la actiniu stabil); seria toriului care ajunge la toriu stabil). În afară de elementele radioactive cu numerele atomice 81 şi 92, din seriile menţionate, se mai găsesc în natură 8 elemente radioactive cu numere atomice mai mici, printre care şi potasiul.

Prin reacţii nucleare pot fi obţinuţi izotopi radioactivi ai elementelor naturale, stabile, în principal emiţători , mai rar

Radiaţiile constau din particule cu număr de ordine 2 şi număr de masă 4, încărcate pozitiv (nuclee de heliu). Aceste particule sunt animate de viteze mari, de la 1/20 până la 1/15 din viteza luminii, au energii extrem de mari, 4.2-8.8 MeV, totuşi ele nu pătrund prea adânc prin materie, parcursul lor în aer fiind, în funcţie de energie, până la 6.5 cm, în apă de 0.01 cm, iar în foi de aluminiu de 0.005 cm.

Radiaţiile sunt formate din particule elementare de electricitate negativă, electroni; aceştia iau naştere în momentul emisiei radioactive a unui neutron din nucleu. Viteza lor maximă este de 99 % din viteza luminii; energia lor variază de la aproape zero la 3-4 MeV, parcursul în aer variază, în funcţie de energie, de la câţiva cm la aproximativ 20 m, în apă până la 2.6 cm, în foi de aluminiu până la 1 mm.

Radiaţiile sunt de natură electromagnetică şi, de obicei, însoţesc dezintegrările sau Sunt radiaţii ondulatorii electromagnetice de aceeaşi natură cu lumina şi razele X, dar cu lungime de undă mai mare decât razele şi , străbat plăci de plumb de câţiva centimetrii grosime şi strate de aluminiu groase de 120 cm.

Fiecare izotop radioactiv este caracterizat, în principal, de două mărimi: energia (şi felul) radiaţiilor emise, exprimată electronvolţi şi perioada de emitere a radiaţiilor respectrive, exprimată prin timpul de înjumătăjire (perioada de timp în care radioactivitatea unui element scade la jumătate în raport cu valoarea iniţială). În legătură cu această ultimă mărime, se remarcă izotopi radioactivi cu viaţă lungă ( ani) şi cu viaţa scurtă (de ordinul secundelor până la al lunilor).

Activitatea substanţelor şi a reziduurilor radioactive se exprimă foarte frecvent în unităţi curie O unitate curie este definită prin dezintegrări pe secundă; deoarece această unitate este foarte mare (corespunde, cu aproximaţie, cantităţi de radiaţie emisă de 1 g într-o secundă), în practică se întrebuinţează submultiplii ei, în dezintegrări pe secundă, şi anume:

- milicurie = ;

- microcurie = ;

- picocurie =

Radioactivitatea unei surse este adesea dată drept activitate specifică în unităţi sau subunităţi/g sau ml.

O unitate folosită des în ultimul timp este Becquerel (Bq), definită printr-o dezintegrare pe secundă; relaţia între Becquerel şi picocurie este: sau

O clasificare raţională a surselor de impurificare radioactivă trebuie să ţină seama de etapele străbătute de la obţinerea radioizotopilor şi pănă la folosire, începănd cu extragerea combustibilului nuclear natural şi terminând cu folosirea radionuclizilor în ştiinţă şi tehnică. În general, impurificările radioactive provin de la următoarele surse:

- extragerea şi prelucrarea minereurilor radioactive în vederea obţinerii combustibilului nuclear;

- exploatarea reactoarelor şi acceleratoarelor de particule;

- folosirea izotopilor radioactivi la cercetări ştiinţifice, în medicină şi în tehnică.

Fiecare sursă de impurificare produce ape uzate cu anumite activităţi specifice, acestea fiind, în general, întovărăşite de alte impurităţi fizico-chimice.

Indiferent de provenienţa apelor uzate, tehnologiile de epurare se aplică în funtie de activitatea deşeului evacuat.

Activităţile specifice apelor uzate provenite din diferite surse de impurificare sunt clasificate astfel:

activitate în urme, cu activitate specifică ;

activitate mică, cu activitate specifică de

activitate medie până la mare, cu activitate specifică de ;

activitate foarte mare, cu activitate specifică mai mare ca

Apele din categoria pot fi manipulate direct, fără protecţie. Apele din categoria nu permit staţionarea, timp îndelungat, a persoanelor în apropierea bazinelor de acumulare; apele din categoria şi pot fi manevrate numai de personal bine protejat împotriva radiaţiilor.

Altă clasificare a apelor radioactive le împarte în trei grupe:

- ape cu activitate mică ;

- ape cu activitate intermediară(medie) ( ;