Le acque reflue nucleari si riferiscono alle acque reflue contenenti sostanze radioattive prodotte durante l'utilizzo dell'energia nucleare. Queste sostanze radioattive includono principalmente trizio, uranio, plutonio, torio e radio. Le acque reflue nucleari provengono principalmente da centrali nucleari, produzione di armi nucleari, ricerca di medicina nucleare e produzione di materiale radioattivo. Sulla base del suo livello di radiazione e della fonte, le acque reflue nucleari possono essere classificate in acque reflue radioattive di alto livello e acque reflue radioattive di basso livello.
1. Operazioni di centrale nucleare
- Acqua di raffreddamento del reattore: usato per raffreddare il combustibile nucleare, che può contenere sostanze radioattive dopo il contatto con il carburante.
- Ritrattamento del combustibile esaurito: l'acqua utilizzata per estrarre il combustibile nucleare recuperabile provoca rifiuti liquidi radioattivi di alto livello.
- Acqua di pulizia dell'attrezzatura: generato dalla manutenzione e dalla pulizia di attrezzature per impianti nucleari, spesso contenenti sostanze radioattive a bassa concentrazione.
- Scarico di condensa: l'acqua condensata dal sistema di circolazione del vapore può trasportare piccole quantità di sostanze radioattive.
2. Perdite di incidenti nucleari
- Grandi quantità di acque reflue nucleari sono state prodotte durante disastri come gli incidenti nucleari di Chernobyl e Fukushima, che richiedono conservazione e trattamento a lungo termine.
3. Ciclo di combustibile nucleare
- Mining di uranio: l'estrazione del minerale di uranio genera acque reflue contenenti elementi radioattivi.
- Elaborazione del carburante: i processi chimici coinvolti nella produzione di combustibile nucleare possono portare alla contaminazione dell'acqua.
- Ritrattamento del combustibile esaurito: il riciclaggio e il trattamento dei combustibili nucleari esauriti producono rifiuti liquidi radioattivi di alto livello.
4. Medicina nucleare e ricerca
-Diagnosi e trattamento medico: procedure come le scansioni PET-CT e la radioterapia del cancro utilizzano isotopi radioattivi, generando acque reflue radioattive di basso livello.
- Ricerca sul laboratorio nucleare: gli esperimenti che coinvolgono materiali radioattivi possono rilasciare o scaricare le acque reflue nucleari.
1. Acque reflue radioattive di basso livello (LLW)
-Contiene piccole quantità di isotopi radioattivi (ad es. Trizio, iodio-131, cesio-137).
- Originano principalmente le operazioni di routine di centrali nucleari, istituti di ricerca e industria medica.
2. acque reflue radioattive di alto livello (HLW)
-Generato principalmente dal ritrattamento del carburante esaurito e contiene alte concentrazioni di sostanze radioattive (ad es. Stronzio-90, Cesio-137, Plutonio-239).
-Presenta una radioattività estremamente forte e lunghe emivi, che richiedono un trattamento rigoroso e una conservazione a lungo termine.
1. Inquinamento ambientale
- Se gestite in modo improprio, sostanze radioattive nelle acque reflue nucleari possono infiltrarsi nel terreno, nelle acque sotterranee, nei fiumi e negli oceani, portando a contaminazione a lungo termine.
2. Impatto biologico
-Elementi radioattivi come Strontium-90 e Cesio-137 possono essere assorbiti dalla vita marina, entrando nella catena alimentare e infine influenzando la salute umana.
3. Rischi per la salute umana
- L'esposizione a lungo termine alle acque reflue radioattive aumenta i rischi di cancro, mutazioni genetiche e danni al sistema immunitario.
Le acque reflue nucleari non possono essere scaricate direttamente nell'ambiente e devono sottoporsi a trattamenti fisici, chimici, biologici e a lungo termine, tra cui:
1. Filtrazione e filtrazione (rimozione di particelle radioattive sospese)
- Il metodo di pre-precipitazione della coagulazione chimica prevede l'aggiunta di precipitanti (come sali di ferro, sali di alluminio, soda, fosfati) alle acque reflue nucleari. Questi reagiscono con nuclidi radioattivi, formando precipitati insolubili, riducendo efficacemente il contenuto radioattivo e purificando le acque reflue.
2. Exchange ionico (rimozione di ioni radioattivi)
- Questo metodo utilizza resine di scambio ionico per scambiare cationi radioattivi o anioni con ioni non radioattivi, riducendo significativamente la concentrazione di sostanze radioattive, garantendo che le acque reflue trattate soddisfino gli standard di scarica.
3. Evaporazione e concentrazione (riducendo il volume delle acque reflue)
- Il riscaldamento dell'evaporazione separa l'acqua dai materiali radioattivi, consentendo di scaricare il vapore condensato, mentre i rifiuti radioattivi concentrati subiscono la solidificazione per ulteriori trattamenti.
4. Trattamento biotecnologico
- I microrganismi e le piante possono rimuovere i nuclidi radioattivi attraverso meccanismi di assorbimento, accumulo, precipitazione e espansione, riducendo il contenuto radioattivo per soddisfare gli standard di scarica.
