Образование радиоактивных отходов на АЭС

В процессе эксплуатации энергоблоков АЭС образуется три основных вида РАО:

· газоаэрозольные,

· жидкие,

· твердые,

и главным условием безопасности является их обезвреживание. Учитывая негативное влияние РАО на людей и окружающую природную среду, необходимо осуществлять сбор и надежную изоляцию отходов, принимая во внимание особенности радионуклидов, а также различия их физико-химических и биологические свойства.

Обращение с газоаэрозольными РАО сводится, фактически, к их рассеиванию в окружающую среду (выбросы) после процедуры очистки. Опыт эксплуатации АЭС показал, что принятые при проектировании АЭС меры по ограничению мощности выбросов, а также соблюдение проектного режима эксплуатации оборудования для очистки выбросов обеспечили вы-полнение нормативных требований. Контроль над уровнями выбросов радиоактивных веществ в атмосферный воздух обеспечивается автоматизированными системами радиационного контроля, установленными на всех источниках выбросов, и лабораторными исследованиями после проведения пробоотбра.

Газоаэрозольные выбросы представляют собой:

• инертные газы (радионуклиды аргона, криптона, ксенона);
• радиоаэрозоли — смесь продуктов деления ядерного топлива (¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ¹⁴¹Ce, ¹⁴⁴Ce, ¹⁰³Ru, ¹⁰⁶Ru, ¹⁴⁰Ba, ¹⁴⁰La, ¹³¹I и другие), продукты коррозии конструкционных материалов, активированных в нейтронном потоке (⁶⁰Co, ⁵⁸Co,⁵⁴Mn, ¹¹⁰Ag, ⁵⁹Fe, ⁵¹Cr, ⁹⁵Zr, ⁹⁵Nb и другие) и продуктов активации примесей, вводимых в теплоноситель (¹⁶N, ¹⁷N,¹³N, ¹⁸F, ⁷Li,²⁴Na, T и другие).

На АЭС используются три основных метода обезвреживания радиоактивных газоаэрозольных выбросов:

• Выдерживание газов в газгольдерах. За время выдержки происходит значительный распад радиоактивности;
• Адсорбция инертных газов и йода на фильтрах из активированного угля;
• Фильтрация воздуха через волокнистые сорбенты, на которых задерживается большая часть радиоаэрозолей.

После очистки газоаэрозольные выбросы удаляются через вентиляционные трубы, высота которых обеспечивает оптимальное рассеивание в атмосфере.

Рис. Пятый энергоблок Нововоронежской АЭС. На изображении чётко и близко видно трубу для вентвыбросов

Обращение с жидкими РАО. Образование жидких РАО (ЖРО) на АЭС связано с особенностями технологического процесса и не предвиденными этим процессом протеканиями жидких радиоактивных сред, система обращения с ЖРО состоит, в целом, из источников их образования и установок хранения и переработки.

На АЭС образуются такие виды ЖРО:

кубовый остаток как результат переработки

· трапных вод (неорганизованные протечки 1-го контура (протечки технологического оборудования на пол производственных помещений);воды дезактивации оборудования и стен помещений; сбросы лабораторий

• вод спецпрачечных на испарительных установках спецводоочистки;
• отработавшие сорбенты, которые поступают из фильтров установок спецводоочистки в случае исчерпания ресурса ионообменного материала, а также другие отработавшие фильтровальные материалы;
• шламы и пульпы;
• отработавшие масла и смешанные жидкости.

Перед переработкой ЖРО собирают в баки для временного хранения и выдержки. Система хранения ЖРО на АЭС состоит из узлов сбора и временного их хранения. Кубовый оста-ток, фильтровальные материалы вместе со шламами и смазочные материалы хранятся отдельно.

Для переработки ЖРО на АЭС используют термический, сорбционный и мембранный методы.

Термический метод – дистилляция или упаривание – наиболее распространенный и удобный способ переработки ЖРО. Осуществляется этот способ в специальных испарительных аппаратах с подведением тепла от водяного пара. Раствор ЖРО из испарительного аппарата насосами подается в доупариватель, где происходит его глубокое упаривание. Пар доупаривателя конденсируется и возвращается в резервуар коагулированной воды, а кубовый остаток перекачивается в баки хранения отходов. Очищенная вода через фильтр-ловушку направляется в баки чистого конденсата, в которых после контроля на радиоактивность и солесодержание пускается в оборотное водоиспользование.

Сорбционный метод предусматривает удаление радионуклидов из жидких отходов в виде твердой фазы в результате адсорбции, ионного обмена, адгезии и т.д. однако из-за селективности к отдельным радионуклидам метод сорбции нельзя рассматривать как основной метод очистки от радионуклидов.

Сорбцию проводят в специальных аппаратах при динамических или статических условиях на насыпных и намывных фильтрах со специальными ионообменными смолами.

Мембранные методы – это методы, при помощи которых удаление радиоактивных веществ из отходов осуществляется на молекулярном уровне. Среди них наиболее эффективным является обратный осмос, электродиализ и ультрафильтрация.

Отверждение концентратов ЖРО происходит посредством включения их в связующие материалы, которые можно поделить на три основные группы: термопластические (битум и др.); термореактивные (смолы полиэфирные, карбамидные и т.д.); неорганические (цемент, гипс, стекло и др.).

На настоящий момент на предприятиях ФААЭ России в 105 пунктах хранения находится более 500 млн. м³ ЖРО, суммарная альфа-активность которых оценивается в 1,9·10¹⁶ Бк, а суммарная бета-активность - 7,3·10¹⁹ Бк. Твердые радиоактивные отходы (ТРО), суммарная альфа-активность которых составляет 6·10¹⁵ Бк и бета-активность - 8,1·10¹⁸ Бк, находятся в 274 пунктах хранения и составляют по массе около 180 млн. т. Превалирующий вклад в образование радиоактивных отходов вносят предприятия ядерного топливного цикла. Основное количество РАО (99 % по активности) сосредоточено на предприятиях ПО "Маяк", СХК и ГХК. В табл.1 представлены источники образования, количество и места хранения радиоактивных отходов.

Таблица

Источники образования, количество и места хранения радиоактивных отходов.

Источник	Вид	Объем м^3	Активность	Место захоронения
Бк	Ки
Добыча и переработка руд	Шламы и отвалы пород	1,0 *10^8	6,7 *10^15	1,8 *10^5	Площадки ГОКов
Обогащение урана и производство ТВЭлов	Жидкие и твердые	1,6 *10^6	1,5 *10^14	4,0 *10^3	Хвостохранилища, склады и площадки
АЭС	Концентрированные Твердые Отвержденные	1,5 *10^5 1,2 *10^5 1,6 *10^4	1,5 *10^15 3,7 *10^13 3,7 *10^13	4,0 *10^4 1,0 *10^3 1,0 *10^3	Емкости-хранилища на АЭС Хранилища АЭС Хранилища АЭС
Переработка ТВЭЛов и производств оружейных ядерных материалов	Жидкие ВАО Остеклованные ВАО Жидкие НАО и САО Твердые	2,5 *10^4 9,5 *10^3 4,0 *10^8 1,0 *10^8	2,1 *10^19 7,4 *10^18 2,6 *10^19 4,4 *10^17	5,7 *10^8 2,0 *10^8 7,0 *10^8 1,2 *10^7	Емкости в ПО "Маяк" Специальные хранилища АЭС в ПО "Маяк" Емкости, водоемы и бассейны Железобетонные приповерхностные хранилища
Ледоколы и транспортные средства	Жидкие Твердые	3,9 *10^2 1,5 *10^3	2,2 *10^10 7,4 *10^14	0,6 2,0 *10^4	Береговые хранилища Береговые хранилища
Строительство, эксплуатация и вывод из эксплуатации АПЛ	Жидкие Твердые	1,6 *10^4 1,4 *10^4	2,5 *10^13 3,3 *10^13	6,8 *10^2 9,0 *10^2	Береговые хранилища Хранилища на предприятиях и плавучие базы
Применение радионуклидных источников	Жидкие, твердые и отвержденные. Капсулированные отработавшие источники	2,0 *10^5	7,4 *10^16	2,0 *10^6	На предприятиях НПО "Радон"

Пункты хранения ЖРО имеются на 32 предприятиях ФААЭ. Всего в 105 пунктах хранения находится более 500 млн. м³ жидких радиоактивных отходов, суммарная альфа-активность которых оценивается в 1,9·10¹⁶ Бк, а суммарная бета-активность - в 7,3·10¹⁹ Бк. По оценкам предприятий, до 90 % объема ЖРО находится в хранилищах, не отвечающих современным требованиям по изоляции их от окружающей среды.

Обращение с твердыми РАО. Основными источниками образования твердых РАО (ТРО) в процессе эксплуатации АЭС являются техническое обслуживание и ремонт энергоблоков.

При проведении ремонтных работ на оборудовании АЭС радиоактивными становятся части или детали замененного оборудования и трубопроводов, инструмент, который использовался при работах, электро- и теплоизоляционные материалы, одежда, протирочные материалы и т.д.

Система обращения с твердыми РАО на АЭС содержит: сбор отходов в первичную тару в местах их образования; сортировку по активности; транспортировку отходов к централизо-ванным местам сбора и переработки; переработку РАО; упаковку первичной тары с твердыми РАО в транспортные контейнеры; транспортировка контейнеров с твердыми РАО к хранилищу ТРО на спецавтомобилях; прием отходов и их выгрузка в секции хранилища; ведение учета и отчетности РАО.

Все ТРО на АЭС собирают в специальных помещениях, сортируют и при необходимости перерабатывают с целью уменьшения их габаритов.

Твердые РАО после переработки хранят в хранилищах ТРО, специально сооруженных на территории АЭС. Хранилища ТРО – это углубленные бетонированные вместилища, гидроизолированные от подземных и атмосферных вод. Они находятся под строгим дозиметрическим контролем, для чего вокруг хранилищ сооружены наблюдательные скважины, из которых периодически отбирают пробы воды для анализа на содержание радиоактивных веществ. Хранение предполагает возможность изъятия РАО для их переработки транспортировки.

Работа с контейнером ТРО на АЭС

Под переработкой ТРО понимают любую операцию, которая изменяет их характеристи-ки. Главными целями переработки являются: повышение безопасности на дальнейших этапах обращения с ними, уменьшение негативного воздействия на окружающую среду, экономия средств на хранение и захоронение ТРО.

Критериями выбора конкретного метода переработки являются соответствие продукта переработки требованиям дальнейших этапов обращения с ТРО – кондиционирование, транспортировка, временное хранение, захоронение. На выбор метода переработки РАО влияют требования действующих норм, правил и стандартов в сфере безопасного обращения с РАО, требования к форме, физико-химических и радиационных характеристик и т.д.

Механическая переработка ТРО. Цель механической переработки ТРО – уменьшение их объема.

Уменьшение размеров ТРО улучшает упаковку РВО для транспортировки, хранения, за-хоронения или подготовки РАО к последующей переработке. Основные методы механического уменьшения размеров включают демонтаж, распиливание, разрезание и дробление.

Демонтаж используют при снятии ядерных установок с эксплуатации известными в строительстве методами.

Распиливание и разрезание уменьшают размеры габаритного оборудования, используя циркулярные, поперечные, цепные пилы, абразивные круги, плазменную резку, пневматические и гидравлические дробильные механизмы.

Дроблением уменьшают размеры ТРО (увеличивают их плотность) или готовят более гомогенные смеси низкоактивных ТРО. Дробление может использоваться вместе с прессованием, или со сжиганием.

Прессование ТРО является одним из наиболее продуктивных методов уменьшения объ-ема отходов. Прессы квалифицируют, как правило, по давлению, которое они развивают.

Прессы низкого давления (силой 10 МН) предназначены для прессования, главным образом, пласти-ката, бумаги, резины и текстиля.

Суперпрессование – это прессование силой давления выше 10 МН. При суперпрессова-нии РАО помещают, как правило, в бочки, а потом прессуют их. Спрессованные «брикеты» упаковывают в другие контейнеры – как цилиндрические, так и в прямоугольные.

Термическая переработка РАО. Процессы термической обработки включают широкий набор окислительных и пиролитических технологий эффективными методами уменьшения объема сжигаемых РАО.

Сжигание – наиболее известный процесс термообработки. Существует много разных ти-пов установок сжигания для переработки разных РАО – от низкоактивных РАО АЭС до высо-коактивных от переработки ядерного топлива.

В конечном итоге можно сделать следующие выводы: Факторы «За» атомные станции:1. Атомная энергетика является на сегодняшний день лучшим видомполучения энергии. Экономичность, большая мощность, экологичность приправильном использовании.2. Атомные станции по сравнению с традиционными тепловымиэлектростанциями обладают преимуществом в расходах на топливо, что особо ярко проявляется в тех регионах, где имеются трудности в обеспечении топливно-энергетическими ресурсами, а также устойчивой тенденцией роста затрат на добычу органического топлива.3. Атомным станциям не свойственны также загрязнения природной среды золой, дымовыми газами с CO₂, NO_х, SO_х, сбросными водами, содержащими нефтепродукты.Факторы «Против» атомных станций:1. Ужасные последствия аварий на АЭС.2. Локальное механическое воздействие на рельеф - при строительстве.3. Повреждение особей в технологических системах - при эксплуатации.4. Сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические ирадиоактивные компоненты.5. Изменение характера землепользования и обменных процессов внепосредственной близости от АЭС.6. Изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.

Дата добавления: 2014-01-20