Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Обезвреживание отходов высокой активности. Основной источник высокоактивных отходов (BAO) на радиохимическом заводе регенерации топлива — первый цикл очистки отработавшего топлива методом экстракции растворителем, при котором в водно-кислотном растворе остается основная масса продуктов деления (~99,9°/о всех нелетучих радиоактивных нуклидов).
По данным обзорного доклада МАГАТЭ высокоактивные жидкие отходы, образующиеся при переработке отработавшего топлива энергетических реакторов, хранятся, как правило, в виде водных азотнокислых растворов в баках из нержавеющей стали (рис. 10.17). Система хранения обычно обеспечивается двойной герметизацией: баки с двойными стенками устанавливаются в не-облицованных бетонных камерах или баки с одинарными стенками устанавливаются в бетонных камерах, облицованных нержавеющей сталью. Баки снабжены отводящим тепло оборудованием (охлаждающими змеевиками или охлаждающими кожухами либо тем и другим одновременно). В некоторых случаях предусмотрено оборудование аэролифтными циркуляторами, обеспечивающими перемешивание раствора струей воздуха. Резервные баки поддерживаются тв состоянии готовности и обеспечены средствами для перекачки в случае возникновения утечки содержимого любого рабочего бака в запасной бак.
Опыт хранения кислых растворов в баках из нержавеющей стали хорошо себя зарекомендовал. Однако такое хранение требует непрерывного обслуживания: охлаждения, перемешивания барботажным воздухом, дозиметрического контроля. Считается необходимым при длительном хранении жидких высокоактивных отходов после нескольких лет их хранения (например, через 20— 30 лет), когда общая активность и тепловыделение уменьшаются на порядок, перевести их в твердую форму (кальцинация, включение в боросиликатные и фосфатные стекла и т. п.). Вещество отвердителя должно быть химически инертным, нерастворимым, не выщелачиваться, не содержать летучих веществ, иметь хорошую теплопроводность.
Концентрирование и обезвреживание отходов средней и низкой активности. Жидкие отходы средней активности (ЖСАО) образуются главным образом из растворов экстракционных циклов (кроме первого) при очистке отходящих газов (промывные растворы), при выпаривании низкоактивных жидких отходов и при очистке экстрагента (в настоящее время — это растворы карбоната натрия). Среднеактивные отходы содержат 95Zr1 93Nb и 106Ru. 374
Рис. 10.17. Хранилище для большого количества жидких радиоактивных отходов
Они образуются также в камерах концентрирования растворов продуктов деления и в результате дезактивации оборудования [их удельная активность обычно —'100 мКи/л [3,7•1O15 расп./(сХ Хл)].
Объем среднеактивных жидких отходов, образующихся на РХЗ при переработке топлива, значителен. При выпаривании жидких отходов только их конденсаты составляют ~40 м3 на 1 т переработанного топлива. Эти конденсаты после некоторого разбавления и соответствующей обработки из-за малой концентра-
Рис. 10.18. Хранилище для твердых радиоактивных отходов на АЭС
ции радиоактивных нуклидов могут сбрасываться в окружающую среду при строгом соблюдении норм радиационной безопасности. Отходы средней активности содержат очень малые количества радиоактивных элементов. Из них наиболее долгоживущими являются 137Cs1 90Sr, 3H, 106Ru. Путем выпаривания достигается уменьшение объемов среднеактивных отходов в 20—30 раз.
Твердые отходы средней активности образуются в виде горючих и негорючих материалов. Это оболочки твэлов, деталей ТВС, защитные и очистные органические материалы. В них может содержаться до 1% перерабатываемых U и Pu.
В твердой форме отходы низкой активности состоят главным образом из получивших наведенную радиоактивность материалов, деталей TBC и активной зоны, деталей оборудования первого контура, а также из нерадиоактивного материала, побывавшего в контакте с радиоактивным (фильтры, пленки, перчатки, отходы от дезактивации и т. п.). Такие твердые отходы хранятся в специальных хранилищах (рис. 10.18).
Материалы оболочек после растворения топлива прессуются (нержавеющая сталь) или оплавляются (цирконий) в целях сокращения объема и хранятся либо в зацементированном виде, либо в бассейнах под водой.
Радиоактивные нуклиды, содержащиеся в жидких отходах низкой и средней активности, для сокращения объемов и удешевления транспортирования и хранения концентрируют различными методами в зависимости от активности и химического состава растворов, подлежащих обработке. Чаще всего применяются следующие методы: химическое осаждение, ионный обмен, выпаривание. В зависимости от применяемого метода радиоактивные нуклиды концентрируются в осадках (пульпах), на ионообменном материале в регенерационных растворах или в кубовом остатке. Чтобы облегчить транспортирование и хранение и устранить возможность попадания радиоактивных элементов и окружающую среду, эти концентраты заключают в соответствующую устойчивую матрицу. Концентрированные радиоактивные отходы (за исключением высокоактивных) обычно цементируют в металлических бочках, включают в бетон, битум или в какие-либо полимерные материалы.
