Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 10.20. Принципиальная схема установки битумирования радиоактивных отходов (Бельгия):
/ — 10-тонный резервуар для битума с электронагревателем и насосом; 2 — битуматор с мешалкой; 3 — поворотная задвижка; 4 — шнек подачн САО; 5 — отборник влаги; 6— контактный конденсатор; 7 — абсолютные фильтры; 8 — электрический фильтр; 9 — холодильник; 10 — масляный фильтр; 11 — емкости для продукции
Отверждение BAO и получение сухих' порошков-кальцинатов (кальцинирование), обычно из азотнокислых растворов, протекает в три стадии:
а) выпарка воды и отгонка азотной кислоты при температуре 130—170 °С;
б) разложение отстающих нитратов при температуре 400— 500 0C;
в) прокаливание при температуре 1000—1200°С с получением тугоплавкого продукта.
Полученные в процессе кальцинирования порошки-кальцинаты можно рассматривать и как конечный продукт для длительного хранения и захоронения. При необходимости извлечения ценных радиоактивных компонентов их можно растворить. Но наиболее надежно подвергать кальцинаты остекловыванию в смеси с флюсами или суспензией, содержащей кремнезем-бораты (боросили-катное стекло). В Великобритании отработан процесс «Фингал»— остекловывание путем одновременной выпарки, спекания и сплавления с суспензией. Большие достижения в разработке и промышленном освоении технологии остекловывания кальцинатов BAO имеются во Франции. В СССР также ведутся работы по включению BAO в стекло. Принципиальная схема установки показана на рис. 10.21. Остеклованные отходы обладают наибольшей стойкостью к выщелачиванию в водной среде при долговременном хранении [10-7^-IO-8 г/(см2-сут)]. В Ок-Ридже (США) разработано свинцово-железное фосфатное стекло (LIP), коррозионная стойкость которого на три порядка больше, чем боросиликатного стекла.
Рис. 10.21. Принципиальная схема установки остекловывания радиоактивных отходов:
1 — электропечь: 2 — прием стекломассы; 3 — водяное охлаждение; 4 — выборочная зона; 5 — дойный переток между зонами; 6 — варочная зона; 7 — молибденовый электрод; 8 —подача раствора; 9 — барботер-конденсатор; IO — фильтр грубой очистки; // —фильтр тонкой очистки; 12 — колонна с пиролюзитом; 13 — абсорбционная колонна
Захоронение радиоактивных отходов в геологические формации.
Конструкция контейнеров и наиболее эффективных наземных и подземных хранилищ-складов отвержденных отходов проходит еще стадию изучения и опытной проверки. Широкие исследования ведутся по проектам хранения и захоронения отвержденных отходов в полостях глубоких сухих выработок каменной соли, а также в массивах гранитов, базальтов и сухих глин. Это направление в захоронении отходов признается основным. Изучаются также проекты создания наземных сильно защищенных от разрушения долговечных хранилищ отвержденных отходов с учетом того, что тепловыделения от долгоживущих радиоактивных нуклидов можно эффективно и безопасно использовать в энергетических целях.
Разработан и проходит экспериментальную проверку контейнер для остеклованных BAO диаметром 0,4 м, длиной 1,6 м, вместимостью 190 л, в том числе стекломассы 100 л (~280 кг). Общая масса заполненного контейнера равна 0,7 т. Один такой контейнер будет вмещать ВАО, получающиеся при переработке 1,9 т отработавшего в реакторах типов PWR и BWR оксидного топлива при В=40 000 МВт-сут/т. Мощность начального (после остекловывания) тепловыделения контейнера составляет ~1,9 кВт при условии, что остекловыванию подлежат BAO после пятилетней их выдержки во временных баках-хранилищах на радиохимическом заводе. Ведется подбор оптимальных материалов для конструкции контейнера. Для захоронения предполагается размещать спаренные контейнеры с шагом 0,4 м в квадратной решетке в заранее подготовленных колодцах. Для радиохимическо-380
го завода, перерабатывающего в год 1500 т облученного урана, потребуется 400 спаренных контейнеров. Для их захоронения в подземных штольнях, туннелях или залах нужна будет ежегодно площадь 1600—2000 м2. Общая стоимость капитальных вложений в такое подземное хранилище, заполняемое в течение расчетных 20 лет, оценивается ~500 млн. дол., а суммарные годовые эксплуатационные расходы ~43 млн. дол. (1978 г.), включая расходы по капсулированию (остекловыванию и заполнению контейнеров), транспортированию их к месту захоронения и обслуживанию хранилищ. Капитальные вложения в сооружение промежуточных хранилищ высокоактивных отходов до их отверждения и остекловывания, а также цехов остекловывания и капсулирова-ния для радиохимического завода на 1500 т/год оцениваются в 290 млн. дол.
Обращение к геологическим формациям как к участкам, пригодным для захоронения радиоактивных, отходов, обусловлено двумя основными причинами:
геологические формации существуют в первозданном виде очень длительное время (десятки миллионов лет), поэтому велика вероятность того, что некоторые из них будут существовать столь же продолжительное время и в будущем;
существуют геологические формации, в которых отсутствует или пренебрежимо мала фильтрация подземных вод. При тщательном исследовании могут быть найдены участки, где полностью исключена циркуляция подземных вод.
