Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
Объединив эти новые технологии в единую программу обращения с отходами, мы надеемся достичь три цели на ближайшую перспективу. Во-первых, к 2002 году переработать более 90% всех металлических трансурановых отходов в низкоактивные отходы. Во-вторых, к 2003 году мы хотим уменьшить содержание радионуклидов во всех сточных потоках на площадке ТА-55 до значения, предельного для промышленных отходов. При этом почти на 90% сократится активность жидких отходов, вывозимых с объекта. В-третьих, к 2004 году мы хотим более чем на 90% сократить объем горючих и негорючих отходов. Кроме того, мы собираемся остекловывать или размещать в стекло трансурановые отходы из аппаратов для выпаривания, а не цементировать их. Поскольку в стекло можно загружать больше радионуклидов, то его общий объем и масса будет составлять около 65% от используемого в настоящее время цемента.
Мы считаем, что этих целей достичь нетрудно. Такое “90%-ное решение задачи” окажет положительное влияние на все программы проведения экспериментов на площадке ТА-55, а также на всю программу обращения с отходами объекта и лаборатории. Более того,
446
Los Alamos Science Number 26 2000
Видение переработки плутония, безопасной для окружающей среды
Рис. 3. Блок-схема переработки горючих отходов
Переработка горючих отходов будет осуществляться несколькими методами. Целлюлоза, полистирол и другие твердые материалы будут перерабатывать путем пиролиза. Органические растворители и твердые вещества, такие как ионообменная смола, будут подвергать гидротермальной переработке. Некоторые пластмассы и остаточная зола от пиролиза будут обрабатывать методом окисления в расплавленных солях. Потоки твердых, жидких и газообразных отходов от такой переработки будут проходить повторный цикл. Небольшие объемы твердых побочных продуктов будут либо направлять на обработку азотной кислотой, либо остекловывать, либо отправлять на ОЗИО. Все жидкие побочные продукты будут подвергать полимерной фильтрации™, чтобы привести в соответствие с нормами, допустимыми для промышленных сточных вод, небольшой объем твердого остатка будет подвергнут остекловыванию как трансурановые отходы. Отходящие газы будут фильтровать через высокоэффективные выхлопные системы и выбрасывать в атмосферу. Фильтры в конечном счете попадут в поток трансурановых отходов и будут направлены на ОЗИО
затраты на реализацию такого решения должны окупиться за несколько лет. В настоящее время общая стоимость цикла переработки трансурановых отходов площадки ТА-55 и их захоронения на ОЗИО составляет примерно 5,2 млн. долларов в год. Если указанные здесь технологии будут успешно реализованы, стоимость цикла уничтожения сокращенного объема трансурановых отходов должна снизиться примерно до 0,5 млн. долларов в год. Однако помимо экономического аспекта важно то, что достижение целей является необходимым условием повышения эффективности работ и экологического благополучия на площадке ТА-55.
Переработка горючих отходов.
Блок-схема на рис. 3 показывает, как мы намерены сокращать объемы радиоактивных горючих отходов на площадке ТА-55. Характерной особенностью процесса, соответствующего этой блок-схеме, является то, что при этом не создаются низкоактивные твердые отходы и образуется лишь небольшой объем
концентрированных трансурановых отходов. Все жидкие материалы покидают объект в виде промышленных сточных вод, поступающих на дополнительную переработку на площадке ТА-50.
Как видно из табл. I, горючие отходы (например, ветошь, пластмасса, кубы из полистирола и органические растворители) составляют значительную долю от объема радиоактивных отходов, создаваемых на площадке ТА-55. Эти отходы загрязнены радиоактивными элементами и сильными окислителями, такими как нитраты. Гидротермальная переработка, усиленный пиролиз, окисление в расплавленных солях и промежуточное электрохимическое окисление в настоящее время являются самыми перспективными технологиями для сокращения объемов горючих отходов.
Гидротермальная переработка является наиболее агрессивной процедурой из этих четырех методов с точки зрения разрушения органических соединений. Она идеально подходит для разрушения органических жидкостей, таких как растворители - чистя-
щие средства, и твердых материалов с малым размером частиц, таких как анионообменная смола. Вода используется в качестве растворителя лишь при достаточно высоких температурах и давлениях, где она выступает в роли сверхкритической жидкости. Жидкости и предварительно раздробленные твердые материалы вводятся под давлением в гидротермальный реактор вместе с 30%-ной перекисью водорода, которая служит окислителем. В гидротермальных условиях реакции протекают чрезвычайно быстро, почти полностью разрушая органические матрицы в течение нескольких секунд. Более подробная информация об этой технологии приведена во вставке “Гидротермальная переработка” на с. 452.
Усиленный пиролиз приводит к почти полному разложению твердых полимерных материалов (например, полистирола, полиэтилена и полипропилена). Полностью собранная система включает этап пиролиза, при котором происходит разложение материалов на множество жидкофазных и газофазных
