Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях

Оценивается ситуация в сфере обращения с жидкими радиоактивными отходами после Кыштымской и Чернобыльской аварий и дается информация о новом инженерном направлении в решении стабилизационных задач – гибкой технологии....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2006
Hauptverfasser:	Андронов, О.Б., Ключников, А.А., Стрихарь, О.Л., Щербин, В.Н.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України 2006
Schriftenreihe:	Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127900
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях / О.Б. Андронов, А.А. Ключников, О.Л. Стрихарь, В.Н. Щербин // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2006. — Вип. 5. — С. 129-137. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-127900
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1279002017-12-31T03:02:43Z Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях Андронов, О.Б. Ключников, А.А. Стрихарь, О.Л. Щербин, В.Н. Оценивается ситуация в сфере обращения с жидкими радиоактивными отходами после Кыштымской и Чернобыльской аварий и дается информация о новом инженерном направлении в решении стабилизационных задач – гибкой технологии. Оцінюється ситуація у сфері поводження з рідкими радіоактивними відходами після Киштимської і Чорнобильської аварій і дається інформація про новий інженерний напрям у рішенні стабілізаційних задач – гнучкій технології. Situation in liquid radwaste management after Kyshtym and Chernobyl accidents is assessed, and information on new engineering branch – flexible technologies- in resolving stabilization task is delivered 2006 Article Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях / О.Б. Андронов, А.А. Ключников, О.Л. Стрихарь, В.Н. Щербин // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2006. — Вип. 5. — С. 129-137. — рос. 1813-3584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127900 621.039.73:66.067.2 ru Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Оценивается ситуация в сфере обращения с жидкими радиоактивными отходами после Кыштымской и Чернобыльской аварий и дается информация о новом инженерном направлении в решении стабилизационных задач – гибкой технологии.
format	Article
author	Андронов, О.Б. Ключников, А.А. Стрихарь, О.Л. Щербин, В.Н.
spellingShingle	Андронов, О.Б. Ключников, А.А. Стрихарь, О.Л. Щербин, В.Н. Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
author_facet	Андронов, О.Б. Ключников, А.А. Стрихарь, О.Л. Щербин, В.Н.
author_sort	Андронов, О.Б.
title	Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях
title_short	Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях
title_full	Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях
title_fullStr	Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях
title_full_unstemmed	Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях
title_sort	проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях
publisher	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
publishDate	2006
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127900
citation_txt	Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях / О.Б. Андронов, А.А. Ключников, О.Л. Стрихарь, В.Н. Щербин // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2006. — Вип. 5. — С. 129-137. — рос.
series	Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
work_keys_str_mv	AT andronovob problemyobraŝeniâsžidkimiradioaktivnymiothodamivčrezvyčajnyhsituaciâh AT klûčnikovaa problemyobraŝeniâsžidkimiradioaktivnymiothodamivčrezvyčajnyhsituaciâh AT striharʹol problemyobraŝeniâsžidkimiradioaktivnymiothodamivčrezvyčajnyhsituaciâh AT ŝerbinvn problemyobraŝeniâsžidkimiradioaktivnymiothodamivčrezvyčajnyhsituaciâh
first_indexed	2025-07-09T07:57:12Z
last_indexed	2025-07-09T07:57:12Z
_version_	1837155310474625024
fulltext	ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 129 УДК 621.039.73:66.067.2 ПРОБЛЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ЖИДКИМИ РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ О. Б. Андронов, А. А. Ключников, О. Л. Стрихарь, В. Н. Щербин Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, Чернобыль Оценивается ситуация в сфере обращения с жидкими радиоактивными отходами после Кыш- тымской и Чернобыльской аварий и дается информация о новом инженерном направлении в решении стабилизационных задач – гибкой технологии. Прошло 20 лет после трагической аварии на 4-м энергоблоке ЧАЭС. В техническом плане страна оказалась не готовой к решению проблем, связанных с ликвидацией последст- вий запроектной аварии на атомном объекте (авария 7-го уровня согласно международной шкале), и, в частности, с проблемой дезактивации радиоактивно загрязненных вод и жидких радиоактивных отходов (ЖРО). 20 лет стабилизационных работ приблизили нас к пониманию необходимости созда- ния специальных технических средств и технологий, способных оперативно решать ситуа- тивные и тактические задачи в условиях аварийного объекта. В вопросах обращения с жидкими отходами, вероятно, что-то можно было преду- смотреть, опираясь на опыт проведения масштабных аварийных работ в Кыштыме. Этого, к сожалению, не произошло. С п р а в к а. 29 сентября 1957 г. в 16 ч 20 мин по местному времени на Южном Урале, на ра- диохимическом заводе по выделению плутония (п/я 40), который за рубежом получил название «Кыштымский ядерный комплекс» (один из первых центров атомной промышленности СССР), про- изошел взрыв емкости -хранилища высокоактивных отходов (ВАО). Емкость содержала примерно 80 т высокоактивного раствора и находилась в бетонном каньоне на глубине 8,2 м под бетонной пли- той. Взрыв полностью разрушил емкость, сорвал и отбросил на 25 м бетонную плиту перекрытия каньона. Из 20 МКи активности, хранившихся в емкости, примерно 2 МКи было поднято в воздух на высоту 1 км. Остальная активность была разбросана вблизи емкости. Образовавшееся радиоактивное облако, которое перемещалось в северо-восточном направлении, обусловило радиоактивное загряз- нение части Челябинской, Свердловской и Тюменской областей. Загрязненная территория впоследст- вии получила название «Восточно-уральский радиоактивный след» (ВУРС). Рассеянная при взрыве смесь радиоактивных продуктов содержала 89Sr, 90Sr+90Y, 95Zr+95Nb, 106Ru+106Rh, 137Cs, 144Ce+144Pr, 147Pm, 155Eu, Pu (смесь изотопов). Данное событие квалифицируется как «серьезная авария» (6-й уровень согласно меж- дународной шкале). Имеются сведения о том, что в ликвидации последствий аварии на объекте принимал участие практически весь персонал предприятия, а в экологических мероприятиях – населе- ние города. Жесткий режим секретности был, вероятно, одной из причин того, что официально об аварии было сказано только летом 1989 г. с трибуны сессии Верховного Совета СССР (т.е. через 32 года после события и через три года после Чернобыля). До сих пор ощущается де- фицит технических сведений и информации о практических инженерных решениях при про- ведении дезактивационных работ, обращении с продуктами дезактивации и ЖРО в целом на аварийном объекте. Это, по сути, не позволяет и сейчас в полной мере воспользоваться опы- том Кыштыма для решения сходных задач на 4-м энергоблоке ЧАЭС. Другими словами, опыт ликвидации последствий аварии не смог стать разумной основой формирования техни- ческого мировоззрения при решении специфических проблем и, в том числе, проблем обра- щения с жидкими радиоактивными и токсичными отходами в чрезвычайных ситуациях. О. Б. АНДРОНОВ, А. А. КЛЮЧНИКОВ, О. Л. СТРИХАРЬ, В. Н. ЩЕРБИН ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 130 Аварии в Кыштыме и Чернобыле подсказывают, что необходимо иметь автономные, мобильные технические средства оперативного вмешательства, способные работать в режи- ме быстрого реагирования и в независимости от специфики объекта и условий применения. С позиций сегодняшнего дня многие решения по обращению с жидкими отходами кажутся недостаточно продуманными. Полное понимание всей сложности и значимости проблемы обращения с ЖРО приходит только сегодня. Так, в документе «Загальнодержавна програма зняття з експлуатації Чорнобильської АЕС і перетворення об’єкта “Укриття” в еко- логічно безпечну систему» отмечена необходимость создания специальных мобильных средств обращения с ЖРО. В определенной мере такой постановке задачи способствовали позитивные результа- ты работ в данном направлении, проводимых в ИПБ АЭС НАН Украины с 1996 г. Цель ра- боты – создание гибкой технологии обезвреживания жидких отходов широкого диапазона применения. По начальным результатам НИР в 1997 - 1999 г. были разработаны, реализованы, ис- пытаны и сданы в опытную эксплуатацию на объекте «Укрытие» экспериментальные образ- цы ряда технических средств в мобильном исполнении. Это модуль предварительной очист- ки жидких отходов сложного состава от урана и трансурановых элементов, модуль- концентратор вторичных гетерогенных отходов, модуль-утилизатор, комплект специальных устройств для отбора жидких, диспергированных отходов из мелких скоплений, рассредото- ченных в труднодоступных местах с высоким уровнем радиации. Указанное оборудование может быть включено в систему обращения с ЖРО при вы- полнении работ по снятию ЧАЭС с эксплуатации. Гибкая технология (аналог гибких производств) в рассматриваемом формате – это техническая реализация операционной системы, отвечающей определенным требованиям. В виде концептуальных положений эти требования следующие: 1. Структура – операционная, состоящая из набора функциональных элементов, каж- дый из которых выполняет свою операцию. Дублирование функций исключается. 2. Функциональная единица – операционный элемент (оператор), название которого определяется выполняемой им функцией в операционной системе. 3. Технологическая единица – модуль, модуль-трансформер, блок. Это технически реализуемый оператор. 4. Технология – гибкая, способная оперативно адаптироваться к условиям примене- ния. 5. Технологическая линия – модульная цепочка, выстроенная в последовательности под решаемую задачу. Принцип – каждый предыдущий модуль готовит оптимальные усло- вия работы последующему. 6. Модуль – это самодостаточный технологический элемент с унифицированными внешними связями, работающий на одном методе обращения с отходами и в диапазоне ха- рактеристик, где достигается наивысшая эффективность частной операции. Основные конст- руктивные требования к модулю – компактность, разумно-минимальное значение отношения массы изделия к производительности. 7. Организационное обеспечение должно предусматривать группу (подразделение) обслуживания, владельца технических средств, организацию их хранения, ремонта, модерни- зации, пополнения новыми образцами оборудования и т.п. 8. Информационное обеспечение. Является главным атрибутом, обусловливающим гибкость технологии и включает в себя две базы данных (БД): БД-1 (материальная) – содержит сведения о фильтрующих, мембранных, сорбцион- ных материалах и сорбентах, их физических, геометрических, гидравлических и кинетиче- ских характеристиках, а также стоимостных показателях; БД-2 (технологическая) – содержит полные сведения по техническим средствам мо- дульного комплекта, приоритетных режимах их использования. ПРОБЛЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ЖИДКИМИ РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 131 9. Техническое обеспечение. Предусматривает создание специальных модульных тех- нических средств в мобильном исполнении, образующих штатный комплект оборудования. Сюда входят также блок питания, блок контроля и блок управления (единые для всей техно- логической линии). 10. Инженерное обеспечение. Предусматривает возможность использования инже- нерных сетей и коммуникаций объекта применения технологии. 11. Сфера применения технологии и ее технические возможности: является рабочим инструментом системы быстрого реагирования (главная функция), инструментом оперативного вмешательства при реализации мероприятий по обращения с ЖРО; эксплуатационная поддержка на активных этапах жизненного цикла энергоблока (ЭБ) с целью минимизации ЖРО; техническая поддержка при реализации экстренных мер безопасности при превыше- нии проектных пределов безопасной эксплуатации АЭС и ликвидации возможных негатив- ных последствий; техническая поддержка и практическое участие в реализации мероприятий по про- длению срока эксплуатации энергоблоков, связанных с освобождением хранилищ жидких отходов; следует отметить, что продление ресурса АЭС в настоящее время является актуаль- ной задачей, решению которой НАЭК «Энергоатом» Украины уделяет большое внимание; решение локальных проблем, связанных с очисткой возможных несанкционирован- ных сбросов радиоактивных техногенных вод и ЖРО. 12. Транспортабельность должна обеспечиваться мобильностью всех технических средств, возможностью их ручного перемещения в рабочей зоне. Масса единичного элемента не должна превышать 60 кг. 13. Самодостаточность означает способность технологии самостоятельно, в автоном- ном режиме, обеспечивать выполнение всех операций в заданной последовательности: отбор раствора → предварительная обработка → предочистка → основная очистка → кондициони- рование → утилизация вторичных отходов. В узком диапазоне использования, когда про- блема решается с помощью одной – двух операций, важным показателем эксплуатационной пригодности операционной системы является самодостаточность каждого оператора в от- дельности. 14. Энергопитание: а) основной вид – электроэнергия. В комплект стандартизированного оборудования включается собственный электрогенератор; б) модули – термоконцентраторы (дистилляторы) должны ориентироваться на потен- циальную возможность использования природного газа (метана), баллонного газа (пропан- бутан), тепловых отходов горячих производств, жидкого топлива. 15. Базирование технических средств. Технические средства гибкой технологии, т.е. все оборудование операционной системы не может входить в штатный комплект оборудова- ния АЭС и должно храниться на расстоянии от объекта, исключающем негативные воздейст- вия в случае любой аварии, и быть в постоянной готовности к использованию. Приведенные концептуальные положения в целом характеризуют как техническую идеологию системы, так и направления инженерных решений. Эффективность работы сис- темы в первую очередь зависит от корректности ее формирования, которое осуществляется на основе входных данных. Входные данные устанавливаются с помощью технологического тестирования основного метода на натурном растворе. Для этой цели проводится его полный радиохимический и физический анализ. На основании результатов физического анализа вы- бирается способ и оборудование предварительной очистки (из соответствующих баз дан- ных). Таким же образом по результатам радиохимического анализа предварительно отбира- ются необходимые сорбенты, исходя из их кинетических характеристик. Тестируется каж- дый сорбент в отдельности и определяются сорбционный коэффициент и сорбционная ем- О. Б. АНДРОНОВ, А. А. КЛЮЧНИКОВ, О. Л. СТРИХАРЬ, В. Н. ЩЕРБИН ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 132 кость, по которым рассчитывается селективность (диаграмма селективности). По диаграм- мам селективности формируется композиционный состав смеси сорбентов или долевое их количество при раздельной загрузке. Исходя из физико-механических характеристик сорб- ционного материала, выбирается технология и режим его использования. Рассчитывается динамика процесса очистки, т.е. зависимость объемной скорости протока адсорбата от вре- мени процесса. Методика таких расчетов разработана. Структурная схема реализации операционной системы представлена на рис. 1. Рис.1. Схема гибкой технологии и ее обеспечения. Настоящая статья не ставит целью подробное изложение способов реализации кон- цептуальных требований. Следует отметить, что в рассматриваемой технологии могут найти применение большинство известных и проверенных мировой практикой методов очистки от радионуклидов поликомпонентных растворов. Условиями применимости являются простота метода, экономическая целесообразность и возможность его адаптации к форсированному режиму динамической очистки, а также модульному конструктивному исполнению. Вместе с тем есть необходимость более детально остановиться на методах очистки ЖРО, которые в гибкой технологии являются основными. Это сорбция и термоконцентриро- вание (дистилляция). В настоящее время оба указанные метода успешно применяются в ми- ровой атомной энергетике в качестве основных, причем сорбционные технологии превали- руют везде, где позволяют условия. Главное преимущество сорбции – возможность селективного отбора радионуклидов из сложных растворов. По данному показателю достойной альтернативы селективной сорб- ции пока нет. О стабильном интересе у нас и за рубежом к сорбционным технологиям свидетельст- вуют многочисленные публикации и интенсивность патентования. Активная научно- исследовательская работа в этой области привела к появлению высокоэффективных селек- тивных сорбентов нового поколения, модифицированных сорбентов на основе природных минералов. К сожалению, реализация большинства из них в динамических условиях на су- Гетерогенные отходы ЖРО Кондициони- рование Утилизация Питание, управление, контроль Отбор ЖРО и входная обработка (грязеуда- ление) Предваритель- ная очистка (удаление взвесей, ПАВ, детергентов) Основная очистка (динамичес кая сорбция, дистилляция) - Финишная очистка (удаление коллоидов, осветление) Твердый продукт утилизации в упаковке Очищенная вода Технологическое тестирование Сорбенты, фильтрматериалы Натурный раствор ЖРО Информацион- ное обеспечение Техническое обеспечение Инженерное обеспечение Организацион ное обеспечение - ПРОБЛЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ЖИДКИМИ РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 133 ществующем фильтрационном оборудовании невозможна. Причина - низкая механическая прочность, мелкофракционность, склонность к образованию плотных водозапорных глино- подобных масс и т.п. Попытки гранулирования с целью адаптации к насыпным фильтрам снижают их сорбционную емкость и лишают важного преимущества – малоотходности. На- пример, в практикуемых так называемых тонкопленочных сорбентах (активное вещество наносится тонкой пленкой на прочную матричную основу) доля активного вещества не пре- вышает 10 % объема сорбционного материала, т.е. 90 % материала – пустая транзитная по- рода, которая попадает в гетерогенные отходы. Намывные фильтры в чистом виде также не способны качественно решать проблему (нельзя до бесконечности уменьшать щелевой зазор в перфорации рабочей части фильтрующего элемента). Назрела потребность разработать технологические средства под сорбент, а не приспосабливать (как сейчас) сорбент под мо- рально устаревшие технические средства. По сути конструкция практически всего сорбционного оборудования была заимство- вана из традиционных производств (теплоэнергетика, опреснительная техника). В настоящее время очевидным стал факт существенного разрыва между темпами разработок новых сор- бентов и динамикой развития технических средств, их эффективной реализации. Такое сло- жившееся ненормальное положение сдерживает создание новых, высокопродуктивных тех- нологий в сфере обращения с жидкими отходами вредных производств в целом и предпри- ятий атомной энергетики в частности. В решении задачи создания технической базы гибкой технологии важная роль отво- диться исследованиям, необходимым для разработки сорбционного модуля. Сорбционный оператор – базовая основа сорбционной технологии. Проведенные работы в данном направ- лении позволили найти достаточно простое техническое решение, обеспечивающее приме- нение сорбентов в динамическом режиме организации процесса независимо от их физико- механических и геометрических характеристик. В сорбционном модуле режим протока ха- рактеризуется переменным расходом адсорбата. Алгоритм изменения объемной скорости потока задается кинетической кривой. Данное нововведение позволяет повысить производ- тельность операции очистки и при этом обеспечить форсированный режим рабочего про- цесса. Следует заметить, что сорбция – понятие широкое (адгезия, окклюзия, сокристалли- зация, физическая сорбция, хемосорбция и т.д.), поэтому процесс аcсоциирования радионук- лидов на твердой фазе не сводится только к хемосорбции, которая для идеальных условий описывается известными изотермами адсорбции. Для построения реальной кинетической кривой на реальном исходном растворе служит блок технологического тестирования (одна из его функций), о чем уже говорилось. Экспериментально подтверждена целесообразность введения промежуточного кон- центрирования очищаемой среды с целью достижения наиболее полной выработки сорбци- онной емкости сорбента без увеличения времени сорбции. Концентрирование раствора после начальной стадии сорбционной очистки повышает эффективность очистки на последующей стадии, что следует из изотермы адсорбции. Под- робности процесса в настоящей статье не приводится (это тема специальной публикации). Для промежуточного концентрирования можно использовать мембранный или терми- ческий метод (в зависимости от задачи и условий). Термоконцентрирование, как один из основных методов обращения с жидкими отхо- дами, который широко применяется в мировой практике на предприятиях ядерного топлив- ного цикла и атомной энергетики, технически реализуется на выпарных аппаратах, где в ка- честве энергоносителя применяется пар низких параметров. Тепло греющего пара передается через стенки конвективного трубного пучка к раствору. Такой способ теплопередачи, свой- ственный котлам и прочим теплообменным аппаратам с разделительной стенкой, в техниче- ском плане уже достиг такого уровня, когда материальные затраты на усовершенствования не оправдываются получаемым позитивным эффектом. О. Б. АНДРОНОВ, А. А. КЛЮЧНИКОВ, О. Л. СТРИХАРЬ, В. Н. ЩЕРБИН ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 134 В ИПБ АЭС НАН Украины проведены исследования альтернативного низкотемпера- турного метода термоконцентрирования (температура процесса ниже температуры кипения) с помощью контактных аппаратов прямой теплопередачи от греющего агента к раствору, без разделительной стенки. Проанализирована возможность адаптирования таких аппаратов к гибкой технологии. Результаты аналитической оценки дают основание считать применение контактных аппаратов с погружным нагревателем весьма перспективным, особенно в слож- ных условиях аварийного объекта, когда нет пара и разрушены инженерные сети, и в поле- вых условиях. Для дальнейших подробных исследований особый интерес представляет опе- ратор-термоконцентратор с петлевым рабочим циклом. Структурная схема термического мо- дуля представлена на рис. 2. Применение контактного аппарата, работающего на углекислом газе в качестве греющего агента и без разделительных стенок между греющим агентом и раствором снимает проблему инкрустации солями рабочих поверхностей и повышает термический к.п.д. по сравнению с паровыми аппаратами на 10 – 15 %. Рабочая температура процесса – 70 – 85 0С. Если рассматривать реальный физический состав ЖРО АЭС, то следует обратить внимание на тот факт, что значительное их количество имеет развитую дисперсную фазу, а то и просто насыщена грязевыми отложениями, шламами, различного рода механическими включениями, волокнами, пленочными материалами. В твердой фазе таких отходов ассоции- рована, как правило, большая часть радионуклидов. В гибкой технологии это обстоятельство учтено. Рассматривая сферу применения гибкой технологии нельзя обойти вниманием, осо- бый момент в жизни АЭС – продление срока эксплуатации энергоблоков, о котором уже упоминалось. Он не вошел в офици- альный перечень этапов жизненного цикла атомной энергетической уста- новки. Вместе с тем проблемы, свя- занные с ним, в настоящее время яв- ляются предметом активного обсуж- дения. В отрасли создаются или уже созданы специальные структуры, за- нимающиеся данным вопросом. Если говорить о ЖРО, накоп- ленных и поступающих, то встает проблема достаточности проектного объема станционных хранилищ (ХЖО, ХЖТО), который рассчиты- вался в свое время под проектные сроки эксплуатации объекта. По ряду причин технического порядка темпы утилизации отходов, т.е. освобождения хранилищ, отстают от динамики их пополнения. Экономические реалии на- стоящего времени не позволяют возле каждой АЭС строить завод по переработке РАО и могильники (да и целесообразность по- добного решения сомнительна). Транспортировка же отходов в места централизованного сбора и переработки - задача сложная и неоднозначная в организационно-техническом и правовом плане, а также в плане учета общественного мнения. Пока таким местом может быть зона ЧАЭС с сооружаемыми здесь спецобъектами. Баллон СО2 Клапан избыточного давления Теплогенератор Вторичные отходы Теплообменник Сепа ратор - Разделитель газоконденсатный Сорбер доочистки Контактный аппарат Газодувка Очищенный конденсат На утилизацию Рис. 2. Схема термического модуля, работающего на уг- лекислом газе в петлевом режиме. ПРОБЛЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ЖИДКИМИ РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 135 Гибкая технология, ее инженерные возможности могли бы внести позитивный вклад в решение проблемы переработки и утилизации жидких отходов непосредственно на объекте, их производящем. Рассмотренная операционная система (гибкая технология) по характеру выполняемых функций согласно ОПБ АЭС 2000 формально не является системой безопасности. Однако этот лишь вопрос классификации. С помощью операционной системы обеспечивается воз- можность вмешательства в радиационно-опасную технологию обращения со сложными, ра- диоактивными растворами в любой, даже чрезвычайной ситуации, когда технические сред- ства и барьеры безопасности могут быть деструктуризированы или полностью разрушены. В данном случае операционная система выполняет свои функции как элемент глубоко эшело- нированной защиты (4-й уровень согласно ОПБ АЭС 2000, а именно возвращение АЭС в контролируемое состояние, удержание радиоактивных веществ в установленных границах). Существующую на украинских АЭС систему обращения с жидкими отходами можно улучшить, не прибегая к перепроектированию, к дорогим реконструкциям или широкому техническому перевооружению. В этом существенную роль могут сыграть новые, современ- ные технические средства (операционные элементы), создающиеся для гибкой технологии. На рис. 3 и 4 представлены принципиальные схемы обращения с ЖРО отечественных АЭС, на рис. 5 – концептуальная схема обращения с ЖРО с использованием элементов гибкой технологии. Рис. 3. Схема связей элементов системы обращения с ЖРО ЧАЭС по состоянию на 2004 г.: 1 – оргпротечки; 2 – вода душевых и спецпрачечных; 3 – трапные воды; 4 – регенерационные растворы; 5 – перлиты; 6 – иониты. В заключение стоит отметить, что концепции технологий обращения с ЖРО на отече- ственных и зарубежных АЭС различаются исходными принципами, на основе которых стро- ятся типовые схемы обработки и переработки радиоактивно загрязненных вод. Если у нас все жидкие отходы подразделяются на две группы - гетерогенные (пульпы фильтрующих ма- териалов, сорбентов) и гомогенные, то в США, например, на АЭС с реакторами BWR и PWR 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 Радиомет- рический контроль Радиомет- рический контроль 1-й и 2-й блоки 3-й блок 4-й блок ЧАЭС Объект “Укрытие” Бак оргпро течек Хозфекаль ная канали зация - - Бак трапных вод Бак оргпро течек Бак трап- ных вод СВО-6 СВО-4 СВО-5,6 ХЖО ХЖТО Чистый конденсат Кубовый остаток Воды санпро- пускников Блочные воды Предваритель- ная очистка Промежуточный бак сбора ЖРО Промежуточный бак сбора ЖРО Основной бак сбора ЖРО В автоцистерну Баки трапных вод машзала О. Б. АНДРОНОВ, А. А. КЛЮЧНИКОВ, О. Л. СТРИХАРЬ, В. Н. ЩЕРБИН ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 136 (корпусные реакторы) переработка отходов осуществляется по иным схемам. Согласно им все гомогенные отходы разделены на четыре группы. Первая группа – бессолевые отходы (организованные протечки, воды взрыхления ионообменных фильтров); вторая группа – трапные воды (термин “трапные воды” в зарубежной практике имеет более узкий смысл, по- скольку в это понятие включаются в основном неорганизованные протечки и технологиче- ские сливы); третья группа – солевые отходы (регенераты, растворы от дезактивации, лабо- раторные воды); четвертая группа – отходы, содержащие детергенты (прачечные воды и др.). Цель такого разделения – сокращение конечных продуктов переработки (утилизации), т.е. собственно отходов АЭС за счет сокращения масштабов упаривания и замены его (где воз- можно) другими методами, предотвращение загрязнения всех отходов детергентами, отрав- ляющими сорбент при ионировании. Обе концепции не идеальны, если их рассматривать не только с технической, но и экономической точки зрения. Со временем мировая практика внесла существенные коррективы в подходы к решению проблем обращения с ЖРО. Появи- лась потребность в сближении зарубежной и отечественной технологий, оптимизации про- цесса обращения с ЖРО по техническим и экономическим критериям. При этом остается главное требование – минимизация РАО (уменьшение показателя отходности Т/Мвт·год - важная и актуальная задача отечественных АЭС). Рис. 4. Принципиальная схема связей спецводоочистки Южно-Украинской АЭС: РО – реакторное отделение; БМ – блок мастерских; СББ – санитарно-бытовой блок; ВА – выпарные аппараты; КИП – контрольно-измерительные приборы. Несвоевременность и недостаточность технической информации о Кыштымском со- бытии, запоздалое внимание к формированию нового технического мировоззрения и инже- Воды дезактивации помещений Сбросы саншлюзов, моек, раковин Воды дезактивации оборудования Сбросы с БМ Сборник трапных вод На СВО-3,7 Воды стирок Воды полосканий Воды душевых Сбросы с СББ Продувки датчиков КИП Протечки конденсата Промывки помещений Регенерация оборудования Отмывка чехлов Сбросы лаборато- рий Сбросы саншлюзов Гидровыгрузка свежего и отработанного топлива Прочие сбросы Сбросы дезак-ции Система спецкана- лизации Сбросы с СВО-3,4,5,6,7 Взрыхление Регенерация Отмывка Гидровыг- рузка Дополни- тельно для СВО-3,6,7 Промывки ВА Прочие сбросы Сбросы лабораторий Сбросы моек саншлюзов Продувки датчиков КИП Протечки конденсата Протечки уплотнений насосов Сбросы СВО-1,2 Сбросы РО Сбросы с блока ПРОБЛЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ЖИДКИМИ РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 137 нерной мысли на опыте ошибок в постчернобыльский период в вопросах обращения с РАО отодвинули по времени идею создания новых, отечественных технологий обращения с отхо- дами. И все же растущее понимание необходимости проведения научно-исследовательских и специальных конструкторских работ по созданию средств противодействия последствиям событий в особых и чрезвычайных ситуациях внушает оптимизм. * Могут использоваться несорбционные методы; конечными продуктами переработки явля- ются очищенная до нормативов сброса вода и отвержденные отходы в упаковках 1-й и 2-й групп ак- тивности; режим сорбционной очистки безрегенерационный. Рис. 5. Концептуальная схема обращения с ЖРО. Поступила в редакцию 28.02.06 Сливы внутрен- ней дезак- тивации АЭУ. Солевые осредненные Малосолевые низкоактивные ГОМОГЕННЫЕ ОТХОДЫ ГЕТЕРОГЕННЫЕ ОТХОДЫ Сбор и осреднение Мобильная селективная очистка Технологи ческие ре- монтные и нештатные эпизодичес кие сливы - - Сливы санитар- но гигие- нических систем - Обезврежи- вание Обезвожи- вание Утилизация Осредненные Низкоак- тивные Сливы лабора торий (РХЛ) - Сливы на- ружной де- зактивации оборудов ния и по- мещений а- Прачеч ные воды - Сбор Сбор Сбор ТРО-2 ТРО-1 Селективная очистка Сбор Селек- тивная очистка Очистка от детер- гентов Очистка от детер- гентов Сбор очищенной воды Доочист ка - Очистка от радионук- лидов * Очистка от радионук- лидов * Очистка от радионук- лидов * Очистка от радионук- лидов * Контроль Контроль Контроль Контроль Контроль Контроль Термоконцентрирова- ние и утилизация Термоконцентрирова- ние и утилизация ТРО-2 ТРО-1 ТРО-1Чистые сливы Чистые сливы О. Б. АНДРОНОВ, А. А. КЛЮЧНИКОВ, О. Л. СТРИХАРЬ, В. Н. ЩЕРБИН ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 138 11 ПРОБЛЕМИ ПОВОДЖЕННЯ З РІДКИМИ РАДІОАКТИВНИМИ ВІДХОДАМИ В НАДЗВИЧАЙ- НИХ СИТУАЦІЯХ О. Б. Андронов, О. О. Ключников, О. Л. Стріхар, В. М. Щербін Оцінюється ситуація у сфері поводження з рідкими радіоактивними відходами після Киштим- ської і Чорнобильської аварій і дається інформація про новий інженерний напрям у рішенні стабілі- заційних задач – гнучкій технології. 11 PROBLEMS OF LIQUID RADWASTE TREATMENT IN EXTRAORDINARY SITUATIONS O. B. Andronov, O. O. Klyuchnikov, O. L. Strikhar, V. M. Shcherbin Situation in liquid radwaste management after Kyshtym and Chernobyl accidents is assessed, and in- formation on new engineering branch – flexible technologies- in resolving stabilization task is delivered.

Проблемы обращения с жидкими радиоактивными отходами в чрезвычайных ситуациях

Institution

Ähnliche Einträge