8

Лекция 12. Обращение с радиоактивными отходами.

12.1. Обращение с газообразными отходами.

Газообразные САО образуются при операциях резки и растворения топлива, регенерации азотной кислоты, упаривания технологических растворов и жидких САО и НАО, кальцинации и плавлении отходов, при сдувке из всех аппаратов технологического процесса, в которых производятся операции с радиоактивными продуктами.

Активность газообразных САО определяется ⁸⁵Kr, T, ¹²⁹I, ¹³¹I, ¹⁴C, а также аэрозолями, захватывающими некоторые нелетучие ПД: ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁴Ce, ¹⁰⁶Ru и др. При попадании в атмосферу газовых САО возникает опасность внешнего и внутреннего облучения. Газовые выбросы строго регламентируются по каждому нуклиду нормами безопасности. Поэтому схемы очистки газовых выбросов радиохимических производств должны обеспечивать улавливание биологически опасных радионуклидов.

12.2. Проблема удаления радиоактивных благородных газов (рбг).

В ОЯТ содержится радиоактивный ⁸⁵Kr и стабильный Хе. Каждая тонна ОЯТ реакторов на быстрых и тепловых нейтронах содержит соответственно 1,85^.10¹⁴ и 7,4^.10¹⁴ Бк . Часть криптона выделяется на АЭС, основная часть остается в топливе.

До последнего времени на радиохимических заводах не было предусмотрено выделение РБГ. Выброс ⁸⁵Kr для завода производительностью 1500 т/год может составить (3,7-6,3)^.10¹⁷ Бк/год. При неблагоприятных атмосферных условиях эта активность может вызвать облучение населения, проживающего вблизи перерабатывающего завода. Накопление ⁸⁵Kr в атмосфере в глобальном масштабе вызывает необходимость улавливания РБГ на радиохимических заводах.

В настоящее время проводятся разработки систем улавливания РБГ, основанные на различных методах. Для удаления криптона из сбросных газов предложены методы:

• низкотемпературной дистилляции,

• низкотемпературной адсорбции на активированных углях (АУ),

• низкотемпературной адсорбции на молекулярных ситах,

• адсорбции при комнатной температуре,

• адсорбции во фреонах или жидком СО₂.

Проводятся исследования по улавливанию РБГ в виде газовых клатратов, а также методами диффузии через селективные мембраны.

Лучше других разработаны методы низкотемпературной дистилляции и адсорбции на АУ. Это обусловлено значительным опытом по ректификации воздуха при низких температурах.

Проведены испытания на установке поглощения газов KALC. Установка включает три колонны: сорбционную с насадкой, работающую при температуре от -30С до – 10С и давлении 0,1-2,4 МПа, ректификационную, где удаляется большая часть азота, кислорода и аргона при 10С и давлении 0,35 МПа, и колонну, работающую при давлении около 0,1 МПа, где происходит разделение криптона и СО₂.

Метод улавливания РБГ с помощью селективных мембран проходит стадию лабораторных испытаний.

Эксплуатация криогенных установок требует учета образования твердых газов, например озона, которые могут забивать коммуникации и трубопроводы.

Сочетание методов предварительного отделения ксенона от криптона с помощью адсорбции с методом низкотемпературной дистилляции целесообразно потому, что позволяет сократить объемы хранения радиоактивного криптона примерно в 10 раз, либо выделить нерадиоактивный ксенон в атмосферу. Для выделения ксенона из ксенон-криптоновых смесей предложен химический метод, основанный на образовании фторидов ксенона.

В Германии проводятся исследования метода селективной адсорбции РБГ фреоном-12 при низких температурах и атмосферном давлении. Предполагается, что этот метод, имеющий преимущества перед криогенным, будет внедрен на заводе WAK.

Обсуждается вопрос об условиях и форме хранения выделенного криптона с точки зрения надежности хранения. Предложено хранение проводить в баллонах под давлением, в баллонах под давлением в присутствии АУ, включение криптона в цеолитовые матрицы или в металл. Изучают возможность хранения баллонов с криптоном в море.