Глава 5. Размещение для хранения и транспортировки оиос в контейнерах

Устройство относится к устройствам ядерной техники и может использоваться для временного хранения отработавших ионообменных смол из ионообменных фильтров ядерной энергетической установки и передачи их на захоронение.

Суть данного технического решения заключается в том, что в известном ионообменном фильтре высокого давления, включающем в себя корпус, фильтрующий элемент, трубу для подачи шихты ионообменных смол, трубу для отвода очищенной воды, фильтрующий элемент расположен в верхней части корпуса, а в нижней части корпуса установлено съемное днище, герметично прикрепленное к корпусу крепежными элементами снаружи, одноразовое удаляемое днище, прилегающее внутри корпуса к съемному днищу и прикрепленное к корпусу, также установлен патрубок для подачи сжатого воздуха в верхнюю часть корпуса и узел дренажа свободной воды, включающий в себя кольцевую трубу, находящуюся в нижней части корпуса, с установленными по периметру фильтрующими колпачками и трубу для отвода дренированной воды, выходящую наружу.

Рис. 6. Контейнер НЗК-150-1,5П и вкладыши: слева — металлический типа См-1,3; справа — полимерный типа ВПС-1,3. Вышеуказанное устройство работает следующим образом. Пустой контейнер-сборник через трубу для подачи шихты ионообменных смол заполняется шихтой отработавших ионообменных смол, в виде пульпы, гидродинамическим способом. При этом основная часть воды из пульпы шихты отработавших ионообменных смол очищается на фильтрующем элементе и отводится через трубу для отвода очищенной воды. После заполнения контейнера-сборника шихтой отработавших ионообменных смол оставшаяся в ней свободная вода, опускаясь под действием силы тяжести в нижнюю часть контейнера-сборника, фильтруется через фильтрующие колпачки, установленные на кольцевой трубе, и отводится через трубу для отвода дренированной воды. [8]

Контейнер-сборник, заполненный осушенной таким образом шихтой отработавших ионообменных смол, передается на временное хранение в ожидании перегрузки шихты отработавших ионообменных смол в перегрузочный контейнер. После подготовки перегрузочного контейнера с контейнера-сборника демонтируется съемное днище, и контейнер-сборник без съемного днища монтируется на открытый перегрузочный контейнер таким образом, чтобы одноразовое удаляемое днище прилегало к горловине перегрузочного контейнера.

После этого через патрубок для подачи сжатого воздуха в контейнер подается сжатый воздух. Под давлением сжатого воздуха одноразовое удаляемое днище удаляется и вместе с шихтой отработавших ионообменных смол выгружается в перегрузочный контейнер.

Пустой контейнер-сборник демонтируется с перегрузочного контейнера, перегрузочный контейнер герметизируется и передается на захоронение. В контейнер-сборник после его промывки и дезактивации устанавливается новое одноразовое удаляемое днище, на корпус с помощью крепежных элементов монтируется съемное днище и контейнер-сборник возвращается в исходное состояние.

Данный контейнер-сборник для ионообменных смол дает возможность безопасного заполнения его шихтой отработавших ионообменных смол временного хранения ее в контейнере-сборнике и безопасной выгрузки шихты отработавших ионообменных смол в перегрузочный контейнер для передачи ее на захоронение.

Рис. 7. Контейнер для размещения ОИОС

Устройство включает в себя корпус 1 фильтрующий элемент 2, трубу для подачи шихты ионообменных смол 3, трубу для отвода очищенной воды 4, съемное днище 5, герметично прикрепленное к корпусу крепежными элементами 6, одноразовое удаляемое днище 7, прилегающее внутри корпуса 1 к съемному днищу 5, патрубок для подачи сжатого воздуха 8 и узел дренажа свободной воды, включающий в себя кольцевую трубу 9 с установленными по периметру фильтрующими колпачками 10, и трубу для отвода дренированной воды 11.

Контейнер работает следующим образом. Пустой контейнер-сборник через трубу для подачи шихты ионообменных смол 3 заполняется шихтой отработавших ионообменных смол в виде пульпы гидродинамическим способом. При этом основная часть воды из пульпы шихты отработавших ионообменных смол очищается на фильтрующем элементе 2 и отводится через трубу для отвода очищенной воды 4. После заполнения контейнера-сборника шихтой отработавших ионообменных смол оставшаяся в ней свободная вода, опускаясь под действием силы тяжести в нижнюю часть контейнера-сборника, фильтруется через фильтрующие колпачки 10, установленные на кольцевой трубе 9, и отводится через трубу для отвода дренированной воды 11. [6]

Таблица 3 – Характеристики железобетонных контейнеров

Наименование	Размеры, мм	Толщина стенок, мм	Плотность бетона, т/м3	Масса контейнера, т	Полезный объем контейнера, м3
НЗК-150-1,5П	1650× 1650× 1375	150	2,4—2,6	4,5	1,5
НЗК-150-1,5П(В)	1650× 1650× 1375	150	4,5	8,9	1,4
НЗК-РАДОН	1650× 1650× 1340	105	2,4—2,6	4,0	1,9

Заключение

Результаты сравнительного анализа технологий обращения с ОИОС

Показатели, используемые для анализа технологий обращения с ОИОС:

1. Параметры режимов проведения технологических процессов;

2. Степень готовности внедрения технологии на АЭС;

3. Объемы образования вторичных РАО;

4. Коэффициент изменения объема;

5. Капитальные затраты;

6. Затраты на монтаж и ПНР оборудования;

7. Эксплуатационные затраты;

8. Затраты на контейнеризацию и захоронение;

9. Соответствие конечного продукта критериям приемлемости для захоронения.

Таблица 4 – Сравнение технологий переработки ОИОС

Технология	Достоинства	Недостатки	Потребитель
Переработки радиоактивных ИОС в расплаве свинца и его оксидах с отверждением золы методом геоцементирования.	Высокая эффективность за счет ускоренного процесса деструкции материалов. Повышенная экологичность за счет снижения объемов газовых выбросов в атмосферу. Сниженное количество вторичных отходов.	Необходимость дожигать вышедшие газы после высушки. Долгое разложение несгораемых высушенных и отвердевших продуктов переработки. Увеличение объемов захоронения в 2-5 раз.	Экспериментальная технология. Предприятия госкорпорации «Ростатом» а также предприятия атомной энергетики стран Европы и Юго-Восточной Азии.

Продолжение таблицы 4

Технология переработки радиоактивных ИОС пиролизом.	Практичность и простота метода. Достаточно высокая эффективность.	Повышенная стоимость ввиду необходимости выполнения требований экологической безопасности и выполнении двойной очистки газов на НЕРА-фидьтрах. Образование большого количества вторичных РАО.	Технология активно используется по всему миру.
Технология использования сверхкритического водного окисления	Высокая безопасность установки, исключающая взрыва реактора СКВО. Низкая энергозатратность. Крайне высокая скорость процесса – нахождение сырья в установке порядка одной минуты.	Наиболее дорогая технология из всех перечисленных. Низкая надежность установки ввиду активных коррозионных процессов внутри оной во время использования. Сложность очистки реактора СКВО.	Технология используется преимущественно в США. В Европе данный метод используется в Великобритании.
Технология кондиционирования ОИОС методом термоваакумной сушки	Максимально эффектиная технология для захоронения низкоактивных РАО. Не требует внедрения матричного материала и не приводит к увеличению объемов захоронения.	Сложность обородувания для поддержания давления ниже атмосферного. Высокая цена технологии.	Метод себя еще не зарекомендовал. Проводятся эксперименты с целью получения опытного образца для пуска установок в серию.

Проанализировав все вышеперечисленные ключевые показатели мы пришли к выводу: для внедрения на АЭС наиболее оптимальной является технология пиролиза (сушки/обжига) ОИОС. Несмотря на все ее недостатки, технология по прежнему остается наиболее эффективной в пересчете на затраты/полученная польза. Также простота установки позволяет собирать ее практически в любых условиях. Сильные экономические ограничения накладывают требования экологической безопасности, однако данный недостаток практически полностью компенсируется всеми преимуществами технологии.

Список используемой литературы

1. Сайт с технологией кондиционирования отработавших оинообменных смол методом термоваакумной сушки: https://radwaste-journal.ru/article/382/ (Дата обращения: 08.11.2023).

2. Сайт с информацией о пиролизе и гидропиролизе ОИОС: https://www.atomic-energy.ru/technology/45950 (Дата обращения: 08.11.2023).

3. Сайт с информацией о технология переработки радиоактивных ионообменных смол в расплаве свинца и его оксидах с отверждением золы методом геоцементирования: https://www.ippe.ru/nuclear-power/radioactive-waste-fuel/352-ion-changed-resins-technology (Дата обращения: 08.11.2023).

4. Электронная бибиотека атомной энергетики: http://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t111-4_2011/go,34/ (Дата обращения: 08.11.2023).

5. Сайт «РОСЭНЕРГОАТОМ» Обращение с отработанными ионообменными смолами на АЭС ОАО «Концерн Росэнергоатом»: http://www.rosenergoatom.ru/ (Дата обращения: 08.11.2023).

6. Сайт патентов Яндекса по технологиям переработки ОИОС: https://yandex.ru/patents/doc/RU2352008C1_20090410 (Дата обращения: 08.11.2023).

7. Сайт Викепедии о сверхкритической окислении воды: https://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical_water_oxidation (Дата обращения: 08.11.2023).

8. Электронная библиотека рефератов с информацией о контейнерах для ОИОС: https://studylib.ru/doc/2474419/obrashhenie-s-otrabotavshimi-ionoobmennymi-smolami-na-ae-s (Дата обращения: 08.11.2023).

9. Описание пиролиза как физического процесса: https://musorish.ru/piroliz-metod-pererabotki-tbo/ (Дата обращения: 09.12.2023)

10. Статья о технологии кондиционировании ОИОС методом термоваакумной сушки: Сорокин В. Т., Прохоров Н. А., Павлов Д. И. Технология кондиционирования отработавших ионообменных смол методом термовакуумной сушки // Радиоактивные отходы. – 2021. – № 2 (15). С. 39—48 (Дата обращения: 09.12.2023).

11. Сайт Викепедии с информацией о ИОС: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ионообменные_смолы (Дата обращения: 09.12.2023)

12. Книга с информацией об методах очистки ЖРО: Рябчиков Б.Е.Очистка жидких радиоактивных отходов – М.: ДеЛи принт, 2008. – 516 с. (Дата обращения 02.12.2023).

1 В современной промышленности активно используются композитные материалы – материалы, состоящие из нескольких слоев: слоя-наполнителя и слоя-матрицы, основы. Сочетание в одном материале слоев с разными свойствами позволяет получить новый продукт с качествами, отличными от характеристик каждого слоя в отдельности.

2 Омоноличивание радиоактивных отходов – перевод твердых РАО в стабильное состояние путем включения в матричный материал. Омоноличивание ТРО в ряде случаев может также иметь своей целью снижение возможности выхода радионуклидов в окружающую среду и получение компаунда – сложных веществ, соединенных между собой химической связью (например, цементирование зольных остатков).