Технология, оборудование и безопасность объектов ядерной энергетики. Учебное пособие

первый критерий: мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 0,1 м от поверхности превышает 1 мкЗв/ч;

второй критерий: удельная активность для бета-излучателей превышает 7,4×1010 Бк/кг, а для альфа-излучателей превышает 7,4×103 Бк/кг. Для растворимых радиоактивных солей (хлориды, нитриты, бораты и др.) предельная активность должна быть уменьшена в 10 раз;

третий критерий: фиксированное поверхностное загрязнение для бета-излучателей 500 част/кв.см.мин, а для альфаизлучателей 5 част/кв.см.мин.

В зависимости от характера твердых радиоактивных отходов, методов измерений и условий хранений выбирают один из перечисленных выше критериев. Этот же подход используется и при классификации твердых радиоактивных отходов (табл. 4).

Т а б л и ц а 4

Классификация твердых радиоактивных отходов для гамма-, бета- и альфа-излучателей (используется любой из трех критериев)

Твердые радиоактивные отходы подлежат постоянной переработке с целью сокращения их объема методом сжигания, прессования и измельчения.

Жидкие радиоактивные отходы образуются в системах продувки реактора и вспомогательного оборудования, очистки организованных протечек, спецводоочистки, дезактивации, в душевых, спецпрачечных и др.

Общий объем радиоактивных сточных вод с удельной активностью (3,7 105-3,7×104) Бк/л, подлежащих локализации на круп-

61

ных современных АС, не превышает 500 м3/сут. Разовые сбросы могут составить 1000 м3.

Планируемые радиоактивные протечки должны отводиться системой организованных протечек в специальные емкости. Они не смешиваются с другими водами, при необходимости очищаются и возвращаются в контур.

Вода и растворы, попадающие на пол помещений при неплотностях (неорганизованные протечки) или дезактивации оборудования, собираются системой самотечной канализации в отдельные баки.

Для исключения перетока воздуха из одного помещения в другое через спецканализацию необходимо предусматривать систему гидрозатворов. Воздух из резервуаров с активностью более 3,7 103 Бк/л направляют в систему спецвентиляции.

Сбор среднеактивных отходов производят в баки из нержавеющей или углеродистой стали с надежным антикоррозионным покрытием. Помещения для установки баков оборудуют поддонами из углеродистой стали. Вместимость поддонов определяют из условия разгерметизации самого большого бака, установленного в помещении.

Все жидкие отходы подлежат дезактивации на очистных сооружениях, а очищенные воды должны быть возвращены в производство. Исключение составляют очищенные дебалансные воды, которые могут быть отведены в водоемы после дозиметрического контроля в промежуточной емкости. Душевые воды из санпропускников направляют в бытовую канализацию, сточные воды от умывальников, установленных пред входом в санпропускники, направляют в спецканализацию. В связи с различным характером и степенью загрязнения контурных, трапных, прачечных и других вод проектируют раздельные системы спецканализации.

Внутренние сети спецканализации. Для внутренних сетей спецканализации, уложенных в местах, недоступных для ремонта, применяют трубы из нержавеющей стали. Возможно также использование толстостенных труб из углеродистой стали для транспортировки неагрессивных стоков. В необслуживаемых помещениях устанавливают трапы из нержавеющей стали, а в санпропускниках и полуобслуживаемых помещениях – из стали и чугуна.

62

Диаметры трубопроводов и уклоны сетей самотечной внутренней спецканализации принимают в соответствии с действующими нормативами на проектирование внутренних сетей промышленной канализации с полным опорожнением труб.

При укладке внутренних сетей спецканализации следует стремиться к их группировке и прокладке в трубных коридорах. Необходимость устройства биологической защиты сетей спецканализации устанавливают радиационно-физическими расчетами. Допускается открытая прокладка трубопроводов спецканализации для транспортировки слабоактивных стоков в полуобслуживаемых помещениях с обязательным выделением трубопроводов окраской. При пересечении сетью спецканализации защитных стен должна быть исключена возможность местных прострелов излучения. Приводы задвижек спецканализации располагают в полуобслуживаемых или обслуживаемых помещениях.

Полы в помещениях, где установлены трапы, должны быть выполнены с уклоном не менее 0,01 в сторону трапа, а верх решетки трапа должен быть на 5-10 мм ниже уровня чистого пола.

Вентиляция трубопроводов спецканализации с активностью менее 3,7 103 Бк/л осуществляется через обычные стояки. При большей активности воздух из спецканализации направляют в систему спецвентиляции.

В случае невозможности организовать самотечную систему спецканализации используют насосные станции перекачки. При перекачки стоков с активностью до 3,7 105 Бк/л используют погружные насосы, а с активностью более 3,7 105 Бк/л – монжюсы или бессальниковые насосы.

Наружные сети спецканализации. Назначение наружных сетей спецканализации – транспортировка радиоактивных стоков к хранилищам или местам переработки. Наружные сети по характеру работы подразделяются на напорные и самотечные, а также работающие постоянно или периодически. Кроме того, их необходимо разделять по активности, агрессивности, температуре, содержанию механических загрязнений.

Стоки спецканализации подразделяются на технологические, которые направляются на хранение; слабозагрязненные, идущие на очистку; пульпы; кислоты и щелочи; десорбирующие растворы; возвратную воду, конденсат из спецвентиляции и др.

63

Трубопроводы спецканализации малоактивных жидких отходов допускается укладывать непосредственно в грунт выше уровня грунтовых вод. При активности стоков 3,7 106 Бк/л и выше или при устройстве спецканализации слабоактивных отходов в водонасышенных грунтах прокладка трубопроводов спецканализации осуществляют в железобетонных лотках, облицованных нержавеющей сталью, или с эпоксидным покрытием (рис. 20) во избежание попадания жидких отходов в грунт при протечках канализации. Кроме того, такая конструкция позволяет проводить дезактивацию внутренних поверхностей лотков.

Рис. 20. Лотки и колодцы спецканализации:

а – разрез лотка с эпоксидным покрытием (для каналов, облицованных нержавеющей сталью, b1=b); б – план монтажно-сварочного колодца (высота камеры колодца равна высоте канала). Размеры см. в табл. 5

На прямых участках лотки выполняют из сборных железобетонных блоков длиной 6; 4 и 2 м. Для монтажа и сварки трубопроводов необходимо устройство монтажно-сварочных колодцев. Расстояние между ними должно составлять 50-100 м. Размеры лотков и колодцев при прокладке одного трубопровода спецканализации в зависимости от его диаметра приведены в табл. 5.

Трубопроводы в лотках устанавливают на подвижные и неподвижные опоры, приваренные к закладным деталям в стенках лотка. Неподвижные опоры, служащие для ограничения деформаций труб при температурном расширении, устанавливают че-

рез 50-70 м.

64

Т а б л и ц а 5

Размерыжелезобетонныхлотковиколодцевспецканализации(рис. 20)

По длине трассы спецканализации устраивают смотровые и аварийные колодцы, расстояние между которыми должно быть не более 100 м для труб диаметром до 500 мм и 200-250 м для труб диаметром более 500 мм. В аварийных колодцах устанавливают приборы дозиметрического контроля, показания которых передают на пункт дозиметрического контроля АС.

При трассировке трубопроводов сетей канализации средней и высокой активности необходимо учитывать следующее:

¾сети спецканализации должны прокладываться вдоль дорог, по которым может осуществляться транспортировка радиоактивного оборудования, топлива и пр., при этом расстояние от хозяйственно-питьевого водопровода допускается не менее 3 м при канальной прокладке трубопроводов, 5 м при бесканальной прокладке в глинистых грунтах и 10 м при бесканальной прокладке в фильтрующих грунтах;

¾водопроводные сети при пересечениях со спецканализацией должны прокладываться над ней в защитном металлическом кожухе (труда в трубе);

¾заглубление спецканализации определяется теплотехническим расчетом при условии соблюдения допустимой мощности дозы на поверхности земли и в колодцах. Во всех случаях толщина засыпки над сетями спецканализации должна быть не менее 70 см. Рекомендуемое заглубление спецканализации – около 4 м.

Транспортировку концентрированных растворов осуществляют с помощью бессальниковых (герметичных) насосов или сжатым воздухом.

65

При транспортировке концентрированных растворов с большим содержанием солей во избежание зарастания труб выпадающими кристаллами необходима установка доупаривателя растворов непосредственно перед их подачей в хранилище.

Хранение жидких и твердых отходов. Для концентрированных растворов и пульп допускаются следующие методы хранения и удаления: временное хранение в емкостях, глубинное удаление (захоронение), отверждение (битумирование или цементирование с последующим захоронением в могильниках).

Емкости для хранения жидких и твердых отходов рассчитывают не менее чем на 5-летний срок эксплуатации АС с учетом возможности расширения электростанции в период эксплуатации. Хранилища отходов на площадке АС размещают с учетом зональной планировки обязательно в пределах охраняемой зоны предприятия или в отдельной охраняемой зоне на территории с низким уровнем грунтовых вод. Допускаемое расстояние до хранилищ от водопроводных магистралей – не менее 50 м, от открытых водоемов – 500 м. Нижняя отметка хранилища жидких отходов принимается на 4 м выше максимального уровня грунтовых вод. Расположение резервуаров должно быть только подземным.

Для хранения концентрированных растворов применяют хранилища двух типов: первый – резервуар устанавливают непосредственно в грунт; второй – резервуар устанавливают в специальные помещения (резервуар казематного типа). Хранилища второго типа, как правило, применяют для хранения высокоактивных жидких отходов.

Для хранения пульп используют как обычные резервуары, так и резервуары с дренажной системой и специальной системой откачки осветленного раствора после отстаивания и уплотнения взвесей. Откачку осветленного дренированного фильтрата производят из приямка в днище резервуара, которое проектируют с уклоном в сторону приямка. Для отсоса отстоявшегося осветленного раствора с разных уровней (по мере накопления уплотненных взвесей) предусматривают заборные патрубки. От уровня активности и вида излучателя зависят и другие конструктивные особенности емкостей и остальных сооружений хранилища. Так, емкости, оборудование и коммуникации для жидких отходов с α - излучателями без заметного фотонного излучения не требуют

66

специальной экранировки, однако для них необходима надежная герметизация. Для высокоактивных отходов с фотонными излучателями должна быть обеспечена биологическая защита. Для отвода выделяющейся теплоты, взрывоопасного водорода и других газов предусматриваются специальные устройства.

Опыт эксплуатации хранилищ в России показывает, что температура высокоактивных жидких отходов, содержащихся в емкостях, как правило, не должна превышать 500 С. Для поддержания такой температуры необходимо отводить избыточную теплоту. Это достигается устройством специальных охлаждающих систем.

Отвод теплоты от жидких отходов с активностью до 3.1011 Бк/л осуществляют с помощью технологической вентиляции продувкой воздуха в объеме над зеркалом раствора. Кратность обмена воздуха в этом случае определяют теплотехническим расчетом. Отвод теплоты от высокоактивных отходов осуществляют с помощью змеевиков с водяных охлаждением.

Разбавление до взрывобезопасной концентрации водорода и его отвод осуществляют технологической спецвентиляцией. Во избежание образования мешков для скопления взрывоопасных газов в местах максимального подъема поверхности покрытия резервуаров врезают патрубки для отсоса этих газов.

В России хранилища проектируют с учетом возможности перекачки из одной емкости в другую специальными вакуумными насосами, всасывающая способность которых составляет не более 7 м при плотности жидких отходов 1 т/м3 и не менее 7 м при большей плотности. В связи с этим высота резервуаров хранилища ограничивается.

Вместимость каждой группы емкостей (для концентрированных растворов, пульп, отработанных смол и сорбентов) и суммарную вместимость хранилищ определяют: количеством отходов каждого вида; временем, на которое рассчитано заполнение емкостей; предполагаемым временем хранения отходов (долговременное или временное хранение, предусматривающее перекачку отходов после снижения активности в более дешевые емкости); возможностью использования ценных компонентов, содержащихся в отходах; периодом полураспада изотопов, содержащихся в отходах; физическими и химическими изменениями в процессе хранения этих отходов; необходимым резервом (в уста-

67

новившейся практике в качестве резерва на случай аварии предусматривают одну дополнительную емкость) и др.

Хранение твердых отходов более безопасно, поэтому жидкие отходы отверждают. Одним из методов отверждения жидких отходов является битумирование. Хранение битумированных блоков с удельной активностью до 3,7 1010 Бк/л может проводиться в бетонных боксах без гидроизоляции. Другой метод – цементирование, перевод жидких отходов в твердые путем изготовления бетонных блоков, в которых в качестве воды затвердения применяют жидкие радиоактивные отходы.

Твердые радиоактивные отходы (ТРО) перед захоронением сортируют по уровню загрязненности и помещают в хранилищамогильники, состоящие из отдельных боксов для хранения отходов разной активности. Обычно отходы транспортируют в специальных автомобилях или электрокарах, оборудованных защитными приспособлениями.

Захоронение твердых отходов средней активности производят в бетонных могильниках, а высокоактивных – в подземных гидроизолированных емкостях.

Для хранения горючих твердых отходов предусматривают отдельные емкости, при этом принимают специальные меры защиты от самовозгорания отходов и устраивают спецвентиляцию.

Для сортировки и комплектирования ТРО по видам и группам контейнеры, применяемые для ТРО, должны иметь окраску и снабжаться надписями. Для окраски контейнеров применяют следующие цвета:

¾для ТРО I группы – белый;

¾для ТРО II группы – голубой;

¾для ТРО III группы – красный.

Контейнеры, предназначенные для ТРО, должны снабжаться следующими надписями: «на сжигание»; «на прессование»; «на захоронение».

Удаление нерадиоактивных отходов АС, кроме бытовых отходов и строительного мусора, прошедших дозконтроль, на городские свалки и другие свалки общехозяйственного назначения запрещается.

Контроль за возможным распространением радиоактивности вокруг хранилищ отходов осуществляют с помощью скважин, расположенных по периметру хранилища на расстоянии 10-15 м.

68