ПЕРЕРАБОТКА ОТРАБОТАВШЕГО ТОПЛИВА
Система предварительной переработки топлива и очистки газообразных отходов перерабатывающего завода (КРА); 1 - контейнер с отработавшим топливом; 2 - бассейн-хранилище отработавшего топлива; 3 - камера разделки твэлов; 4 - узел резки; 5 - фильтр; б - аппарат для растворения; 7 - центрифуга; 8 - бак учета; 9 - буферный бак; 10 — хранилище нерастворимых остатков; 11 - хранилище конструкционных элементов, ТВС; 12 - хранилище криптона: 1’ - продукты деления: 2’ -уран; 3’ -плутоний
ПЕРЕРАБОТКА ОТРАБОТАВШЕГО ТОПЛИВА
Раствор топлива пока еще содержит небольшие твердые фрагменты, такие, как циркониевые или стальные опилки или стружки, образовавшиеся при резке ТВС, и нерастворенные частицы продуктов деления и коррозии.
Вих числе может быть рутений, палладий, родий, молибден, технеций и цирконий. Кроме того, может также содержаться около 1% нерастворенного плутония. Эти твердые частицы отделяют от раствора c помощью фильтров или центрифуг. Нерастворенные фрагменты ТВС ЯР могут составлять до 0,3 кг циркониевой стружки и примерно 3,3 кг продуктов деления и коррозии на 1 т UO2.
После этого топливная композиция становится доступной для действия химических реагентов. Следующая стадия связана с переводом ядерного топлива в ту фазу, из которой будет производиться химическая обработка: в раствор, в расплав, в газовую фазу.
ПЕРЕРАБОТКА ОТРАБОТАВШЕГО ТОПЛИВА
Перевод в раствор чаще всего производят растворением в азотной кислоте. При этом уран переходит в шестивалентное состояние и образует ион уранила, UO22+, а плутоний - частично в шести и в четырехвалентное состояние, PuO22+ и Pu4+ соответственно.
Перевод в газовую фазу связан с образованием летучих галогенидов урана и плутония. После перевода ядерных материалов соответствующую фазу проводят ряд операций, непосредственно связанных с выделением и очисткой ценных компонентов и выдачей каждого из них в форме товарного продукта.
Переработка (репроцессинг) ОЯТ заключается в извлечении урана, накопленного плутония и фракций осколочных элементов (96 % ОЯТ - это 235U и 238U, около 1% - Pu, 2 —3% -радиоактивные осколки деления).
ПЕРЕРАБОТКА ОТРАБОТАВШЕГО ТОПЛИВА
В основе технологии выделения урана и плутония, их разделения и очистки от продуктов деления лежит процесс экстракции урана и плутония трибутилфосфатом. (пурекс- процесс) Он осуществляется намного ступенчатых экстракторах непрерывного действия. В результате уран и плутоний очищаются от продуктов деления в миллионы раз.
Переработка ОЯТ связана с образованием небольшого объема твердых и газообразных РАО активностью около 0,22 Ки/год (предельно допустимый выброс 0,9 Ки/год) и большим количеством жидких радиоактивных отходов.
Упрощенная технологическая схема экстракции урана и плутония на перерабатывающем заводе (KFA):1 - продукты деления; 2 - уран; 3 – плутоний
ПЕРЕРАБОТКА ОТРАБОТАВШЕГО ТОПЛИВА
РАО АЭС и методы обращения с ними
Радиоактивные отходы
Источниками радиоактивного загрязнения на АЭС являются:
Газообразные радиоактивные отходы – по отношению к газообразным радиоактивным отходам термин «отходы» в Украине не применяется, а используется термин «выбросы» – газо-аэрозольные выбросы
(ИРГ, I2, 3H, 14C, аэрозольные выбросы изотопов стронция - 89Sr, 90Sr и цезия – 134Cs, 137Cs и др.).
Жидкие радиоактивные отходы (контурная вода, конденсат турбин с подсосами охлаждающей воды в конденсаторы, протечки технической воды, воды от отмывки помещений и оборудования, растворы от дезактивации оборудования, пульпы перлита и ионообменных смол).
РАО АЭС и методы обращения с ними
Жидкие радиоактивные отходы подразделяются на: трапные воды; кубовые остатки после переработки трапных вод; отработанная пульпа фильтроперлита – намывных механических фильтров очистки теплоносителя контура многократной принудительной циркуляции; организованные протечки; неорганизованные протечки; ионообменные смолы установок спецводоочистки.
РАО АЭС и методы обращения с ними
Твердые радиоактивные отходы (вышедшее из строя оборудование, строительный мусор, не подлежащая дезактивации спецодежда, ветошь, отработавшие источники ионизирующих излучений, пластикат и пр.). Твердые радиоактивные отходы делятся на: прессуемые (одежда, резина, пластикаты, теплоизоляция, бумага, фильтры); непрессуемые (дерево, фильтры-рамки, трубопроводы, стекло, инструменты, трубы/вентили, бетонные блоки); сжигаемые (бумага, дерево), металлические.
РАО АЭС и методы обращения с ними
Радиоактивные вещества образуются на АЭС в активной зоне реактора в результате ядерной реакции деления ядер 233U, 235U и 239Pu. Это главный источник образования радиоактивных веществ на АЭС. Кроме этого, они образуются и в результате реакций активации потоком нейтронов различных материалов находящихся в активной зоне реактора при работе его на мощности как продукты реакций (n, ), (n, ) и (n, p).