2. Методы обращения с тро на аэс

Переработка ТРО включает следующие этапы: сбор и сортировка, предварительная обработка (например, дезактивация), уменьшение объема и массы отходов путем измельчения, сжигания, прессования, фиксация в устойчивой матрице, окончательная изоляция в различных хранилищах.

Горючие отходы (бумага, дерево, пластикат, биологические отходы и др.) сжигают в печах с электрообогревом или с применением органического топлива. Образующуюся золу цементируют, битумируют или отверждают другими методами и направляют на хранение. Выделяющиеся при сжигании газы подвергают очистке, как правило, в аппаратах с орошением, в результате чего образуются дополнительные жидкие отходы, требующие переработки. Негорючие отходы измельчают или режут, прессуют, после чего засыпают в бочки и отверждают.

Отходы, содержащие плутоний, перерабатывают разными методами в зависимости от уровня загрязнения. При невысоком содержании плутония горючие отходы сжигают, превращая в продукт, стойкий к выщелачиванию. При значительном содержании плутония в отходах их предполагают сжигать с образованием хорошо выщелачиваемого продукта, из которого затем можно извлекать плутоний.

Помимо обычных печей для сжигания отходов разрабатывают конструкции для сжигания в расплаве солей, мокрого сжигания в смеси азотной и серной кислот, пиролиза горючих твердых плутонийсодержащих отходов.

Общая схема обращения с ТРО представлена на примере ЮУ АЭС на схеме 2.1

И сполнитель Этапы обращения с ТРО

Выполнение работ в результате которых образуются РАО

Подразделения,

работающие в ЗСР

Сбор и сортировка промышленных отходов по активности на местах сбора

Утилизация не активных промышленных отходов

Подразделения,

р аботающие в ЗСР

под контролем

ДД ОРБ

Транспортировка ТРО на места сбора

в пом. ВС-524, А-121, С-191/2

Подразделения,

работающие в ЗСР

Сортировка ТРО по активности и виду материала

ЦПРО

п од контролем

ДД ОРБ

Переработка ТРО

Временное хранение в хранилищах на территории ЮУ АЭС

ХСО, ХТРО-1,

ХТРО-2, ХТРО-3.

Ц ПРО

Учет ТРО

Ц ПРО

Схема 2.1 Обращения с ТРО на ЮУ АЭС

Дезактивация

Под дезактивацией принято понимать процесс очистки радиационно-загрязненных материалов, изделий, машин, механизмов, зданий, сооружений, участков местности и т.п.

Обычно радиационному загрязнению подвергаются поверхности частей тела, материалы и оборудование при эксплуатации АЭС, переработке и пере­возке радиоактивных отходов, работе с радиоактивными веществами и дру­гими открытыми источниками ионизирующего излучения и т.п.

Особенно остро проблема дезактивации стояла в первые годы проведения работ по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Когда глав­ной целью защитных мероприятий было снижение дозовых нагрузок и уровней радиационного загрязнения.

Спектр применяемых методов и технологий дезактивации чрезвычайно широкий, среди наиболее применяемых можно назвать:

• моющие средства, включающие поверхностно-активные вещества (ПАВ);

• химические методы травления и растворения поверхностного слоя (кислоты и щелочи);

- абразивные материалы и способы;

- термические методы;

- гидравлические, механические и т.п.

На всех АЭС, спецкомбинатах объединения "Радон", предприятиях по об­ращению с радиоактивными отходами действуют участки или цеха по дезак­тивации персонала, спецодежды, автотранспорта и т.п.

Наиболее отработанные технологии дезактивации материалов и обору­дования применяются в цехе дезактивации государственного предприятия "Комплекс".

Для удаления радиоактивного загрязнения поверхностей, продуктов кор­розии, защитных покрытий применяется погружной метод с травлением в кислотных и щелочных растворах. Для этого используют три ванны из нер­жавеющей стали объемом по 33,8 м³ и объемом раствора в каждой из них по 12-14 м³.

Процесс дезактиваций состоит из следующих этапов:

- загрузка изделий в клеть, установка клети в ванну, закрытие ванны крышками;

|- заполнение ванны раствором и проведение процесса дезактивации;

- откачка раствора;

- промывка обработанных изделий водой;

- выгрузка изделий и проведение радиационного контроля.

Изделия проходят обработку в щелочном растворе — NaOH (60 г/л) + КМп0₄ (5 г/л), при выдержке 4 часа и температуре 80-90°С, затем в кислотном растворе — HN0₃ (10 г/л) + Н₂С₂0₄ (7г/л) в течение 2 часов и температуре раствора 60-90°С.

Для крупногабаритных изделий или оборудования применяются пароэжекторный или гидроабразивный метод.

При пароэжекторном методе дезактивация поверхностей осуществляется пароэмульсионной смесью с применением раствора NaOH (30 г/л) + КМп0₄ (2г/л) + CMC-M1 (0,5 г/л), где CMC — синтетическое моющее средство, а затем паром с температурой 140-150°С под давлением 4-5 кг/см².

При гидроабразивной обработке применяется смесь песка и воды (в соотношении 1:3) при давлении сжатого воздуха 4-5 кг/см².

Измельчение

Применяют для удобства переработки крупногабаритных отходов. С этой целью используют как стационарные режущие машины (гильотины), так и передвижные установки (ножницы, пилы, электродуговые или газосварочные резаки и горелки). В Маркуле (Франция) имеется резервуар для резки отходов плазменным резаком под водой. Вода выполняет функцию биологической защиты, ограничивая в то же время возможность загрязнения окружающей среды. В Саклэ (Франция) крупногабаритные предметы разделывают с помощью электродугового резака. Операторы работают в герметических костюмах на специальном столе, снабженном роликовым конвейером. Там же используют резак в виде пилообразных режущих пластин (36 разрезов в минуту). В Харуэлле (Англия) при узле сортировки работает установка для измельчения пластиковых матери­алов. Резка происходит в процессе прохождения материала между двумя рядами вращающихся и неподвижно закрепленных на корпусе пластин, В Карлсруэ (ФРГ) для разрезания фильтров применяют цепные и дисковые пилы

Для измельчения металлических и других отходов Азовский завод кузнечно-прессового оборудования серийно выпускает гидравлические ножницы Н-2335 и Н-2338 с усилием 3,10 и 6,18 МН. Гидравлические ножницы большой мощности моделей Н-320, НО-340, Н-1600 с усилием соответственно 6,8; 9,8 и 15,7 МН изготавливает Новосибирский завод «Тяжстанкогидропресс» им. Ефремова. Это оборудование позволяет измельчать металлолом, размеры которого не превышают размеры желоба 2 х 1 х 12 м. Наличие механизма подпрессовки позволяет резать громоздкий металлолом: металлические конст­рукции, автомобили и т.д. При использовании, этого оборудования необходимо обеспечить условия надежной радиационной защиты обслуживающего персонала и окружающее среды.

Опыт работы АЭС и исследовательских центров показал, что от 40 до 80 % объема ТРО составляют органические материалы, захоронение которых без предварительной переработки обусловливает низкий коэффициент использования объема хранилищ и повышенную пожароопасность.

Твердые отходы обычно спрессовывают или сжигают. Производительность прессовальных установок составляет 50  70 кг/ч при рабочем давлении до 20,0 МПа. Брикеты складируют в бочки и цементируют. При сжигании горючих радиоактивных отходов их объем уменьшается в 40  50 раз, но образуются радиоактивные газы и зола. Газы, в которые переходит до 10% активности, перерабатывают в системе газоочистки, а золу смешивают с жидкими отходами низкой активности и отверждают.

Для концентрирования твердых радиоактивных отходов наиболее широко применяются методы компактирования и сжигания.

Сжигание

Сжигание – один из эффективных методов используемым для переработки и концентрирования твердых отходов. Применение этого метода обычно дает уменьшение объема в 10  15 раз. Но при этом процессе происходит выделение большого количества радиоактивных газов и аэрозолей, в дополнение к остающемуся твердому пеплу. При сжигании, таким образом, необходима газоаэрозольная очистка газов. Оставшуюся радиоактивную золу цементируют или битумируют в блоки.

Химическая реакция горения представляет собой ряд элементарных процессов окислительно-восстановительного типа, в которых окислителем служит кислород воздуха, горючей массой – отходы.

В зависимости от состава отходов выбирается режим процесса для обеспечения полноты сгорания материала (исключение образования промежуточных продуктов – CH₄, CO и др.) и отсутствия в газовой фазе взрывоопасных концентраций водорода. При этом тепловыделение в результате реакции окисления должно превысить отвод тепла из зоны реакции. Теплотворная способность основных компонентов отходов с учетом влажности и зольности колеблется в пределах 40004600 кДж/кг. В большинстве случаев температура процесса горения отходов составляет 900  1000 С.

Разнообразие морфологического состава отходов и самые различные требования к процессу сжигания обусловили многообразие технологических схем этого процесса. В странах с развитой ядерной энергетикой наибольшее распространение получили двух- и трехкамерные печи. В них первая камера предназначена для сжигания или пиролитического разложения отходов, а вторая и третья камеры – для дожигания продуктов пиролитического разложения, поступающих из первой камеры. Несмотря на сложное оформление процесса, установки сжигания используются на различных объектах. В процессе сжигания достигается существенное сокращение объема отходов и возможность более надежного хранения концентратов (золы) после включения в химически инертную форму (цемент, битум, стекло). Процесс сжигания ТРО позволяет сократить их объем в 20  100 раз, а массу в 10  20 раз.

В НПО «Радон» (РФ) с 1982 г. эксплуатируется двухкамерная печь «Факел» по сжиганию ТРО исследовательских центров. Установка состоит из двухкамерной керамической печи и си­стемы сухой газоочистки. В первой зоне происходит сушка и частичная газификация отходов, во второй – горение на колосниковой решетке, через которую подается основное количество воздуха, необходимого для сжигания. Система газоочистки состоит из воздушного высокотемпературного теплообменника, металлотканевого фильтра, теплообменника – конденсатора и фильтра тонкой очистки на основе ультратонкого стекловолокна. Сжиганию подвергалась смесь бумаги, ветоши, древесины, резины с активностью до 4х10^-7 Бк/кг. Максимальная производительность установки 80 кг/ч, температура в зоне горения 1000 С. В ходе работы определен коэффициент уменьшения объема твердых отходов (5070), коэффициент очистки газоочистной системы достигал 5х10⁴. Определена зависимость концентрации кислорода в печи, концентрации аэрозолей в газовой фазе от содержания полихлорвинила; поведение ¹³⁷Cs от концентрации аэрозолей м другие параметры. Анализ объектов внешней среды свидетельствует об отсутствии радиоактивных загрязнений во время работы установки [50].

Аналогичная установка сжигания ТРО с комбинированной газоочисткой пущена в эксплуатацию на Запорожской АЭС в 1987 г. В настоящее время разрабатывается установка сжигания УС-200 производительностью 20 кг/ч с подачей отходов из контейнера и узлом выгрузки и цементирования золы.

Уже в 1970-х годах работали установки сжигания во Франции на заводе в Маркуле производительностью 800 - 1000 кг/сутки и в центре Карадаш, в Канаде на АЭС «Брюс», и на АЭС в Японии. В Японии в настоящее время действуют 14 и строятся 6 установок сжигания низкоактивных ТРО производительностью 30  150 кг/ч. Работают установки сжигания в Швеции, ФРГ, создаются а Нидерландах, Италии и других странах. Белее 10 лет эксплуатируется установка сжигания в Швейцарии. Получаемая в результате сжигания зола включается в цемент, плавленый шлак, боросиликатное стекло, керамику. В 1988 г. фирма «Нукем» предложила двухкамерную печь производительностью 100 кг/ч, которая может сжигать текстиль, дерево, бумагу, пластмассы, резину, а также ЖРО, подаваемые через горелку. Выгрузка золы через камеру дожигания золы в стандартные бочки. Система очистки газов комбинированная (мокрая - сухая). Она включает ороси­тель-охладитель, мокрый скруббер, скруббер Вентури, теплообменник, подогреватель, фильтры Хеппа (фильт­ры тонкой очистки).

Фирма «Алнор» (Финляндия) в содружестве с фирмой «Студвик» (Швеция) предлагает трехкамерную печь. Отсутствие колосников в печи позволяет сжигать на ней плохосортируемые отходы. В зависимости от теплотворной способности сжигаемых отходов производительность установки находится в пределах 200  400 кг/ч. Ак­тивность отходов ограничивается 3,7 МБк/кг. Фильтрующая система отходящих газов сухая (теплообменник-охладитель, мешочные фильтры). Технический уровень установки не превышает уровня печей фирмы «Нукем».

В последней время фирмами ФРГ, Австрии, Японии разработан процесс сжигания ТРО в одной камере шахтной печи, которая условно разделена на зоны пиролиза и интенсивного горения отходов. Керамические фильтры из карбида кремния заменяют камеру дожигания пиролитических газов. Их рабочая температура 8001000 С. Срок службы таких фильтров 30600 часов. Снижение рабочей температуры до 600700 С увеличивает срок службы до 10001500 ч. Сложная конструкция шахтной печи при небольшой производительности (60100 кг/ч), частая замена керамических фильтров, высокая стоимость коррозионостойких конструкционных материалов, сложная автоматика, координирующая работу топлив­ной форсунки, трех дозаторов воздуха и впрыскивающе­го воду устройства, сложный механизм золоудаления определяют высокую стоимость печи и трудности ее эксплуатации.

Подобные недостатки характеризуют также процессы сжигания отходов в печах с псевдосжиженным и кипящим слоем. К ним в этом случае прибавляется большое пылевыделение и громоздкая система газоочистки.

Рис. 2.1. Печь фирмы Онтарио Гидро.

1 - емкость для ЖРО, 2 - камера сжигания, 3 - загрузочный лоток, 4 - камера дожига, 5 - теплообменник, 6 - фильтр, 7 -венттруба, 8 - воздуходувки;

9 - топливо, 10 - контейнеры для золы, 11 - дымосос.

Своей простотой и рядом существенных преимуществ привлекает процесс пиролитического сжигания ТРО. Фирма «Онтарио Гидро» (Канада) выпускает серийно печи (рис. 2.1); перерабатывающие за один суточный цикл 2270 кг отходов, причем попутно в ней можно сжигать до 60 кг/ч жидких органических отходов. Печи эти двухкамерные. Первая камера пиролиза, вторая – форсажная. После охлаждения отходящих газов в теплообменнике они поступают в рукавные фильтры из синтетического материала. Низкая скорость газообразных продуктов сжигания ограничивает вынос твердой фазы из камеры пиролиза и способствует их эффективной очистке рукавными фильтрами. Печь способна перерабатывать не отсортированные отходы, однако содержание хлора в них должно быть минимально.

Наиболее сложные аппаратурные решения заложены в установки, использующие высокотемпературный процесс сжигания ТРО с ошлакованием золы и получением конечного базальтоподобного продукта, пригодного для окончательного захоронения.

Установка FLK (Бельгия) предназначена для переработки -содержащих отходов, которые предварительно измельчаются до размера меньше 60 мм, гомогенизируются, а затем с помощью шнекового питателя подаются в зазор между внутренним и наружным сооснными конусами печи и опускаются в них по мере термического разложения; при этом они проходят стадии сушки, газификации, пиролиза, горения и оплавления шлака. Рабочая температура 1550 С, производительность 100 кг/ч. Отходящие газы выходят в нижнюю высокотемператур­ную зону, где очищаются от технических примесей и аэрозольных загрязнений, проходят через расплавленный шлак.

Из последних экспериментальных установок наибольший интерес представляет проект установки, разрабатываемой лабораторией JNEL (США). В основу проекта положен метод высокотемпературного пиролиза отходов «Террас» фирмы Андкр-Торракс. Температура процесса – 1650С. Отходы загружаются без предварительной обработки. Реактор выполнен я виде вертикальной шахтной печи, внутри которой, отсутствует колосниковая решетка и какие-либо движущиеся части. Отходы периодически загружаются в верхнюю часть реактора и под действием собственной массы опускаются сверху вниз, проходя стадии сушки, пиролиза, газификации, сгорания и плавления. Газы из зоны сгорания поднимаются сквозь слой отходов к отдают тепло в зону сушки и пиролиза. Коксовый остаток из зоны пиролиза поступает в зону сгорания и плавления, где поддерживается температура до 1650С. Выходящий из печи газ дожигается в специальной камере. Морфологический состав отходов не нормируется, габаритные размеры отходов определяются размерами шахты. Процесс экономически целесообразен при сжигании значительного количества отходов. Значительного сокращение объема ТРО перед захоронением можно достигнуть прессованием, компактированием и суперкомпактированием.

Компактирование

Компактирование заключается в прессовании под давлением. В этом процессе объем уменьшается в 3  10 раз для обычных видов радиоактивных отходов. Простейшей емкостью компактора является стальная бочка, используемая для транспортирования отходов. При компактировании прямо в транспортном контейнере устраняется один этап при обработке отходов и, тем самым, уменьшаются дозовые нагрузки на персонал. Установки по компактированию работают с гидравлическим приводом, который требует около одной минуты на цикл, и позволяет достигать усилия 10  55 тонн.

Прессование неприемлемо к материалам» содержащим взрывчатые и пирофорные вещества, и технически трудно осуществимо для арматуры, крупногабаритных деталей и оборудования. Прессование сопровождается образованием запыленных воздушных потоков, поэтому оборудование следует размещать в изолированных герметичных помещениях с отсосом воздуха и его очисткой перед выбросом в атмосферу.

Для обеспечения изоляции радионуклидов при захоронении спрессованные брикеты заливают цементом в бочках или в хранилище. Одним из методов уплотнения кусков оболочек ТВС является прессование в брикеты с последующей заливкой оставшихся пустот сплавами на основе свинца, олова и сурьмы с присадками других металлов и заключением образующегося продукта в контейнеры для хранения (Бельгия, ФРГ). Другой метод представляет собой включение кусков оболочек в бетон после их уплотнения с помощью специальной про­катной машины (ФРГ). Возможно также включение твердых отходов в матрицу из 80% графита и 20% серы с прессованием и нагреванием до 150°С (ФРГ), включение в расплав стекла (Франция, США), а также смешение измельченных оболочек с порошком алюминия, прессование и спекание при 450°С (ФРГ) или с порошком Аl₂O₃ с последующим прессованием и спеканием при 1200°С (Франция).

Первые установки прессования ТРО были созданы в 60-х годах. Широкое распространение получило прессование ТРО в кипы с постоянной площадью сечения и толщиной, определяемой количеством отходов и их физическими свойствами.

В Англии для прессования в кипы и непосредственного обжатия использовали установки с плунжером, приводимым в действие сжатым воздухом, с усилием 8,5 и 10 МН. При прессовании в кипы объем сокращался в 2,5 раза, при обжатии – в 5 раз. Очистка воздуха осуществлялась на стекловолокнистых и стеклобумажных фильтрах в три стадии. Эффективность очистки воздуха 99,995%.

В Саклэ (Франция) с 1964 г. эксплуатируется установка, уплотняющая ТРО в бочках. В один 800-литровый контейнер зарессовывается 520 штук 220-ти литровых бочек. Затем пакет спрессованных бочек цементируется в едином блоке. Прессование ведут с усилием 0,4 МН. Использование этой установки позволило снизить стоимость цементации и захоронения одной бочки более чем в 5 раз.

В США выпускаются восемь типов конструкции прессов, которые предназначены для обработки РАО. В конце 70-х годов в Маундской лаборатории установлен пресс, уплотняющий ТРО в 208-ми литровые бочки. В нацио­нальной научной лаборатории в Айдахо и на заводе в Роки-Флетс ТРО прессуют в тюки, причем в Роки-Флетс отходы перед прессованием измельчают до 5 мм и помещают в фиберглассовые упаковки.

В Голландии разработан и эксплуатируется пресс усилием 1,8 МН. С его помощью достигается уменьшение объема ТРАО в 6  10 раз.

В последнее время в мировой практике стали применять для прессования отходов компакторы и суперкомпакторы высокого давления. Мобильный компактор фирмы «Вестингауз» (США) с горизонтальным усилием прессования 10 МН прессует отходы вместе 9 барабанами объемом 200 л до плотности получаемого брикета 1000 кг/м³. Прессование происходит в гильзе. Брикеты помещают в бочки и цементируют. Пресс транспортабелен.

Фирма «Ганза Проект» предлагает установку прессования ТРО с низким уровнем активности. В ее состав входит модуль подготовки отходов (измельчитель, классификатор); модуль загрузки отходов и предварительного прессования в барабаны; суперкомпактор прессующий барабаны с отходами; модуль цементирова­ния спрессованных барабанов в стандартных бочках.

Фирма «Нукем» предлагает комплекты оборудования для переработки подобным способом ВАО, включая -активные. В отличие от фирмы «Ганза Проект» она предлагает наиболее современное оборудование, например, компактор HFC с усилием прессования 24 МН, который имеет небольшие размеры и массу, в герметичном исполнении, с подъемными устройствами, смонтированными непосредственно на прессе, с независимым расположением гидроагрегата (масляная станция), сменным инструментом, позволяющим прессовать барабаны различного объема. В комплект оборудования фирмы «Нукем» могут входить: кессон, где работают в защитных пневмокостюмах, пресс с усилием 2 МН для превращения отходов в лом и шлюзы. Производительность 2040 барабанов в час.

Пресс «Радон» развивает усилие 4,9 МН и позволяет перерабатывать до 3 м³ отходов в чае при коэффициенте концентрирования 210. Совместно с венгерскими специалистами разработана и изготовлена установка прессования ТРО 1-й и 2-й групп загрязненности в бочки объемом 200 л. Установка работает на Запорожской АЭС. Усилие прессования – 0,5 МН, уменьшение объема в результате прессования 48 раз в зависимости от морфологического состава отходов.

При хранении ТРО в бетонных хранилищах навалом целесообразно применять метод прессования отходов в брикет. Установки «Брикет» Перловского экспериментального завода (РФ) используются на АЭС с 1883 г. Обслуживание их связано с применением ручного труда, поэтому в настоящее время их производство приостановлено.

Суперкомпактирование

В другой разновидности компактора – суперкомпакторе – применяется пресс, развивающий усилие 1500 – 2000 тонн (15-20 МН). В мировой практике для этого обычно применяют гидравлические прессы. В суперкомпакторе происходит прессование контейнеров, в которых производилось предварительное компактирование (рис. 2.2).

После сжатия, сплющенные бочки укладываются в упаковочный контейнер для перевозки на предприятие по захоронению. С помощью компьютера учитывается индивидуальный вес каждой спрессованной бочки и производится их сортировка для максимального использования объема контейнера.

Проблемы радиационной защиты при компактировании и суперкомпактировании возникают в связи с аэрозольной активностью, которая сопутствует прессованию отходов. Компакторы таким образом должны снабжаться вентиляцией с фильтром для устранения образующихся аэрозольных частиц.

К тому же необходимо уделять внимание возрастающему уровню внешнего излучения связанному с компактированными отходами, особенно при суперкомпактировании.

В Англии, компанией BNFL Engineering, дочерним предприятием British Nuclear Fuels, разработан совместно с голландской компанией Fontijne Holland B.V. первый в мире пресс-суперкомпактор мощностью 2000 т для уплотнения твердых радиоактивных отходов.

Системы гидравлических цилиндров и трубопроводов в разработанном проекте спроектированы так, чтобы сосредоточить их за пределами защищенной камеры уплотнения, позволяя таким образом вручную производить их техническое обслуживание.

Рис. 2.2. Гидравлический пресс усилием 20 МН (Голландия, FONTIJNE).

1 - крышка цилиндра; 2, 4 - вспомогательные цилиндры; 3 - главный цилиндр; 5 - пресс-форма; 6 - направляющая колонна; 7 - бочка с ТРО; 8 - станина.

Количество сосредоточенных в камере деталей, подвергаемых техническому обслуживанию, было снижено до минимума, и все это было тщательно спроектировано таким образом, чтобы все эти детали легко можно было заменить или обслужить, используя стандартные дистанционные приспособления.

В этом проекте используются две высокомощные системы гидропрессования, по уменьшению объема 200-литровых канистр с твердыми радиоактивными отходами в защитной камере уплотнения. Камера уплотнения изготовлена из стали толщины около 300 мм. Общий вес уплотнителя и камеры составляет около 300т.

Поршень-штамп основного гидроцилиндра обеспечивает силу сжатия в 20000 кН, а вспомагательные цилиндры для отвода поршня и приведения в действие опалубки смонтированы наверху защитной камеры уплотнения.

Установлено, что при усилиях 10-20 МН сокращение объема в 2  3 раза достигается для полиэтиленовых материалов и резины, в 5  7 раз – для золы и несгоревших отходов, в 4 – 6 раза для бумаги, картона, спецодежды, обуви и в 8  10 раз – для малогабаритных металлических отходов (рис.2.3).

В начале операционного цикла 200-литровая канистра с отходами перемещается из сушильной полости в камеру уплотнения при помощи тележки. Тележка подводится в камеру, используя механизм зубчатой передачи. Два централизованных манипулятора обеспечивают правильное расположение канистры непосредственно под поршень-штампом до того, как опалубка опускается вокруг канистры, сжимая тележку на ее подвеске.

Во время уплотнительного удара объем канистры, при сдавливании ее в шайбу, уменьшается на 60%. Уборка опалубки освобождает шайбу, что разрешает тележке вернуть шайбу в сушильную полость.

Как только тележка выезжает из камеры уплотнения, специально спроектированная измеряющая система определяет высоту шайбы. Компьютерная система совместно с радиоактивным оборудованием использует эти измерения для оптимизации количества шайб, которые могут быть помещены в 500-литровый экспортный барабан. Полный цикл уплотнения составляет около 11 минут.

Рис. 2.3. Поперечное сечение уплотненной 200 л бочки на суперкомпакторе.

а - электродвигатели ( - 3,4 кг/дм³). б - металлолом ( - 3,0 кг/дм³).

в - бумага, тряпки, ( - 0,9 кг/дм³).

Плавление

Плавление ТРО осуществляется в печах плавления.

В печах плавления перерабатывают наиболее проблемные виды твердых радиоактивных отходов (ТРО) максимально простым и эффективным способом.

Переплав теплоизоляционных материалов ведется в электродуговой установке. В процессе плавления с температурой в зоне горения дуги до 50000С все ТРО переходят в жидкое состояние. Интенсивное перемешивание материала под давлением дуги обеспечивает надежную фиксацию радионуклидов. При температуре около 1350-14000С расплав выливается в упаковку, и получаются монолитные стекловидные блоки.

Для переработки низкоактивных отходов из алюминиевых сплавов взята электрическая печь сопротивления с изменением систем отсоса и очистки отходящих газов из печи плавления.

Применение: Для переработки отходов, образующихся в ходе ремонтных работ на блоках, - теплоизоляционных материалов, деталей оборудования из углеродистых и нержавеющих сталей, алюминиевых сплавов.

Технология обеспечивает безусловное соблюдение контрольных уровней выбросов газообразных веществ, жесткий радиационный контроль рабочих мест и всего процесса в целом. Полученные после плавления монолитные стекловидные блоки из ТРО хранятся в практически неизменном состоянии и отвечают требованиям радиационной и экологической безопасности.

К сожалению данный метод в Украине не используется

При выборе технологии переработки ТРО большое значение имеет экономический фактор. Поэтому в ряде стран проведены расчеты экономических затрат и их сопоставление на осуществление процессов прессования и сжигания. Стоимость строительства установки прессования намного меньше, чем установки сжигания. Однако при длительной эксплуатации установок стоимость их строительства мало влияет на их рентабельность. Кроме того, большая степень уменьшения объема ТРО при сжигании приводит к наибольшей степени использования дорогостоящих хранилищ. Низкая стоимость установки прессования определяет выбор этого метода для АЭС с малыми объемами отходов. Там же, где стоимость установки сжигания составляет небольшой процент от всех капиталовложений (большие АЭС, центр переработки ТРО), переработка больших количеств органических отходов сжиганием может бить экономически оправдана.

Устройство хранилищ твердых РАО непосредственно на площадке АЭС, с точки зрения охраны окружающей среды, считается промежуточным. Окончательное захоронение предлагается в глубокие геологические формации в специально устроенных подземных помещениях, где может быть гарантирована сохранность упаковок РАО на сотни и тысячи лет.

На сегодняшний день для обезвреживания РАО применяется метод выдержки их в условиях изоляции до полного распада радионуклидов. Долговременное хранение и захоронение радиоактивных отходов разрешается только в специально предназначенных для этого хранилищах радиоактивных отходов. Количество радионуклидов, подлежащих долговременному хранению или захоронению регламентируются нормами, правилами и стандартами по ядерной и радиационной безопасности. Захоронение короткоживущих, низко- и среднеактивных РАО в твердом состоянии может осуществляться в приповерхностных и подземных хранилищах.

Короткоживущие высокоактивные отходы должны помещаться во временные (буферные) хранилища с эффективным отводом тепла и биологической защитой. По мере превращения их (вследствие радиоактивного распада) в средне- и низкоактивные РАО они должны захораниваться в приповерхностные и подземные хранилища.

Долгоживущие РАО подлежат захоронению только в твердом состоянии, в стабильных геологических формациях с обязательным переводом их во взрыво-, пожаро- и ядерно-безопасную форму, которая гарантирует локализацию отходов в пределах горного отвода недр.

ВЫВОДЫ

При любом варианте развития атомной промышленности всегда возникают проблемы обращения с радиоактивными отходами. Которые будут требовать своего решения.

Стремление к сокращению объема хранилищ и повышению безопасности при захоронении ТРО обусловливают необходимость разработки и внедрения специальных технологий подготовки твердых отходов к захоронению.

Для концентрирования твердых радиоактивных отходов наиболее широко применяются методы компактирования и сжигания.

Переработка ТРО включает сбор и сортировку, предварительную обработку, уменьшение объема и массы отходов путем измельчения, сжигание, прессование, фиксацию в устойчивой матрице, окончательную изоляцию в различных хранилищах.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Закон України „Про використання ядерної енергії та радіаційну безпеку” від 08.02.95 №39/95-ВР.

2. Закон Украины «Об обращении с радиоактивными отходами». – Киев, 1995г.

3. Нормы радиационной безопасности Украины НРБУ-97.

4. Основные санитарные правила противорадиационной защиты Украины (ОСПУ).

5. Концепция по обращению с радиоактивными отходами Украины. ИГФМ НАНУ. – Киев.-1993г.

6. Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами СПОРО-85. – М.-1986г.

7. Енергетична стратегія України на період до 2030 року. – К: Минпалівоєнерго. 2006р.

8. Авдеев О.К. и др. Радиоактивные отходы Украины. Состояния. Проблемы. Решения. – К : 2003, 399 с.

39

Лист