Обращение с жидкими радиоактивными отходами посредством цементирования

В результате эксплуатации атомных электростанций образуются различные виды отходов. Кроме отработавшего топлива, внутрикорпусных устройств ядерного реактора и других видов твердых отходов, таких как использованные фильтры, металлический и электронный лом, текстиль, пластик, древесина и т. д., образуются также жидкие радиоактивные отходы.

Упрощенная схема технологии цементирования РАО компании AREVA NP

Жидкие радиоактивные отходы можно разделить на следующие категории:

– кубовый остаток испарителей;

– отработавшие ионообменные смолы;

– шлам из отстойников;

– фильтрационный шлам.

В некоторых странах, в частности, в России, обращение с жидкими радиоактивными отходами осуществляется посредством цементирования или битумирования. Так как необходимые для цементирования материалы сравнительно дешевы, цементирование жидких радиоактивных отходов, несмотря на тот факт, что эта технология увеличивает общий объем отходов, является одним из наиболее экономически выгодных решений.

Компания AREVA NP, знакомая с широким спектром технологий обращения с твердыми и жидкими отходами, также обладает богатым опытом в области цементирования жидких радиоактивных отходов. Это относится как к знанию рецептур смесей «цемент-отходы» и получающимся в результате характеристикам цементного компаунда, так и к освоенной технологии, которая, с учетом полной автоматизации работы под контролем системы управления с программируемой логикой, представляет собой последнее слово в технологии.

Системы цементирования компании AREVA NP установлены в Германии и Испании, а также на атомных электростанциях с реакторами российского типа: на АЭС «Богунице» в Словакии (ВВЭР-440) и на Игналинской АЭС в Литве (РБМК). В 2006 году AREVA NP получила контракт на поставку системы цементирования жидких радиоактивных отходов для Кольской АЭС в России (ВВЭР-440). Данный проект финансируется Европейским Союзом в рамках программы TACIS. Кроме вышеназванного контракта, консорциум AREVA NP – ОАО «СвердНИИхиммаш» выиграл контракт в рамках программы TACIS на поставку транспортного оборудования для установки по переработке радиоактивных отходов, в состав которого среди прочего входят краны, захваты для бочек и контейнеров, специальные электроприводные тележки и специальное устройство для перевозки контейнеров. AREVA NP также недавно получила контракт на поставку оборудования, дозирующего жидкие радиоактивные отходы, а также цемент и добавки в смеситель системы цементирования Смоленской АЭС в России. Данный проект также финансируется Европейским Союзом в рамках программы TACIS.

Ниже приводится упрощенная схема применяемой компанией AREVA NP технологии цементирования. Связующее вещество (цемент с добавками) подается дозатором в смеситель непрерывного действия. Жидкие отходы (концентраты из испарителя, отработанные смолы и шлам), содержащие соответствующее количество воды, подаются в смеситель непрерывного действия параллельно.

Полученный в смесителе цементированный продукт в итоге поступает в контейнер для отходов. Так как AREVA NP в своей технологии цементирования использует внешний смеситель, можно легко адаптировать эту технологию к различным типам контейнеров. На Игналинской АЭС в Литве цементный компаунд закачивается в 200-литровые бочки, а в случае Кольской АЭС – в контейнер объемом 1,5 м³.

Одним из основных преимуществ смесителя непрерывного действия является его компактность, позволяющая снизить объем раствора связующего отходы вещества (примерно 2 л).

Это проектное свойство, наряду с возможностью дистанционного контролируемого сброса нижней части смесителя (находящейся в контакте с радиоактивной средой), обеспечивает повышенную безопасность оперативного персонала даже при таком наихудшем возможном событии, как застывание цемента внутри смесителя в случае отказа системы электропитания.

В этом случае нижняя часть смесителя непрерывного действия может быть дистанционно сброшена, например, в бочку, и затем покрыта цементным компаундом после восстановления работоспособности установки цементирования.

Восстановление смесителя после подобного инцидента выполняется путем установки соответствующих запчастей – эту процедуру можно выполнить за несколько минут.

Разбрызгивание конечного продукта надежно предотвращается с помощью кожуха заполнения, внутри которого находится смеситель. Кожух заполнения опускается и прижимается к горловине соответствующего контейнера или бочки для отходов. Когда контейнер или бочка заполнены, кожух заполнения поднимается, и под него подается поворотный поддон для сбора остатков материала. Таким образом, надежно исключается какое-либо внешнее загрязнение контейнера или бочки с отходами. Пример заполняющей станции с кожухом заполнения и поддоном показан на рисунке.

– уровнем заполнения бочки или контейнера, измеряемым уровнемером, находящимся в кожухе заполнения;

– общим объемом поданного в смеситель связующего вещества, измеренным по шкалам дозатора связующего вещества;

– общим объемом поданных в смеситель жидких отходов, измеренным расходомером, установленным в линию их подачи;

– максимальным временем заполнения бочки, получаемым с учетом объема соответствующего контейнера и пропускной способности смесителя.

Кроме технического процесса, существенное значение имеет также рецептура смеси цемента с жидкими радиоактивными отходами, так как свойства компаунда отходов устанавливаются соответствующими национальными нормами стран, где расположены атомные электростанции. Например, в России прочность на сжатие, сопротивление к выщелачиванию, сопротивляемость тепловым циклам (морозостойкость) и устойчивость к долговременному погружению в воду должны находиться в пределах, установленных различными национальными нормами.

В прошлом компания AREVA NP проводила обширные НИОКР по определению основных свойств компаундов, состоящих из цемента с различными типами жидких радиоактивных отходов. Однако оптимальный рецепт, обеспечивающий максимальную загрузку по отходам и, следовательно, минимальный объем требующих обращения отходов, должен также учитывать химические свойства различных типов отходов.

Источник: www.atomic-energy.ru