2 Контрольные вопросы

1. Какая схема переработки РАО принята на АЭС России?

2. Каков нуклидный состав эксплуатационных РАО?

3. Какие этапы обращения с РАО на АЭС и какая заключительная стадия предусмотрены концепцией обращения с РАО в РФ?

4. Что представляет собой кондиционирвание РАО, как оно осуществляется для жидких РАО?

5. Что понимается под временным хранением и захоронением РАО?

6. Какие направления работ по обращению с РАО проводятся в настоящее время на НвАЭС?

7. Каково типичное распределение ТРО по активности и объемам характерно для блоков АС России?

8. В чем состоит различие концепций обращения с короткоживущими РАО, предусматривающими их долговременное хранение перед захоронением или захоронение без долговременного хранения?

9. В чем состоят особенности обращения с РАО на стадии ВЭ блока АС?

10. Какова оценка количества отходов, образующихся на стадии вывода из эксплуатации?

11. Какие возможности дезактивации РАО, образующихся при ВЭ блоков АС?

12. В чем заключается проблема обращения с низкоактивными и особыми РАО при ВЭ блоков АС?

13. Какие существуют предложения по реформированию системы обращения с РАО с учетом процесса ВЭ блоков АС?

14. Прокомментируйте вариант организационно-технической схемы, оптимизирующий затраты на обращение с РАО АЭС.

15. Каковы особенности обращения с отходами графитовой кладки уранграфитовых реакторов?

Практическая работа №4

Программа ВЭ первого блока ЛАЭС. Обращение с РАО

Цель работы

Закрепить знания по современному представлению проблемы вывода из эксплуатации блоков АЭС России

Содержание работы

1. Изучение современных представлений по переработке ТРО демонтажа оборудования при ВЭ блоков АС.

2. Ознакомление с технологиями и предложениями по размещению комплекса переработки ТРО демонтажа оборудования при ВЭ блока АС.

3. Ознакомление с решениями по размещению РАО на длительное хранение при выводе из эксплуатации блока №1 ЛАЭС.

4. Оформление практической работы:

– размещение материалов настоящего пособия (в сокращенном виде);

– размещение материалов индивидуального задания.

5. Защита выполненной работы.

1 Переработка тро демонтажных работ

1.1 ТРО возникают при демонтаже загрязненного радионуклидами оборудования. Согласно СП АС-99 они делятся на три категории:

- низкоактивные (с мощностью дозы гамма-излучения от 10^-3 до 0,3 мЗв/ч или уровню радиоактивного бета-загрязнения от 5.10² до 10⁴ част/(см²мин));

- среднеактивные (соответственно от 0,3 до 10 мЗв/ч или от 10⁴ до 10⁷ част/(см²мин));

- высокоактивные (соответственно более 10 мЗв/ч или более 10⁷ част/(см²мин)).

По существовавшей ранее классификации (СП АС 88/93) эти категории относились соответственно к I, II и III группам.

1.2 Часть оборудования блока, функционирующая в системах, непосредственно не связанных с реактором и теплоносителем КМПЦ, может быть загрязнено ниже уровня низкоактивной категории и относится к “условно чистым”.

1.3 ТРО должны перерабатываться, храниться, транспортироваться, повторно использоваться (в том числе и “условно чистые”) или захораниваться таким образом, чтобы на протяжении всего срока их потенциальной опасности их негативное воздействие на человека и окружающую среду не превышало пределов, установленных требованиями НРБ-99 (в настоящее время и на период их действия).

1.4 Опыт разработки вопросов обращения с ТРО в программах ВЭ блоков АС (для Армянской, Нововоронежской, Белоярской АЭС) предполагает в качестве основных этапов:

- сбор, классификацию и сортировку по уровню радиоактивности, способам их дальнейшей переработки и другим факторам;

- кондиционирование, предполагающее их перевод в форму, пригодную для транспортирования, передачи на ограниченное использование, хранение и захоронение;

- временное хранение кондиционированных отходов, обусловленное отсутствием надлежащих региональных могильников;

- последующее захоронение кондиционированных ТРО в региональном могильнике.

В рамках настоящей программы последний этап не предусматривается.

1.5 ТРО формируются из фрагментов и сборочных единиц демонтируемых объектов следующих основных видов и материалов.

1. Трубопроводы и арматура: из коррозионно-стойкой стали; из углеродистой стали, в т.ч. с наплавкой коррозионно-стойкой стали.

2. Насосы (сборные конструкции): из углеродистой стали, в т.ч. с коррозионно-стойкой наплавкой; из коррозионно-стойкой стали; из цветных металлов электродвигателей; из чугуна.

3. Корпусное оборудование (сепараторы, подогреватели, теплообменники, бойлеры и т.п.): из углеродистой стали; из коррозионно-стойкой стали; из титана.

4. Баки, емкости: из углеродистой стали; из коррозионно-стойкой стали.

5. Турбины из углеродистой и специальной стали.

6. Прочее оборудование (эжекторы, контактные аппараты и т.п.): из углеродистой стали; из коррозионно-стойкой стали.

7. Электротехническое оборудование и аппаратура (электродвигатели, генераторы, кабели и т.п.) и приборы: из углеродистой стали; из коррозионно-стойкой стали; из цветных металлов; из пластических масс и резины.

8. Металлоконструкции из углеродистой стали.

9. Теплоизоляция: теплоизоляционные материалы; листовой алюминий.

1.6 Для переработки РАО на этапах подготовки к длительному хранению и длительного хранения под наблюдением предполагается использование специализированного комплекса сортировки, дезактивации и переработки РАО, создаваемого на основе проектных разработок СвердНИИХимМаш и ВНИПИЭТ. Производительность этого комплекса – 2000-4000 т/год. Занимаемая производственная площадь – порядка 5000м².

Максимально допускаемая поверхностная радиоактивная загрязненность принимаемых на переработку РАО – до 1000 Бк/см² (2,7х10^-4 Ки/м²), при этом в случае уровня загрязненности от 100 до 1000 Бк/см² металлические отходы, идущие на переплавку, подвергаются глубокой дезактивации, при которой коэффициент дезактивации достигает значений от 100 до 1000. С помощью этого комплекса могут быть практически переработаны РАО низкоактивной и частично среднеактивной категории.

Возможность частичного использования оборудования этого комплекса для переработки РАО, образующихся при демонтаже оборудования блоков второй очереди ЛАЭС, должно быть проработано в более поздние сроки на стадии разработки проекта вывода из эксплуатации второй очереди ЛАЭС.

1.7 По технологии обращения с РАО, предусматриваемой проектом комплекса переработки РАО, процесс переработки отходов разделяется на следующие основные потоки:

• 1-й – металлические РАО с уровнем активности от 2,24х10^-6 до 2,7х10^-4 Ки/м², направляемые на дезактивацию (или глубокую дезактивацию) и переплавку с последующей передачей на повторное ограниченное использование;

• 2-й – РАО, содержащие цветные металлы, направляемые на термическую дезактивацию и переплавку с последующей передачей на повторное использование;

• 3-й – РАО, направляемые на прессование с последующей передачей на временное хранение в помещениях реакторного отделения первого блока;

• 4-й – металлические отходы с уровнем активности меньшим нижней границы I группы (менее 2,24х10^-6 Ки/м²), направляемые на дезактивацию и отмывку с последующей передачей для повторного ограниченного использования;

• 5-й – металлические РАО высокой активности (более 2,7х10^-4 Ки/м²), не подвергаемые дополнительной переработке, контейнеризуемые отдельно или совместно с кондиционированными ЖРО и перемещаемые на временное хранение в помещения реакторных отделений блоков;

• 6-й – теплоизоляционные материалы, направляемые для компактирования прессованием или плавлением.

1.8 При переработке РАО возникают вторичные РАО в виде шлама от дезактивации, шлака и газов от переплавки РАО. Кроме того, при сжигании эксплуатационных отходов будут образовываться вторичные отходы в виде золы и жидких отходов газоочистки. Вторичные отходы кондиционируются и также размещаются на хранение в помещениях первого блока.

Данные по выделению вторичных отходов и их контейнеризации приведены в таблице 1.1, 1.2. Данные получены при разработке ТЭО ВЭ Армянской АЭС (ВНИПИЭТ, 1990 г.). В настоящем документе внесена дополнительно оценка по выходу шлама при дезактивации низкоактивных (до 10^-5 Ки/м²) РАО, когда достаточны на порядок меньшие значения достигаемого коэффициента дезактивации.

1.9 Все радиоактивные отходы, размещаемые на хранение в помещения блоков А, Б, контейнеризуются в металлические бочки емкостью 0,2 м³. Плотность переработанных в потоках 1 и 3 металлических отходов при размещении в бочке ориентировочно 6,0 т/м³ (таблица 1.1). При допустимой массе брутто 500 кг (таблица 1.2) в бочку помещается до 450 кг металлических отходов, т.е. 0,09 м³ по объему.

Таблица 1.1 – Данные по выходу и контейнеризации вторичных РАО при переработке 1000 т ТРАО демонтажа оборудования

Технология переработки	Вид и количество вторичных РАО	Способ обращения и количество РАО после обращения	Вид и количество упаковок размещения вторичных РАО
			бочка	БЗК (1)	БЗК (3)
Глубокая дезактивация	Шлам 50 м3	Цементирование, 70 м3	370	135	-
Дезактивация	шлам 15 м3	Цементирование, 21 м3	110	40	-
Переплавка	шлак 19 т	-	46	23	-
Прессование: - металлоотходов (1000 м3) - пластиката (100 м3) - теплоизоляции (1000 м 3)	200 м3 50 м3 200 м3		1000	500 40 160	1000
Сжигание твердых отходов (1000 м3/650 т)	Зола 20 т ЖРАО газоочистки	Цементированная зола 50 м3	250	125

Примечания. 1. Выход переработанного металла с учетом потерь при дезактивации и переплавке – 950 т, уменьшение объема примерно в 4 раза – с 625 м³ до 150 м³.

2. Применение БЗК (1) для прессованных металлоотходов и цементированной золы по мере необходимости.

3. Переработку теплоизоляционных материалов следует производить по более прогрессивной технологии – плавлением, чтобы уменьшить объем кондиционированных отходов.

Таблица 1.2 – Характеристики защитных контейнеров

Вид	Область применения	Вмести-мость, м3/шт. (бочек)	Толщи-на стенок, мм	Габариты, мм	Масса, кг, брутто/нетто
БЗК (1)	Отвержденные ЖРО, ТРО 1 и частично 2 гр. В бочках, наливом, навалом или в брикетах	0,96/2	100	1400х1000х1200	4000/1800
БЗК (2)	Отвержденные ЖРО, ТРО 1 гр. В бочках, брикетах, навалом, наливом	6,16/12	100	2400х1600х2200	20000/5700
Бочка	Первичная упаковка отвержденных ЖРО и ТРО всех групп	0,2	-	D614хН1050	500/40
БЗК (3)	Размещение бочек с ТРО и залив цементным компаундом или цементированными ЖРО	0,91	100	Д1160хН1470	2100/1500

Для дополнительной радиационной защиты часть металлических отходов, размещенная в бочках после прессования или переплавки, контейнеризуется (по две бочки) в бетонных защитных контейнерах БЗК (1), при этом свободное пространство в контейнерах (0,5 м³) используется при необходимости для размещения кондиционированных вторичных РАО.

В указанном объеме свободного пространства размещается до 750-1100 кг вторичных отходов (плотность цементированных ЖРАО и золы от сжигания ТРАО 1,5-2,2 т/м³). При другом варианте использования данного свободного пространства в нем может быть размещено дополнительно к бочкам до 1200 кг переработанных металлических РАО (0,2 м³ по объему).

Высокоактивные отходы размещаются на хранение с дополнительной упаковкой (по одной бочке) в бетонные защитные контейнеры БЗК (3). При этом свободное пространство внутри бочек и между бочкой и стенками контейнера заполняется кондиционированными вторичными РАО. Так как высокоактивные металлические отходы не подвергаются переплавке, их объемная плотность составляет ориентировочно 1,6 т/м³ (табл. 3.1) и в бочку размещается до 320 кг отходов. При допустимой массе бочки брутто 500 кг в нее догружается 130 кг кондиционированных вторичных отходов, т.е. по объему 0,06-0,09 м³. Исходя из величины максимальной загрузки БЗК (3) – 600 кг (таблица 2), в него помимо бочки с отходами догружается до 100 кг кондиционированных вторичных РАО.

1.10 В таблице 1.3 представлены данные по используемым вариантам упаковки кондиционированных РАО перед размещением на хранение в блоках А, Б.

Таблица 1.3 – Данные по загрузке РАО в средства упаковки перед размещением на хранение в блоках А, Б

Первичная упаковка РАО (бочка 0,2 м3)	Загруз-ка РАО в бочку	Дозагрузка цементированного шлама в бочку	Вторич-ная упаковка (БЗК)	Загруз-ка бочек в БЗК	Дозагрузка цементированного шлама в БЗК	Масса, кг, РАО в упаковке	Масса, кг, брутто упаковки
Цементированный шлам	400	--	--	--	--	400	450
			БЗК-1	2	1100	1900	3800
Шлак	400	--	--	--	--	400	450
			БЗК-1	2	1100	1900	3800
РАО 5-го потока переработки	320	130	БЗК-3	1	130	550	2100
Прессованные РАО	450	--	БЗК-3	1	150	550	2100
Плавленая теплоизоля-ция	400	--	--	--	--	400	450
Примечание. Для дозагрузки бочек и БЗК используются низкоактивные цементируемые шламы

1.11 Обращение с материалами повторного ограниченного и неограниченного использования

Отличительной особенностью материалов ограниченного использования является то, что их удельная активность лежит ниже нижнего порога категории низкоактивных РАО, но выше уровня активности материалов для неограниченного использования.

Оценки показывают, что суммарная масса отходов, которые могут быть отнесены к категории материалов повторного использования, может составить более 85-90 % от общего количества отходов, образующихся при выводе из эксплуатации блока.

Обращение с этими отходами требует предварительного радиационного контроля (на стадии демонтажа оборудования, конструкций, строительных конструкций или сооружений, при технологических операциях сортировки, переплавки, упаковки и т.д.), их отдельного хранения на специально подготовленных площадках и выходного радиационного контроля.

Бесконтрольно хранить эти отходы нельзя, поскольку под действием атмосферных осадков из них может происходить выщелачивание радионуклидов, локальное накопление радионуклидов и образование радиоактивности, превышающей фоновые значения.

В связи с присутствием столь значительного количества отходов этой категории и низкого уровня их активности радиационный контроль будет являться одной из важнейших проблем обращения с ними при выводе из эксплуатации блока АС.

В настоящее время нормативные требования в отношении обращения с материалами повторного использования (ограниченного и неограниченного применения), образующимися при переработке РАО, а также нормативные требования для обращения с нерадиоактивными отходами, которые могут образовываться в значительных количествах при выводе из эксплуатации первого блока, отсутствуют.

В связи с этим материалы повторного использования, в том числе оборудование, предполагается хранить с периодическим радиационным контролем на специально организованных площадках, защищенных от атмосферных воздействий. При этом крупногабаритные отходы хранятся непосредственно на полах, малогабаритные – с использованием поддонов и бочек. В бочке размещается исходя из объемной плотности 1,6 т/м³ 320 кг металлических отходов, на поддоне размером 2000х2000 мм – 2000 кг.

В дальнейшем использование данных материалов будет осуществляться на основе нормативных требований по обращению с материалами этой категории, введенных в действие в период проведения работ по выводу из эксплуатации первого блока.