Радиоактивные отходы в работе АЭС. Хранение жидких и твердых отходов

Работа АЭС сопровождается образованием значительного количества радиоактивных твердых и в основном жидких отходов. Поэтому при проектировании АЭС помимо хозяйственно-фекальной и промышленно-ливневой канализации должна быть предусмотрена система, обеспечивающая сбор, транспортировку и захоронение радиоактивных отходов.

К жидким радиоактивным отходам относят растворы веществ, активность которых превышает среднегодовые допустимые концентрации (СДК) в воде открытых водоемов более чем в 100 раз. При этом учитываются изотопы с периодом полураспада более 60 дней. Жидкие отходы сбрасывать в водоемы запрещено. По химическим свойствам они могут быть кислыми, нейтральными или щелочными с высоким или низким содержанием солей.

В зависимости от суммарной удельной активности жидкие отходы делятся на три категории: слабоактивные — до 3,7 * 10⁵ Вк/л (10^-5 Ки/л), среднеактивные — от 3,7 * 10⁵ до 3,7-10¹⁰ Бк/л (от 10^-5 до 1 Ки/л) и высокоактивные—более 3,7 * 10¹⁰ Бк/л (1 Ки/л). Непосредственно на АЭС высокоактивные отходы не образуются.

К твердым радиоактивным отходам относятся не поддающиеся отмывке или облученные в реакторе части технологического оборудования, контрольно-измерительных приборов, арматура трубопроводов или защиты, а также мусор, одежда, отвержденные концентраты жидких отходов, фильтры вентиляционных систем и т. д.

В зависимости от мощности эквивалентной дозы излучения на расстоянии 10 см от поверхности твердые отходы подразделяются на слабоактивные — от 0,84 * 10^-12 до 840 Х І0^-12 Зв/с (от 0,03 до 30 мбэр/ч), среднеактивные — от 840 * 10^-12 до 0,28 * 10^-5 Зв/с (от 30 до 1000 мбэр/ч) и высокоактивные — более 0,28 * 10^-5 Зв/с (более 1000 мбэр/ч).

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 [(10^-5—10^-6) Ки/л)], подлежащих локализации на крупных современных АЭС, 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 (10^-7 Ки/л) направляется в систему спецвентиляции.

Сбор среднеактивных отходов производится в баки из нержавеющей или углеродистой стали с надежным антикоррозионным покрытием. Помещения для установки баков оборудуются поддонами из углеродистой стали. Вместимость поддонов определяется 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 направляются в бытовую канализацию, сточные воды от умывальников, установленных перед входом в санпропускники, направляются в спецканализацию. В связи с различным характером и степенью загрязнения контурных, трапных, прачечных и других вод проектируются раздельные системы спецканализации.

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

Емкости для хранения жидких и твердых отходов рассчитываются не менее чем на 5летний срок эксплуатации АЭС с учетом возможности расширения электростанции в период эксплуатации. Хранилища отходов на площадке АЭС размещаются с учетом зональной планировки (см. гл. 2) 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. Откачка осветленного дренированного фильтрата производится из приямка в днище резервуара, которое проектируется с уклоном в сторону приямка. Для отсоса отстоявшегося осветленного раствора с разных уровней (по мере накопления уплотненных взвесей) предусматриваются 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 а-излучателями без заметного фотонного излучения не требуют 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 СССР показывает, что температура высокоактивных жидких отходов, содержащихся в емкостях, как правило, не должна превышать 50 градусов. Для поддержания такой температуры высокоактивных отходов необходимо отводить избы точную теплоту. Это достигается устройством специальных охлаждающих систем.

Отвод теплоты от жидких отходов с активностью до 3 * 10¹¹ Бк/л (8 Ки/л) осуществляется с помощью технологической вентиляции продувкой воздуха в объеме над зеркалом раствора. Кратность обмена воздуха в этом случае определяется теплотехническим расчетом. Отвод теплоты от высокоактивных отходов осуществляется с помощью змеевиков с водяным охлаждением.

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

В СССР хранилища проектируются 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 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 суммарная вместимость хранилищ определяются: 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 установившейся практике в качестве резерва на случай аварии предусматривается одна дополнительная емкость) и др.

Хранение твердых отходов более безопасно, поэтому жидкие отходы отверждают. Одним из методов отверждения жидких отходов является битуминирование. Хранение битумнннрованиых блоков с удельной активностью до 3,7 * 10¹⁰ Бк/д (1 Ки/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 затворения применяются жидкие радиоактивные отходы.

Твердые отходы перед захоронением сортируются по уровню загрязненности и помещаются в хранилища-могильники, состоящие из отдельных боксов для хранения отходов разной активности. Обычно отходы транспортируются в специальных автомобилях или электрокарах, оборудованных защитными приспособлениями.

Захоронение твердых отходов средней активности производится в бетонных могильниках, а высокоактивных — в подземных гидроизолированных емкостях.

Для хранения горючих твердых отходов предусматриваются отдельные емкости, при этом принимаются специальные меры защиты от самовозгорания отходов и устраивается спецвентиляция. Контроль за возможным распространением радиоактивности вокруг хранилищ отходов осуществляется с помощью контрольных скважин, расположенных по периметру хранилища на расстоянии 10—15 м.