Материал: Пронкин Обеспечение безопасности хранилисч радиоактивных 2011
Основываясь на классификации потенциально опасных процессов, приведенных выше, можно сформулировать общие основные требования, выполнение которых в соответствии с требованиями нормативного документа НП-016-05 [24], необходимы для реализации безопасного функционирования рассматриваемых групп хранилищ.
1.При любых условиях нормальной эксплуатации, в процессе длительного хранения, проектных авариях в технологических ем- костях-хранилищах, предназначенных для хранения или подготовки ЖРО к глубинному захоронению, в пласте-коллекторе с захороненными отходами, промышленных водоемах-хранилищах, хранилищах твердых и отвержденных отходов не должно создаваться предпосылок для возникновения СЦР.
2.Требования по радиационному воздействию на персонал, население и окружающую среду:
2.1.При нормальной эксплуатации емкостей-хранилищ ЖРО и аппаратов для их подготовки, проектных авариях должно быть исключено попадание жидкой фазы в окружающую среду и обеспечена очистка от радионуклидов газовых выбросов (аэрозольных) выбросов до нормативных показателей
2.2.В течение времени распада радионуклидов до безопасного уровня, удаленные в пласт-коллектор ЖРО, должны находиться в заданном проектом объеме пласта-коллектора при воздействиях естественного и техногенного характера, определенных проектом.
2.3.В водоемах-хранилищах и хвостохранилищах не должно быть миграции радионуклидов через дно в подземные воды, поступления загрязненных вод в поверхностные водотоки и аэрозольного уноса с зеркала хранилища в количестве, превышающем проектное.
2.4.Твердые и отвержденные отходы должны быть надежно защищены от выщелачивания и распространения радионуклидов в водоносные горизонты из-за переноса радионуклидов с помощью верховодки, подземных вод, животных и др. Загрязнение водоносного горизонта не должно быть выше уровня, определенного сани- тарно-эпидемиологическими нормативами.
3.При обращении с РАО, находящимися в хранилищах, должен быть обеспечен постоянный контроль за происходящими техноло-
21
гическими процессами и предусмотрены способы вмешательства при отклонении от нормального режима.
4. Обеспечение безопасности долговременного хранения в течение всего срока потенциальной опасности хранилищ (защита будущих поколений).
Сформулированные выше общие основные требования в ряде случаев являются идеалистическими, т.е. требования, которые нужно было бы выполнять обязательно и это обеспечит потенциальную безопасность хранения РАО на длительный период. Однако, жизненные реалии не позволяют обеспечить выполнение этих требований в полном объеме. Это обусловлено следующими основными причинами.
1.Почти все хранилища находятся в эксплуатации (некоторые более 40 лет) и какие-либо существенные изменения в их конструкции практически невозможны.
2.Не существует идеальных проектов, которые в состоянии учесть все изменения в режимах эксплуатации и после эксплуатационного периода (изменение погодных, геологических и других условий).
3.Не существует идеального исполнения проекта и реализация его с надлежащим качеством, как по применяемым материалам и комплектующим, так и по самому изготовлению объекта.
4.Важную роль в любой производственной деятельности играет человеческий фактор и прежде всего ошибки проектантов и операторов, обслуживающих данную установку. Избежать влияние человеческого фактора чрезвычайно трудно.
Каждая группа хранилищ ПЯТЦ имеет свои специфические особенности, и поэтому требует конкретизации подходов к анализу безопасности каждой из них. Эти особенности будут рассмотрены
впоследующих главах. Поскольку все существующие хранилища ПЯТЦ в настоящее время находятся в эксплуатации, то в дальнейшем для выделенных групп хранилищ будут рассматриваться только те процессы (с позиций концепции глубокоэшелонированной защиты), которые имеют место в период эксплуатации и после закрытия объекта. Полагается, что уже часть положений концепции предопределены проектом и качеством сооружения, а именно: выбраны площадки для размещения хранилищ, разработана конст-
22
рукция, осуществлено сооружение и ввод в эксплуатацию, определены санитарно-защитная зона и зона наблюдения, осуществлены мероприятия по организации нормальной эксплуатации и др.
Таким образом, в дальнейшем для каждой группы хранилищ будут рассмотрены требования по предотвращению возникновения следующих потенциально опасных процессов, определяющих безопасность хранилищ РАО: ядерно-физические (физические), технические, физико-химические и биологические, а также внешние воздействия природного и техногенного происхождения. Кроме того, будет рассмотрена реализация технических и организационных мер обеспечения безопасности на действующих хранилищах РАО для основных уровней глубокоэшелонированной защиты.
Задания и вопросы для самоконтроля
1.Изобразите схему ядерного топливного цикла от добычи и переработки урановой руды до РХП.
2.Дайте характеристику отдельным ПЯТЦ России.
3.На каких ПЯТЦ образуется наибольшее количество РАО как по объему, так и по активности?
4.Как распределяются по объему и по активности НАО, САО и ВАО, образуемые на ПЯТЦ России?
5.На какие группы можно разбить все хранилища РАО ПЯТЦ, используя естественную классификацию хранилищ?
6.Назовите группы процессов, которые могут привести к нарушениям нормальной эксплуатации хранилищ РАО.
7.Составьте список основных требований, которые необходимо предъявлять к хранилищам РАО для того, чтобы обеспечить их нормальное функционирование.
23
Глава 2. ЕМКОСТИ-ХРАНИЛИЩА ЖИДКИХ СРЕДНЕ- И ВЫСОКОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ
Общие замечания. Емкости-хранилища используются для временного хранения средне- и высокоактивных отходов на ПО «Маяк», СХК, ГХК и НИИАР. Комбинаты ПО «Маяк», СХК и ГХК, наряду с РХП имеют в своем составе промышленные и исследовательские реакторы, поэтому структура и состав РАО, образованных при эксплуатации этих производств, представляет собой как отходы РХП, так и отходы ядерных энергетических установок. В НИИАР – это отходы реакторных и технологических установок института, а также радиохимических лабораторий. Поэтому ниже при кратком анализе источников и состава РАО этих производств будут анализироваться как РАО, образуемые при переработке отработавшего топлива, так и РАО, образуемые при работе реакторов
[1], [5-7], [16], [18], [23], [25-29].
Емкости-хранилища низко- и среднеактивных жидких РАО используются в технологическом цикле подготовки отходов к захоронению. При этом жидкая фракция отправляется на захоронение, а твердая, в том числе осадок, – остается в емкости. Например, на ГХК емкости-хранилища используются для усреднения и отстаивания РАО перед их закачкой в подземные пласты-коллекторы полигона «Северный».
Хранение жидких ВАО в наземных емкостях-хранилищах является одним из наиболее опасных звеньев ядерного топливного цикла. Это обусловлено высокой удельной активностью и большой суммарной активностью радионуклидов, одновременно находящихся в хранилище. Поэтому в настоящей главе основное внимание будет уделено емкостям-хранилищам жидких ВАО, представляющих значительную опасность для окружающей среды, обслуживающего персонала и населения близлежащих районов.
2.1. Источники РАО для заполнения емкостей-хранилищ
Характеристика технологии радиохимических производств.
Для того чтобы представить состав РАО емкостей-хранилищ, ниже
24
приводится краткое описание некоторых технологических процессов по переработке различной продукции ПО «Маяк», СХК и ГХК.
На ПО «Маяк» с 1949 года начало работать первое РХП, на котором использовалась осадительная (ацетатная) технология. С начала 60-х годов прошлого века завод перешел в режим опытнопромышленного производства по отработке различных модификаций экстракционных технологий5 для переработки материалов на основе облученного высокообогащенного урана и выделения плу- тония-238 из облученных мишеней нептуния-237.
При облучении стандартных урановых блочков на основе природного урана в промышленных реакторах происходит накопление нептуния-239 из урана-238. Нептуний-239 в процессе распада (период полураспада 2,3 суток) превращается в плутоний-239. Облученные стандартные урановые блоки (ОСУБ) выдерживаются не менее 140 – 180 суток для накопления плутония-239 и распада короткоживущих продуктов деления, а затем поступают на радиохимическую переработку. Принципиальная схема радиохимического передела на заводах ПО «Маяк», СХК и ГХК включало в себя следующие операции:
–растворение алюминиевых оболочек ОСУБ в щелочнонитратном растворе;
–растворение облученного урана в азотной кислоте;
–выделение урана и плутония и их очистка от продуктов деле-
ния.
С1986 года производство оружейного плутония на ПО «Маяк» было прекращено.
В 1976-1977 годах на площадке завода 235 осуществлен пуск первого российского радиохимического завода по переработке ОЯТ – завод РТ-1. Завод в настоящее время располагает тремя технологическими цепочками, обеспечивающими переработку топлива реакторов ВВЭР-440, реакторов БН-600 и БН-350, топлива ледокольного и военно-морского флотов, твэлов различных исследова-
5 В настоящее время почти на всех заводах для переработки ОЯТ используется экстракционный пюрекс-процесс (PUREX) – экстракция трибутилфосфатом в углеводородном разбавителе [5].
25