Материал: Пронкин Обеспечение безопасности хранилисч радиоактивных 2011

Кроме того, возможные утечки из резервуаров должны непрерывно контролироваться.

Хранение жидких САО. Хранилища жидких отходов среднего уровня обычно представляют собой систему из цилиндрических емкостей, изготовленных из нержавеющей стали и помещенных в железобетонные колодцы, для более надежной изоляции радионуклидов от окружающей среды и защиты персонала от проникающего гамма-излучения. Объем каждой емкости обычно составляет несколько сот кубометров. Для случая аварийной протечки емкостей на дне колодцев предусмотрены приямки и системы для откачки раствора.

Количество выделяемого в емкостях-хранилищах тепла при распаде продуктов деления невелико и не требует организации специального теплоотвода (змеевики и т.п.). Необходимость теплоотвода возникает при активности выше 4 1011 Бк/л.

Во избежание накопления в емкостях-хранилищах взрывоопасных газовых смесей с продуктами радиолиза их вентилируют и периодически продувают азотом или воздухом.

Срок эксплуатации емкостей-хранилищ принимается 20-30 лет и обусловлен так же как и емкостей-хранилищ с ВАО их коррозионной стойкостью.

В целом из-за сложности и малоизученности процессов, протекающих в растворах и осадках, на условия эксплуатации накладываются ряд ограничений, которые приведены в нормативном доку-

менте «Сбор, переработка, хранение и кондиционирование ЖРО. Требования безопасности» (НП-019-2000).

2.3. Хранение жидких высокоактивных отходов в США

Общие замечания. Развитие ядерной энергетики и радиохимической промышленности в США происходили в условиях гонки ядерного оружия, хотя и в более облегченном режиме, чем в СССР. Тем не менее темпы этой гонки сказались на качестве по обращению с РАО радиохимических производств США, где также имеется огромное накопление необработанных ЖРО, находящихся в режиме временного хранения. Рассмотрим проблемы, возникающие при хранении жидких ВАО в емкостях-хранилищах США [7], [10], [16], тем более что эти проблемы во многом сходны с проблемами, ко-

31

торые имеют место или могут иметь место при эксплуатации емко- стей-хранилищ в России.

В США железобетонные емкости для хранения жидких ВАО и САО используются в ядерных центрах Хэнфорда, Саванна-Ривере и Айдахо. Наиболее крупным ядерно-оружейным центром являлся объект в Хэнфорде. В период с 1943 по 1963 гг. в Хэнфорде было построено девять реакторов по производству плутония и пять РХП по выделению плутония. Все реакторы были остановлены в конце 80-х годов прошлого столетия. В Хэнфорде находится 177 емкостей, из которых 149 емкостей имеют одинарную оболочку и 28 более новых емкостей – двойную, в которых хранятся примерно 206 тыс. м3 ВАО. Содержание радиоактивности в них составляет приблизительно 200 млн. кюри. По объему это соответствует 60 % всех ВАО в США.

Устройство подземных емкостей-хранилищ ЖРО в Хэнфорде, Саванна-Ривере и Айдахо сходно, за исключением конструктивных особенностей, связанных с нагрузкой на оболочки емкостей, в связи с размещением их в разных геологических породах, способах удаления тепла, дренажных систем, вывода продувочного газа и др.

Состояние емкостей-хранилищ в Хэнфорде. В Хэнфорде для хранения жидких ВАО используются железобетонные емкости цилиндрической формы с внутренним диаметром 23 м (табл. 2.2).

Таблица 2.2 Некоторые данные по резервуарам (емкостям) для хранения ЖРО в Хэнфорде

32

Толщина вертикальных стен емкостей составляет 0,4-0,9 м. Внутренняя поверхность стен и днища, как правило, имеет стальное покрытие толщиной примерно 10 мм. В верхней части емкости (крышке), имеющей куполообразную форму, предусмотрены различные проходки (скважины) для заполнения емкости, для кон- трольно-измерительных датчиков, выхода продувочного газа и др. Для защиты от ионизирующего излучения емкости заглублены и засыпаны слоем земли толщиной 1,8 – 2,4 м. (рис. 2.1).

В результате эксплуатации пяти РХП в Хэнфорде было наработано огромное количество жидких ВАО, которые содержат продукты деления (технеций-99, цезий-137, стронций-90), а также остаточный плутоний, уран и другие тяжелые радиоактивные элементы. Состав отходов в Хэнфорде оказался сложным, а масштабы такими большими, что восстановление окружающей среды на этом участке оказалось самой серьезной задачей из всех мероприятий по восстановлению окружающей среды в США (табл. 2.3).

Таблица 2.3 Долгоживущие радионуклиды в емкостях с РАО в Хэнфорде

Исследования ядерной безопасности, проведенные для емко- стей-хранилищ с ВАО в Хэнфорде, показали, что теоретически ко-

33

эффициент концентрации (КК)6 радионуклидов в осадках может достигать несколько сотен, а реально он не превышает 20 [30].

В Хэнфорде около 67 емкостей с одинарной оболочкой протекают. Объемы и радиоактивное содержание этих утечек до сих пор точно не определены (табл. 2.4). В публикации [16] проведен анализ состояния с хранением жидких ВАО в Хэнфорде и даны рекомендации по решению этой проблемы. Ниже приведены некоторые выдержки из этой работы.

Загрязнение зоны аэрации. В результате утечек РАО была загрязнена зона аэрации – участок грунтов выше уровня грунтовых вод вокруг емкостей и под ними. Сильно загрязненная зона аэрации представляет собой большую угрозу для наиболее важного водного объекта северо-запада США – реки Колумбия, которая протекает через резервацию Хэнфорда. В случае, если не удастся восстановить зону аэрации и удалить РАО из емкостей, населению,

6 КК определяется отношением концентрации ядерных материалов в осадке к концентрации его в растворе. Анализ ядерной безопасности на основе консервативных предположений показал, что безопасным можно считать КК=1000 [28].

34

а также сельскохозяйственным угодьям, расположенным в этой местности, будет грозить постоянная опасность, которая может привести к непредсказуемым последствиям.

Рис.2.1 Схематическое изображение емкости ВАО с одинарной оболочкой

В августе 1998 г. Министерство энергетики выпустило отчет, в котором были исследованы утечки в так называемом "Резервуарном парке SX", включающем пять емкостей, из которых протекают четыре, и лишь одна из всех, как полагают, пока еще не протекает.

Согласно оценкам, приведенным в отчете, из четырех емкостей вытекло 1900 м3 жидкости, загрязненной цезием-137 с уровнем радиоактивности в пределах от 500 тыс. до 1млн. Ки.

35