Материал: Пронкин Обеспечение безопасности хранилисч радиоактивных 2011

Замена емкостей. Все емкости, имеющие протечки, являются емкостями с "одинарной оболочкой" (см. рис. 2.1). В целом 149 емкостей с одинарной оболочкой (все они уже исчерпали свой расчетный ресурс, равный 25 годам) содержат приблизительно 26 тыс. м3 жидкости, поддающейся откачке. Одной из важных составляющих программы Министерства энергетики США по обращению с емкостями является перекачивание жидкостей из емкостей с одинарной оболочкой в емкости с двойной оболочкой с тем, чтобы предотвратить дальнейшую утечку.

Однако при этом возникает ряд сложностей. Часть жидкости в емкостях находится над осадками и в поровом состоянии. Слой жидкости над осадками в емкости залегает поверх шлама и соляной "лепешки" (отходы, которые выкристаллизовалась в химические соли). Эта жидкость может быть выкачана из емкостей, тогда как поровая жидкость находится в поровом пространстве соляной "лепешки" и шлама, и ее откачать значительно труднее. Большое количество жидкости может оставаться в порах даже после откачки. Поэтому трудно гарантировать отсутствие утечек до тех пор, пока емкости не будут полностью опорожнены.

Как считают специалисты IEEE у Министерства энергетики нет ни химических, ни радиологических критериев, по которым оно может объявить емкости "временно стабилизированными". Поскольку эти емкости содержат также и воспламеняющиеся и/или взрывчатые вещества, то опасность возникновения пожаров зависит от количества воды в емкости. Перекачивание жидкости из емкости с одинарной оболочкой изменит степень риска в емкостях как с одинарными, так и с двойными оболочками. Удаление жидкостей из емкостей с одинарной оболочкой, с целью предотвращения дальнейшей утечки РАО, порождает новые проблемы: повышение температуры в емкостях, из которых удаляют жидкость, изменение химического состава в емкостях с двойной оболочкой, в которые производится закачка жидкости (раствора), новая коррозия в емкостях с одинарной оболочкой и др. По мере того как жидкость откачивается, обнажаются новые участки внутренних стенок емкостей в том месте, где жидкость контактирует с воздухом (на границе жидкость – воздух). В результате электрохимических процессов, которые до конца еще хорошо не поняты, на этой границе может возникнуть быстрая коррозия.

36

Обращение с емкостями в долгосрочной перспективе. Кроме целей, намеченных на ближайшую перспективу, а именно, предотвращение протечек, в долгосрочном плане необходимо будет извлечь отходы из емкостей и перевести их в формы, которые будут представлять наименьшую угрозу для окружающей среды в будущем. Министерство энергетики планирует следующее:

–извлечь из емкостей 99 % объема отходов;

–разделить извлеченные отходы на высоко- и низкоактивные;

–произвести остекловывание отходов;

–захоронить высокоактивные отходы в геологическом хранилище, а низкоактивные отходы "на местах".

В предложенном плане есть ряд недостатков, включая и то, что при этих мероприятиях значительно увеличится объем РАО, захороненных на местах.

В планах Министерства энергетики предусматривается закачка цемента в емкости после того, как из них будут откачаны жидкие отходы, даже если при этом там будет оставаться до 1 % от исходного объема ВАО. В перспективе радиоактивность оставшихся зацементированных отходов во многих емкостях может представлять серьезную опасность для окружающей среды, если будут иметь место утечки отходов из емкостей. Это создаст новые серьезные проблемы в будущем при восстановлении зоны аэрации.

2.4. Емкости-хранилища высоко- и среднеактивных отходов в России

В табл. 2.5 приведены некоторые основные технические характеристики емкостей-хранилищ ПЯТЦ. Анализируя их, а также условия этого хранения ВАО и САО можно отметить следующее.

1.В емкостях находятся на хранении более 2,0·1019 Бк жидких отходов в виде растворов и пульп на дне емкостей в виде осадков. Причем большая часть активности сосредоточена, как правило, в осадках.

2.Хранение ЖРО осуществляется в более чем 150 емкостях, размеры которых (по объему) составляют: 316, 500, 1300, 3200 м3 для ПО «Маяк»; 315 и 3390 м3 для ГХК; 315 м3 для СХК и 500, 600, 6000 м3 для НИИАР. Общий рабочий объем емкостей-хранилищ составляет около 160 тыс. м3.

37

3. В настоящее время многие емкости-хранилища (особенно на СХК) заполнены менее чем на 50 % своего рабочего объема. На предприятиях имеются также резервные пустые емкости, которые, в случае необходимости, можно использовать в качестве резервных для переливания РАО (требования п.6.3.11. НП-019-2000).

Таблица 2.5 Некоторые технические характеристики хранения жидких отходов в емкостях-

хранилищах ПЯТЦ

Общие технические характеристики:

Примечание. Величины активности и объемы ЖРО не являются точными и служат, в основном, для сравнения этих показателей между предприятиями. Значки (+) означают, что емкости-хранилища оборудованы соответствующими системами обеспечения безопасности.

38

4.Проектный срок службы стальных емкостей-хранилищ составляет 20 – 30 лет, однако некоторые емкости находятся в эксплуатации уже более 40 лет. Решением специальных комиссий по обследованию технического состояния емкостей, сроки службы многих емкостей продлены до 2012 – 2022 гг. Имеются емкости находящиеся в стадии ремонта.

5.В целом емкости-хранилища жидких ВАО и САО представляют собой сложные инженерно-технические сооружения, которые требуют постоянного внимания со стороны обслуживающего персонала, постоянного контроля и периодического проведения профилактических работ (требования п.6. НП-019-2000).

Приведем некоторые сравнительные характеристики системы хранения жидких ВАО в емкостях-хранилищах России и США:

– в США и в России хранится большее количество отходов в емкостях-хранилищах (сотни млн. Ки);

– емкости-хранилища в США имеют гораздо больший объем; типовые и наиболее многочисленные емкости в Хэнфорде имеют диаметр 23 м, в России – 9 м;

– все емкости в США заглублены в землю ниже верхней крышки или все обвалованы землей; в России не все емкости находятся ниже уровня земли и некоторые частично заглублены в землю, но все расположены в зданиях с верхним покрытием;

– емкости-хранилища в США изготовлены из железобетона толщиной до 1 м и изнутри покрыты стальными листами; имеются емкости, сделанные по типу емкость в емкости; в России большинство емкостей имеет одну оболочку из нержавеющей стали, имеются также емкости с двойной стальной оболочкой;

– в России каждая емкость для обеспечения радиационной безопасности размещена в железобетонном каньоне, стенки которого отстоят от стенок емкости на расстоянии примерно 0,5 м;

– некоторые емкости в России имеют устройства для проведения их отмывки, дезактивации и приспособления для проведения ремонта;

– все емкости-хранилища в России имеют систему сбора протечек, в то время как в США такие системы, как правило, отсутствуют и РАО уходят в землю;

39

–емкости-хранилища (США и Россия) снабжены системами поддержания необходимого температурного режима и системами для обеспечения над раствором газовой среды безопасного состава;

–все коммуникации (воздуховоды, подача среды для охлаждения, датчики КИП и др.) организованы сверху емкостей через имеющиеся в верхней крышке проходки.

2.5. Меры по поддержанию безопасности. Аварии

Меры для поддержания безопасности. Безопасное хранение ЖРО в емкостях-хранилищах ПЯТЦ обеспечивается соблюдением ряда требований и мероприятий, изложенных в технологической документации завода и требованиях нормативной документации. В разделе 2.2. были затронуты общие проблемы обеспечения безопасности эксплуатации систем хранения ЖРО в емкостяххранилищах ПО «Маяк», СХК, ГХК и НИИАР. Ниже приведены в обобщающем виде меры, принимаемые эксплуатирующими организациями в обеспечении безопасности хранения ЖРО в соответствии с требованиями нормативных документов НП-019-2000, НП- 058-04 и НП-016-05 [19], [24], [32].

1.Состав всех емкостей-хранилищ анализируется с точки зрения обеспечения ядерной безопасности в режимах заполнения емкостей отходами и при долговременном хранении в них растворов. Исключение возникновения СЦР достигается ограничениями на радионуклидный, химический и агрегатный состав ЖРО, а также обеспечивается ядерно-безопасной конструкцией емкостей. Как правило, ядерная безопасность подтверждается Заключением по ядерной безопасности, разрабатываемого Отделом ядерной безопасности ГНЦ ФЭИ.

2.Для того чтобы избежать разогрева раствора в емкостяххранилищах в процессе приема растворов и при хранении, они постоянно охлаждаются с помощью водяных теплообменников, по-

зволяющих поддерживать температуру в емкости не выше 70 °С. 3. Для разбавления радиолитических газов до взрывобезопасных

концентраций, над поверхностью растворов в емкостях организуется продув воздуха или инертного газа. Производительность продува зависит от объема емкости и состава хранимого продукта. Рег-

40