Материал: Пронкин Обеспечение безопасности хранилисч радиоактивных 2011

ламентом предприятия определяется периодичность контроля объемного содержания водорода и метана.

4.В целях обеспечения радиационной безопасности эксплуатируемых емкостей вводится ограничение на объемную (удельную) активность. Уровень ограничений зависит от конструкции (типа) емкости и состава хранимых отходов.

5.Для обеспечения безопасности при возможных утечках растворов из емкости из-за коррозии их оболочек организуется сбор протечек и их удаление в систему обращения с РАО предприятия.

6.Для контроля герметичности системы охлаждения периодически осуществляется анализ проб охлаждающей воды.

7.Для нормальной эксплуатации емкостей-хранилищ в соответствии с регламентом предприятия осуществляется контроль (измерение) следующих параметров:

–температуры раствора в емкостях в нескольких уровнях по высоте;

–расход и температура охлаждающей воды;

–расход воздуха на разбавление радиолитического газа;

–высота осадка по площади емкости (в нескольких точках);

–состав осадка и его фазовые характеристики;

–разрежения над поверхностью раствора;

–активность принимаемых растворов;

–измерение состава газовой фазы;

–измерение состава раствора в течение всего периода хранения. На предприятии постоянно проводятся ремонтно-профи-

лактические работы и обследования технического состояния емко- стей-хранилищ. Неисправные емкости отмываются (если это возможно), ремонтируются либо выводятся из эксплуатации. В настоящее время на предприятиях СХК и ГХК наполняемость емкостей составляет не более 50 % от своей проектной вместимости.

Силами предприятий и научно-исследовательских институтов проводятся работы по исследованию и по повышению безопасности эксплуатации и вывода из эксплуатации емкостей-хранилищ. Например, в ГХК исследованы возможности освобождения емкостейхранилищ и переработки вторичных отходов, образующихся при этом. Установлено, что в емкостях-хранилищах ГХК из-за длительного хранения отходов фазовый состав (кристаллическая структура) пульпы (осадков) претерпел существенные изменения и преобразо-

41

вался в новые формы [26], [27], что значительно усложняет процесс опорожнения емкостей, поскольку требует индивидуального изучения состава осадков каждой емкости. Такое изменение (перерождение) твердой фазы явилось результатом длительного воздействия на осадки полей ионизирующего излучения и повышенной температуры. Тем не менее, в настоящее время на ГХК и СХК часть емкостей освобождены от отходов и отмыты.

Аварии при эксплуатации емкостей-хранилищ. Все возмож-

ные аварии при эксплуатации емкостей хранилищ жидких средне- и высокоактивных РАО можно охарактеризовать последствиями двух видов: аэрозольный выброс радиоактивности в большом объеме в атмосферу с последующим загрязнением местности (далее – аварийный выброс) и/или внезапная значительная утечка ЖРО из емкости, произошедшая локально, на месте размещения емкости

(далее – аварийная утечка).

Тяжесть последствий при аварийном выбросе пропорциональна выбросу, который, в свою очередь, пропорционален энергии, импульсно высвобождающейся при исходном событии. Как следует из предыдущего анализа, выброс ЖРО из емкости-хранилища может сопровождаться паровым взрывом в емкости из-за перегрева ЖРО под давлением (при потере функции принудительного охлаждения ЖРО) или взрывом водорода и/или метана, накопившихся за счет радиолиза над поверхностью раствора в емкости-хранилище.

Аварийная утечка ЖРО из емкости-хранилища может произойти из-за значительной коррозии стенок емкости, которая довольно сильно прогрессирует при оголении стенок емкости, повышении степени кислотности раствора и др.

В настоящее время контроль за утечкой раствора, а также контроль за работоспособностью систем охлаждения и вентиляции осуществляется с помощью различных средств автоматического контроля и не может произойти внезапно. Для сбора утечек все конструкции емкостей-хранилищ снабжены специальными устройствами (поддоны, лотки, монжусы). Отметим, что аварийная утечка опасна не только возможным загрязнением радиоактивностью окружающей среды и облучением персонала, но также и обезвоживанием (значительная утечка) осадка и его высыханием. Это приводит, во первых, к усилению коррозии стенок емкости из-за их непосредственного контакта с кислородом воздуха и, во-вторых, может

42

явиться причиной более серьезной аварии, связанной с высыханием пульпы (осадка).

При эксплуатации емкостей-хранилищ на всех ПЯТЦ имели место аварии и ряд нарушений нормальной эксплуатации.

Хорошо известна радиационная авария на ПО «Маяк» в 1957 г. [33], [34]. Непосредственной причиной аварии был термохимический взрыв емкости объемом 300 м3 с нитратными ВАО радиохимического производства, где была отключена система охлаждения ввиду коррозии и появления утечек радионуклидов в системе охлаждения этой емкости (1956 г.).

Конструкция теплообменника охлаждения емкости не позволяла провести его ремонт. Небрежно сделанные расчеты, показали возможность эксплуатации емкости и без охлаждения. Более одного года теплообменник одного их хранилищ был заглушен. В результате разогрева раствора в емкости начала испаряться вода, что привело к концентрации взрывоопасных нитратов и ацетатов на поверхности раздела отходы – воздух. Случайная искра от неисправного контрольно-измерительного оборудования вызвала взрыв, который разрушил емкость и выбросил РАО активностью около 7,4·107 Бк (20 млн. Ки). Большая часть отходов выплеснулась на площадку, а около 2 млн. Ки столбом высотой примерно 1 км при его ширине 8-9 км была рассеяна сильным ветром на расстояние до 300 км. Загрязнению выше 0,1 Ки/км2 подверглась территория 1520 тыс. км2. Эта авария образовала район загрязнения известного под наименованием Восточно-Уральского следа.

Анализ показал, что причиной возникновения этой аварии являлся одновременный независимый отказ нескольких различных систем нормальной эксплуатации, имеющих отношение к безопасности: системы подачи охлаждающей воды к корпусу емкости и ее вентилирования, системы слежения за уровнем раствора в емкостихранилище, а также ошибка в работе персонала, поскольку неисправности в работе систем не были вовремя обнаружены. В соответствии с современной классификацией эта авария должна быть отнесена к запроектной аварии.

За более чем 40-летний период на ПО «Маяк» были отмечены также другие нарушения условий нормальной эксплуатации емко- стей-хранилищ, например: "всплытие" емкости-хранилища с ЖРО из-за подпора грунтовых вод и несвоевременной их откачки; нару-

43

шение геометрии емкости (вздутие на 200-300 мм стенки емкостихранилища); разрыв оболочки емкости-хранилища ЖРО из-за создания в аппарате разрежения, превышающего допустимое; повышение температуры раствора в емкости-хранилище до 71°С при максимально допустимой температуре ЖРО 70 °С.

Перечисленные выше нарушения нормальной эксплуатации ем- костей-хранилищ следует считать проектными, поскольку никаких радиационных последствий и радиационных загрязнений окружающей среды не было. Длительный опыт эксплуатации емкостейхранилищ на ПЯТЦ показал, что, за исключением аварии на ПО «Маяк» в 1957 г. с выбросом ЖРО, емкости-хранилища удовлетворяют установленным требованиям безопасности как при нормальной эксплуатации, так и при проектных авариях.

Исследования возможных аварийных ситуаций. В работе [34]

рассмотрены гипотетические аварии, которые могут иметь место при нарушениях нормальной эксплуатации емкостей-хранилищ жидких ВАО. Исходные события, сценарии развития аварий, их протекание и последствия для персонала, населения и окружающей среды приведены в табл. 2.6.

При моделировании развития аварий предполагается, что они происходят с максимальной для данной ситуации последствиями. Анализируются наиболее опасные с точки зрения возникновения аварийных ситуаций события – это отказ в работе систем теплосъема и отказ в системе вентиляции в различных их сочетаниях. Наихудший вариант аварийной ситуации, причиной которой является одновременный отказ систем вентиляции и охлаждения, соответствует реально произошедшей аварии на ПО «Маяк» в 1957 г.

Условия, при которых производилось моделирование процессов развития аварий, приведены в примечаниях к табл. 6.2. Отметим основные результаты моделирования.

• Моделирование аварии на емкости-хранилище с ЖРО ацетатной технологией на ПО «Маяк» (1957 г.) хорошо согласуется с реальными последствиями, этой аварии (случай Г).

44