Особенности образования и свойства ТРО на АЭС
Загрязненность радионуклидами внешней среды и образование различных радиоактивных отходов происходит в результате практической деятельности человека при: эксплуатации предприятий по добыче и переработке урановых руд; эксплуатации предприятий по производству естественного и обогащенного урана; эксплуатации предприятий по производству и изготовлению тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ); эксплуатации и снятии с эксплуатации атомных электростанций (АЭС), атомных станций теплоснабжения (АСТ) и атомных теплоэлектроцентралей (АТЭЦ); эксплуатации предприятий по переработке и регенерации отработавшего ядерного топлива; эксплуатации и снятии с эксплуатации морских судов с ядерными энергетическими установками и баз их обслуживания; эксплуатации исследовательских атомных реакторов; эксплуатации предприятий по изготовлению изотопных источников; использовании изотопной продукции в промышленности, науке, медицине, сельском хозяйстве; в процессе дезактивации объектов и реабилитации территорий, загрязненных радионуклидами в результате аварий; проведении ядерных взрывов.
В процессе изготовления, использования и переработки ядерное топливо проходит ряд последовательных технологических стадий, которые могут быть объединены в общее понятие ядерного топливного цикла (ЯТЦ).
Основные стадии ЯТЦ представлены на схеме 1.1.1.
Каждое предприятие в смысле загрязненности имеет свои особенности. В таблице 1.1.1 представлены основные виды образующихся радионуклидов и их количества на АЭС, оснащенных реакторами типа ВВЭР и РБМК.
|
|
|
 |
Схема 1.1.1 – Схема ядерного топливного цикла
Смесь продуктов деления состоит в основном из 35 химических элементов, большинство из которых составляют короткоживущие радионуклиды. Через 10 лет активность определяется в основном 90Sr и 137Cs, но опасность для окружающей среды от a-излучателей сохраняется тысячелетиями.
Таблица 1.1.1 – Основные виды радионуклидов образующихся на АЭС с реакторами типа ВВЭР и РБМК
| Радио-нуклид | Активность, ТБк | % | Радио-нуклид | Активность, ТБк | % |
| 133Xe | 2046,1 | 8,19 | 131I | 932,4 | 3,73 |
| 140Ba | 1912,9 | 7,66 | 132I | 1365,3 | 5,47 |
| 140La | 1912,9 | 7,66 | 103Ru | 1143,3 | 4,58 |
| 95Zr | 1820,3 | 7,29 | 141Ce | 1768,6 | 7,08 |
| 91Y | 1809,2 | 7,25 | 144Ce | 987,9 | 3,96 |
| 95Nb | 1783,4 | 7,14 | 143Pr | 1676,1 | 6,71 |
| 103Rh | 1143,3 | 4,58 | 144Pr | 987,9 | 3,96 |
| 89Sr | 1413,4 | 5,66 | 136Cs | 1,924 | 0,01 |
| 90Sr | 52,91 | 0,21 | 137Cs | 39,96 | 0,16 |
| 132Te | 1365,3 | 5,47 | 147Nd | 806,6 | 3,23 |
| Суммарная активность продуктов деления | 24969,89 | 100 | |||
Радиоактивные отходы, образующиеся на различных стадиях топливного цикла, значительно различаются по количеству, химическому и изотопному составу, уровню активности и агрегатному состоянию.
|
|
|
Основными производителями радиоактивных отходов в Украине являются атомные электростанции, предприятия по добыче и переработке урановой руды, научные центры, предприятия и организации, использующие радиоактивные вещества или источники ионизирующего излучения. Доля радиоактивных отходов образовавшихся в результате аварии на Чернобыльской АЭС достигает 95% от всего количества РАО в Украине.
Деятельность производств по добыче и переработке урановых руд приводит к образованию больших количеств низкоактивных шахтных вод и твердых отходов. Подобные твердые отходы, активность которых в 10 и более раз превышает естественный радиоактивный фон, хранятся в специальных или приспособленных природных открытых сооружениях – «хвостохранилищах».
Ядерные реакторы АЭС, АСТ, АТЭЦ в процессе эксплуатации являются источниками загрязнения внешней среды радиоактивными продуктами деления и наведенной активностью стабильных нуклидов воздуха, воды, технологических коммуникаций под действием мощных нейтронных потоков на них в активной зоне реактора. Загрязнение обусловливается как и короткоживущими радионуклидами, так и радионуклидами с большим периодом полураспада. Уровень загрязнений зависит от герметичности ТВЭЛ, технологических коммуникаций,их коррозионной стойкости.
|
|
|
Радиоактивные отходы, образующиеся в результате эксплуатации исследовательских атомных реакторов, использования радионуклидов в медицине, промышленности, сельском хозяйстве собираются и транспортируются на специально созданные региональные спецкомбинаты с пунктами захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО). В Украине шесть таких межобластных (региональных) спецкомбинатов – (Киевский, Одесский, Донецкий, Днепропетровский, Львовский, Харьковский), для каждого из которых определен регион обслуживания, все они входят в структуру Украинского государственного объединения (УкрГО) «Радон».
Технологическое оснащение большинства спецкомбинатов не соответствует современным требованиям, исчерпаны или крайне ограничены мощности хранилищ, ряду спецкомбинатов требуются новые площади для захоронения отходов.
Необходимо отметить, что система контроля за продвижением радиоизотопной продукции несовершенна, в связи с чем не все отработавшие источники ионизирующих излучений поступают на пункты захоронения: имеются случаи бесконтрольного их сброса в окружающую среду.
|
|
|
Классификация ТРО
В зависимости от уровня загрязнения твердые радиоактивные отходы классифицируются на три группы, их значения приведены в таблице 1.2.1.
Таблица 1.2.1. Классификация твердых РАО для гамма-, бета-, альфа- излучателей
( используется любой из трех критериев)
| Параметр | Единицы измерения | Группа ТРАО | ||
| низкоактивные | среднеактивные | высокоактивные | ||
| I | мЗв/ч | 1×10-4 ¸ 0,3 | 0,3 ¸ 10 | более 10 |
| мР/ч | 0,1 ¸ 30 | 30 ¸ 1000 | более 1000 | |
| II | (бета-излуч.) Бк/кг | 7,4×104 ¸ 3,7×106 | 3,7×106 ¸ 3,7×109 | более 3,7×109 |
| 2 - 100 | 100 - 1×105 | Более 1×105 | ||
| (альфа-излуч.) Бк/кг | 7,4×103 ¸ 3,7×105 | 3,7×105 ¸ 3,7×108 | более 3,7×108 | |
| 0,2 - 10 | 10 - 1×104 | более 1×104 | ||
| III | бета-част/см2мин | 5×102 ¸ 1×104 | 1×104 ¸ 1×107 | более1×107 |
| альфа-част/см2мин | 5 ¸ 1×103 | 1×103 ¸ 1×106 | более1×106 | |
– первый параметр: мощность дозы гамма-излучения на расстоянии 0,1 м от их поверхности превышает 1 мкЗв/ч (100 мкР/ч);
– второй параметр: удельная активность для b-излучателей превышает 7,4 ·104 Бк/кг (74 кБк/кг), для a-излучателей превышает 7,4 ·103 Бк/кг (7,4 кБк/кг);
– третий параметр: фиксированное поверхностное загрязнение превышает для b- излучателей 500 b-частиц/см2·мин, а для a-излучателей – 5
a-частиц/см2×мин. определяемых с площади 100 см2.
К высокоактивным твердым отходам относят оболочки и конструкционные материалы ТВС, а также нерастворимые вещества, отделенные от растворов топлива декантацией, центрифугированием или фильтрацией.
По физическим характеристикам твердые радиоактивные отходы можно подразделить на следующие группы:
–прессуемые - одежда, резина, пластикаты, теплоизоляция, бумага, фильтры;
– непрессуемые – дерево, фильтры , рамки, трубопроводы, стекло, инструменты, трубы, вентили, бетонные блоки;
– сжигаемые - бумага, дерево;
– металлические.
Радиоактивность отходов из оболочек складывается из наведенной активности, обусловленной продуктами нейтронной активации, а также из активности остатков нерастворенного топлива (около 0,2% загрузки на растворение), активности нуклидов, проникших внутрь материала, и активности осадков и отложений из раствора. Например, у нержавеющей стали наведенная активность определяется нуклидами 54Mn, 55Fe и 60Co. Активность оболочки из нержавеющей стали РБН после года выдержки составляет примерно 1,6×1016 Бк/т при тепловыделении 2300 Вт/т, а радиоактивность циркалоевых оболочек, обусловленная содержанием 95Zr, 95Nb и 60Co, составляет 4,1×1014 Бк/т при тепловыделении 77 Вт/т также после 1 года выдержки.
На радиохимических заводах оболочки ТВС из циркалоя хранят в неуплотненном виде в бетонных, облицованных нержавеющей сталью, заполненных водой бункерах, баках, бочках, хранилищах. Оболочки из нержавеющей стали хранят в сухом виде в бетонных баках, облицованных нержавеющей сталью. Исключение составляют Индия и ФРГ, где куски оболочек цементируют в бочках вместимостью 170-200 дм3.
Источниками средне- и низкоактивных твердых отходов являются отработанные фильтры, обтирочные материалы, спецодежда, обувь, бумага, лабораторная посуда, перчатки и другие материалы, образующиеся в результате нормальной эксплуатации АЭС или завода. Кроме того, в случае ремонта, замены, реконструкции возникают дополнительные твердые отходы: трубы, вентили, строительные материалы, загрязненные аппараты и оборудование и т.д.
В зависимости от мощности дозы на расстоянии 10 см от поверхности, ТРАО разделяются на три классификационные группы:
I группа – менее 0,3 мЗв/ч (30 мР/ч) – низкоактивные (это в основном загрязненная радионуклидами ветошь, спецодежда и некоторые СИЗ);
II группа – от 0,3 мЗв/ч до 10 мЗв/ч (от 30 мР/ч до 1 Р/ч) – среднеактивные (фильтровальные материалы вентиляционных систем очистки, некоторое оборудование, инструменты),
III группа – более 10 мЗв/ч (1 Р/ч) – высокоактивные (оборудование активной зоны).
Более подробно характеристики групп ТРАО применяемые в Украине показаны в таблице 18.2. В разных странах классификации твердых радиоактивных отходов несколько отличаются. Это деление определяет требования, которые следует предъявлять к методам переработки, транспортирования и захоронения радиоактивных отходов различной категории, исходя из возможного радиационного воздействия на человека и объекты окружающей среды.
Таблица 1.2.2. Классификационные группы твердых радиоактивных отходов
| Группа ТРАО | Мощность дозы на расстоянии 10 см | Удельная b-активность | Удельная a-активность | |||
| I | мкЗв/ч | 0,3-300 | Бк/кг | 7,4×104 - 3,7×106 | Бк/кг | 7,4×103 - 3,7×105 |
| мР/ч | 0,03-30 | Ки/кг | 2×10-6 - 1×10-4 | Ки/кг | 2×10-7 - 1×10-5 | |
| II | мкЗв/ч | 300-10000 | Бк/кг | 3,7×106 - 3,7×109 | Бк/кг | 3,7×105 - 3,7×108 |
| мР/ч | 30-1000 | Ки/кг | 1×10-4 - 1×10-1 | Ки/кг | 1×10-5 - 1×10-2 | |
| III | мкЗв/ч | > 10000 | Бк/кг | > 3,7×109 | Бк/кг | > 3,7×108 |
| мР/ч | > 1000 | Ки/кг | > 1×10-1 | Ки/кг | > 1×10-2 | |
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 417; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!