Информационное агентство www.iamik.ru
![]("http://iamik.ru/pics/danger_1.jpg")
На АЭС планеты Земля в эксплуатации находится около 420 промышленных ядерных энергетических блок. Их общая установленная мощность превышает 325 ГВт. К 2010 году порядка 250 реакторов выработают свой ресурс. К 2020 году ресурс выработают все 29 ныне действующих энергетических блока российских АЭС. Ещё несколько лет и проблема вывода из эксплуатации АЭС встанет во весь рост. Грандиозность задач, которые ждут своего решения, сопоставима с работами по созданию самой атомной энергетики в 50-60-х годах XX века. Демонтаж, дезактивация и утилизация металлоёмкого радиоактивно загрязнённого оборудования, использовавшегося в топливно-ядерном цикле, являются одной из наиболее важных задач, которую необходимо будет решить.
Проблемой обращения с металлоёмким радиоактивно загрязнённым оборудованием (МРО) страны “ядерного клуба” стали вплотную заниматься в начале 80-х годов прошлого века. В Европе и США программы по решению проблем МРО регулируются специально созданными правительственными органами. В Европейском Сообществе таковым стал European Commission Research and Training Program on Nuclear Fission safety, Decommissioning of Nuclear Installations, Directorate-General XII. В США это Department of Energy, Office of Science and Technology.
В этих странах работы носят системный характер и имеют чёткую концепцию, в основу которой положены следующие обязательные условия:
- работы по обращению с МРО не должны наносить ущерба окружающей среде и здоровью обслуживающего персонала, занимающегося утилизацией МРО; населению, проживающему в местности проведения работ;
- работы по обращению с МРО не должны приводить к образованию вторичных радиоактивных отходов (РАО), требующих дополнительных операций по их утилизации;
- радионуклиды, извлеченные из утилизируемого МРО, должны быть сконцентрированы в наименьшем из возможных объёме и в форме, гарантирующей безопасность последующего обращения с ними.
Мировому сообществу уже сейчас необходимо утилизировать более 12,5 миллионов тонн МРО, из которых примерно 2,2 миллиона тонн накоплено на территории России. Расходы по организации сбора и хранения РАО обычно выражаются через стоимость обращения с одним кубическим метром отходов, подготовленных к захоронению. Если МРО подвергнуть ряду технологических операций с целью их компактирования (это обычная процедура, которой сейчас подвергается МРО), то тогда каждые 10 000 тонн МРО приведут к образованию 13 000 м3 РАО, идущих на захоронение. Сейчас низко активные РАО, к которым относятся и МРО, в США принимаются на захоронение по цене не менее 7 500 долларов за один метр кубический. Т.е. стоимость захоронения всего накопленного в мире МРО требует затрат не менее 120 миллиардов долларов США.
В России “рыночная” стоимость захоронения МРО не сложилась, т.к. все они складируются на промышленных площадках радиохимических комбинатов, АЭС и на базах Министерства обороны. В стране нет специализированных хранилищ для долговременного размещения МРО в том виде, в котором оно накоплено. И это обстоятельство ещё в 70-е годы XX века подтолкнуло одно из закрытых предприятий бывшего Минсредмаша СССР к созданию собственного производства для утилизации МРО. На этом предприятии с 1982 года работает автоматизированная линия жидкостной и термической дезактивации оборудования, которое использовалось в цикле разделения изотопов урана. Она позволила предприятию отказаться от хранения на собственной промышленной площадке снятого с эксплуатации оборудования и вернуть в материальное производство более 250 000 тонн металлов, очищенных от радиоактивного загрязнения.
По сути МРО представляет собой обычный амортизационный лом, но имеющий радиоактивное загрязнение. МРО состоит из:
- фрагментов и узлов основного и вспомогательного технологического оборудования;
- различных трубопроводов и металлоконструкций;
- насосов и запорной арматуры;
- электродвигателей, генераторов, преобразователей тока и другого электротехнического оборудования;
- кабелей и других проводников тока;
- электронно-вычислительных машин и приборов КИПиА;
- и тому подобных изделий.
Такие виды промышленных отходов создают при утилизации сложные в разрешение технологические и экологические проблемы.
В индустрии переработки вторичных ресурсов эти трудности преодолеваются за счёт организации глубокой разделки изделий с последующей сортировкой выделенных частей. Разделка изделий всегда ведётся с использованием ручного труда, что недопустимо при обращении с МРО. Затем выделенные части изделий направляются на переработку на узкоспециализированные предприятия. Упомянутый российский проект получил название “Рециклинг радиоактивных металлов” (РРМ). Его технологический процесс организован так, что производственный персонал линии не имеет прямого контакта с перерабатываемым МРО на всех этапах производства. При этом из МРО извлекаются чистые металлы в виде чушек переплавов цветных металлов и скрапа чёрных металлов. Российский проект не только отвечает требованиям, которые предъявляются к технике обращения с МРО, но и является эффективным производственным комплексом вторичной металлургии.
В российском проекте используются три метода дезактивации МРО:
- Первый жидкостной метод основан на сернокислой дезактивации и реализован на автооператорной установке. На ней МРО обезжиривается, и с него удаляются лакокрасочные покрытия.
- Второй метод реализован в автоматизированной установке термической дезактивации и переработки сложных и смешанных металлоёмких отходов. В результате радионуклиды концентрируются в золе от сжигания органических материалов, всегда имеющихся в МРО, и в окалине. Легкоплавкие металлы (алюминий, свинец) выплавляются и собираются в накопительной ванне печи. В ней они разделяются по удельному весу и разливаются по изложницам.
- Третий пирометаллургический метод реализован на установке индукционной переплавки. В ней переплавляются слаборадиоактивные металлы, полученные после дезактивации МРО первыми двумя методами. Это медь, конструкционная сталь, коррозионностойкие и жаропрочные сплавы.
При дезактивации МРО согласно термическому и пирометаллургическому методам в ванны с жидкими металлами подаются специальные флюсы, способствующие переходу радионуклидов в металлургические шлаки. Отходящие печные газы при этом направляются в систему газоочистки, где они подвергаются термическому обезвреживанию и мокросухой очистке. Активность очищенных и выбрасываемых в атмосферный воздух газов составляет 2x10-12 Ки/кг.
Российский проект принимает на переработку МРО, прошедшее минимальную предварительную подготовку. Крупногабаритные изделия разукрупняются до размеров, которые позволяют им свободно перемещаться по технологической цепочке. Легковесные изделия прессуются. В зависимости от индивидуальных особенностей МРО, оно либо последовательно проходит все три установки, либо проходит через одну или две из них, либо подвергается повторной обработке на любой из трёх установок. При этом активность радиоактивного загрязнения металлов МРО после дезактивации может быть снижена до 2000 раз по сравнению с исходной. В любом случае активность полученных вторичных металлов не превышает 1x10-8 Ки/кг, что позволяет использовать их в материальном производстве без всяких ограничений. Выход очищенных до названного уровня активности металлов превышает 90% от их общей массы в МРО.
В результате переработки МРО образуются вторичные твёрдые радиоактивные отходы (ВТРО). ВТРО включают в себя золу, металлургический шлак, окалину, шламы от жидкостной дезактивации и уловленную пыль из отходящих печных газов. Активность ВТРО не превышает 1x10-4 Ки/кг. Эти отходы прессуются и помещаются в специальные контейнеры, в которых они транспортируются и захораниваются. Российская технология позволяет исходные 10 000 тонн МРО перевести в 1100 м3 ВТРО, которые так же относятся к низко активным РАО. Т.е. стоимость захоронения названных ВТРО и полученных в результате переработки всего мирового МРО по российской технологии, составит 10,3 миллиарда долларов США.
При ведении дезактивации МРО по российской технологии образуются вторичные жидкие радиоактивные отходы (ВЖРО), имеющие активность в пределах 1x10-5 Ки/кг. На каждые 10 000 тонн переработанных МРО их образуется 5 000 м3. Это главный “родовой” недостаток РРМ по российской технологии. ЖРО на существующих объектах атомной промышленности и энергетики являются главной головной болью. Ёмкости для их хранения повсеместно в России заполнены более чем на 90%. Рассматриваемый проект будет востребован рынком, только в том случае, если в результате его работы не будут образовываться ВЖРО.
Для достижения этой цели в комплекс оборудования проекта необходимо включить установку для экстрагирования радионуклидов из жидких радиоактивных отходов. В основе работы этой установки лежит использование опять же российского сорбента, созданного на основе целлюлозы в композиции с соединениями ферроцианита. ВЖРО, образовавшиеся в результате утилизации МРО, направляются в сорбционные колонки, заполненные названным сорбентом. На выходе из этих колонок раствор имеет активность 1x10-8 Ки/кг, что позволяет сливать его в природные водоёмы без всяких ограничений. Отработанные сорбенты сжигаются, а зола идёт на захоронение. В результате каждые 5 000 м3 ВЖРО переводятся в 0,65 м3 ВТРО. Т.е. стоимость захоронения ВТРО, полученных в результате переработки всего мирового МРО по российской технологии, увеличивается при этом ещё на 7 миллионов долларов США и составит 10,307 миллиардов долларов США.
Стоимость создания одного производственного комплекса, работающего по российской технологии и перерабатывающего 10 000 тонн МРО в год, оценивается в 30 миллионов долларов США. Себестоимость утилизации одной тонны МРО составляет чуть более 300 долларов США. Утилизация каждых 10 000 тонн МРО на данном комплексе позволяет сократить расходы, связанные с обращением с радиоактивными отходами, с 97,5 миллионов долларов США до 12,5 миллионов США. Т.е., компании топливно-ядерного комплекса, решившие использовать российскую технологию, сократят свои расходы, связанные с захоронением РАО, на 85 миллионов долларов США для каждых 10 000 тонн утилизируемых МРО. Общая стоимость захоронения всех накопленных на сегодняшний день в мире МРО при этом сокращается на 106,25 миллиардов США. Для достижения этого результата необходимо построить как минимум 125 штук технологических комплексов РРМ. А это – 3,75 миллиардов долларов США в виде дохода государства Российского.
Александр Перескоков
ОАО "Уралхиммаш"
«ИнформЭкология»
Горожанкин Владимир