SNF сақтау және қайта өңдеу – ертеңгі жоспарларыңыз қандай? Қолданылған ядролық отын қалай сақталады, ең бастысы, неліктен? Ядролық отынды сақтау проблемалары

Атом энергетикасы әртүрлі мақсаттағы көптеген кәсіпорындардан тұрады. Бұл саланың шикізаты уран кеніштерінен өндіріледі. Содан кейін ол жанармай өндіретін зауыттарға жеткізіледі.

Содан кейін отын атом электр станцияларына тасымалданады, онда ол реактордың өзегіне түседі. Ядролық отынның жарамдылық мерзімі аяқталған кезде ол кәдеге жаратуға жатады. Айта кету керек, қауіпті қалдықтар отынды қайта өңдеуден кейін ғана емес, сонымен қатар кез келген кезеңде – уран өндіруден бастап реактордағы жұмысқа дейін пайда болады.

Ядролық отын

Жанармайдың екі түрі бар. Біріншісі – шахталарда өндірілетін уран, ол табиғи шыққан. Оның құрамында плутоний түзуге қабілетті шикізат бар. Екіншісі – жасанды түрде жасалған отын (екінші).

Химиялық құрамына қарай ядролық отын да: металл, оксид, карбид, нитрид және аралас болып бөлінеді.

Уран өндіру және отын өндіру

Уран өндірісінің үлкен үлесі бірнеше елдерден келеді: Ресей, Франция, Австралия, АҚШ, Канада және Оңтүстік Африка.

Уран атом электр станцияларында отынның негізгі элементі болып табылады. Реакторға түсу үшін ол өңдеудің бірнеше сатысынан өтеді. Көбінесе уран кен орындары алтын мен мыстың жанында орналасады, сондықтан оны өндіру асыл металдарды алу арқылы жүзеге асырылады.

Даму барысында адамдардың денсаулығы ашылады үлкен қауіп, өйткені уран улы материал болып табылады және оны өндіру кезінде пайда болатын газдар қатерлі ісіктің әртүрлі түрлерін тудырады. Кеннің өзінде уранның өте аз мөлшері болса да – 0,1-ден 1 пайызға дейін. Уран кеніштерінің маңында тұратын халыққа да үлкен қауіп төніп тұр.

Байытылған уран атом электр станциялары үшін негізгі отын болып табылады, бірақ оны пайдаланғаннан кейін қалады үлкен саны радиоактивті қалдықтар. Барлық қауіптілігіне қарамастан, уранды байыту ядролық отынды жасаудың ажырамас процесі болып табылады.

IN табиғи формасыУран іс жүзінде еш жерде қолданылмайды. Қолдану үшін оны байыту керек. Байыту үшін газ центрифугалары қолданылады.

Байытылған уран тек атом энергетикасында ғана емес, қару-жарақ өндірісінде де қолданылады.

Тасымалдау

Жанармай айналымының кез келген кезеңінде тасымалдау болады. Оны әркім жүзеге асырады қолжетімді жолдар: құрлық, теңіз, ауа арқылы. Бұл үлкен тәуекел және үлкен қауіпқоршаған орта үшін ғана емес, адамдар үшін де.

Ядролық отынды немесе оның элементтерін тасымалдау кезінде көптеген авариялар орын алып, нәтижесінде радиоактивті элементтер бөлінеді. Бұл оның қауіпті деп есептелуінің көптеген себептерінің бірі.

Реакторларды пайдаланудан шығару

Реакторлардың ешқайсысы бөлшектелмеген. Тіпті атышулы Чернобыль Барлық мәселе, сарапшылардың пікірінше, бөлшектеуге кететін шығын жаңа реакторды салу құнына тең, тіпті одан да асып түседі. Бірақ нақты қанша қаражат қажет болатынын ешкім айта алмайды: шығын шағын станцияларды зерттеуге бөлшектеу тәжірибесіне сүйене отырып есептелген. Сарапшылар екі нұсқаны ұсынады:

1. Реакторларды және пайдаланылған ядролық отынды қоймаларға қойыңыз.
2. Жұмыстан шығарылған реакторлардың үстіне саркофагтарды салу.

Алдағы он жылда дүние жүзіндегі 350-ге жуық реактордың қызмет ету мерзімі аяқталады және олар жұмыстан шығарылуы керек. Бірақ қауіпсіздік пен баға бойынша ең қолайлы әдіс ойлап табылмағандықтан, бұл мәселе әлі де шешілуде.

Қазіргі уақытта дүние жүзінде 436 реактор жұмыс істейді. Әрине, бұл энергия жүйесіне үлкен үлес, бірақ өте қауіпті. Зерттеулер көрсеткендей, 15-20 жылдан кейін атом электр станцияларының орнын жел энергиясы мен күн батареяларымен жұмыс істейтін стансалар толтыра алады.

Ядролық қалдықтар

Үлкен саны ядролық қалдықтаратом электр станцияларының қызметі нәтижесінде қалыптасады. Ядролық отынды қайта өңдеу де қауіпті қалдықтарды қалдырады. Алайда, ешбір ел мәселенің шешімін таппады.

Бүгінгі таңда ядролық қалдықтар уақытша сақтау қоймаларында, су қоймаларында немесе терең жер астында көміліп жатыр.

Ең қауіпсіз әдіс - арнайы қоймаларда сақтау, бірақ басқа әдістер сияқты мұнда да радиацияның ағуы мүмкін.

Шын мәнінде, ядролық қалдықтардың белгілі бір құндылығы бар, бірақ оны сақтау ережелерін қатаң сақтауды талап етеді. Ал бұл ең өзекті мәселе.

Маңызды фактор - бұл қалдықтардың қауіпті болатын уақыты. Әрқайсысының улы болатын өз ыдырау кезеңі бар.

Ядролық қалдықтардың түрлері

Кез келген атом электр станциясын пайдалану кезінде оның қалдықтары қоршаған ортаға түседі. Бұл турбиналарды және газ тәрізді қалдықтарды салқындатуға арналған су.

Ядролық қалдықтар үш топқа бөлінеді:

1. Төменгі деңгей – атом электр станциясы қызметкерлерінің киімі, зертханалық жабдықтар. Мұндай қалдықтар медициналық мекемелер мен ғылыми зертханалардан да келуі мүмкін. Олар үлкен қауіп төндірмейді, бірақ қауіпсіздік шараларын сақтауды талап етеді.
2. Аралық деңгей – отын тасымалданатын металл ыдыстар. Олардың радиациялық деңгейі айтарлықтай жоғары, ал оларға жақын адамдар қорғалуы керек.
3. Жоғары деңгейде пайдаланылған ядролық отын және оны қайта өңдеу өнімдері. Радиоактивтіліктің деңгейі тез төмендейді. Жарату жоғары деңгейөте аз, шамамен 3 пайыз, бірақ оларда барлық радиоактивтіліктің 95 пайызы бар.

Энергетикалық реакторлардан пайдаланылған ядролық отын Ядролық отын циклінің реактордан кейінгі кезеңінің бастапқы кезеңі ашық және жабық ядролық отын циклдары үшін бірдей.

Ол реактордан пайдаланылған ядролық отын бар отын штангаларын алып тастауды, оны бірнеше жыл бойына жердегі бассейнде («су астындағы салқындату бассейндеріндегі дымқыл» қойма) сақтауды, содан кейін оны қайта өңдеу зауытына тасымалдауды қамтиды. Ядролық отын циклінің ашық нұсқасында пайдаланылған отын арнайы жабдықталған қоймаларға («құрғақ» инертті газда немесе ауа ортасындағы контейнерлерде немесе камераларда) орналастырылады, онда ол бірнеше ондаған жылдар бойы сақталады, содан кейін пішінде өңделеді. радионуклидтердің ұрлануын болдырмайтын және түпкілікті жоюға дайындалған.

Ядролық отын циклінің жабық нұсқасында пайдаланылған отын радиохимиялық зауытқа жеткізіледі, онда ыдырайтын ядролық материалдарды алу үшін өңделеді.

Қолданылған ядролық отын (SNF) - ерекше түрірадиоактивті материалдар – радиохимия өнеркәсібінің шикізаты.

Таусылғаннан кейін реактордан шығарылған сәулелендірілген отын элементтері айтарлықтай жинақталған белсенділікке ие. Қолданылған ядролық отынның екі түрі бар:

1) ерітуге және кейіннен өңдеуге ыңғайлы отынның өзінің де, оның қаптамасының да химиялық түрі бар өнеркәсіптік реакторлардан алынатын SNF;

2) Күшті реакторларға арналған жанармай штангалары.

Өнеркәсіптік реакторлардың SNF міндетті түрде қайта өңделеді, ал SNF әрқашан қайта өңделмейді. Energy SNF, егер ол әрі қарай өңдеуге ұшырамаса, жоғары деңгейлі қалдықтарға, ал егер өңделетін болса, құнды энергетикалық шикізатқа жатқызылады. Кейбір елдерде (АҚШ, Швеция, Канада, Испания, Финляндия) SNF толығымен радиоактивті қалдықтарға (RAW) жатады. Англияда, Францияда, Жапонияда – энергетикалық шикізатқа. Ресейде пайдаланылған отынның бір бөлігі радиоактивті қалдықтар болып саналады, ал бір бөлігі радиохимиялық зауыттарға қайта өңдеуге жіберіледі (146).

Жабық ядролық цикл тактикасын барлық елдер ұстанбағандықтан, әлемде пайдаланылған ядролық отын үнемі өсіп келеді. Уран отынының жабық циклін ұстанатын елдердің тәжірибесі жеңіл су реакторларының ядролық отын циклін ішінара жабу, тіпті алдағы онжылдықтарда уран бағасының 3-4 есеге өсуі мүмкін болған жағдайда да тиімсіз екенін көрсетті. Соған қарамастан бұл елдер жеңіл су реакторларының ядролық отын циклін жауып, шығындарын электр энергиясы тарифтерін көтеру арқылы жабуда. Керісінше, Америка Құрама Штаттары және кейбір басқа елдер пайдаланылған ядролық отынды болашақта түпкілікті кәдеге жарату мүмкіндігін ескере отырып, оны қайта өңдеуден бас тартады, оны ұзақ уақыт сақтауға артықшылық береді, бұл арзанырақ. Дегенмен, жиырмасыншы жылдарға қарай әлемде пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеу ұлғаяды деп күтілуде.

Энергетикалық реактордың өзегінен шығарылған пайдаланылған ядролық отыны бар отын жинақтары жылу түзілуін және қысқа мерзімді радионуклидтердің ыдырауын азайту үшін атом электр станциясының салқындатқыш бассейнінде 5-10 жыл сақталады. Реактордан түсірілгеннен кейін бірінші күні АЭС-тен 1 кг пайдаланылған ядролық отынның құрамында 26-дан 180 мың Ци-ге дейін радиоактивтілік бар. Бір жылдан кейін 1 кг пайдаланылған отынның белсенділігі 1 мың Сi-ге дейін, 30 жылдан кейін 0,26 мың Ci-ге дейін төмендейді. Шығарылғаннан кейін бір жылдан кейін қысқа мерзімді радионуклидтердің ыдырауы нәтижесінде пайдаланылған отынның белсенділігі 11 - 12 есе, ал 30 жылдан кейін - 140 - 220 есе төмендейді, содан кейін жүздеген жылдар ішінде баяу төмендейді 9 ( 146).

Егер реакторға бастапқыда табиғи уран жүктелсе, пайдаланылған отынның құрамында 0,2 - 0,3% 235U қалады. Мұндай уранды қайта байыту экономикалық тұрғыдан мүмкін емес, сондықтан ол уран қалдықтары деп аталатын күйінде қалады. Уран қалдықтары кейінірек жылдам нейтронды реакторларда асыл тұқымды материал ретінде пайдаланылуы мүмкін. Төмен байытылған уранды ядролық реакторларды жүктеу үшін пайдаланған кезде пайдаланылған отынның құрамында 1% 235U болады. Мұндай уранды одан әрі ядролық отындағы бастапқы мазмұнына дейін байытып, ядролық отын айналымына қайтаруға болады. Ядролық отынның реактивтілігін оған басқа бөлінетін нуклидтерді - 239Пу немесе 233U қосу арқылы қалпына келтіруге болады, яғни. екінші реттік ядролық отын. Таусылған уранға 239Пу отынды 235U-пен байытуға баламалы мөлшерде қосылса, онда уран-плутоний отын циклі жүзеге асады. Аралас уран-плутоний отыны термиялық және жылдам нейтронды реакторларда қолданылады. Уран-плутоний отыны уран ресурстарын барынша толық пайдалануды және бөлінетін материалды кеңейтуді қамтамасыз етеді. Ядролық отынды регенерациялау технологиясы үшін реактордан түсірілген отынның сипаттамалары өте маңызды: химиялық және радиохимиялық құрамы, бөлінетін материалдардың құрамы, белсенділік деңгейі. Ядролық отынның бұл сипаттамалары реактордың қуатымен, реактордағы отынның жануымен, науқанның ұзақтығымен, екінші реттік бөлінетін материалдардың көбею жылдамдығымен, оны реактордан түсіргеннен кейін отынды ұстау уақытымен, және реактор түрі.

Реакторлардан түсірілген пайдаланылған ядролық отын белгілі бір уақыттан кейін ғана қайта өңдеуге жіберіледі. Бұл ыдырау өнімдерінің арасында реактордан шығарылатын отын белсенділігінің үлкен үлесін анықтайтын қысқа мерзімді радионуклидтердің көп болуымен түсіндіріледі. Сондықтан жаңадан түсірілген отын қысқа мерзімді радионуклидтердің негізгі мөлшерінің ыдырауына жеткілікті уақыт ішінде арнайы қоймаларда сақталады. Бұл биологиялық қорғауды ұйымдастыруды айтарлықтай жеңілдетеді, өңделген ядролық отынды қайта өңдеу кезінде химиялық реагенттер мен еріткіштерге радиациялық әсерді азайтады және негізгі өнімдерді тазарту қажет элементтер жиынтығын азайтады. Осылайша, екі-үш жыл әсер еткеннен кейін сәулеленген отынның белсенділігі ұзақ өмір сүретін ыдырау өнімдерімен анықталады: Zr, Nb, Sr, Ce және басқа сирек жер элементтері, Ru және α-белсенді трансуран элементтері. Пайдаланылған ядролық отынның 96%-ын уран-235 және уран-238, 1%-ын плутоний, 2-3%-ын радиоактивті ыдырау фрагменттері құрайды.

Қолданылған отынды ұстау уақыты жеңіл су реакторлары үшін 3 жыл, жылдам нейтронды реакторлар үшін 150 күн (155).

1 тонна VVER-1000 пайдаланылған отынның құрамындағы ыдырау өнімдерінің пайдаланылған отын пулындағы (СП) үш жылдық ескіруден кейін жалпы белсенділігі 790 000 Ci құрайды.

SNF орнындағы сақтау орнында сақтаған кезде оның белсенділігі монотонды түрде төмендейді (шамамен 10 жыл бойына магнитудасы). Пайдаланылған отынды теміржол көлігімен тасымалдау қауіпсіздігін анықтайтын стандарттарға қызмет төмендеген кезде ол олардың қоймаларынан шығарылады және ұзақ мерзімді сақтау қоймасына немесе отынды қайта өңдеу зауытына ауыстырылады. Өңдеу зауытында тиеу-түсіру механизмдерінің көмегімен жанармай штангаларының жинақтары контейнерлерден зауыттық буфер қоймасына қайта тиеледі. Мұнда жинақтар өңдеуге жіберілгенге дейін сақталады. Белгілі бір зауытта таңдалған уақыт ішінде бассейнде ұстағаннан кейін отын жинақтары қоймадан түсіріледі және пайдаланылған отын штангаларын ашу операциясы үшін отын дайындау бөліміне жіберіледі.

Сәулеленген ядролық отынды қайта өңдеу одан бөлінетін радионуклидтерді (ең алдымен 233U, 235U және 239Pu) алу, уранды нейтронды сіңіретін қоспалардан тазарту, нептунийді және кейбір басқа трансуран элементтерін бөлу, өнеркәсіптік, ғылыми немесе изотоптарды алу мақсатында жүзеге асырылады. медициналық мақсаттар. Ядролық отынды қайта өңдеу энергетикалық, ғылыми немесе көліктік реакторлардан отын шыбықтарын қайта өңдеуді, сондай-ақ селекционер реакторларының төсеніштерін қайта өңдеуді білдіреді. Пайдаланылған отынды радиохимиялық қайта өңдеу ядролық отын циклінің жабық нұсқасының негізгі кезеңі және қару-жарақ плутонийін алудың міндетті кезеңі (35-сурет).

сияқты мәселелерді шешу үшін ядролық отын реакторында нейтрондармен сәулеленген бөлінетін материалды өңдеу жүргізіледі.

Жаңа отын өндіру үшін уран мен плутоний алу;

Ядролық қаруды өндіру үшін бөлінетін материалдарды (уран және плутоний) алу;

Медицинада, өнеркәсіпте және ғылымда қолданылатын әртүрлі радиоизотоптарды алу;

Күріш. 35. «Маяк» ПА пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеудің кейбір кезеңдері. Барлық операциялар манипуляторлар мен 6 қабатты қорғасын әйнегімен (155) қорғалған камералардың көмегімен жүзеге асырылады.

Бірінші және екіншіге мүдделі немесе пайдаланылған ядролық отынның үлкен көлемін сақтағысы келмейтін басқа елдерден кіріс алу;

Радиоактивті қалдықтарды көмуге байланысты экологиялық мәселелерді шешу.

Ресейде селекциялық реакторлардың сәулеленген ураны және ВВЕР-440, БН және кейбір кеме қозғалтқыштарының жанармай штангалары өңделеді; ВВЕР-1000, РБМК (кез келген түрі) күштік реакторларының негізгі түрлерінің отын штангалары қайта өңделмейді және қазіргі уақытта арнайы қоймаларда жинақталған.

Қазіргі уақытта пайдаланылған отынның мөлшері үнемі өсіп отырады және оны регенерациялау пайдаланылған отын штангаларын қайта өңдеудің радиохимиялық технологиясының негізгі міндеті болып табылады. Қайта өңдеу процесінде уран мен плутоний радиоактивті ыдырау өнімдерінен, соның ішінде нейтронды сіңіретін нуклидтерден (нейтронды улар) бөлініп, тазартылады, олар бөлінетін материалдарды қайта пайдаланған кезде реакторда ядролық тізбекті реакцияның дамуын болдырмайды.

Радиоактивті ыдырау өнімдерінің құрамында төмен деңгейде қолдануға болатын көптеген бағалы радионуклидтер бар атомдық энергия(термоэлектрлік генераторлар үшін радиоизотоптық жылу көздері), сондай-ақ көздерді өндіру үшін иондаушы сәулелену. Уран ядроларының нейтрондармен жанама реакцияларының нәтижесінде пайда болатын трансуран элементтері қолданылады. Пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеудің радиохимиялық технологиясы практикалық немесе ғылыми қызығушылық тұрғысынан пайдалы барлық нуклидтердің алынуын қамтамасыз етуі керек (147 43).

Қолданылған отынды химиялық қайта өңдеу процесі уран ядроларының ыдырауы нәтижесінде түзілетін радионуклидтердің көп мөлшерін биосферадан оқшаулау мәселесін шешумен байланысты. Бұл мәселе атом энергетикасын дамытудағы ең күрделі және шешімі қиын мәселелердің бірі болып табылады.

Радиохимиялық өндірістің бірінші кезеңі отын дайындауды қамтиды, яғни. оны тораптардың құрылымдық бөліктерінен босату және отын штангаларының қорғаныс қабықшаларын жою. Келесі кезең ядролық отынды химиялық өңдеу жүзеге асырылатын фазаға ауыстырумен байланысты: ерітіндіге, балқымаға, газ фазасына. Ерітіндіге айналдыру көбінесе азот қышқылында еріту арқылы жүзеге асады. Бұл жағдайда уран алты валентті күйге өтіп, уранил ионын, UO 2 2+ және плутонийді ішінара алты валентті күйде және төрт валентті күйге, тиісінше PuO 2 2+ және Pu 4+ құрайды. Газ фазасына өту ұшқыш уран мен плутоний галогенидтерінің түзілуімен байланысты. Ядролық материалдарды бергеннен кейін сәйкес кезең бағалы компоненттерді оқшаулау мен тазартуға және олардың әрқайсысын тауарлық өнім түрінде шығаруға тікелей байланысты бірқатар операцияларды қамтиды (36-сурет).

36-сурет. Уран мен плутонийдің тұйық циклдегі айналымының жалпы схемасы (156).

Қолданылған ядролық отынды қайта өңдеу (қайта өңдеу) уранды, жинақталған плутонийді және фрагментация элементтерінің фракцияларын алуды қамтиды. Реактордан шығару кезінде 1 тонна пайдаланылған отынның құрамында 950-980 кг 235U және 238U, 5,5-9,6 кг Pu, сонымен қатар аз мөлшерде α-эмиттер (нептуний, америций, курий және т.б.) болады. , оның белсенділігі пайдаланылған отынның 1 кг үшін 26 мың Ci жетуі мүмкін. Дәл осы элементтер оқшаулануы, шоғырлануы, тазартылуы және жабық ядролық отын циклі кезінде қажетті химиялық түрге айналуы керек.

Пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеудің технологиялық процесі мыналарды қамтиды:

Отын материалын ашу мақсатында отын тораптары мен отын штангаларын механикалық бөлшектеу (кесу);

Еріту;

Балласты қоспалардан тазарту ерітінділері;

уранды, плутонийді және басқа да коммерциялық нуклидтерді экстракциялық бөлу және тазарту;

Плутоний диоксиді, нептуний диоксиді, уран нитраты гексагидрат және уран оксидінің бөлінуі;

Құрамында басқа радионуклидтері бар ерітінділерді өңдеу және оларды бөлу.

Уран мен плутонийді бөлу, оларды бөлу және ыдырау өнімдерінен тазарту технологиясы уран мен плутонийді трибутилфосфатпен алу процесіне негізделген. Ол көп сатылы үздіксіз экстракторларда жүргізіледі. Нәтижесінде уран мен плутоний миллиондаған рет бөліну өнімдерінен тазартылады. SNF қайта өңдеу белсенділігі шамамен 0,22 Ci/жыл (рұқсат етілген ең жоғары шығарылым 0,9 Ci/жыл) қатты және газ тәрізді радиоактивті қалдықтардың шағын көлемінің түзілуімен байланысты және үлкен сомасұйық радиоактивті қалдықтар.

Жанармай штангаларының барлық құрылыс материалдары химиялық төзімділікпен сипатталады және олардың еруі күрделі проблема тудырады. Бөлінетін материалдардан басқа, жанармай өзектерінде тот баспайтын болаттан, цирконийден, молибденнен, кремнийден, графиттен, хромнан және т.б. тұратын әртүрлі сақтау құрылғылары мен жабындары бар.Ядролық отынды еріткен кезде бұл заттар азот қышқылында ерімейді және көп мөлшерде түзеді. алынған ерітіндідегі суспензиялар мен коллоидтардың.

Жанармай штангаларының аталған ерекшеліктері қабықшаларды ашудың немесе ерітудің жаңа әдістерін әзірлеуді, сондай-ақ экстракциялық өңдеуден бұрын ядролық отын ерітінділерін нақтылауды қажет етті.

Плутоний өндіру реакторларының отынның жануы қуатты реакторлардың отынның жануынан айтарлықтай ерекшеленеді. Сондықтан қайта өңдеуге 1 тонна U-де радиоактивті фрагментация элементтері мен плутонийдің мөлшері әлдеқайда жоғары материалдар алынады.Бұл алынған өнімдерді тазарту процестеріне және қайта өңдеу процесінде ядролық қауіпсіздікті қамтамасыз етуге қойылатын талаптардың жоғарылауына әкеледі. Қиындықтар жоғары деңгейдегі сұйық қалдықтардың көп мөлшерін өңдеу және жою қажеттілігіне байланысты туындайды.

Содан кейін уран, плутоний және нептуний үш экстракция циклінде оқшауланады, бөлінеді және тазартылады. Бірінші циклде буындарды тазалауБөліну өнімдерінің негізгі бөлігінен уран мен плутоний, содан кейін уран мен плутоний бөлінеді. Екінші және үшінші циклдерде уран мен плутоний одан әрі бөлек тазартылады және концентрленеді. Алынған өнімдер – уранилнитраты мен плутоний нитраты – конверсиялық қондырғыларға өткізер алдында буферлік цистерналарға салынады. Плутоний нитратының ерітіндісіне қымыздық қышқылы қосылады, алынған оксалат суспензиясы сүзіледі, тұнба күйдіріледі.

Плутоний оксиді ұнтағын електен өткізіп, ыдыстарға салады. Бұл пішінде плутоний жаңа отын штангаларын өндіру зауытына кірер алдында сақталады.

Отын штангасының қаптама материалын жанармай қаптамасынан бөлу ядролық отынды регенерациялау процесіндегі ең күрделі міндеттердің бірі болып табылады. Қолданыстағы әдістерекі топқа бөлуге болады: отын штангаларының қабықшасы мен өзек материалдарын ажырату арқылы ашу әдістері және қабық материалдарын өзек материалынан бөлмей ашу әдістері. Бірінші топ ядролық отынды еріту алдында отын штангаларының қаптамасын алып тастауды және құрылымдық материалдарды алуды қамтиды. Су-химиялық әдістер қабық материалдарын негізгі материалдарға әсер етпейтін еріткіштерде ерітуді қамтиды.

Бұл әдістерді қолдану алюминийден немесе магнийден және оның қорытпаларынан жасалған қабықтардағы уран металынан жасалған отын шыбықтарын өңдеуге тән. Алюминий күйдіргіш содада немесе азот қышқылында, ал магний - қыздырғанда күкірт қышқылының сұйылтылған ерітінділерінде оңай ериді. Қабықты еріткеннен кейін өзегі азот қышқылында ерітіледі.

Дегенмен, қазіргі заманғы күштік реакторлардың отын штангаларында коррозияға төзімді, нашар еритін материалдардан жасалған қабықтар бар: цирконий, қалайы (циркаль) немесе ниобий қосылған цирконий қорытпалары, тот баспайтын болат. Бұл материалдарды іріктеп еріту тек жоғары агрессивті ортада мүмкін болады. Цирконий фтор қышқылында, оның қымыздық немесе азот қышқылдарымен немесе NH4F ерітіндісімен қоспаларында ерітілген. Тот баспайтын болаттан жасалған қабық - қайнаған кезде 4-6 М H 2 SO 4. Снарядтарды жоюдың химиялық әдісінің негізгі кемшілігі көп мөлшерде тұзды сұйық радиоактивті қалдықтардың түзілуі болып табылады.

Қабықтардың жойылуынан болатын қалдықтардың көлемін азайту және бұл қалдықтарды бірден қатты күйде, ұзақ сақтауға қолайлырақ алу үшін сусыз реагенттердің әсерінен қабықшаларды жою процестері әзірленуде. жоғары температура(пирохимиялық әдістер). Цирконий қабығы 350-800 o C температурада Al 2 O 3 сұйық қабатында сусыз хлорлы сутекпен жойылады. Цирконий ұшқыш ZrC l4-ке айналады және сублимация арқылы негізгі материалдан бөлінеді, содан кейін қатты цирконий диоксидін түзіп, гидролизденеді. . Пирометаллургиялық әдістер қабықшаларды тікелей балқытуға немесе оларды басқа металдардың балқымаларында ерітуге негізделген. Бұл әдістер қабық пен негізгі материалдардың балқу температураларындағы айырмашылықтарды немесе олардың басқа балқытылған металдардағы немесе тұздардағы ерігіштігіндегі айырмашылықтарды пайдаланады.

Снарядтарды жоюдың механикалық әдістері бірнеше кезеңдерді қамтиды. Алдымен отын жинағының соңғы бөліктері кесіліп, жанармай өзектері мен жеке жанармай штангаларының бумаларына бөлшектеледі. Содан кейін қабықтар механикалық түрде әр отын штангасынан бөлек алынады.

Жанармай штангаларын ашу қаптама материалдарын негізгі материалдан бөлмей-ақ жүзеге асырылуы мүмкін.

Су-химиялық әдістерді жүзеге асырған кезде жалпы ерітінді алу үшін қабық пен өзек бір еріткіште ерітіледі. Құрамында бағалы компоненттері жоғары (235U және Pu) отынды өңдеу кезінде немесе өлшемдері мен конфигурациялары бойынша әр түрлі отын штангаларының бір зауытта өңделуінде бірлесе еріту ұсынылады. Пирохимиялық әдістер жағдайында отын штангалары тек қабықты ғана емес, сонымен қатар өзегін де бұзатын газ тәрізді реагенттермен өңделеді.

Қабықты бір уақытта алып тастау арқылы ашу әдістеріне және қабық пен өзектерді бірлескен жою әдістеріне сәтті балама «кесу-сілтілеу» әдісі болды. Әдіс азот қышқылында ерімейтін қабықшалардағы жанармай өзектерін өңдеуге жарамды. Жанармай штангасының жинақтары кішкене бөліктерге кесіледі, ашық отын өзегі химиялық реагенттерге қол жетімді болады және азот қышқылында ериді. Ерітпеген қабықтар оларда сақталған ерітіндінің қалдықтарынан жуылады және сынықтар түрінде жойылады. Жанармай штангаларын кесу белгілі бір артықшылықтарға ие. Алынған қалдықтар - раковиналардың қалдықтары - қатты күйде, яғни. қабықтың химиялық еруі кезіндегі сияқты сұйық радиоактивті қалдықтардың түзілуі болмайды; снарядтарды механикалық алу кезіндегідей құнды құрамдастардың айтарлықтай жоғалуы болмайды, өйткені қабықтардың бөліктерін жоғары толықтықпен жууға болады; кесу станоктарының конструкциясы қаптамаларды механикалық алу үшін станоктардың конструкциясымен салыстырғанда жеңілдетілген. Кесу-сілтілеу әдісінің кемшілігі отын штангаларын кесуге арналған жабдықтың күрделілігі және оған қашықтықтан қызмет көрсету қажеттілігі болып табылады. Қазіргі уақытта механикалық кесу әдістерін электролиттік және лазерлік әдістермен ауыстыру мүмкіндігі зерттелуде.

Жоғары және орташа күйіп кететін қуатты реакторлардың пайдаланылған отын штангаларында үлкен биологиялық қауіп төндіретін газ тәрізді радиоактивті өнімдер: тритий, йод және криптон жиналады. Ядролық отынды еріту кезінде олар негізінен шығарылады және газ ағындарымен бірге жүреді, бірақ ішінара ерітіндіде қалады және содан кейін бөлінеді. үлкен мөлшерлербүкіл өңдеу тізбегі бойынша өнімдер. Тритий әсіресе қауіпті, тритиленген су HTO түзеді, содан кейін оны қарапайым су H2O-дан бөлу қиын. Сондықтан отынды ерітуге дайындау кезеңінде отынды радиоактивті газдардың негізгі массасынан босату, оларды аз мөлшерде қалдық өнімдерде шоғырландыру бойынша қосымша операциялар енгізіледі. Оксидті отын бөліктері 450-470 o C температурада оттегімен тотықтырғыш өңдеуге ұшырайды. Отын торының құрылымы UO 2 -U 3 O 8 ауысуына байланысты қайта реттелгенде, газ тәрізді бөліну өнімдері - тритий, йод, және асыл газдар - шығарылады. Газ тәріздес өнімдерді шығару кезінде, сондай-ақ уран диоксидінің азот оксидіне ауысуы кезінде отын материалын қопсыту материалдардың азот қышқылында кейінгі еруін жеделдетуге көмектеседі.

Ядролық отынды ерітіндіге ауыстыру әдісін таңдау отынның химиялық түріне, отынды алдын ала дайындау әдісіне және белгілі бір өнімділікті қамтамасыз ету қажеттілігіне байланысты. Уран металы 8-11М HNO 3-те, ал уранның қос тотығы 6-8М HNO 3-те 80-100 oС температурада ерітілген.

Еріген кезде отын құрамының бұзылуы барлық радиоактивті бөліну өнімдерінің бөлінуіне әкеледі. Бұл жағдайда газ тәріздес бөліну өнімдері пайдаланылған газдарды шығару жүйесіне түседі. Қалдық газдар атмосфераға шығар алдында тазартылады.

Мақсатты өнімдерді оқшаулау және тазарту

Бірінші экстракция циклінен кейін бөлінген уран мен плутоний бөліну өнімдерінен, нептунийден және бір-бірінен ядролық отын циклінің сипаттамаларына сәйкес келетін деңгейге дейін одан әрі тазартылады, содан кейін коммерциялық түрге айналады.

Уранды одан әрі тазарту үшін ең жақсы нәтижеге экстракция және ион алмасу сияқты әртүрлі әдістерді біріктіру арқылы қол жеткізіледі. Дегенмен, өнеркәсіптік ауқымда бірдей еріткішпен – трибутилфосфатпен қайталанатын экстракция циклдарын қолдану үнемді және техникалық жағынан оңайырақ.

Экстракция циклдарының саны мен уранды тазарту тереңдігі қайта өңдеуге жіберілетін ядролық отынның түрі мен жануымен және нептунийді бөлу міндетімен анықталады. Урандағы қоспалардың α-эмиттерлерінің мазмұнына арналған техникалық сипаттамаларды қанағаттандыру үшін жалпы нептунийді кетіру коэффициенті ≥500 болуы керек. Сорбциялық тазартудан кейін уран сулы ерітіндіге қайта экстракцияланады, оның тазалығы, уран құрамы және 235U байыту дәрежесі талданады.

Уранды тазартудың соңғы сатысы оны уран оксидтеріне айналдыруға арналған – не уранил асқын тотығы, уран оксалат, аммоний уранилкарбонаты немесе аммоний уранат түріндегі тұндыру, содан кейін күйдіру арқылы немесе уран нитраты гексагидратының тікелей термиялық ыдырауы арқылы.

Уранның негізгі массасынан бөлінгеннен кейін плутоний бөліну өнімдерінен, ураннан және басқа актинидтерден γ- және β-белсенділік үшін өзінің фонына дейін одан әрі тазартуға ұшырайды. Зауыттар соңғы өнім ретінде плутоний диоксидін өндіруге, содан кейін химиялық өңдеумен бірге плутонийді қымбат тасымалдауды болдырмайтын отын штангаларын шығаруға ұмтылады, бұл әсіресе плутоний нитратының ерітінділерін тасымалдау кезінде ерекше сақтық шараларын талап етеді. Плутонийді тазарту және байыту бойынша технологиялық процестің барлық кезеңдері ядролық қауіпсіздік жүйелерінің ерекше сенімділігін, сонымен қатар персоналды қорғауды және плутонийдің уыттылығы мен α-сәулеленудің жоғары деңгейіне байланысты қоршаған ортаның ластану мүмкіндігінің алдын алуды талап етеді. Жабдықты әзірлеу кезінде сынилықты тудыруы мүмкін барлық факторлар ескеріледі: бөлінетін материалдың массасы, біртектілігі, геометриясы, нейтрондардың шағылыуы, нейтрондардың модерациясы және жұтылуы, сонымен қатар осы процесте бөлінетін материалдың концентрациясы және т.б. плутоний нитратының сулы ерітіндісінің критикалық массасы 510 г (су рефлекторы болса). Ядролық қауіпсіздікплутоний тармағында операцияларды жүргізу кезінде ол құрылғылардың арнайы геометриясымен (олардың диаметрі мен көлемі) және үздіксіз процестің белгілі бір нүктелерінде үнемі бақыланатын ерітіндідегі плутоний концентрациясының шектелуімен қамтамасыз етіледі.

Плутонийді түпкілікті тазарту және концентрациялау технологиясы экстракцияның немесе ион алмасудың дәйекті циклдарына және плутоний жауын-шашынның қосымша тазарту операциясына, содан кейін оны диоксидке термиялық түрлендіруге негізделген.

Плутоний диоксиді кондициялау қондырғысына түседі, ол жерде күйдіріледі, ұсақталады, електен өткізіледі, топтастырылады және оралады.

Аралас уран-плутоний отынын өндіру үшін уран мен плутонийді химиялық бірге тұндыру әдісі орынды, бұл отынның толық біртектілігіне қол жеткізуге мүмкіндік береді. Бұл процесс пайдаланылған отынды қайта өңдеу кезінде уран мен плутонийді бөлуді қажет етпейді. Бұл жағдайда ығыстырып аршу арқылы уран мен плутонийді ішінара бөлу арқылы аралас ерітінділер алынады. Осылайша PuO2 мөлшері 3% термиялық нейтрондардағы жеңіл суды ядролық реакторлар үшін, сондай-ақ PuO2 мөлшері 20% жылдам нейтронды реакторлар үшін (U, Pu)O2 алуға болады.

Пайдаланылған отынды қайта өңдеудің орындылығы туралы пікірталас ғылыми-техникалық және экономикалық сипатта ғана емес, сонымен қатар саяси сипатта, өйткені қайта өңдеу зауыттарын салу ядролық қарудың таралу қаупін тудырады. Орталық мәселе - өндірістің толық қауіпсіздігін қамтамасыз ету, яғни. плутонийді бақыланатын пайдалану кепілдіктерін және экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету. Сондықтан ядролық отынды химиялық қайта өңдеудің технологиялық процесін бақылаудың тиімді жүйелері, процестің кез келген сатысында бөлінетін материалдардың мөлшерін анықтау мүмкіндігін қамтамасыз ететін қазіргі уақытта құрылуда. Баламалы технологиялық процестер деп аталатын ұсыныстар, мысалы, процестің кез келген сатысында плутоний ураннан және ыдырау өнімдерінен толық бөлінбейтін, оны жарылғыш құрылғыларда пайдалану мүмкіндігін айтарлықтай қиындатады CIVEX процесі, сондай-ақ қамтамасыз етуге қызмет етеді. ядролық қаруды таратпау кепілдігі.

Civex - плутонийді шығармай, ядролық отынды көбейту.

ҚҚҚ қайта өңдеудің экологиялық тазалығын арттыру үшін қайта өңдеу жүйесінің құрамдас бөліктерінің құбылмалылығының айырмашылығына негізделген сусыз технологиялық процестер әзірленуде. Сусыз процестердің артықшылығы олардың ықшамдылығы, күшті сұйылтулардың болмауы және сұйық радиоактивті қалдықтардың үлкен көлемінің түзілуі және радиациялық ыдырау процестерінің аз әсер етуі. Пайда болған қалдықтар қатты фазада және айтарлықтай аз көлемді алады.

Қазіргі уақытта станцияда бірдей емес қондырғылар (мысалы, үш бірдей жылу нейтронды қондырғылар) емес, әртүрлі типтегі (мысалы, екі жылу және бір жылдам реактор) атом электр станциясын ұйымдастыру нұсқасы зерттелуде. Алдымен 235U байытылған отын термиялық реакторда жағылады (плутоний түзілуімен), содан кейін отын жылдам реакторға ауыстырылады, онда алынған плутонийдің көмегімен 238U өңделеді. Қолдану циклі аяқталғаннан кейін пайдаланылған отын тікелей атом электр станциясының аумағында орналасқан радиохимиялық зауытқа беріледі. Зауыт отынды толық қайта өңдеумен айналыспайды – пайдаланылған отыннан тек уран мен плутонийді бөлумен шектеледі (осы элементтердің гексафторидті фторидтерін айдау арқылы). Бөлінген уран мен плутоний жаңа аралас отын алу үшін пайдаланылады, ал қалған пайдаланылған отын пайдалы радионуклидтерді бөлетін зауытқа немесе кәдеге жаратуға жіберіледі.

1-ден 5-ке дейінгі қауіптілік кластарынан қалдықтарды шығару, өңдеу және кәдеге жарату

Біз Ресейдің барлық аймақтарымен жұмыс істейміз. Жарамды лицензия. Қорытынды құжаттардың толық жиынтығы. Клиентке жеке көзқарас және икемді баға саясаты.

Осы пішінді пайдалана отырып, сіз қызметтерге сұраныс, сұраныс қалдыра аласыз коммерциялық ұсыныснемесе біздің мамандардан тегін кеңес алыңыз.

Жіберу

20 ғасырда идеалды энергия көзін үздіксіз іздеу аяқталды. Бұл көз атомдардың ядролары және оларда болатын реакциялар болды - ядролық қарудың белсенді дамуы және атом электр станцияларының құрылысы бүкіл әлемде басталды.

Бірақ планета тез арада ядролық қалдықтарды өңдеу және жою мәселесіне тап болды. Ядролық реакторлардың энергиясы осы саланың қалдықтары сияқты көптеген қауіп төндіреді. Осы уақытқа дейін терең өңделген өңдеу технологиясы жоқ, ал кен орнының өзі белсенді дамып жатыр. Сондықтан қауіпсіздік ең алдымен дұрыс кәдеге жаратуға байланысты.

Анықтама

Ядролық қалдықтар құрамында радиоактивті изотоптарбелгілі химиялық элементтер. Ресейде «Атом энергиясын пайдалану туралы» № 170 Федералдық заңында (1995 жылғы 21 қарашадағы) берілген анықтамаға сәйкес мұндай қалдықтарды одан әрі пайдалану қарастырылмаған.

Материалдардың негізгі қауіптілігі - тірі организмге зиянды әсер ететін сәулеленудің үлкен дозаларының шығарылуы. Радиоактивті әсердің салдары генетикалық бұзылуларды, сәуле ауруы мен өлімді қамтиды.

Классификация картасы

Ресейдегі ядролық материалдардың негізгі көзі атом энергетикасы және әскери әзірлемелер болып табылады. Барлық ядролық қалдықтардың радиацияның үш дәрежесі бар, олар физика курстарынан көпке таныс:

• Альфа - сәулелену.
• Бета – шығаратын.
• Гамма - сәуле шығару.

Біріншісі ең зиянсыз болып саналады, өйткені олар басқа екеуіне қарағанда қауіпті емес радиация деңгейін тудырады.Рас, бұл олардың ең қауіпті қалдықтар класына енуіне кедергі келтірмейді.


Жалпы, Ресейдегі ядролық қалдықтардың классификация картасы оны үш түрге бөледі:

1. Қатты ядролық қалдықтар. Бұған энергетика саласындағы техникалық қызмет көрсетуге арналған материалдардың, қызметкерлердің киімі мен жұмыс кезінде жиналатын қоқыстардың үлкен көлемі кіреді. Мұндай қалдықтар пештерде жағылады, содан кейін күл арнайы цемент қоспасымен араласады. Ол бөшкелерге құйылады, мөрленеді және сақтауға жіберіледі. Жерлеу төменде егжей-тегжейлі сипатталған.
2. Сұйықтық. Ядролық реакторлардың жұмысы технологиялық шешімдерді қолданбай мүмкін емес. Бұған қоса, бұл арнайы костюмдерді өңдеуге және жұмысшыларды жууға арналған суды қамтиды. Сұйықтықтар мұқият буланады, содан кейін көму орын алады. Сұйық қалдықтар жиі қайта өңделеді және ядролық реакторларға отын ретінде пайдаланылады.
3. Реакторлардың, көліктердің және құрылыстардың құрылымдық элементтері техникалық бақылаукәсіпорында жеке топты құрайды. Оларды кәдеге жарату ең қымбат. Бүгінгі таңда екі нұсқа бар: саркофагты орнату немесе оны ішінара залалсыздандыру арқылы бөлшектеу және одан әрі көму үшін қоймаға жіберу.

Ресейдегі ядролық қалдықтар картасы сонымен қатар төменгі және жоғары деңгейлерді анықтайды:

• Төменгі деңгейдегі қалдықтар – емдеу мекемелерінің, институттардың және ғылыми орталықтардың қызметі кезінде пайда болады. Мұнда химиялық сынақтар жүргізу үшін радиоактивті заттар қолданылады. Бұл материалдардың сәулелену деңгейі өте төмен. Дұрыс кәдеге жарату қауіпті қалдықтарды шамамен бірнеше апта ішінде кәдімгі қалдыққа айналдыруы мүмкін, содан кейін оны кәдімгі қалдық ретінде жоюға болады.
• Жоғары деңгейдегі қалдықтар реакторлық отын мен әскери өнеркәсіпте ядролық қару жасау үшін пайдаланылатын материалдар болып табылады. Станциялардағы жанармай арнайы штангалардан тұрады радиоактивті зат. Реактор шамамен 12 - 18 ай жұмыс істейді, содан кейін отынды ауыстыру керек. Қалдықтардың көлемі өте үлкен. Ал бұл көрсеткіш атом энергетикасын дамытушы елдердің барлығында өсіп келеді. Жоғары деңгейдегі қалдықтарды кәдеге жарату қоршаған орта мен адамдар үшін апатты болдырмау үшін барлық нюанстарды ескеруі керек.

Қайта өңдеу және кәдеге жарату

Қазіргі уақытта ядролық қалдықтарды кәдеге жаратудың бірнеше әдістері бар. Олардың барлығының өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар, бірақ оларды қалай қарасаңыз да, олар радиоактивті әсер ету қаупінен толық құтылуға мүмкіндік бермейді.

Жерлеу

Қалдықтарды кәдеге жарату - Ресейде әсіресе белсенді қолданылатын кәдеге жаратудың ең перспективалы әдісі. Біріншіден, қалдықтарды шынылау немесе «әйнектеу» процесі жүреді. Қолданылған зат күйдіріледі, содан кейін қоспаға кварц қосылады және бұл «сұйық шыны» арнайы цилиндрлік болат қалыптарға құйылады. Алынған шыны материал суға төзімді, бұл радиоактивті элементтердің қоршаған ортаға түсу мүмкіндігін азайтады.

Дайын цилиндрлер қайнатылады және мұқият жуылады, ең аз ластанудан құтылады. Содан кейін олар өте ұзақ уақытқа сақтауға жіберіледі. Қойма геологиялық тұрақты аумақтарда қоймаға зақым келмейтіндей етіп орналастырылған.

Геологиялық кәдеге жарату 300 метрден астам тереңдікте қалдықтарды ұзақ уақыт одан әрі күтіп ұстауды қажет етпейтіндей етіп жүргізіледі.

Жану

Кейбір ядролық материалдар, жоғарыда айтылғандай, өндірістің тікелей нәтижесі және энергетикалық сектордағы жанама өнімдердің бір түрі болып табылады. Бұл өндіріс кезінде сәулеленуге ұшыраған материалдар: макулатура, ағаш, киім-кешек, тұрмыстық қалдықтар.

Мұның бәрі деңгейін азайту үшін арнайы жасалған пештерде жағылады улы заттаратмосферада. Күл басқа қалдықтармен қатар цементтелген.

Цементтеу

Ресейдегі ядролық қалдықтарды цементтеу арқылы кәдеге жарату (әдістердің бірі) кең таралған тәжірибелердің бірі болып табылады. Идеясы – сәулеленген материалдар мен радиоактивті элементтерді арнайы ыдыстарға салып, кейін олар арнайы ерітіндімен толтырылады. Мұндай ерітіндінің құрамына химиялық элементтердің тұтас коктейлі кіреді.

Нәтижесінде, ол іс жүзінде әсер етпейді сыртқы орта, бұл дерлік шексіз мерзімге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Бірақ мұндай жерлеу тек орташа қауіптілік деңгейіндегі қалдықтарды жою үшін мүмкін болатынын ескерген жөн.

Мөр

Қалдықтарды жоюға және олардың көлемін азайтуға бағытталған көпжылдық және жеткілікті сенімді тәжірибе. Ол негізгі отын материалдарын өңдеу үшін пайдаланылмайды, бірақ басқа қалдықтарды өңдеуге мүмкіндік береді төмен деңгейҚауіп. Бұл технологияда төмен қысым күші бар гидравликалық және пневматикалық престер қолданылады.

Қайта пайдалану

Радиоактивті материалды энергетика саласында пайдалану осы заттардың ерекше белсенділігіне байланысты толық көлемде болмайды. Уақытты өткізгеннен кейін қалдықтар әлі де реакторлар үшін әлеуетті энергия көзі болып қала береді.

Қазіргі әлемде, әсіресе Ресейде, энергетикалық ресурстарға қатысты жағдай айтарлықтай күрделі, сондықтан ядролық материалдарды реакторлар үшін отын ретінде қайталама пайдалану енді керемет емес болып көрінеді.

Бүгінгі таңда пайдаланылған шикізатты энергияны қолдану үшін пайдалануға мүмкіндік беретін әдістер бар. Өңдеу үшін қалдықтардың құрамындағы радиоизотоптар қолданылады азық-түлік өнімдеріжәне термоэлектрлік реакторлардың жұмысына арналған «аккумулятор» ретінде.

Бірақ технология әлі де дамып жатыр, және идеалды өңдеу әдісі табылған жоқ. Дегенмен, ядролық қалдықтарды өңдеу және жою оларды реакторларға отын ретінде пайдалану арқылы мұндай қалдықтармен байланысты мәселені ішінара шеше алады.

Өкінішке орай, Ресейде ядролық қалдықтардан құтылудың мұндай әдісі іс жүзінде әзірленбейді.

Томдар

Ресейде, бүкіл әлемде көмуге жіберілетін ядролық қалдықтардың көлемі жыл сайын ондаған мың текше метрді құрайды. Жыл сайын еуропалық қоймалар шамамен 45 мың текше метр қалдықты қабылдайды, ал АҚШ-та бұл көлемді Невада штатындағы бір ғана полигон сіңіреді.

Шетелде және Ресейде ядролық қалдықтар және онымен байланысты жұмыстар жоғары сапалы технологиялармен және жабдықтармен жабдықталған мамандандырылған кәсіпорындардың қызметі болып табылады. Кәсіпорындарда қалдықтар пайда болады әртүрлі жолдарменжоғарыда сипатталған өңдеу. Нәтижесінде көлемді азайтуға, қауіптілік деңгейін төмендетуге, тіпті энергетика саласындағы кейбір қалдықтарды ядролық реакторларға отын ретінде пайдалануға болады.

Бейбіт атом бәрі оңай емес екенін әлдеқашан дәлелдеген. Энергетика саласы дамып келеді және дами береді. Бұл туралы да айтуға болады әскери сала. Бірақ егер біз кейде басқа қалдықтардың шығарылуына көз жұмып қарайтын болсақ, ядролық қалдықтарды дұрыс пайдаланбау бүкіл адамзат үшін жалпы апатқа әкелуі мүмкін. Сондықтан бұл мәселе кеш болмай тұрғанда ертерек шешілуін талап етеді.

Ғаламшар халқының саны, сонымен бірге оның энергияға деген қажеттілігі жыл сайын тек газ бен мұнай бағасымен бірге өсіп келеді, оны өңдеу, айтпақшы, жер экологиясы үшін қайғылы және қайтымсыз зардаптары бар. Ал ядролық энергетиканың бүгінде рентабельділігі жағынан да, жаһандық энергетикалық қажеттіліктерді қанағаттандыру мүмкіндігі жағынан да лайықты баламасы жоқ.

Мұндай мәлімдемелер өте дерексіз болып көрінгенімен, іс жүзінде атом энергиясынан бас тарту азық-түлік, киім-кешек, дәрі-дәрмек, жайлылық сияқты барлығына қажет нәрселердің күрт қымбаттауын білдіреді. тұрмыстық техника, білім, медицина, әлем бойынша еркін қозғалу мүмкіндігі және т.б. Мұндай жағдайда ең жақсы шешім атом энергиясын барынша қауіпсіз және тиімді етуге күш салу болып табылады.

Бұл шындықты бәрі біле бермейді: жаңа ядролық отын адамдарға қауіп төндірмейді. Өнеркәсіптік автоматтандыруды кеңінен енгізгенге дейін уран диоксиді отын түйіршіктері құрастыру штангаларына қолмен айдалды. Ядролық реакторда сәулеленуден кейін отынның радиоактивтілігі бірнеше миллион есе артады. Дәл осы сәтте ол адамдар мен қоршаған ортаға қауіпті болады.

Кез келген өндіріс сияқты атом электр станциялары да қалдықтарды шығарады. Сонымен қатар, атом электр станциялары шығаратын қалдықтардың мөлшері басқа салалармен салыстырғанда айтарлықтай аз, бірақ оның қоршаған ортаға қауіптілігі жоғары болғандықтан, ерекше өңдеуді қажет етеді. Бұл жерде БАҚ-та жиі туындайтын RW (радиоактивті қалдықтар) және SNF (жұмсалған ядролық отын) ұғымдары арасындағы кейбір шатасуларды нақтылау қажет.

Ресейлік классификацияға сәйкес SNF реактордан шығарылған пайдаланылған отын элементтеріне жатады. Шахталарда өндірілген табиғи уранның пайдаланылған ядролық отынға айналу жолын қарастырайық. Біз білетіндей, табиғи уран уран-235 және уран-238 изотоптарынан тұрады. Қазіргі атом электр станциялары уранмен жұмыс істейді - 235. Бірақ 235 изотопының (бар болғаны 0,7%) төмен болуына байланысты, ядролық отын ретінде пайдалану үшін жер қойнауынан алынған уран бірнеше пайызға дейін байытылуы керек. Реакторларда қолданылатын уран отын элементтеріне (отын элементтеріне) орналастырылады, олардан отын тораптары алтыбұрышты өзектер түрінде жиналады. Олар критикалық массаға жеткенше реакторға батырылады. Реакторды іске қоспас бұрын жанармай өзектерінде 95% уран-238 және 5% уран-235 бар. Реактор жұмысының нәтижесінде уран-235 орнында бөліну өнімдері – радиоактивті изотоптар пайда болады. Штангалар жойылады, бірақ пайдаланылған ядролық отын ретінде.

SNF-тің байлығы бар ресурстық потенциал. Біріншіден, химиялық жолмен алуға болатын пайдаланылған отынның радиоизотоптары медицинада және ғылымда кеңінен қолданылады. Тек медициналық мақсатта ғана емес – уранның ыдырауы кезінде реакторда түзілетін платина тобындағы металдар рудадан алынатын металдарға қарағанда арзанырақ. Екіншіден, пайдаланылған отынның құрамында уран-238 бар, ол бүкіл әлемде болашақ атом электр станцияларының негізгі отын элементі ретінде қарастырылады. Осылайша, қайта өңделген пайдаланылған ядролық отын жаңа ядролық отынды алудың ең бай көзі болып қана қоймай, уран кен орындарының экологиялық мәселелерін шешеді: уран кеніштерін игерудің қажеті жоқ, өйткені қазіргі уақытта 22 мың тонна пайдаланылған ядролық отын бар. Ресейде жинақталған. Бұл ретте қайта өңдеуге келмейтін және қоршаған ортадан сенімді оқшаулауды қажет ететін пайдаланылған отындағы радиоактивті элементтердің мөлшері небәрі 3% құрайды. Анықтама үшін: 50 тонна пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеу 1,6 миллиард текше метр табиғи газды немесе 1,2 миллион тонна мұнайды үнемдейді.

Радиоактивті қалдықтардың (RAW) құрамында радиоизотоптар да бар. Айырмашылығы - оларды өндіру мүмкін емес немесе оларды өндіруге кететін шығындар экономикалық тұрғыдан мүмкін емес. Қазіргі уақытта радиоактивті қалдықтардың түріне байланысты радиоактивті қалдықтармен жұмыс істеудің бірнеше жолы бар. Іс-әрекеттердің реттілігі келесідей: біріншіден, радиоактивті қалдықтардың көлемі азаяды. Бұл жағдайда қатты радиоактивті қалдықтар үшін престеу немесе жағу, сұйық радиоактивті қалдықтар үшін – коагуляция және булану, механикалық немесе ион алмастырғыш сүзгілер арқылы өңдеу қолданылады. Арнайы мата немесе талшықты сүзгілерді қолданып өңдеуден кейін газ тәрізді радиоактивті қалдықтардың көлемі азаяды. Келесі кезең – иммобилизациялау, яғни радиоактивті қалдықтарды цемент, битум, шыны, керамика немесе радиоактивті қалдықтардың қоршаған ортаға таралу ықтималдығын төмендететін басқа да материалдардың берік матрицасына орналастыру. Алынған массалар арнайы контейнерлерге салынып, содан кейін сақталады. Қорытынды кезең – радиоактивті қалдықтары бар контейнерлерді көму орнына көшіру.

Ғалымдардың пікірінше, қазіргі кезде радиоактивті қалдықтарды кәдеге жаратудың ең тиімді әдісі – тұрақты геологиялық құрылымдарда. жер қыртысы. Бұл әдіс ондаған мың жылдан миллиондаған жылдарға дейін тиімді оқшаулау кедергісін қамтамасыз етеді. Еуропалық атом қоғамының электронды бюллетенінде жарияланған Франциядағы Subatech зертханасы мен Бельгиядағы SCK-CEN зерттеу орталығының бірлескен зерттеулерінің нәтижелері ядролық қалдықтары бар блоктар өздерінің тұтастығын сақтай алатын кезеңнің 100 мың жылдан асатынын көрсетті. Зерттеушілер әртүрлі уақыт кезеңдері ішінде ашық және жабық отын циклдерінен көмілген ядролық қалдықтардың ықтимал еруінің ықтималды бағасын жасағаннан кейін осындай қорытындыға келді.

Жақында халықаралық деңгейде ғылыми-практикалық конференцияСондай-ақ «Ядролық энергияның қауіпсіздігі, тиімділігі және экономикасы», пайдаланылған ядролық отынды басқарудың өзекті мәселелері талқыланды. Ресейде пайдаланылған ядролық отынды сақтау және қайта өңдеуді қазіргі уақытта «Маяк» өндірістік бірлестігі (Озерск қ.) жүзеге асырады. Челябинск облысы) және «Росатом» мемлекеттік корпорациясының ядролық және радиациялық қауіпсіздік кешеніне кіретін тау-кен-химия комбинаты (Железногорск, Красноярск өлкесі). «Росатом» Мемлекеттік корпорациясының кеңесшісі И.В. Гусаков-Станюкович ведомстволық «Инфрақұрылымды құру және пайдаланылған ядролық отынмен жұмыс істеудің 2011-2020 жылдарға және 2030 жылға дейінгі кезеңге арналған бағдарламасы» туралы айтты. Оның айтуынша, бүгінде қолда бар 22 мың тонна пайдаланылған отынның басым бөлігі атом электр станцияларында орналасқан. Сонымен қатар, жыл бойына сақтауға кететін сома АЭС осы уақыт ішінде өндіре алатын мөлшерден аз. Ал егер VVER типті реакторларды пайдаланатын станциялардан (қысымдағы су энергетикалық реактор) пайдаланылған отын Тау-кен химия комбинатында сақтау үшін немесе ПА Маяк федералдық мемлекеттік унитарлық кәсіпорнында қайта өңдеу үшін тасымалданатын болса, онда негізгі мәселе қазіргі уақытта көлемі 12,5 мың тонна болатын РБМК реакторларының (жоғары қуатты арналы реактор) пайдаланылған отыны. Тау-кен-химия комбинатында РБМК пайдаланылған отынды құрғақ сақтау қоймасы жақында жұмыс істей бастады, ал 2012 жылдың көктемінде Ленинград АЭС-інен пайдаланылған отынмен алғашқы пойыз келді. Алдағы уақытта Ленинград, Курск және Смоленск АЭС-терінен кондицияланған СҚҚ Тау-химия комбинатына, ал стандартқа сай келмейтін МҚҚ ПА Маякқа жөнелтілетін болады.

2018 жылға қарай инфрақұрылымды құру және пайдаланылған ядролық отынды өңдеу бағдарламасын іске асыру АЭС алаңдарынан пайдаланылған ядролық отынды жыл сайын шығару көлемін ұлғайтуға мүмкіндік береді, бұл пайдаланылған ядролық отынның жылдық өндірісінен 1,5 есе асып түседі. Ал 2030 жылға қарай РБМК-1000 және ВВЕР-1000 реакторларының пайдаланылған отынының барлық 100%-ы МКК алаңында ұзақ мерзімді орталықтандырылған сақтауға орналастырылады, содан кейін МКК негізгі мамандануы MOX отынын өндіру болады. VVER-440 және BN-600 реакторларынан, сондай-ақ көліктік және ғылыми-зерттеу реакторларынан пайдаланылған отынның жоспарына келетін болсақ, бұл пайдаланылған отынды қайта өңдеу «Маяк» зауытында жүзеге асырылады. Ерекше жағдай Билибино АЭС болады, мұнда пайдаланылған отынды географиялық қашықтығына байланысты орталықтандырылған қайта өңдеу объектілеріне тасымалдау практикалық емес, сондықтан ол жерде көміледі.

Қазіргі уақытта пайдаланылған ядролық отынды басқару шектеуші кезең болып табылады, яғни атом энергетикасының даму болашағын анықтайды. Ядролық энергетикасы бар барлық елдер (бәлкім, Францияны қоспағанда) пайдаланылған ядролық отынның орасан зор мөлшерін жинақтаған және бұл мәселенің шешілмеуі ядролық жобаларды дамытудың одан әрі жоспарларын іске асыруды күмән тудырады.

Ресейлік ерекшелік - бұл біздің еліміздегі атом энергетикасының даму тарихымен байланысты жинақталған отынның кең ауқымы. Сондықтан пайдаланылған ядролық отын мәселесін шешу үшін бірқатар бірегей технологияларды жасап, инфрақұрылымдық нысандар кешенін құру қажет.

Ресейде дамыған SNF басқару жүйесі SNF сақтауды, тасымалдауды және қайта өңдеуді қамтиды. Сақтау атом электр станциялары мен ғылыми-зерттеу реакторларының реакторлық және жергiлiктi қоймаларында, «Росатом» Мемлекеттік корпорациясының екі зауытындағы бассейндік типтегі қоймаларда - МКК ФСЭУ және Маяк ФСЭУ - сыйымдылығы 8600 тонна және 2500 тонналық қоймаларда жүзеге асырылады. тонна, тиісінше, сондай-ақ ядролық қызмет кемелерінде мұзжарғыштар флоты(көлік реакторларынан SNF) және жағалаудағы техникалық базалар.

Бүгінгі таңда «Росатом» мемлекеттік корпорациясының нысандарында барлығы 22 мың тонна пайдаланылған ядролық отын жинақталған. Жыл сайын ресейлік атом электр станцияларының реакторларынан шамамен 650 тонна пайдаланылған отын түсіріледі, бұл көлемнің 15% -ы қайта өңделеді.

Жинақталған және жаңадан өндірілген пайдаланылған ядролық отын мәселесін шешу үшін «Росатом» мемлекеттік корпорациясы нормативтік, қаржылық, экономикалық және инфрақұрылымдық құрамдас бөліктерді қамтитын пайдаланылған отынды басқару жүйесін құруда. SNF басқару ағынының диаграммасы әртүрлі түрлері 2030 жылға дейінгі кезеңге 1-суретте көрсетілген.

Қазіргі уақытта пайдаланылған ядролық отынмен, радиоактивті қалдықтармен жұмыс істеу және ядролық объектілерді пайдаланудан шығару саласындағы жинақталған мәселелерді шешудің негізгі қаржылық механизмі «2008 жылға және 2015 жылға дейінгі кезеңге ядролық және радиациялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету» Федералдық мақсатты бағдарламасы (FTP NRS) болып табылады. ). 2015 жылдан бастап пайдаланылған отынға иелік ететін заңды тұлғалардан (негізінен «Росэнергоатом концерні» ААҚ) пайдаланылған отынды басқару қорына аударымдар басталады.

Іске асыру Федералдық мақсатты ядролық қауіпсіздік бағдарламасымен қарастырылған негізгі SNF жобаларының ішінде мыналарды атап өткен жөн:

• РБМК-1000 және ВВЕР-1000 пайдаланылған отынның «құрғақ» қоймасын салу;
• газхимиялық кешендегі қолданыстағы «ылғалды» қойманы қайта құру;
• пайдаланылған ядролық отынның жинақталған көлемдерін атом электр станцияларынан шығаруды дайындау және қамтамасыз ету;
• АМБ типті реакторлардан пайдаланылған отынды өңдеу бойынша жұмыстар кешені (пайдаланылған отын жинақтарын бөлу және «Маяк» ҚБ пайдаланылған отынды қайта өңдеу);
• өнеркәсіптік реакторлардың жұмысынан жинақталған жоғары байытылған DAV-90 блоктарын шығару және өңдеу;
• негізінде пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеу бойынша тәжірибелік демонстрациялық орталық құру инновациялық технологиялар;
• пайдаланылған отынды зерттеу реакторларынан «Маяк» ФГУП қайта өңдеуге шығару және т.б.

Маяк ПБ радиохимиялық өндірісі

Бүгінгі таңда Ресейде бір ғана радиохимиялық өндіріс орны бар - ВВЕР-440, БН-600 реакторларынан, ғылыми-зерттеу және көліктік қондырғылардан пайдаланылған отын өңделетін Маяк ПА РТ-1 кешені. Технологиялық схема өзгертілген PUREX процесі болып табылады. Сонымен қатар, RT-1 уран мен плутонийден басқа нептунийді де өндіретін әлемдегі жалғыз радиохимиялық өндіріс орны болып табылады. Осылайша, Ресейде одан әрі кәдеге жаратуға арналған әйнектелген жоғары деңгейлі қалдықтар қазіргі уақытта көмілген қалдықтардың ұзақ мерзімді радиоуыттылығына ең үлкен жалпы үлес қосатын радионуклидтерді қамтымайды. Сонымен қатар, RT-1 изотоптық өнімдерді өндіру үшін нуклидтерді бөлуге арналған әлемдегі жалғыз жоғары деңгейдегі қалдықтарды фракциялау қондырғысын басқарады. Ядролық қауіпсіздіктің Федералдық мақсатты бағдарламасы экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету, сұйық радиоактивті қалдықтарды шығаруды кезең-кезеңмен азайту және тоқтату бойынша шараларды жүзеге асыруды «ПА Маяк» Федералдық мемлекеттік унитарлық кәсіпорнымен қамтамасыз етеді. Мұндай оқиғаларға мыналар жатады:

• Теха су қоймаларының каскады мәселелерінің стратегиялық шешімдерін әзірлеу;
• V-9 (Қарачай) және V-17 (Ескі батпақ) су қоймаларын сақтау;
• тазартылған суды сол жағалау каналына ағызатын ортақ кәріз жүйесін құру;
• арнаулы кәріз суларын, орташа және төмен радиоактивті қалдықтарды тазарту құрылыстарын салу;
• сұйық және гетерогенді сұйық қалдықтарды цементтеу кешенін құру;
• ТЖҚ өңдеу кешенін құру және қатты АЖЖ және ТТҚ үшін жер асты қоймасын салу;
• жаңа шынылау пешін құру және әйнектелген ТТҚ қоймасын кеңейту;
• қазіргі заманғы радиоэкологиялық мониторинг жүйесін құру.

П.А.Маяк технологиялық қалдықтардың көлемін азайту үшін пайдаланылған отынды қайта өңдеудің технологиялық сызбаларын жаңғырту, сондай-ақ пайдаланылған отынның барлық түрлерін, соның ішінде қазіргі уақытта қайта өңделмейтіндерін алу және қайта өңдеу мүмкіндігін қамтамасыз ету бойынша жұмыстарды жүргізуде. Орта мерзімді перспективада жинақталған пайдаланылған ядролық отынның ең «проблемалық» түрлерін – АМБ, ЭГП (тиісті шешім қабылданған жағдайда), DAV, ақаулы РБМК жинақтарын және т.б. қайта өңдеуді қамтамасыз ету қажет.

АМБ пайдаланылған отынды қайта өңдеуге дайындау

Ядролық және радиациялық қауіпсіздік саласындағы өзекті мәселелердің бірі АМБ реакторларынан пайдаланылған отынды басқару болып табылады. Белоярск АЭС-індегі екі АМБ реакторы 1989 жылы тоқтатылды. Пайдаланылған отын реакторлардан түсірілді және қазіргі уақытта Белоярск АЭС-тің салқындату бассейндерінде және Маяк ПА-ның «дымқыл» қоймасында сақталады.

Пайдаланылған АМБ отын жинақтарының сипатты ерекшеліктері отын құрамының 40-қа жуық түрі мен үлкен габариттік өлшемдердің болуы (жұмсалған жинақтардың ұзындығы шамамен 13 м). Оларды Белоярск АЭС-те сақтау кезіндегі басты мәселе кассеталық қаптама құбырларының коррозиясы және пайдаланылған отын бассейндерінің төсемі болып табылады.

Федералдық мақсатты ядролық қауіпсіздік бағдарламасы АМБ пайдаланылған отынды басқару бойынша жұмыстар кешенін қарастырады, оның ішінде Маяк ПБ-да оны қайта өңдеу. Қазіргі уақытта АМБ пайдаланылған отынды радиохимиялық қайта өңдеу технологиялары және технологиялық регламенттер таңдап алынды және негізделді. 2011 жылы АМБ пайдаланылған отынның аналогы АМ отынын тәжірибелік қайта өңдеу жүргізілді. Кесу және енетін бөлімшенің жобасы әзірленді, оны құру бойынша күрделі жұмыстарға (жұмыс құжаттамасын әзірлеу, құрылыс жұмыстары және СПД жабдықтарын өндіру) конкурс өткізілді. Сонымен бірге, Белоярск АЭС-те АМБ пайдаланылған отынды қауіпсіз сақтау шаралары жүргізілді: тот баспайтын қаптамаларға К17у көміртекті болат кассеталарын орнату, дайындау. техникалық құралдарсалқындату тоғанының төсемінің ағып кетуін жедел іздестіру және жою, қайта құру үшін желдету жүйелері, бассейндерге жақын орналасқан үй-жайларды герметизациялауға дайындық. 2015 жылға қарай «Маяк» ПА-да пайдаланылған отын тораптары бар кассеталарды кесу бойынша технологиялық шешімдерді әзірлеу және сынауды аяқтау және пайдаланылған отынды радиохимиялық өңдеу, жабдықтарды монтаждау, «Маяк» ӨСБ-де кесу-өткізу бөлімін іске қосу және іске қосу жоспарлануда.

АМБ пайдаланылған отынды кесу және қайта өңдеуді бастау 2016 жылға жоспарланған. 2018 жылға қарай «Маяк» ҚБ сақтау бассейнінде сақталған пайдаланылған отынды қайта өңдеу керек, 2020 жылы Белояр АЭС бассейндерін осы отыннан толығымен босату жоспарлануда, ал 2023 жылы оны қайта өңдеу аяқталады.

EGP SNF мәселесінің түпкілікті шешіміне арналған опциялар

Қазіргі уақытта соңғы кезеңде шешім қабылданбаған пайдаланылған ядролық отынның жалғыз түрі - ЭГП реакторларынан (Билибино АЭС) алынатын отын. АМБ пайдаланылған отын сияқты ол да ұзақ, отын құрамының құрамы АМБ отынының бір модификациясының құрамына жақын, сондықтан бұл түрі SNF Маякта ORP жұмыс істей бастағаннан кейін, яғни 2016 жылдан кейін қайта өңделуі мүмкін. Алайда, Билибино АЭС-тің өте үлкен қашықтығы, пайдаланылған отынды станса алаңынан шығару және шығару үшін инфрақұрылымның және оның орналасқан ауданында барабар көлік инфрақұрылымының болмауы бұл жобаны іске асыруға өте жоғары шығындарды анықтайды. Сонымен бірге, Билибино АЭС орналасқан аймақтағы мәңгі тоңдар радиоактивті қалдықтар мен пайдаланылған ядролық отынды соңғы оқшаулау пунктін ұйымдастыру үшін қолайлы жағдай жасайды, мысалы:

• табиғи термофизикалық кедергіні пайдалану;
• сақтау қоймасынан қоршаған ортаға радионуклидтердің миграциясын болдырмайтын қабылдаушы геологиялық ортада бос судың болмауы;
• мәңгі мұзда тотығу-тотықсыздану реакцияларын бәсеңдетеді, бұл инженерлік тосқауылдардың қызмет ету мерзімін арттырады.

Федералдық мақсатты ядролық қауіпсіздік бағдарламасы аясында Билибино АЭС алаңынан пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеу үшін шығару нұсқалары әзірленді:

• автомобильмен Черский теңіз портына, одан әрі теңіз арқылы Мурманскіге, одан әрі теміржол арқылы«Маяк» ҚБ;
• автомобильмен Кепервеем әуежайына, одан кейін әуе арқылы Емельяново әуежайына, одан кейін теміржолмен Маяк ПА.

Басқа нұсқа Билибино АЭС алаңына тікелей жақын жерде ұңғыманы немесе адиттік типті жерасты оқшаулау үшін тәжірибелік өнеркәсіптік нысанды салуды қамтиды («Қауіпсіздік ядролық технологияжәне қоршаған орта», No 2-2012, б. 133-139). 2012 жылы ЭКГ-дан пайдаланылған отынды өңдеу нұсқаларының бірінің пайдасына жан-жақты негізделген таңдауды 2012 жылы құрамында «Росатом» мемлекеттік корпорациясының, Чукотка әкімшілігінің, атом өнеркәсібі ұйымдарының өкілдері – көліктік және технологиялық әзірлеушілер кіретін жұмыс тобы жасау керек. EGP және Ростехнадзор сараптамалық ұйымының (STC NRS) SNF өңдеу схемалары.

Сәулеленген DAV блоктарын өңдеу

Қазіргі уақытта Сібір химия және тау-кен химия комбинаттарында жоғары байытылған ураны бар сәулеленген DAV-90 блоктарының үлкен көлемі жинақталған. Олар 1989 жылдан бері реактор зауытының салқындату бассейндерінде сақталады. ДАВ-90 блоктарының снарядтарының жай-күйін жыл сайынғы тексеру коррозиялық ақаулардың болуын көрсетеді.

«Росатом» мемлекеттік корпорациясы «Маяк» ПА өңдеу үшін DAV-90 қондырғыларын экспорттау туралы шешім қабылдады. Қауіпсіздіктің барлық заманауи талаптарына жауап беретін көліктік және орауыш ыдыстардың партиясы әзірленді және шығарылды, дайындау және жабдықтау бойынша жұмыстар жүргізілуде. қажетті құрал-жабдықтарСібір химия комбинатында, тау-кен химия комбинатында және «Маяк» өндірістік бірлестігінде тиеу-түсіру қондырғылары, өңдеуге тасымалдау үшін DAV блоктарының партияларын толтыру үшін. 2012 жылы «Ыстық» сынақтарды қоса алғанда, ДАВ-90-ны ПА Маякқа шығарудың көліктік-технологиялық схемасын толық ауқымды сынақтан өткізу қажет.

АЭС алаңдарынан РБМК пайдаланылған отынды шығару

Жиналған пайдаланылған отынның ең үлкен көлемі РБМК-1000 отыны болып табылады, ол 2011 жылға дейін АЭС-тен алынбаған. Станция учаскелерінен жинақталған РБМК-1000 пайдаланылған отынның негізгі көлемін шығару үшін мыналар қарастырылған:

• Ленинград, Курск және Смоленск АЭС-терінде пайдаланылған отын жинақтарын кесу кешендерін құру;
• АЭС-терде пайдаланылған отынды кейіннен тау-кен-химиялық кешенге әкете отырып, қос мақсатты контейнерлерде «құрғақ» сақтау үшін буферлік учаскелерді ұйымдастыру;
• газ-химия кешенінде «құрғақ» қойманың құрылысы.

2012 жылдың сәуір айында РБМК пайдаланылған отынның бірінші эшелоны «құрғақ» сақтауға шығарылды.

Қазіргі уақытта Ленинград АЭС-індегі пайдаланылған отын жинақтарын бөлшектеу кешенінің жұмысы әдеттегідей жалғасуда.

Пайдаланылған отынды бөлшектеу кешені жұмыс орнындағы қоймадан пайдаланылған отын жинақтарын қабылдауға, пайдаланылған отын түйіндерін екі бума отын штангаларына (ҚБ) бөлуге, ФБ ампулаларға орнатуға, ампулаларды МБК аралық корпусына салуға және қорапты контейнерге салыңыз. Пайдалану қауіпсіздігі контейнерге тиеу алдында жанармай элементтерінің жеке бумаларын ампуляциялау технологиясымен қамтамасыз етіледі. Ампула ядролық қауіпсіз геометрияға ие және ядролық реактордың қорғаныш қабығы болып табылады, ол пайдаланылған отынның камерада пайдаланылған отын жинақтарын кесу процесінде де, одан шығуына жол бермейді. ұзақ мерзімді сақтау. Ампуланың дизайны, сондай-ақ жеке қабықтағы ПТ тасымалдау және сақтау схемасы мыналарды қамтамасыз етеді:

• ҚҚҚ кесу камерасында тасымалдау операциялары кезінде SNF төгілуін болдырмау;
• кесу бөлімінде жұмыс істеу кезінде ампуланың өзі де, ПТ бар ампулалар корпусы да ықтимал кездейсоқ құлау салдарының ауырлығын төмендету;
• контейнерді тасымалдау кезінде оның кездейсоқ құлауы мүмкін болған жағдайда зардаптардың ауырлығын төмендету.

«Құрғақ» қоймаға қоюға болмайтын ақаулы РБМК пайдаланылған отын таяу жылдары «Маяк» ҚБ-да өңделетін болады. 2011 жылы коммерциялық уран өнімдерін өндіру үшін стандартты технологияны қолдана отырып, RBMK пайдаланылған отынды жеткізу және өңдеу мүмкіндігін көрсететін «пилоттық» жоба жүзеге асырылды («Ядролық технологиялар және қоршаған ортаның қауіпсіздігі», № 2-2012, 142-бет. 145).

Тау-кен химия комбинатындағы SNF қоймасы

МКК орталықтандырылған «құрғақ» пайдаланылған отынды сақтау қоймасы камералық типтегі құрылым болып табылады.

Камераны сақтауға арналған жобалық шешімдер екі бақыланатын физикалық кедергілерді қамтиды:

• тығыздалған (дәнекерленген) канистр (30 PT RBMK-1000 отын үшін биіктігі 4 м және пайдаланылған отынның үш VVER-1000 жинағы үшін биіктігі 5 м);
• сақтау қондырғысы (құбыр), дәнекерлеу арқылы тығыздалған.

Сақтау қондырғыларын салқындату табиғи конвекциямен қамтамасыз етіледі: РБМК-1000 реакторы СНФ – көлденең ауа берумен, ВВЕР-1000 реакторы пайдаланылған отын – бойлық ауа берумен.

2011 жылы РБМК-1000 пайдаланылған отын жинақтарын сақтауға арналған іске қосу кешені іске қосылды, қуаттылығы 9200 тонна UO 2. 2015 жылы сыйымдылығы 15 870 тонна UO 2 РБМК-1000 пайдаланылған отын жинақтарына арналған тағы бір құрғақ сақтау модулі, сондай-ақ сыйымдылығы 8 600 тонна ВВЕР-1000 пайдаланылған отын жинақтарына арналған «құрғақ» қойма іске қосылады. UO 2.

Қазіргі уақытта ВВЕР-1000 реакторларының пайдаланылған отыны үш жыл бойы реакторға жақын бассейндерде ескіргеннен кейін МКК орталықтандырылған «дымқыл» қоймасына орналастырылады, оның сыйымдылығы 8600 тоннаға дейін ұлғайтылған. ВВЕР-1000 пайдаланылған отынды сақтау сыйымдылығы, контейнерлік қойма құру жоспарлануда.

Тау-кен химия комбинатында пайдаланылған отынды орталықтандырылған қоймалардан басқа, БН-800 жылдам реакторы үшін MOX отынын дайындайтын зауыт құрылуда. Жоғары деңгейлі және ұзақ өмір сүретін радиоактивті қалдықтарды геологиялық оқшаулау саласындағы зерттеулерге арналған жерасты зертханасын, сондай-ақ пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеудің инновациялық технологияларын әзірлеуге арналған тәжірибелік-демонстрациялық орталықты (болашақта – ірі радиохимиялық қайта өңдеу зауыты).

Эксперименттік және демонстрациялық орталық

Қазіргі уақытта құрылып жатқан тәжірибелік-демонстрациялық орталық (ОДК) сұйық радиоактивті қалдықтардың түзілуін барынша азайта отырып, пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеудің жаңа тәсілдерін өнеркәсіптік ауқымда сынақтан өткізуге, негізгі операцияларда осы нуклидтерді жоюға бағытталған 3H және 129I тиімді бөлуге арналған. қоқыс ағындарынан, ауқымды жобалау үшін сенімді бастапқы деректерді алу өңдеу кешені. Пайдаланылған ядролық отынды «тапсырыс берушінің тапсырысы» режимінде, яғни тапсырыс беруші белгілеген регенерация өнімдерінің номенклатурасы мен сапасымен қайта өңдеу мүмкіндіктері зерделенетін болады.

ОДК әзірлеу процесінде радиохимиялық өнеркәсіпті дамыту және жобалау және конструкторлық ұйымдардың құзыреттілік деңгейін арттыру үшін заманауи ғылыми-технологиялық база қайта құрылуда. Жаңадан құрылған ОДК-да ең алдымен сулы өңдеу әдістеріне (жеңілдетілген PUREX процесі, уранды кристалдану арқылы өңдеу, жоғары деңгейдегі қалдықтарды экстракциялық фракциялау, басқа да сулы процестер), сондай-ақ сусыз өңдеуге негізделген инновациялық технологиялар әзірленетін болады. әдіс – сұйықтықты экстракциялау. ОДК бас технологиялық желісінің технологиялық схемасы тұйық технологиялық циклді және көмуге арналған радиоактивті қалдықтардың көлемін азайтуды қамтамасыз етеді. Әзірленген ОДК көп функционалды болып табылады және мыналарды қамтиды: қуаттылығы жылына 100 тонна ҚҚҚ қайта өңдеудің толық циклі технологиясын әзірлеуді қамтамасыз ететін «негізгі» технологиялық желі; қуаттылығы жылына 2 тоннадан 5 тоннаға дейін ҚНФ қайта өңдеудің жаңа технологияларының жеке операцияларын сынауға арналған ғылыми-зерттеу камералары; аналитикалық кешен; технологиялық емес қалдықтарды өңдеу қондырғысы; U-Pu-Np өнімдерін сақтау; HLW сақтау орны; SAO сақтау орны.

ODC үшін әзірленген 1000-ға жуық стандартты емес жабдықтың төрттен бір бөлігі аналогы жоқ мүлдем жаңа жабдық болып табылады. Жабдықтардың жаңа түрлері үшін оны арнайы жасалған «суық» стендтерде толық масштабты макеттерде сынау жұмыстары жүргізілуде. Қазіргі уақытта ODC жобасы әзірленді және әзірленуде жұмыс құжаттамасы, құрылыс алаңы дайындалды, конкурстар өткізілуде, стандартты емес жабдықты құру және стандартты жабдықты сатып алу жұмыстары жүргізілуде. 2015 жылға қарай құру жоспарлануда ұшыру кешеніБүкіл ғимараттың құрылысы мен коммуникацияларды толық көлемде және зерттеу камераларын жабдықтаумен ODC технологияларды сынауды 2016 жылы бастайды.

Тау-кен химия комбинатында пайдаланылған отынды қайта өңдеу перспективалары

Өнеркәсіптік ауқымда іріктеліп, сынақтан өткен экологиялық және экономикалық тұрғыдан оңтайландырылған инновациялық технологиялар негізінде 2025 жылға дейін ауқымды радиохимиялық өңдеу зауытын құру жоспарлануда. Бұл кәсіпорын жылдам реакторларға арналған отын өндірумен және пайдаланылған отынды қайта өңдеу қалдықтарын түпкілікті оқшаулау қондырғысымен бірге жинақталған отынның да, қолданыстағы және жоспарланған атом энергетикасынан түсірілетін пайдаланылған отынның да мәселесін шешуге мүмкіндік береді. өсімдіктер.

VVER-1000 реакторларының пайдаланылған отынды және РБМК-1000 пайдаланылған отын тораптарының көпшілігін тәжірибелік-демонстрациялық орталықта да, МКК кең ауқымды өндірісте де қайта өңдеу жоспарлануда. Регенерация өнімдері ядролық отын циклінде, уран – термиялық нейтронды реакторлар үшін отын өндіруде, плутоний (нептуниймен бірге) – жылдам реакторлар үшін пайдаланылатын болады. Бұл ретте РБМК пайдаланылған отынды қайта өңдеу қарқыны ядролық отын цикліндегі регенерация өнімдеріне (уранға да, плутонийге де) сұранысқа байланысты болады.

Жоғарыда сипатталған тәсілдер 2011 жылғы қарашада бекітілген «Инфрақұрылымды құру және пайдаланылған ядролық отынды басқару жөніндегі 2012-2020 жылдарға және 2030 жылға дейінгі кезеңге арналған бағдарламаның» негізін құрады («Ядролық технологиялар мен қоршаған ортаның қауіпсіздігі», № 2012). 2-2012, 40-55 б.).

Автор

«Росатом» Мемлекеттік корпорациясының SNF басқарудың салалық тұжырымдамасында (2008 ж.) белгіленген пайдаланылған ядролық отынды басқару саласындағы саясаты негізгі қағидаға - экологиялық қолайлы басқаруды қамтамасыз ету үшін пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеу қажеттілігіне негізделген. ыдырау өнімдерінің және регенерацияланған ядролық отынды ядролық отын цикліне қайтару.материалдар. Пайдаланылған ядролық отынмен жұмыс істеу кезінде ең жоғары басымдық ядролық және радиациялық қауіпсіздікті, отынмен жұмыс істеудің барлық кезеңдерінде ядролық материалдардың физикалық қорғалуын және қауіпсіздігін қамтамасыз етуге және болашақ ұрпаққа артық салмақ түсірмеуге беріледі. Бұл саладағы стратегиялық бағыттар:

• пайдаланылған ядролық отынды бақыланатын сақтаудың сенімді жүйесін құру;
• пайдаланылған отынды қайта өңдеу технологияларын әзірлеу;
• регенерация өнімдерін ядролық отын цикліне теңестіру;
• өңдеу кезінде түзілетін радиоактивті қалдықтарды түпкілікті оқшаулау (көшіру).