Dünyada nükleer atıkların yeniden işlenmesi. Kullanılmış nükleer yakıt nasıl depolanıyor ve en önemlisi neden? Kullanılmış nükleer yakıt yönetimi sorunu ne zaman ortaya çıktı?

Nükleer atık ve nükleer yakıt atığı – kesinlikle ikisi farklı kavramlar. Her ikisinin de imhası çeşitli şekillerde gerçekleşir. Nükleer yakıt atıklarının imhası sorununun akut olmadığı unutulmamalıdır, çünkü bugün bunların daha fazla kullanım için işlenmesine yönelik mekanizmalar bulunmaktadır.

Nükleer yakıt atığı nedir

Bunlar yakıt üreten elementlerdir. Nükleer yakıt ve diğer bileşenlerin kalıntılarını içerirler. Endüstriyel işletmeler maddeyi özel mekanizmalar kullanarak işler. Sonuç olarak atık, her türlü nükleer tesise (nükleer enerji santralleri, denizaltılar, sanayi) hizmet vermek için kullanılan tam teşekküllü yakıta geri dönüştürülür.

Nükleer atıklarla ilgili tamamen farklı bir tablo. Bugün bunların işlenmesi için bir mekanizma yok. Aslında yalnızca geri dönüşüm mümkündür. Ancak bu sürecin zaten insanlığın henüz çözemediği nüansları var.

Atık türleri

Bu tür atıkların birkaç türü vardır:

• zor;
• sıvı;
• Nükleer tesislerin unsurları.

Her atık türü farklı şekilde bertaraf edilmektedir. Böylece katılar yakılır, ardından küller çimentoya karıştırılır. Ortaya çıkan levhalar özel depolama tesislerinde depolanır. Sıvılar buharlaştırılır, bu amaca yönelik kaplarda paketlenir ve toprağa gömülür. Nükleer tesislerin temel bileşenlerinin geri dönüştürülmesi süreci çok daha karmaşıktır.

Nükleer yakıt atıklarının insanlık için çok daha faydalı olduğu ortaya çıktı? Kesinlikle. Geri dönüştürülmüş atıkların kullanıldığı birçok insan faaliyet alanı vardır. Bu:

• silah endüstrisi;
• ilaç;
• Tarım;
• üretim vb.

Nükleer atıkların ülkeye ithalatı dünya çapında yasaklanmıştır. Ancak imha süreci göz önüne alındığında mantıklı bir soru ortaya çıkıyor: Konteynerler onlarla birlikte nerede saklanmalı? Sonuçta nükleer endüstri atıkları için “mezarlık” olarak kullanılabilecek gerçekten geniş arazilere ihtiyaç var.

Mevcut yasaklara rağmen birçok üçüncü dünya ülkesi, atık konteynırlarının gömülmesi için kendi arazilerini tahsis etmeyi kabul ediyor. Doğal olarak bedava değil. Şimdilik böyle bir sadakat durumu kurtarıyor ama bu alanlar tamamen dolduğunda bundan sonra ne olacak?

İnanılmaz bir şekilde bu soruna hala bir çözüm bulunamadı. Henüz hiçbir ülkeden bilim insanlarının başka atık bertarafı için fırsat bulamamış olması insanlık açısından son derece endişe verici ve endişe vericidir. Fakat, modern insanlar Bu konuya yaklaşık olarak şöyle yaklaşıyorlar: “Bu benim ömrüme yeter, sonra beni ilgilendirmez.” Tamamen dar görüşlü ve pervasız ama şu an Nükleer atıkların imhası ve yeniden işlenmesiyle ilgili durumu değiştirecek hiçbir araç yok.

Nükleer yakıt depolama sorunları

Nükleer yakıtın imhası insanlık için çok fazla kafa karıştırıcı olmasa da başka bir soru daha var: Atıkların güvenilir ve emniyetli bir şekilde nasıl depolanacağı? Harcanan maddenin “geri kazanımı” söz konusu, ancak bu gerçekleşmeden önce atıkların bir yerde depolanması ve taşınması gerekiyor. Tüm bu süreçler gerçek bir tehditle ilişkilidir. çevre ve elbette bir kişi.

1998 yılında Rus yetkililer, nükleer yakıt atıklarının ülkeden ithalatına izin veren bir yasa başlattı. yabancı ülkeler. Milletvekillerini böyle bir karar almaya iten şey, Rusya'da daha ileri işlemler ve operasyon için kullanılmış yakıt elde etme fırsatıydı. Doğal olarak hammadde maliyeti Rusya bütçesi için çok karlı olacaktır. Bazı hesaplamalara göre bu şekilde atık üretmek, nükleer yakıtı kendimiz üretmekten çok daha ucuz.

Kanun o tarihte kabul edilmemişti ancak kabul edilmesinin fizibilitesine ilişkin aktif tartışmalar hâlâ sürüyor. Bu bir yandan ülkeye ekonomik olarak da fayda sağlıyor. Öte yandan, güvenilir depolama tesislerinin organizasyonu ve donanımının yanı sıra taşıma süreçlerine yetkin bir yaklaşım gerektirir. Bunlar, böyle bir adım atmanızı engelleyen tek “sınırlayıcılardır”. Ülke, kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesi için tüm olanaklara sahiptir.

Şu anda bu konuyla ilgili bir karar ertelendi. Ancak bu olumlu bir eğilim olarak değerlendirilebilir. Çünkü yine de yöneticilerin böyle bir işletmenin sadece kârlılığını değil, aynı zamanda olası sonuçlarını da düşünmeleri iyidir. Olumsuz sonuçlar Rusya'nın nüfusu için.

Nükleer yakıt, nükleer reaktörlerde kontrollü bir zincirleme reaksiyonu gerçekleştirmek için kullanılan bir malzemedir. Kullanımına bir takım kısıtlamalar getiren, insanlar için son derece enerji yoğun ve güvensizdir. Bugün nükleer reaktör yakıtının ne olduğunu, nasıl sınıflandırıldığını, üretildiğini ve nerede kullanıldığını öğreneceğiz.

Zincir reaksiyonunun ilerlemesi

Nükleer zincirleme reaksiyon sırasında çekirdek, fisyon fragmanları adı verilen iki parçaya ayrılır. Aynı zamanda, daha sonra sonraki çekirdeklerin bölünmesine neden olan birkaç (2-3) nötron salınır. Süreç, bir nötron orijinal maddenin çekirdeğine çarptığında meydana gelir. Fisyon parçaları yüksek kinetik enerjiye sahiptir. Maddedeki inhibisyonlarına büyük miktarda ısının salınması eşlik eder.

Fisyon parçaları, bozunma ürünleriyle birlikte fisyon ürünleri olarak adlandırılır. Herhangi bir enerjinin nötronlarını paylaşan çekirdeklere nükleer yakıt denir. Kural olarak tek sayıda atom içeren maddelerdir. Bazı çekirdekler, enerjisi belirli bir eşik değerinin üzerinde olan nötronlar tarafından tamamen bölünür. Bunlar çoğunlukla çift sayıda atom içeren elementlerdir. Bu tür çekirdeklere hammadde denir, çünkü bir nötronun eşik çekirdeği tarafından yakalandığı anda yakıt çekirdekleri oluşur. Yanıcı madde ile hammaddenin birleşimine nükleer yakıt denir.

sınıflandırma

Nükleer yakıt iki sınıfa ayrılır:

1. Doğal uranyum. Nötron yakalanması üzerine plütonyum-239 oluşturabilen bölünebilir uranyum-235 çekirdekleri ve uranyum-238 ham maddesi içerir.
2. Doğada bulunmayan ikincil bir yakıt. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, birinci tip yakıttan elde edilen plütonyum-239'un yanı sıra nötronların toryum-232 çekirdeği tarafından yakalanmasıyla oluşan uranyum-233'ü de içerir.

Bakış açısından kimyasal bileşim Aşağıdaki nükleer yakıt türleri vardır:

1. Metal (alaşımlar dahil);
2. Oksit (örneğin UO2);
3. Karbür (örneğin PuC 1-x);
4. Karışık;
5. Nitrür.

TVEL ve TVS

Nükleer reaktör yakıtı pelet formunda kullanılır küçük boy. Hermetik olarak kapatılmış yakıt elemanlarına (yakıt elemanları) yerleştirilirler ve bunlar da birkaç yüz yakıt düzeneğine (FA) birleştirilir. Nükleer yakıt, yakıt çubuğu kaplamalarıyla uyumluluk açısından yüksek gereksinimlere tabidir. Yeterli bir erime ve buharlaşma sıcaklığına sahip olmalı, iyi bir termal iletkenliğe sahip olmalı ve nötron ışınımı altında hacminde büyük bir artış olmamalıdır. Üretimin üretilebilirliği de dikkate alınır.

Başvuru

Nükleer santrallere ve diğerlerine nükleer tesisler yakıt, yakıt düzenekleri şeklinde gelir. Hem işletme sırasında (yanmış yakıt düzenekleri yerine) hem de onarım kampanyası sırasında reaktöre yüklenebilmektedirler. İkinci durumda, yakıt düzenekleri büyük gruplar halinde değiştirilir. Bu durumda yakıtın yalnızca üçte biri tamamen değiştirilir. En çok yanmış düzenekler reaktörün orta kısmından boşaltılır ve onların yerine daha önce daha az aktif alanlara yerleştirilmiş kısmen yanmış düzenekler yerleştirilir. Sonuç olarak, ikincisinin yerine yeni yakıt düzenekleri kurulur. Bu basit yeniden düzenleme şeması geleneksel olarak kabul edilir ve bir takım avantajlara sahiptir; bunlardan en önemlisi, eşit enerji salınımının sağlanmasıdır. Elbette bu, süreç hakkında yalnızca genel bir fikir veren şematik bir diyagramdır.

Alıntı

Harcanan nükleer yakıt reaktör çekirdeğinden çıkarıldıktan sonra genellikle yakınlarda bulunan bir soğutma havuzuna gönderilir. Gerçek şu ki, kullanılmış yakıt düzenekleri büyük miktarda uranyum fisyon parçaları içeriyor. Reaktörden boşaltıldıktan sonra her bir yakıt çubuğu yaklaşık 300 bin Curie radyoaktif madde içerir ve 100 kW/saat enerji açığa çıkar. Bu nedenle yakıt kendiliğinden ısınır ve oldukça radyoaktif hale gelir.

Yeni boşaltılan yakıtın sıcaklığı 300°C'ye ulaşabilir. Bu nedenle sıcaklığı belirlenen aralıkta tutulan bir su tabakası altında 3-4 yıl tutulur. Su altında depolandığı için yakıtın radyoaktivitesi ve kalan emisyonlarının gücü azalır. Yaklaşık üç yıl sonra yakıt grubunun kendiliğinden ısınması 50-60°C'ye ulaşır. Daha sonra yakıt havuzlardan alınarak işlenmek veya bertaraf edilmek üzere gönderilir.

Uranyum metali

Uranyum metali nükleer reaktörlerde yakıt olarak nispeten nadiren kullanılır. Bir madde 660°C sıcaklığa ulaştığında yapısında bir değişiklikle birlikte bir faz geçişi meydana gelir. Basitçe söylemek gerekirse, uranyumun hacmi artar ve bu da yakıt çubuklarının tahrip olmasına yol açabilir. 200-500°C sıcaklıkta uzun süreli ışınlama durumunda madde radyasyon oluşumuna maruz kalır. Bu fenomenin özü ışınlanmış uranyum çubuğunun 2-3 kat uzamasıdır.

Uranyum metalinin 500°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda kullanımı şişmesi nedeniyle zordur. Nükleer fisyondan sonra, toplam hacmi o çekirdeğin hacmini aşan iki parça oluşur. Bazı fisyon parçaları gaz atomlarıyla (ksenon, kripton vb.) temsil edilir. Gaz, uranyumun gözeneklerinde birikir ve sıcaklık arttıkça artan iç basınç oluşturur. Atom hacmindeki artış ve gaz basıncındaki artış nedeniyle nükleer yakıt şişmeye başlar. Dolayısıyla bu, nükleer fisyonla ilişkili hacimdeki göreceli değişimi ifade eder.

Şişmenin gücü yakıt çubuklarının sıcaklığına ve yanmaya bağlıdır. Yanmanın artmasıyla fisyon parçalarının sayısı artar ve sıcaklık ve yanmanın artmasıyla iç gaz basıncı artar. Yakıtın mekanik özellikleri daha yüksekse şişmeye daha az duyarlıdır. Uranyum metali bu malzemelerden biri değildir. Bu nedenle nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılması, bu tür yakıtların temel özelliklerinden biri olan yanmayı sınırlar.

Uranyumun mekanik özellikleri ve radyasyon direnci, malzemenin alaşımlanmasıyla geliştirilir. Bu işlem, alüminyum, molibden ve diğer metallerin eklenmesini içerir. Katkı katkı maddeleri sayesinde yakalama başına gereken fisyon nötronlarının sayısı azalır. Bu nedenle nötronları zayıf bir şekilde emen malzemeler bu amaçlar için kullanılır.

Refrakter bileşikler

Bazı refrakter uranyum bileşikleri iyi nükleer yakıt olarak kabul edilir: karbürler, oksitler ve metallerarası bileşikler. Bunlardan en yaygın olanı uranyum dioksittir (seramik). Erime noktası 2800°C, yoğunluğu ise 10,2 g/cm3'tür.

Bu malzeme faz geçişlerine uğramadığından şişmeye uranyum alaşımlarına göre daha az duyarlıdır. Bu özellik sayesinde yanma sıcaklığı yüzde birkaç oranında arttırılabilmektedir. Açık yüksek sıcaklıklar seramikler niyobyum, zirkonyum, paslanmaz çelik ve diğer malzemelerle etkileşime girmez. Ana dezavantajı, reaktörün özgül gücünü sınırlayan düşük ısı iletkenliğidir (4,5 kJ (m*K). Ayrıca sıcak seramikler çatlamaya eğilimlidir.

Plütonyum

Plütonyum düşük erime noktalı bir metal olarak kabul edilir. 640°C sıcaklıkta erir. Zayıf plastik özelliklerinden dolayı işlenmesi neredeyse imkansızdır. Maddenin toksisitesi yakıt çubuklarının üretim teknolojisini zorlaştırmaktadır. Nükleer endüstri defalarca plütonyum ve bileşiklerini kullanmaya çalıştı ancak başarılı olamadı. Yakıtı şunun için kullanın: nükleer enerji santralleri Plütonyum içeren reaktör, standart reaktör kontrol sistemlerinin tasarlanmadığı hızlanma süresindeki yaklaşık 2 kat azalma nedeniyle pratik değildir.

Nükleer yakıt üretimi için kural olarak plütonyum dioksit, plütonyumun minerallerle alaşımları ve plütonyum karbürler ile uranyum karbürlerin bir karışımı kullanılır. Uzun Mekanik özellikler ve termal iletkenlik, uranyum ve plütonyum bileşiklerinin parçacıklarının molibden, alüminyum, paslanmaz çelik ve diğer metallerden oluşan bir metal matris içine yerleştirildiği dispersiyon yakıtları tarafından sağlanır. Dispersiyon yakıtının radyasyon direnci ve termal iletkenliği matris malzemesine bağlıdır. Örneğin, ilk nükleer santralde dağılmış yakıt, molibden ile doldurulmuş, % 9 molibden içeren bir uranyum alaşımının parçacıklarından oluşuyordu.

Toryum yakıtı ise yakıt çubuklarının üretimi ve işlenmesindeki zorluklar nedeniyle günümüzde kullanılmamaktadır.

Üretme

Nükleer yakıtın ana hammaddesi olan uranyumun önemli miktarları birkaç ülkede yoğunlaşmıştır: Rusya, ABD, Fransa, Kanada ve Güney Afrika. Yatakları genellikle altın ve bakırın yakınında bulunur, dolayısıyla tüm bu malzemeler aynı anda çıkarılır.

Madencilikte çalışan insanların sağlığı büyük risk altında. Gerçek şu ki, uranyum zehirli bir maddedir ve madenciliği sırasında açığa çıkan gazlar kansere neden olabilir. Ve bu, cevherin bu maddenin% 1'inden fazlasını içermemesine rağmen.

Fiş

Uranyum cevherinden nükleer yakıt üretimi aşağıdaki aşamaları içerir:

1. Hidrometalurjik işleme. Liç, kırma ve ekstraksiyon veya sorpsiyon geri kazanımını içerir. Hidrometalurjik işlemin sonucu, saflaştırılmış bir oksiuranyum oksit, sodyum diuranat veya amonyum diuranat süspansiyonudur.
2. Uranyum-235'i zenginleştirmek için kullanılan bir maddenin oksitten tetraflorüre veya heksaflorüre dönüştürülmesi.
3. Bir maddenin santrifüjleme veya gaz termal difüzyonu yoluyla zenginleştirilmesi.
4. Zenginleştirilmiş malzemenin, yakıt çubuğu "peletlerinin" üretildiği dioksite dönüştürülmesi.

Yenilenme

Bir nükleer reaktörün çalışması sırasında yakıt tamamen yakılamaz, dolayısıyla serbest izotoplar yeniden üretilir. Bu bağlamda kullanılmış yakıt çubukları yeniden kullanım amacıyla rejenerasyona tabi tutulmaktadır.

Günümüzde bu sorun aşağıdaki aşamalardan oluşan Purex süreci ile çözülmektedir:

1. Yakıt çubuklarının iki parçaya kesilmesi ve nitrik asitte çözülmesi;
2. Çözeltinin fisyon ürünlerinden ve kabuk parçalarından temizlenmesi;
3. Saf uranyum ve plütonyum bileşiklerinin izolasyonu.

Bundan sonra elde edilen plütonyum dioksit yeni çekirdeklerin üretiminde, uranyum ise zenginleştirmede veya çekirdek üretiminde kullanılıyor. Nükleer yakıtın yeniden işlenmesi karmaşık ve pahalı bir süreçtir. Maliyetinin nükleer santral kullanmanın ekonomik fizibilitesi üzerinde önemli bir etkisi vardır. Aynı şey, yenilenmeye uygun olmayan nükleer yakıt atıklarının bertarafı için de söylenebilir.

Şu anda, kullanılmış nükleer yakıtın yönetimi sınırlayıcı bir aşamadır, yani nükleer enerjinin gelişme umutlarını belirlemektedir. Nükleer enerjiye sahip tüm ülkeler (belki de Fransa hariç) muazzam miktarda kullanılmış nükleer yakıt biriktirmiştir ve bu sorunun çözülmemiş doğası, nükleer projelerin geliştirilmesine yönelik daha ileri planların uygulanmasının sorgulanmasına neden olmaktadır.

Rusya'nın bir özelliği, ülkemizde nükleer enerjinin gelişim tarihi ile ilişkili olan geniş bir birikmiş yakıt yelpazesidir. Bu nedenle, kullanılmış nükleer yakıt sorununu çözmek için bir dizi benzersiz teknolojinin geliştirilmesi ve bir altyapı tesisleri kompleksi oluşturulması gerekmektedir.

Rusya'da geliştirilen SNF yönetim sistemi, SNF'nin depolanmasını, taşınmasını ve yeniden işlenmesini içermektedir. Depolama, nükleer santrallerin ve araştırma reaktörlerinin reaktör ve saha depolama tesislerinde, Devlet Şirketi "Rosatom"un iki fabrikasındaki - FSUE "GKhK" ve FSUE "PA "Mayak" havuz tipi depolama tesislerinde gerçekleştirilir. sırasıyla 8600 ton ve 2500 ton kapasitenin yanı sıra nükleer buz kırıcı filosunun (nakliye reaktörlerinden SNF) ve karadaki teknik üslerin teknolojik bakım gemilerinde.

Bugün Rosatom State Corporation'ın tesislerinde toplam 22 bin ton kullanılmış nükleer yakıt biriktirildi. Rusya nükleer santrallerinin reaktörlerinden her yıl yaklaşık 650 ton kullanılmış yakıt boşaltılıyor ve bu hacmin %15'inden fazlası yeniden işlenmiyor.

Birikmiş ve yeni üretilen kullanılmış nükleer yakıt sorununu çözmek için Rosatom State Corporation, düzenleyici, mali, ekonomik ve altyapısal bileşenleri içeren bir kullanılmış yakıt yönetim sistemi oluşturuyor. Teknoloji sistemi SNF yönetimi çeşitli türler 2030 yılına kadar olan dönem Şekil 1'de sunulmaktadır.

Şu anda, kullanılmış nükleer yakıtın, radyoaktif atıkların ve kullanılan tesislerin hizmet dışı bırakılması alanında birikmiş sorunların çözümü için ana mali mekanizma atomik Enerji“2008 ve 2015'e Kadar Dönem için Nükleer ve Radyasyon Güvenliğinin Sağlanması” Federal Hedef Programıdır (FTP NRS). 2015 yılından itibaren kullanılmış yakıt sahibi tüzel kişilerin (başta Rosenergoatom Concern OJSC) kullanılmış yakıt yönetim fonuna katkıları başlayacaktır.

Uygulanması Federal Hedefli Nükleer Güvenlik Programı tarafından sağlanan büyük SNF projeleri arasında aşağıdakilere dikkat edilmelidir:

• RBMK-1000 ve VVER-1000 kullanılmış yakıt için “kuru” bir depolama tesisinin inşası;
• gaz kimyasal kompleksindeki mevcut “ıslak” depolama tesisinin yeniden inşası;
• kullanılmış nükleer yakıtın birikmiş hacimlerinin nükleer santrallerden çıkarılmasının hazırlanması ve sağlanması;
• AMB tipi reaktörlerden kullanılmış yakıtın işlenmesine yönelik çalışmalar kompleksi (kullanılmış yakıt düzeneklerinin ayrılması ve kullanılmış yakıtın Mayak PA'da yeniden işlenmesi);
• endüstriyel reaktörlerin işletiminden biriken yüksek oranda zenginleştirilmiş DAV-90 bloklarının çıkarılması ve işlenmesi;
• kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesi için deneysel bir gösteri merkezinin oluşturulması yenilikçi teknolojiler;
• Kullanılmış yakıtın FSUE PA Mayak, vb.'de yeniden işlenmek üzere araştırma reaktörlerinden çıkarılması.

Mayak PA'da radyokimyasal üretim

Bugün Rusya'da yalnızca bir radyokimyasal üretim tesisi var - VVER-440, BN-600 reaktörlerinden, araştırma ve taşıma tesislerinden gelen kullanılmış yakıtın işlendiği Mayak PA'nın RT-1 kompleksi. Teknolojik şema değiştirilmiş bir PUREX işlemidir. RT-1 aynı zamanda dünyada uranyum ve plütonyumun yanı sıra neptunyum da üreten tek radyokimyasal üretim tesisidir. Bu nedenle, Rusya'da daha fazla bertaraf edilmek üzere tasarlanan yüksek seviyeli vitrifiye atık, gömülü atıkların uzun vadeli radyotoksisitesine en büyük toplam katkıyı sağlayan radyonüklitleri artık içermiyor. Ayrıca RT-1, izotop ürünlerinin üretimi için nüklidleri ayıran dünyanın tek yüksek seviyeli atık ayırma ünitesini de işletmektedir. Federal Hedefli Nükleer Güvenlik Programı, Federal Devlet Üniter Teşebbüsü PA Mayak tarafından çevre güvenliğini sağlamaya yönelik önlemlerin uygulanmasını, sıvı radyoaktif atıkların boşaltılmasının aşamalı olarak azaltılmasını ve durdurulmasını sağlar. Bu tür olaylar aşağıdakileri içerir:

• gelişim stratejik kararlar Techa rezervuar çağlayanının sorunları hakkında;
• V-9 (Karaçay) ve V-17 (Eski Bataklık) rezervuarlarının korunması;
• arıtılmış suyun sol sahil kanalına boşaltılmasıyla ortak bir kanalizasyon sisteminin oluşturulması;
• özel kanalizasyon suyu, orta ve düşük seviyeli radyoaktif atıklar için arıtma tesislerinin inşası;
• sıvı ve heterojen sıvı atıkların çimentolanması için bir kompleksin oluşturulması;
• bir SRW işleme kompleksinin oluşturulması ve katı ILW ve LLW için yüzeye yakın bir depolama tesisinin inşası;
• yeni bir vitrifikasyon fırınının oluşturulması ve vitrifiye HLW depolama tesisinin genişletilmesi;
• Yaratılış modern sistem radyoekolojik izleme.

Mayak PA, proses atıklarının hacmini azaltmak için kullanılmış yakıtın yeniden işlenmesine yönelik teknolojik planların modernleştirilmesi ve ayrıca şu anda yeniden işlenmeyenler de dahil olmak üzere her türlü kullanılmış yakıtın alınması ve yeniden işlenmesi olasılığını sağlamak için çalışmalar yürütmektedir. Orta vadede, birikmiş kullanılmış nükleer yakıtların en "sorunlu" türlerinin - AMB, EGP (uygun bir karar verilirse), DAV, arızalı RBMK düzenekleri vb. yeniden işlenmesi sağlanmalıdır.

AMB kullanılmış yakıtının yeniden işlenmesi için hazırlık

Nükleer ve radyasyon güvenliği alanındaki en acil sorunlardan biri, AMB reaktörlerinden gelen kullanılmış yakıtın yönetimidir. Beloyarsk nükleer santralindeki iki AMB reaktörü 1989'da kapatıldı. Kullanılmış yakıt reaktörlerden boşaltıldı ve şu anda Beloyarsk NPP'nin soğutma havuzlarında ve Mayak PA'nın "ıslak" depolama tesisinde depolanıyor.

Kullanılmış AMB yakıt düzeneklerinin karakteristik özellikleri, yaklaşık 40 tür yakıt bileşiminin varlığı ve büyük genel boyutlarıdır (harcanmış düzeneklerin uzunluğu yaklaşık 13 m'dir). Beloyarsk NPP'de depolanmaları sırasındaki ana sorun, kaset muhafaza borularının ve kullanılmış yakıt havuzlarının astarının korozyonudur.

Federal Hedefli Nükleer Güvenlik Programı, Mayak PA'da yeniden işlenmesi de dahil olmak üzere, AMB kullanılmış yakıtının yönetimi için bir dizi çalışma sağlar. Şu anda, AMB kullanılmış yakıtının radyokimyasal olarak yeniden işlenmesine yönelik teknolojiler ve teknolojik düzenlemeler seçilmiş ve gerekçelendirilmiştir. 2011 yılında, AMB kullanılmış yakıtının bir benzeri olan AM yakıtının pilot yeniden işlenmesi gerçekleştirildi. Kesme ve delme departmanı (SPD) için bir proje geliştirildi, yaratılmasında sermaye çalışması için bir yarışma düzenlendi (çalışma belgelerinin geliştirilmesi, inşaat işleri ve ORP ekipmanının imalatı). Aynı zamanda Beloyarsk NPP'de AMB kullanılmış yakıtının güvenli bir şekilde depolanması için önlemler alındı: K17u karbon çeliği kasetlerin paslanmaz kasalara montajı, hazırlanması teknik araçlar soğutma havuzlarının astarındaki sızıntıların derhal aranması ve giderilmesi, havalandırma sistemlerinin yeniden inşası, havuzlara bitişik odaların sızdırmazlığının hazırlanması için. 2015 yılına kadar, ORP'de kullanılmış yakıt düzenekleri içeren kasetlerin kesilmesi ve kullanılmış yakıtın radyokimyasal olarak yeniden işlenmesi, ekipman kurulumu, PA Mayak'ta kesme ve delme departmanının devreye alınması ve devreye alınması için teknolojik çözümlerin geliştirilmesi ve test edilmesinin tamamlanması planlanmaktadır.

AMB kullanılmış yakıtının kesilmesi ve yeniden işlenmesine 2016 yılı için başlanması planlanıyor. 2018 yılına kadar Mayak PA depolama havuzunda depolanan kullanılmış yakıtın yeniden işlenmesi gerekiyor; 2020 yılında Beloyarsk NGS havuzlarının bu yakıttan tamamen boşaltılması planlanıyor ve 2023 yılında yeniden işlenmesinin tamamlanması planlanıyor.

EGP SNF sorununa nihai çözüm için seçenekler

Şu anda son aşamada herhangi bir karar verilmeyen tek kullanılmış nükleer yakıt türü, EGP reaktörlerinden (Bilibino NPP) gelen yakıttır. AMB kullanılmış yakıt gibi, aynı zamanda uzundur, yakıt bileşiminin bileşimi AMB yakıtının modifikasyonlarından birinin bileşimine yakındır, bu nedenle bu tip SNF, ORP'nin faaliyete geçmesinden sonra, yani 2016'dan sonra Mayak'ta yeniden işlenebilecek. Bununla birlikte, Bilibino NGS'nin çok uzak olması, kullanılmış yakıtın istasyon sahasından çıkarılması ve uzaklaştırılmasına yönelik altyapının bulunmaması ve bulunduğu bölgede yeterli ulaşım altyapısının bulunmaması, son derece yüksek uygulama maliyetlerini belirlemektedir. bu projenin. Aynı zamanda Bilibino NGS'nin bulunduğu bölgedeki donmuş toprak, radyoaktif atıklar ve kullanılmış nükleer yakıt için nihai bir izolasyon noktasının düzenlenmesini mümkün kılıyor. uygun koşullar, örneğin:

• doğal bir termofiziksel bariyerin kullanılması;
• radyonüklidlerin depolama tesisinden çevreye geçişini önleyen, ev sahibi jeolojik ortamda serbest suyun bulunmaması;
• permafrost'taki redoks reaksiyonlarını yavaşlatarak tasarlanmış bariyerlerin hizmet ömrünü uzatır.

Federal Hedefli Nükleer Güvenlik Programı çerçevesinde, kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmek üzere Bilibino NGS sahasından çıkarılmasına yönelik seçenekler geliştirilmiştir:

• karayoluyla Chersky limanına, sonra deniz taşımacılığı ile o zaman Murmansk'a tren ile PA "Mayak"ta;
• karayoluyla Keperveem havaalanına, ardından hava yoluyla Yemelyanovo havaalanına, ardından demiryolu ile Mayak PA'ya.

Diğer bir seçenek ise Bilibino NGS sahasının hemen yakınında sondaj veya galeri tipinde yer altı izolasyonu için bir pilot-endüstriyel tesisin inşa edilmesini içermektedir (“Nükleer Teknolojilerin ve Çevrenin Güvenliği”, No. 2-2012, s. 133- 139). EGP'den gelen kullanılmış yakıtın işlenmesine yönelik seçeneklerden biri lehine kapsamlı bir şekilde gerekçelendirilmiş bir seçim, 2012 yılında Rosatom Devlet Şirketi, Chukotka İdaresi, nükleer endüstri kuruluşlarının - ulaşım ve teknoloji geliştiricileri - temsilcilerini içeren bir çalışma grubu tarafından yapılmalıdır. EGP'den SNF yönetimine yönelik planlar ve Rostechnadzor'un (STC NRS) uzman organizasyonu.

Işınlanmış DAV bloklarının kullanılması

Şu anda, Sibirya Kimya ve Madencilik Kimyasal Kombineleri, yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum içeren büyük miktarda ışınlanmış DAV-90 bloklarını biriktirmiştir. 1989'dan bu yana reaktör tesisi soğutma havuzlarında depolanıyorlar. DAV-90 bloklarının kabuklarının durumunun yıllık incelemeleri, korozyon kusurlarının varlığını göstermektedir.

Rosatom State Corporation, DAV-90 birimlerini Mayak PA'da işlenmek üzere ihraç etmeye karar verdi. Tüm modern güvenlik gerekliliklerini karşılayan bir grup taşıma ve paketleme konteyneri geliştirilmiş ve üretilmiştir; hazırlama ve donatma çalışmaları devam etmektedir gerekli ekipman Sibirya Kimyasal Kombine, Maden Kimyasal Kombine ve Mayak Üretim Birliği'ndeki yükleme ve boşaltma üniteleri, işleme amacıyla nakliye için DAV blok partilerinin tamamlanmasına yönelik. 2012 yılında, "sıcak" testler de dahil olmak üzere DAV-90'ın PA Mayak'a kaldırılmasına yönelik nakliye ve teknolojik planın tam ölçekli testleri yapılmalıdır.

RBMK kullanılmış yakıtın nükleer santral sahalarından uzaklaştırılması

Birikmiş kullanılmış yakıtın en büyük hacmi, 2011 yılına kadar nükleer santrallerden çıkarılmayan RBMK-1000 yakıtıdır. Birikmiş RBMK-1000 kullanılmış yakıtın ana hacmini istasyon sahalarından çıkarmak için aşağıdakiler sağlanmıştır:

• Leningrad, Kursk ve Smolensk nükleer santrallerinde kullanılmış yakıt düzeneklerinin kesilmesine yönelik komplekslerin oluşturulması;
• kullanılmış yakıtın çift amaçlı kaplarda “kuru” depolanması ve daha sonra madencilik ve kimya kompleksine taşınması için tampon sahaların NPP'lerinde organizasyon;
• gaz kimya kompleksinde “kuru” bir depolama tesisinin inşaatı.

Nisan 2012'de, RBMK kullanılmış yakıtın ilk kademesi "kuru" depolama için çıkarıldı.

Şu anda, Leningrad NPP'deki kullanılmış yakıt düzeneklerinin sökülmesine yönelik kompleksin çalışması her zamanki gibi devam ediyor.

Kullanılmış yakıt sökme kompleksi, kullanılmış yakıt düzeneklerini yerinde depolama tesisinden almak, kullanılmış yakıt düzeneklerini iki yakıt çubuğu demetine (FB) ayırmak, FB'yi ampullere yerleştirmek, ampulleri ara parça kutusu MBC'ye yüklemek ve kasayı konteynere yükleyin. Operasyonel güvenlik, bir konteynere yüklenmeden önce yakıt elemanlarının tek tek demetlerinin ampullerle doldurulması teknolojisi ile sağlanır. Ampul nükleer açıdan güvenli bir geometriye sahiptir ve PT için uygundur çevreleme hem haznedeki kullanılmış yakıt düzeneklerinin kesilmesi işlemi sırasında hem de uzun süreli depolama sırasında kullanılmış yakıtın ondan kaçmasına izin vermeyen. Ampulün tasarımı ve PT'nin ayrı bir kabukta taşınması ve saklanması şeması şunları sağlar:

• SFA kesme odasında taşıma işlemleri sırasında SNF sızıntılarının önlenmesi;
• kesme bölümünde çalışma sırasında hem ampullerin hem de PT'li ampullerin olduğu durumda olası kazara düşmelerin sonuçlarının ciddiyetinin azaltılması;
• taşıma sırasında konteynerin olası kazara düşmesi durumunda sonuçların ciddiyetini azaltmak.

“Kuru” depoya konulamayan arızalı RBMK kullanılmış yakıtı önümüzdeki yıllarda Mayak PA'da işlenecek. 2011 yılında, ticari uranyum ürünleri üretmek için standart teknoloji kullanılarak RBMK kullanılmış yakıtının teslim edilmesi ve işlenmesi olasılığını gösteren bir “pilot” proje hayata geçirildi (“Nükleer Teknolojilerin ve Çevrenin Güvenliği”, No. 2-2012, s. 142-). 145).

Madencilik ve Kimya Fabrikasında SNF depolaması

MCC'de oluşturulan merkezi "kuru" kullanılmış yakıt depolama tesisi, oda tipi bir yapıdır.

Oda depolamaya yönelik tasarım çözümleri iki kontrollü fiziksel bariyer içerir:

• sızdırmaz (kaynaklı) bidon (30 PT RBMK-1000 yakıt için 4 m yüksekliğinde ve üç VVER-1000 kullanılmış yakıt grubu için 5 m yüksekliğinde);
• kaynakla kapatılmış depolama ünitesi (boru).

Depolama ünitelerinin soğutulması doğal konveksiyonla sağlanır: RBMK-1000 reaktörü SNF – enine hava beslemeli, VVER-1000 reaktör reaktörü kullanılmış yakıt – uzunlamasına hava beslemeli.

2011 yılında, 9.200 ton UO2 kapasiteli RBMK-1000 kullanılmış yakıt düzeneklerinin depolanmasına yönelik fırlatma kompleksi işletmeye alındı. 2015 yılında, RBMK-1000 SFA'lar için 15.870 t UO 2 kapasiteli başka bir kuru depolama modülünün yanı sıra, VVER-1000 SFA'lar için 8.600 t UO 2 kapasiteli bir "kuru" depolama tesisi devreye alınacaktır.

Şu anda, VVER-1000 reaktörlerinden gelen kullanılmış yakıt, reaktöre yakın havuzlarda üç yıl bekletildikten sonra, kapasitesi 8600 tona çıkarılan MCC'nin merkezi “ıslak” depolama tesisine yerleştiriliyor. VVER-1000 kullanılmış yakıt depolama kapasitesine sahip olup, konteyner depolama tesisi oluşturulması planlanmaktadır.

Madencilik ve Kimya Kombinesinde, merkezi kullanılmış yakıt depolama tesislerine ek olarak, BN-800 hızlı reaktörü için MOX yakıtının üretimine yönelik bir tesis oluşturuluyor. Yüksek seviyeli ve uzun ömürlü radyoaktif atıkların jeolojik izolasyonu alanında araştırma yapmak için bir yeraltı laboratuvarının yanı sıra kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesi için yenilikçi teknolojilerin geliştirilmesine yönelik deneysel bir gösteri merkezinin inşa edilmesi planlanmaktadır (gelecekte - büyük bir radyokimyasal yeniden işleme tesisi).

Deney ve gösteri merkezi

Şu anda oluşturulmakta olan deney ve gösterim merkezinin (ODC), sıvı radyoaktif atık oluşumunun en aza indirilmesi, 3H ve 129I'nin ana operasyonlarda bu nüklitleri hariç tutmak için etkili bir şekilde ayrılması ile kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesine yönelik yeni yaklaşımları endüstriyel ölçekte test etmesi amaçlanmaktadır. Atık akışlarından büyük ölçekli bir işleme kompleksinin tasarımı için güvenilir başlangıç ​​verilerinin elde edilmesi. Kullanılmış nükleer yakıtın "müşteri siparişi" modunda, yani müşteri tarafından belirlenen rejenerasyon ürünlerinin isimlendirilmesi ve kalitesi ile yeniden işlenmesi olanakları incelenecektir.

ODC'nin geliştirilmesi sürecinde, radyokimya endüstrisinin gelişmesi ve tasarım ve mühendislik kuruluşlarının yeterlilik düzeyinin artırılması için modern bir bilimsel ve teknolojik temel yeniden oluşturulmaktadır. Yeni oluşturulan ODC'de, öncelikle su işleme yöntemlerine (basitleştirilmiş PUREX işlemi, uranyumun kristalizasyon saflaştırması kullanılarak işleme, yüksek seviyeli atıkların ekstraksiyon fraksiyonlanması, diğerleri) dayalı yenilikçi teknolojiler geliştirilecektir. su süreçleri) yanı sıra sulu olmayan bir işleme yöntemi - sıvı ekstraksiyonu. ODC'nin ana teknolojik hattının teknolojik şeması, kapalı bir teknolojik döngü ve imha edilecek radyoaktif atık hacminde bir azalma sağlayacaktır. Geliştirilen ODC çok işlevlidir ve şunları içerir: yılda 100 ton SNF kapasitesine sahip, SNF yeniden işlemenin tüm döngüsü için teknolojinin geliştirilmesini sağlayan “temel” bir teknolojik hat; yılda 2 ila 5 ton SNF kapasiteli yeni SNF yeniden işleme teknolojilerinin bireysel operasyonlarını test etmek için araştırma odaları; analitik kompleks; teknolojik olmayan atık işleme ünitesi; U-Pu-Np ürünlerinin depolanması; HLW depolama tesisi; SAO depolama tesisi.

ODC için geliştirilen yaklaşık 1000 birim standart dışı ekipmanın yaklaşık dörtte biri, analogları olmayan tamamen yeni ekipmanlardır. Yeni ekipman türlerinin özel olarak oluşturulmuş "soğuk" stantlarda tam ölçekli maketler üzerinde test edilmesi için çalışmalar yürütülmektedir. Şu anda bir ODC projesi geliştiriliyor, çalışma dokümantasyonu geliştiriliyor, bir şantiye hazırlanıyor, yarışmalar yapılıyor, standart dışı ekipman oluşturma ve standart ekipman satın alma çalışmaları sürüyor. 2015 yılına gelindiğinde, 2016 yılında teknoloji testlerinin başlaması için tüm binanın ve iletişimin tam olarak inşası ve araştırma odalarının ekipmanı ile bir ODC başlangıç ​​​​kompleksinin oluşturulması planlanıyor.

Madencilik ve Kimya Kombinesinde kullanılmış yakıtın yeniden işlenmesine yönelik beklentiler

Endüstriyel ölçekte seçilip test edilen, çevresel ve ekonomik açıdan optimize edilmiş yenilikçi teknolojilere dayanarak, 2025 yılına kadar büyük ölçekli bir radyokimyasal işleme tesisinin kurulması planlanıyor. Bu işletme, hızlı reaktörler için yakıt üretimi ve kullanılmış yakıtın yeniden işleme atıklarının nihai izolasyonu için tesisle birlikte, hem birikmiş yakıt hem de mevcut ve planlanan nükleer enerjiden boşaltılacak kullanılmış yakıt sorununu çözme fırsatı sağlayacak. bitkiler.

VVER-1000 reaktörlerinden ve RBMK-1000 kullanılmış yakıt düzeneklerinin çoğundan elde edilen kullanılmış yakıtın hem deneysel gösterim merkezinde hem de MCC'deki büyük ölçekli üretimde yeniden işlenmesi planlanmaktadır. Rejenerasyon ürünleri nükleer yakıt döngüsünde, uranyum - termal nötron reaktörleri için yakıt üretiminde, plütonyum (neptunyum ile birlikte) - hızlı reaktörler için kullanılacak. Aynı zamanda, RBMK kullanılmış yakıtının yeniden işleme oranı, nükleer yakıt döngüsündeki yenilenme ürünlerine (hem uranyum hem de plütonyum) olan talebe bağlı olacaktır.

Yukarıda açıklanan yaklaşımlar, Kasım 2011'de onaylanan “2012-2020 ve 2030'a kadar olan dönem için altyapı oluşturulması ve kullanılmış nükleer yakıt yönetimi Programı”nın temelini oluşturmuştur (“Nükleer Teknolojilerin ve Çevrenin Güvenliği”, No. 2-2012, s.40-55).

Yazar

Devlet Şirketi "Rosatom"un, SNF Yönetimi Konseptinde (2008) belirtilen, kullanılmış nükleer yakıt yönetimi alanındaki politikası, aşağıdakilere dayanmaktadır: temel prensip- Fisyon ürünlerinin çevre açısından kabul edilebilir şekilde işlenmesini ve yenilenen nükleer malzemelerin nükleer yakıt döngüsüne geri dönüşünü sağlamak için kullanılmış yakıtın yeniden işlenmesi ihtiyacı. Kullanılmış nükleer yakıtın elleçlenmesinde en büyük öncelik, yakıt elleçlemenin tüm aşamalarında nükleer ve radyasyon güvenliğinin, fiziksel korumanın ve nükleer malzemelerin güvenliğinin sağlanmasına ve gelecek nesillere aşırı bir yük bindirilmemesine verilmektedir. Bu alandaki stratejik yönler şunlardır:

• kullanılmış nükleer yakıtın kontrollü depolanması için güvenilir bir sistemin oluşturulması;
• kullanılmış yakıt yeniden işleme teknolojilerinin geliştirilmesi;
• rejenerasyon ürünlerinin nükleer yakıt döngüsüne dengeli katılımı;
• İşleme sırasında oluşan radyoaktif atıkların nihai izolasyonu (bertarafı).

Işınlanmış nükleer yakıtın depolanması, gelişmiş güvenlik önlemleri gerektiren karmaşık bir süreçtir. Zheleznogorsk'taki (Krasnoyarsk Bölgesi) Madencilik ve Kimyasal Kombine, su soğutmalı ve kuru kullanılmış yakıt depolama tesislerini işletmektedir. Tesis, Rosatom'un nükleer yakıt döngüsünü kapatma yönünde ilerlemesine yardımcı olacak kullanılmış yakıt yeniden işleme teknolojileri geliştiriyor.

Atık mı yoksa değerli hammaddeler mi?

Kullanılmış nükleer yakıtın kaderi farklı şekilde gelişebilir. Çoğu ülkede nükleer santral reaktöründe gerekli süreyi harcayan nükleer yakıt, radyoaktif atık olarak değerlendirilerek mezarlıklara gönderiliyor veya yurt dışına ihraç ediliyor. Bu yaklaşımın savunucuları (örneğin ABD, Kanada, Finlandiya da dahil), gezegende kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesi gibi pahalı, karmaşık ve potansiyel olarak tehlikeli süreci idare etmeye yetecek kadar uranyum cevheri rezervinin bulunduğu görüşündedir. Rusya ve birkaç tane daha nükleer güçler(Fransa, İngiltere, Hindistan dahil) ışınlanmış yakıtın yeniden işlenmesi için teknolojiler geliştiriyor ve gelecekte yakıt döngüsünü tamamen kapatmaya çalışıyor.

Kapalı çevrim, uranyum cevherinden elde edilen ve reaktörde harcanan yakıtın yeniden işlenerek nükleer santrallerde tekrar tekrar kullanılacağını varsayar. Bunun sonucunda nükleer enerji aslında yenilenebilir bir kaynağa dönüşecek, radyoaktif atık miktarı azalacak ve insanlığa binlerce yıl boyunca nispeten ucuz enerji sağlanabilecek.

Kullanılmış yakıtın yeniden işlenmesinin çekiciliği, bir kampanya sırasında nükleer yakıtın düşük yanması ile açıklanmaktadır: en yaygın basınçlı su reaktörlerinde (VVER), eski yüksek güçlü kanal reaktörlerinde (RBMK) - yalnızca% 3-5'i aşmaz. %2 ve yalnızca hızlı nötronlar (BN) içeren reaktörlerde %20'ye ulaşabilir, ancak dünyada hâlâ bu tür endüstriyel ölçekte yalnızca iki reaktör var (her ikisi de Rusya'da, Beloyarsk NPP'de). Dolayısıyla kullanılmış nükleer yakıt, uranyum ve plütonyum izotopları da dahil olmak üzere değerli bileşenlerin kaynağıdır.

SNF yolu: reaktörden depolama alanına

Nükleer yakıtın nükleer santrallere, uranyum heksaflorür topaklarıyla doldurulmuş kapalı çubuklardan (yakıt elemanları - yakıt çubukları) oluşan yakıt düzenekleri (FA) şeklinde sağlandığını hatırlayalım.

VVER'in yakıt düzeneği, altıgen bir çerçeveye monte edilmiş 312 yakıt çubuğundan oluşur (fotoğraf: PJSC NZHK)

Nükleer enerji santrallerinden harcanan nükleer yakıt (SNF) özel işlem gerektirir. Reaktörde yakıt çubukları birikir çok sayıda Fisyon ürünleri ve çekirdekten çıkarıldıktan yıllar sonra bile ısı yayarlar: çubuklar havada birkaç yüz dereceye kadar ısınır. Bu nedenle yakıt kampanyasının sonunda ışınlanmış parçalar tesis bünyesindeki soğutma havuzlarına yerleştirilir. Su aşırı ısıyı uzaklaştırır ve nükleer santral personelini tehlikelerden korur. daha yüksek düzey radyasyon.

Üç ila beş yıl sonra yakıt düzenekleri hâlâ ısı üretiyor ancak geçici soğutma eksikliği artık tehlikeli değil. Nükleer işçiler bunu, kullanılmış yakıtı enerji santralinden özel depolama tesislerine taşımak için kullanıyor. Rusya'da kullanılmış yakıt, Mayak Üretim Birliği'ne (Çelyabinsk Bölgesi) ve Madencilik ve Kimya Kombinesinin İzotop Kimyasal Tesisine (Krasnoyarsk Bölgesi) gönderiliyor. MCC, VVER-1000 ve RBMK-1000 reaktörlerinden gelen yakıtın depolanmasında uzmanlaşmıştır. İşletmenin 1985 yılında inşa edilen “ıslak” (su soğutmalı) depolama tesisi ve 2011-2015 yıllarında kademeli olarak devreye alınan kuru depolama tesisi bulunmaktadır.

“VVER kullanılmış yakıtın taşınması için demiryolu yakıt düzenekleri, IAEA standartlarına göre sertifikalı bir TUK'a (nakliye paketleme kiti) yerleştiriliyor," diyor MCC'nin İzotop Kimyasal Tesisi müdürü Igor Seelev. - Her TUK'ta 12 meclis bulunmaktadır. Bu paslanmaz çelik konteyner, personelin ve halkın radyasyondan tamamen korunmasını sağlar. Şiddetli bir tren kazası durumunda dahi ambalajın bütünlüğü bozulmayacaktır. Kullanılmış nükleer yakıt içeren trene tesisimizin bir çalışanı ve silahlı korumalar eşlik ediyor.”

Yolculuk sırasında SNF 50-80 °C'ye kadar ısınmayı başarıyor, böylece tesise gelen TUK bir soğutma ünitesine gönderiliyor ve burada kendisine boru hatları aracılığıyla 1 cm/dak hızla su sağlanıyor. Yakıt sıcaklığı aniden değiştirilemez. 3-5 saat sonra kap 30°C'ye soğutulur. Su boşaltılır ve TUC, yeniden doldurulmak üzere 8 m derinliğindeki bir havuza aktarılır. Kabın kapağı doğrudan su altında açılır. Ve su altında her yakıt grubu 20 kişilik bir saklama kutusuna aktarılıyor. MCC'de elbette dalgıç yok, tüm işlemler özel bir vinç kullanılarak yapılıyor. Aynı vinç, kasayı düzeneklerle birlikte saklama bölmesine taşır.

Serbest bırakılan TUK, dekontaminasyona gönderiliyor ve sonrasında ek bir önlem alınmadan demiryolu ile taşınabiliyor. MCC her yıl, her kademede birkaç konteynerle nükleer santrallere 20'den fazla uçuş gerçekleştiriyor.

Islak depolama

Yerdeki metal levhalar olmasaydı, ıslak depolama tesisi dev bir okul spor salonuyla karıştırılabilirdi. Yakından bakarsanız sarı bölme şeritlerinin dar taramalar olduğunu fark edeceksiniz. Bir bölmeye veya diğerine bir kapak koymanız gerektiğinde vinç, sanki kılavuzlar boyuncaymış gibi bu şeritler boyunca hareket ederek yükü su altında hareket ettirir.
Düzeneklerin üzerinde radyasyona karşı güvenilir bir bariyer vardır - iki metrelik demineralize su tabakası. Depo odasında normal bir radyasyon ortamı bulunmaktadır. Hatta konuklar rögar kapaklarının üzerinde yürüyüp içlerine bakabilirler.

Depolama tesisi, tasarım esasları ve tasarım esaslarının ötesinde kazalar dikkate alınarak, yani inanılmaz depremlere ve diğer beklenmedik olaylara karşı dayanıklı olacak şekilde tasarlanmıştır. Güvenlik için depolama havuzu 20 bölmeye ayrılmıştır. Varsayımsal bir sızıntı durumunda, bu beton modüllerin her biri diğerlerinden izole edilebilir ve düzenekler hasarsız bir bölmeye taşınabilir. Isıyı güvenilir bir şekilde uzaklaştırmak için su seviyesini korumanın pasif yolları düşünülmüştür.

2011 yılında, Fukushima olaylarından önce bile depolama tesisi genişletildi ve güvenlik önlemleri güçlendirildi. 2015 yılındaki yeniden yapılanma sonuçlarına göre 2045 yılına kadar faaliyet izni alındı. Bugün, "ıslak" depolama tesisi, Rusya'da ve yurt dışında üretilen VVER-1000 tipi yakıt düzeneklerini kabul etmektedir. Havuzlar 15 binden fazla yakıt grubunu barındırabilecek kapasitededir. Bertaraf edilen kullanılmış nükleer yakıtla ilgili tüm bilgiler elektronik bir veri tabanına kaydedilir.

Kuru depolama

“Su soğutmalı depolamanın, kuru depolama veya işlemeden önce sadece bir ara adım olmasını hedefliyoruz. Igor Seelev, bu anlamda Madencilik ve Kimya Birliği ile Rosatom'un stratejisinin küresel kalkınma vektörüne karşılık geldiğini açıklıyor. - 2011 yılında RBMK-1000 kuru atık yakıt depolama tesisinin ilk etabını devreye aldık, Aralık 2015'te ise tüm kompleksin inşaatını tamamladık. Ayrıca 2015 yılında MCC, yeniden işlenmiş kullanılmış nükleer yakıttan MOX yakıtı üretimini başlattı. Aralık 2016'da, VVER-1000 yakıtının "ıslak" depodan kuru depoya ilk kez yeniden yüklenmesi tamamlandı."

Depolama odasında beton modüller bulunur ve bunların içinde nitrojen-helyum karışımıyla doldurulmuş kullanılmış nükleer yakıt içeren kapalı kutular bulunur. Montajları soğutur açık hava Hava kanallarından yerçekimi ile akan. Bu durumda, cebri havalandırma gerekli değildir: hava, belirli bir kanal düzenlemesi nedeniyle hareket eder ve konvektif ısı değişimi nedeniyle ısı giderimi meydana gelir. Prensip, şöminedeki taslakla aynıdır.

Kullanılmış yakıtın kuru olarak saklanması çok daha güvenli ve daha ucuzdur. "Islak" depolamanın aksine, su temini ve su arıtma maliyeti yoktur ve su sirkülasyonunun düzenlenmesine gerek yoktur. Güç kaybı olması durumunda tesis zarar görmez ve yakıtın fiili olarak yüklenmesi dışında personelin herhangi bir işlem yapmasına gerek kalmaz. Bu anlamda kuru teknolojinin yaratılması ileriye doğru atılmış büyük bir adımdır. Ancak su soğutmalı depolamadan tamamen vazgeçilemez. Artan ısı üretimi nedeniyle VVER-1000 düzeneklerinin ilk 10-15 yıl suda kalması gerekir. Ancak bundan sonra kuru bir odaya taşınabilir veya işlenmek üzere gönderilebilirler.
Igor Seelev, "Kuru depolama tesisi düzenleme ilkesi çok basit" diyor ve ekliyor: "Ancak bunu daha önce kimse teklif etmedi. Artık teknolojinin patenti bir grup Rus bilim adamına ait. Bu da Rosatom'un uluslararası pazara açılması için uygun bir konu çünkü kuru depolama teknolojisi birçok ülkede ilgi görüyor. Japonlar, Fransızlar ve Amerikalılar zaten bize geldiler. Rus nükleer bilim adamlarının yurtdışında inşa ettiği nükleer santrallerden kullanılmış yakıtın MCC'ye getirilmesi için müzakereler sürüyor."

Kuru depolamanın başlatılması özellikle RBMK reaktörlü tesisler için önemliydi. Kurulmadan önce, Leningrad, Kursk ve Smolensk nükleer santrallerinin sahadaki depolama tesislerinin taşması nedeniyle kapasitelerinin kapatılması riski vardı. MCC kuru depolama tesisinin mevcut kapasitesi, tüm Rus tesislerinin kullanılmış RBMK montajlarını karşılamaya yeterlidir. Daha düşük ısı üretimi nedeniyle "ıslak" depolamayı atlayarak hemen kuru depoya gönderilirler. Harcanan yakıt burada 100 yıl kalabiliyor. Belki bu süre zarfında işlenmesi için ekonomik açıdan çekici teknolojiler yaratılacaktır.

SNF yeniden işleme

Zheleznogorsk'ta inşa edilen kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesine yönelik Deneysel Gösteri Merkezinin (ODC) 2020 yılına kadar devreye alınması planlanıyor. MOX yakıtının (karışık oksit uranyum-plütonyum) üretimine yönelik ilk başlangıç ​​kompleksi, teknolojiler hala geliştirilip iyileştirildiğinden yılda yalnızca 10 parça üretiyor. Gelecekte tesisin kapasitesi önemli ölçüde artacaktır. Günümüzde İzotop Kimya Fabrikası'ndaki her iki depolama tesisinden gelen parçalar yeniden işleme için gönderilebilmektedir ancak ekonomik açıdan "ıslak" depolama tesisinde biriken kullanılmış yakıtın yeniden işlenmesiyle başlamanın daha karlı olduğu açıktır. Gelecekte, işletmenin VVER-1000 düzeneklerine ek olarak hızlı nötron reaktörlerinin yakıt düzeneklerini, yüksek oranda zenginleştirilmiş uranyum (HEU) yakıt düzeneklerini ve yabancı tasarımlı yakıt düzeneklerini işleyebilmesi planlanıyor. Üretim, uranyum oksitleri, plütonyum, aktinit ve katılaşmış fisyon ürünlerinin bir karışımı olan uranyum oksit tozu üretecek.

ODC, 3+ nesil dünyanın en modern radyokimya tesisi olarak konumlandırılmıştır (Fransız şirketi Areva'nın tesisleri 2+ nesile sahiptir). ana özellik madencilik ve kimya kompleksinde tanıtılan teknolojiler - sıvı yokluğu ve daha küçük miktar Kullanılmış nükleer yakıtın yeniden işlenmesi sırasında katı radyoaktif atık.

MOX yakıtı Beloyarsk NPP'deki BN reaktörlerine sağlanıyor. Rosatom ayrıca 2030'dan sonra VVER tipi reaktörlerde kullanılabilecek REMIX yakıtının oluşturulması üzerinde de çalışıyor. Plütonyumun seyreltilmiş uranyumla karıştırıldığı MOX yakıtından farklı olarak REMIX yakıtının, plütonyum ve zenginleştirilmiş uranyum karışımından yapılması planlanıyor.

Ülkede, karma yakıtla çalışan farklı tipte reaktörlere sahip yeterli sayıda nükleer santralin bulunması halinde Rosatom, nükleer yakıt döngüsünü kapatmaya daha da yaklaşabilecek.

Madencilik ve Kimyasal Kombine, Federal Eyalet üniter işletme, Federal Nükleer Organizasyon (FSUE FYAO "GKHK"), Devlet Atom Enerjisi Kurumu "Rosatom"un bir kuruluşu, ZSLC'nin bölümü. Zheleznogorsk, Krasnoyarsk Bölgesi'nde yer almaktadır. FSUE FYAO "GCC" anahtar kuruluş Rosatom, yenilikçi yeni nesil teknolojilere dayalı kapalı bir nükleer yakıt döngüsü (CNFC) teknolojik kompleksi oluşturacak.

Tehlike sınıfları 1'den 5'e kadar olan atıkların uzaklaştırılması, işlenmesi ve bertaraf edilmesi

Rusya'nın tüm bölgeleriyle çalışıyoruz. Geçerli lisans. Tam bir kapanış belgeleri seti. Müşteriye bireysel yaklaşım ve esnek fiyatlandırma politikası.

Bu formu kullanarak hizmet talebinde bulunabilir, ticari teklif talep edebilir veya uzmanlarımızdan ücretsiz danışmanlık alabilirsiniz.

20. yüzyılda ideal enerji kaynağına yönelik aralıksız arayışlar sona ermiş gibi görünüyordu. Bu kaynak, atomların çekirdekleri ve bunlarda meydana gelen reaksiyonlardı - nükleer silahların aktif gelişimi ve nükleer santrallerin inşası tüm dünyada başladı.

Ancak gezegen hızla nükleer atıkların işlenmesi ve yok edilmesi sorunuyla karşı karşıya kaldı. Enerji nükleer reaktörler tıpkı bu endüstrinin atıkları gibi pek çok tehlike taşıyor. Alanın kendisi aktif olarak gelişirken, şimdiye kadar kapsamlı bir şekilde geliştirilmiş bir işleme teknolojisi bulunmuyor. Bu nedenle güvenlik öncelikle uygun imhaya bağlıdır.

Tanım

Nükleer atık belirli radyoaktif izotopları içerir kimyasal elementler. Rusya'da, 21 Kasım 1995 tarihli 170 sayılı “Atom Enerjisinin Kullanımına İlişkin” Federal Kanun'da verilen tanıma göre, daha fazla kullanım bu tür atıklar sağlanmaz.

Malzemelerin ana tehlikesi, canlı bir organizma üzerinde zararlı etkiye sahip olan devasa dozlarda radyasyonun yayılmasıdır. Radyoaktif maruziyetin sonuçları arasında genetik bozukluklar, radyasyon hastalığı ve ölüm yer alır.

Sınıflandırma haritası

Rusya'daki nükleer malzemelerin ana kaynağı nükleer enerji sektörü ve askeri gelişmelerdir. Tüm nükleer atıkların, fizik derslerinden aşina olduğu üç derecelik radyasyonu vardır:

• Alfa - yayılıyor.
• Beta yayan.
• Gama - yayılıyor.

İlki, diğer ikisinden farklı olarak tehlikeli olmayan düzeyde radyasyon ürettikleri için en zararsız olarak kabul edilir. Doğru, bu onların en tehlikeli atık sınıfına girmelerini engellemez.


Genel olarak, Rusya'daki nükleer atıkların sınıflandırma haritası onu üç türe ayırıyor:

1. Katı nükleer enkaz. Çok miktarda malzeme içerir Bakım enerji sektöründe personel kıyafetleri, çalışma sırasında biriken atıklar. Bu tür atıklar fırınlarda yakılıyor, ardından küller özel bir çimento karışımıyla karıştırılıyor. Varillere dökülür, mühürlenir ve depoya gönderilir. Cenaze töreni aşağıda ayrıntılı olarak anlatılmaktadır.
2. Sıvı. Nükleer reaktörlerin çalışması teknolojik çözümler kullanılmadan mümkün değildir. Buna ek olarak, özel giysilerin işlenmesinde ve çalışanların yıkanmasında kullanılan su da buna dahildir. Sıvılar iyice buharlaştırılır ve ardından gömme gerçekleşir. Sıvı atıklar sıklıkla geri dönüştürülüyor ve nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılıyor.
3. Reaktörlerin, ulaşımın ve tesislerin yapısal elemanları teknik kontrol işletmede ayrı bir grup oluşturmaktadır. Bunların imhası en pahalı olanıdır. Bugün iki seçenek var: lahitin yerleştirilmesi veya kısmi dekontaminasyonla sökülmesi ve ayrıca gömülmek üzere depoya gönderilmesi.

Rusya'daki nükleer atık haritası aynı zamanda düşük seviyeli ve yüksek seviyeli olanları da tanımlıyor:

• Düşük seviyeli atık - tıbbi kurumların, enstitülerin ve araştırma merkezlerinin faaliyetleri sırasında ortaya çıkar. Burada kimyasal testleri gerçekleştirmek için radyoaktif maddeler kullanılıyor. Bu malzemelerin yaydığı radyasyon düzeyi çok düşüktür. Uygun şekilde bertaraf edilmesi, tehlikeli atıkları yaklaşık birkaç hafta içinde normal atık haline getirebilir ve daha sonra normal atık olarak bertaraf edilebilir.
• Yüksek düzeyde atık, reaktör yakıtı ve askeri sanayide nükleer silah geliştirmek için kullanılan malzemelerdir. İstasyonlardaki yakıt, radyoaktif madde içeren özel çubuklardan oluşuyor. Reaktör yaklaşık 12 - 18 ay kadar çalışır ve bu sürenin sonunda yakıtın değiştirilmesi gerekir. Atıkların hacmi çok büyüktür. Ve bu rakam nükleer enerji sektörünü geliştiren tüm ülkelerde artıyor. Çevre ve insanlar için felaketi önlemek amacıyla yüksek seviyeli atıkların bertaraf edilmesinde tüm nüanslar dikkate alınmalıdır.

Geri dönüşüm ve imha

Şu anda nükleer atıkların bertaraf edilmesi için çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Hepsinin avantajları ve dezavantajları var ama neresinden bakarsanız bakın radyoaktif maruz kalma tehlikesinden tamamen kurtulmanıza izin vermiyorlar.

Cenaze

Atık bertarafı, özellikle Rusya'da aktif olarak kullanılan en umut verici bertaraf yöntemidir. İlk olarak atığın vitrifikasyonu veya “vitrifikasyonu” işlemi gerçekleşir. Harcanan madde kalsine edilir, ardından karışıma kuvars eklenir ve bu "sıvı cam" özel silindirik çelik kalıplara dökülür. Ortaya çıkan cam malzemenin suya karşı dayanıklı olması, radyoaktif elementlerin çevreye girme olasılığını azaltıyor.

Bitmiş silindirler demlenir ve iyice yıkanır, en ufak kirlenmelerden kurtulur. Daha sonra çok uzun bir süre depoya gönderilirler. uzun zaman. Depolama tesisinin zarar görmemesi için depolama tesisi jeolojik açıdan stabil alanlarda konumlandırılmaktadır.

Jeolojik bertaraf, atıkların uzun süre bakım gerektirmeyecek şekilde 300 metreden daha derinde gerçekleştirilmektedir.

Yanan

Yukarıda bahsedildiği gibi bazı nükleer maddeler, enerji sektöründe üretimin doğrudan sonucu ve bir tür yan ürün atığıdır. Bunlar üretim sırasında radyasyona maruz kalan malzemelerdir: atık kağıt, ahşap, giyim, evsel atıklar.

Bütün bunlar, seviyesini en aza indirmek için özel olarak tasarlanmış fırınlarda yakılır. zehirli maddeler atmosferde. Diğer atıkların yanı sıra kül de çimentolanmıştır.

Çimentolama

Rusya'da nükleer atıkların çimentolama yoluyla bertarafı (yöntemlerden biri) en yaygın uygulamalardan biridir. Buradaki fikir, ışınlanmış malzemeleri ve radyoaktif elementleri özel kaplara yerleştirmek ve daha sonra bu kapların özel bir solüsyonla doldurulmasını sağlamaktır. Böyle bir çözümün bileşimi, bütün bir kimyasal element kokteyli içerir.

Sonuç olarak pratikte etkilenmez dış ortam Bu da neredeyse sınırsız bir süre elde etmenizi sağlar. Ancak böyle bir cenaze töreninin yalnızca orta tehlike seviyesindeki atıkların bertarafı için mümkün olduğuna dair bir rezervasyon yaptırmaya değer.

Fok

Atık hacminin bertaraf edilmesini ve azaltılmasını amaçlayan uzun süredir devam eden ve oldukça güvenilir bir uygulama. Temel yakıt malzemelerinin işlenmesinde kullanılmaz ancak diğer düşük tehlikeli atıkların işlenmesinde kullanılabilir. Bu teknolojide düşük basınç kuvvetine sahip hidrolik ve pnömatik presler kullanılır.

Yeniden kullan

Radyoaktif maddelerin enerji alanında kullanımı bu maddelerin spesifik aktivitesinden dolayı tam anlamıyla gerçekleşmemektedir. Zamanını harcayan atıklar hala reaktörler için potansiyel bir enerji kaynağı olmaya devam ediyor.

İÇİNDE modern dünya ve özellikle Rusya'da enerji kaynaklarıyla ilgili durum oldukça ciddi ve bu nedenle yeniden kullanma Nükleer malzemelerin reaktörler için yakıt olarak kullanılması artık imkansız görünmüyor.

Günümüzde harcanan hammaddelerin enerji uygulamalarında kullanılmasını mümkün kılan yöntemler bulunmaktadır. Atıklarda bulunan radyoizotoplar gıda işlemede ve termoelektrik reaktörleri çalıştırmak için “pil” olarak kullanılıyor.

Ancak teknoloji hâlâ gelişme aşamasında ve ideal bir işleme yöntemi bulunamadı. Ancak nükleer atıkların işlenmesi ve imhası, bu tür atıkların reaktörlerde yakıt olarak kullanılması sorununu kısmen çözebilir.

Ne yazık ki Rusya'da nükleer atıklardan kurtulmanın böyle bir yöntemi pratikte geliştirilmiyor.

Birimler

Rusya'da, dünya genelinde bertaraf edilmek üzere gönderilen nükleer atık miktarı yılda onbinlerce metreküpe ulaşıyor. Avrupa'daki depolama tesisleri her yıl yaklaşık 45 bin metreküp atık kabul ederken, Amerika Birleşik Devletleri'nde bu hacmi yalnızca Nevada eyaletindeki bir çöp sahası emiyor.

Nükleer atıklar ve bununla ilgili yurt dışında ve Rusya'da yapılan çalışmalar, yüksek kaliteli teknoloji ve ekipmanlarla donatılmış uzman kuruluşların faaliyetleridir. İşletmelerde atık ortaya çıkıyor çeşitli şekillerde yukarıda açıklanan işleme. Sonuç olarak hacmi azaltmak, tehlike düzeyini azaltmak, hatta enerji sektöründeki bazı atıkların nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılması mümkün.

Huzurlu atom, her şeyin o kadar basit olmadığını uzun zamandır kanıtladı. Enerji sektörü gelişiyor ve gelişmeye devam edecek. Aynı şey askeri alan için de söylenebilir. Ancak bazen diğer atıkların emisyonunu göz ardı edersek, nükleer atıkların uygunsuz şekilde bertaraf edilmesi tüm insanlık için tam bir felakete neden olabilir. Dolayısıyla bu sorun çok geç olmadan erken bir çözüm gerektiriyor.