Kjernebrensel: typer og prosessering. Tredje etappe: SNF-reprosessering i Russland Håndtering av bestrålte DAV-enheter
Kjemisk reprosessering av bestrålt kjernebrensel utføres for å utvinne plutonium, uran og andre verdifulle komponenter og rense dem fra fisjonsprodukter. I laboratoriene til kjernefysiske sentre i mange land er det studert ulike metoder for opparbeiding av bestrålt brensel, som kan klassifiseres som vannlevende Og ikke-akvatisk. Metoder som vismutfosfat, trigly, butex, torex, aminekstraksjon, aqua-fluor-prosess - har blitt studert i pilotskala. vannmetoder; sublimering av fluorider, smelting-raffinering med selektiv oksidasjon, elektrolyse av salter - ikke-vandige metoder.
I en rekke land er forskning og utvikling av såkalte tørke(vannfri) kjemiske regenereringsmetoder: fluorid (basert på transformasjon av U og Pu til gassfasen av heksafluorider), pyrometallurgiske, ekstraksjon, i smeltede salter, etc. Målet deres er å gi den mest effektive tekniske og økonomisk industriell regenereringsteknologi med en samtidig løsning på problemet med behandling, konservering og deponering av radioaktivt avfall i den mest kompakte og sikre formen for lagring. Det antas at tørre metoder vil gjøre det mulig å regenerere drivstoff fra kjernene til hurtigoppdrettsreaktorer med kort lukkertid av dette drivstoffet og med mindre tap sammenlignet med væskeutvinning. Disse metodene er også attraktive fordi de spesifikke volumene av det resulterende radioaktive avfallet er små (for det meste fast kompakt form, egnet for konservering under regenereringsprosessen). De fleste installasjonene der forskning og utvikling av metodene ovenfor ble utført, fungerer foreløpig ikke.
Vandige prosesseringsmetoder basert på bruk av flytende motstrømsekstraksjon har blitt intensivt utviklet. Blant dem er vannekstraksjonsteknologi for separering og rensing av uran og plutonium fra fisjonsprodukter ved bruk av tributylfosfat ( Purex-prosess) er anerkjent som den mest effektive og brukes i alle eksisterende industribedrifter for reprosessering av brukt kjernebrensel. Denne metoden er den eneste industrielt utviklede metoden for kjemisk prosessering av uranoksidbrensel brukt i kjernekraftverksreaktorer.
Utvinning av uran og plutonium med tributylfosfat etter et teknologisk opplegg kalt Purex-prosessen, først brukt i USA i 1945. for separering av plutonium fra bestrålt metallisk naturlig uran. Denne metoden har ulike forbedringer og teknologiske alternativer rettet mot å redusere strålingspåvirkningen på ekstraksjonsmidlet og oppnå dypere rensing av uran og plutonium fra fisjonsprodukter. Disse forbedringene gjorde at Purex-prosessen kunne brukes til å behandle oksiddrivstoff.
I både våte og tørre metoder for kjemisk reprosessering av brukt brensel er prosessene (og tilhørende vanskeligheter) for rensing, konservering og fjerning av gassformige og flyktige fisjonsprodukter ganske like, selv om i tørre prosesser er fangst og fjerning av jod og tritium forenklet. Figur 19 viser et diagram over hovedstadiene i klargjøring og radiokjemisk reprosessering av brukt brensel ved bruk av væskeekstraksjonsmetoden.
For brukt brensel fra termiske nøytronreaktorer som LWR (USA), VVER og RBMK (Russland) er den optimale holdetiden i vannbassenger ved kjernekraftverk 3-5 år, minimum er 1 år. For hurtigoppdrettsreaktorer er standardoppholdstiden for brenselelementer i kjølebassenger ennå ikke fastsatt. For å oppnå en kort drivstoffdoblingstid, bør denne tiden være minimal (ikke mer enn ett år).
Drivstoffet som mottas fra kjernekraftverket ved det radiokjemiske anlegget overføres under vann fra beholdere til lagringsbassenget, hvor brenselelementene er installert i spesielle stativer eller stativer, plassert slik at den kritiske massen i alle fall ikke nås og nødvendig kjøling er sikret. Dybden på bassengene og tykkelsen på vannlaget over drivstoffelementene er designet for å skape nødvendig strålebeskyttelse. Bassengene har et lukket sirkulasjonssystem for kjøling og rensing av vann og er utstyrt med luftsuging inn i et spesielt ventilasjonsrensesystem.
Fra bassengene kommer drivstoffelementer inn i skjæreavdelingen, som er det mest komplekse komplekset til et radiokjemisk anlegg, utstyrt med fjernstyrt utstyr. Kutte drivstoffelementer før oppløsning av drivstoff ved amerikanske fabrikker og Vest-Europa(bortsett fra Eurochemic-anlegget i Mol, Belgia) utføres med mekaniske midler: kutting ved hjelp av spesielle presser, kutting av hele drivstoffsamlingen med kuttere uten å demonteres i individuelle drivstoffstaver, mens endedelene ("blanke ender") som ikke inneholder drivstoff blir først kuttet av. Ved Eurochemic-anlegget i Belgia ble det brukt kjemisk fjerning av zirkonium brenselstavkledning. Ulempen med denne metoden er en stor mengde (8-10 m 3 /t uran) mellomradioaktivt avfall. Installasjoner for skjæring med laserstråle er under utvikling (Storbritannia, Frankrike), samt for å demontere brenselelementer til individuelle brenselstaver og skjære dem fra hverandre. For å sikre bedre løselighet kuttes drivstoffstaver i 15-50 mm lange biter. De kuttede stykkene faller ned i renner og ender opp i batch løsemiddeltanker laget av rustfritt borstål. I disse tankene blir uran og plutonium utlutet (ekstrahert) ved hjelp av oppvarmet sterk salpetersyre. Fullstendig oppløsning av oksidbrensel skjer på 2-4 timer, metall - på 24 timer.
I Frankrike og USA utvikles det kontinuerlige oppløsningsapparater av trommeltypen. Kjernefysisk sikkerhet oppnås ved å tilsette nøytronabsorbere (for eksempel gadolinium) til løsningen eller en kombinasjon av sikker geometri og absorpsjonsinnsatser. Løsningene filtreres nøye med finporede rustfrie stålfiltre (porediameter ca. 3 mikron) eller sentrifuger. Oppløsningen av urandioksid i salpetersyre skjer i henhold til reaksjonen:
UO 2 + 4HNO 3 → UO 2 (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
For mer fullstendig å oppløse plutonium, introduseres ytterligere operasjoner. Uranmetall er oppløst i kokende sterk salpetersyre. For å rekombinere nitrogenoksider tilsettes oksygen til systemet og den resulterende salpetersyren returneres til syklusen.
En nøye filtrert vandig løsning av uranylnitrat UO 2 (NO 3) 2 med tilhørende løselige fisjonsprodukter sendes til løsningsmiddelekstraksjon.
Den grunnleggende prosessen med løsningsmiddelekstraksjon er fordelingen av et oppløst stoff mellom to ublandbare væsker (vandige og organiske faser). Ifølge en velkjent lov fordeles oppløste stoffer i hvert trinn i et visst konstant forhold mellom disse fasene. Forholdet mellom konsentrasjonen av et stoff i den organiske fasen og konsentrasjonen i den vandige fasen under likevektsforhold mellom fasene kalles fordelingskoeffisient.
Med flere suksessive ekstraksjonsprosesser er det mulig å konsentrere nesten 100 % av uran og plutoniumnitrater i den organiske fasen, noe som gir den nødvendige rensingskoeffisienten fra radioaktive fisjonsprodukter: 5·10 7 -10 8 for plutonium, 10 6 -10 7 for uran.
Flertrinns ekstraksjon med et organisk løsningsmiddel muliggjør således både høy utvinning av kjernebrensel fra løsninger og dyprensing fra radioaktive fisjonsprodukter. Graden av denne rensingen bør tillate arbeid med regenerert uran uten biologisk beskyttelse, dvs. radioaktiviteten bør være nær naturlig radioaktivitet (~ 0,3 µCi/kg eller 1,1·10 4 dispersjon/(s kg)). Dette bestemmer rensegrensen som man bør strebe til ved kjemisk reprosessering av brukt brensel.
Tributylfosfat (TBP), fortynnet opptil 30 % med renset parafin (H-dodekan), brukes med hell som et organisk ekstraksjonsløsningsmiddel. Den største fordelen med TBP som ekstraksjonsmiddel er dens evne til selektivt å trekke ut uran og plutonium fra en salpetersyreløsning. I dette tilfellet fungerer salpetersyre som et utsaltingsmiddel. Salpetersyre renses lett ved destillasjon, noe som gjør at den kan returneres til prosessen og ikke øke radioaktive utslipp på grunn av den. Den organiske fasen ekstraherer selektivt bare uran og plutonium, og etterlater nesten alle fisjonsproduktene i den vandige syrefasen, som dermed konsentrerer det høyaktive avfallet fra prosessen. Den organiske fasen som inneholder uran og plutonium vaskes med salpetersyre for å fjerne forskjellige forurensninger og sendes deretter til et andre apparat, hvor den er i kontakt med vann, som vasker uran og plutonium fra TBP, og overfører dem tilbake til den vandige fasen. (gjenutvinning). Dette fullfører den første ekstraksjonssyklusen.
I den andre ekstraksjonssyklusen, eller U-Pu separasjonssyklusen, sendes den flytende vannfasen fra den første syklusen (etter konsentrasjon i fordamperen) igjen til ekstraksjonsvask-kontaktoren (kolonnen). Tilførselsfasen (organisk ekstrakt) mates inn i en annen kolonne hvor uranet separeres fra plutoniumet ved å bringe den organiske fasen i kontakt med en vandig løsning som inneholder et reduksjonsmiddel (vanligvis fireverdig uran). Fireverdig plutonium reduseres til trivalent tilstand, hvor det er mindre mottakelig for TBP-ekstraksjon og kan derfor fjernes fra kolonnen i den vandige fasen. En løsning av plutonium i salpetersyre konsentreres, denitreres deretter og omdannes til tørt plutoniumdioksidpulver PuO 2 . uran fjernes fra den organiske fasen i den tredje kolonnen. For å ekstrahere uranproduktet fullstendig, brukes to til tre ekstra organiske løsemiddelekstraksjonssykluser.
For å fjerne fisjonsprodukter (spesielt ruthenium) og konsentrere plutonium, kreves det en ekstra ekstraksjonssyklus, etterfulgt av behandling med et anionbytterreagens.
Avfallet som er igjen i salpetersyren fordampes for å konsentrere og lagre, rense og returnere salpetersyren til prosessen.
Det organiske løsningsmidlet (TBP) ved utgangen fra ekstraksjonsprosessen renses fra gjenværende uran. Plutonium og fisjonsprodukter, samt oppløste stoffer som finnes i TBP på grunn av kjemisk og radiokjemisk skade på den organiske fasen. Løsemiddelrenseprosessen involverer typisk alkalisk og syrevasking. Etter rengjøring føres det organiske løsningsmidlet (løsningsmidlet) tilbake til prosessen.
Ekstraksjonssykluser ved reprosesseringsanlegg gjør det mulig å isolere 98,5-99,5 % av uranet og plutoniumet i de reprosesserte brenselelementene og oppnå høye rensehastigheter fra fisjonsprodukter. Det er vanskeligheter med å rense arbeidsløsninger fra zirkonium, niob og rutenium. Den radioaktive isotopen 95 Zr (T 1/2 = 65 dager) dannes under fisjon av uran av termiske nøytroner med et utbytte på 6,2 %. Rånende blir det til 95 Nb (T 1/2 = 35 dager), som igjen blir til stabile 95 Mo. Disse elementene, som uran og plutonium, ekstraheres også av TBP, og danner komplekse forbindelser, kolloider, og blir sorbert på faste materialer. 103 Ru (T 1/2 = 39,35 dager) og 106 Ru (E 1/2 = 1 år) har også betydelige utbytter ved fisjon av uran med termiske nøytroner (henholdsvis 3 og 0,38 %) og et enda større utbytte ved fisjon ved hurtig. . For å bli kvitt disse "påtrengende og skadelige satellittene", brukes en rekke prosesser som kompliserer og øker teknologikostnadene, inkludert operasjoner for foreløpig rensing av løsninger, obligatorisk innføring av to sykluser med utvinning av både uran og plutonium, ekstra rengjøring på absorbenter, samt gjennom ionebytte mv.
I den første ekstraksjonssyklusen er det mulig å nesten fullstendig kvitte seg med langlivede isotoper av cesium, strontium, yttrium, samt sjeldne jordartselementer. Alle danner enkle hydrogenerte ioner i løsninger av salpetersyre. Det er ingen spesielle vanskeligheter med å rengjøre fra stabile nuklider - produkter av korrosjon av apparatets vegger, komponenter av skalllegeringer.
Vasking av uranylnitrat og plutoniumnitrat fra TBP og fjerning av gjenværende fisjonsprodukter og nedbrytningsprodukter av TBP utføres vha. vandige løsninger natriumhydroksid, brus, salpetersyre og andre reagenser eller ved dampdestillasjon. Ved bruk av sentrifugalekstraktorer oppnås svært korte kontakt- og faseseparasjonstider, noe som bidrar til radiolysestabiliteten til TBP når det utsettes for intens bestråling.
Siste fase av drivstoffsyklusen kjernekraft– kjemisk reprosessering av brukt kjernebrensel – på bakgrunn av den raske veksten i byggingen av kjernekraftverk, viste seg å være den mest hengende etter nivået for industriell og teknologisk utvikling i andre stadier av kjernefysisk brenselssyklus. Dette skyldes det faktum at kostnadene for uran utvunnet fra bestrålt brensel fortsatt langt overstiger kostnadene under gruvedrift, utvinning og anrikning. Plutonium har så langt kun funnet bruk i form av MOX, et drivstoff produsert i Frankrike.
Tekniske data om de viktigste radiokjemiske anleggene fremmede land er gitt i tabell 19. I Russland reprosesseres brukte brenselelementer hos Mayak produksjonsforening (PO).
Tabell 19
Tekniske data for reprosesseringsanlegg for brukt brensel
*) - på slutten av 1976 kunngjorde NFS sitt endelige avslag på ytterligere drift og rekonstruksjon av anlegget på grunn av seismisiteten i West Valley-regionen og de kommende høye kostnadene (~600 millioner dollar). I USA har arbeidet med kjemisk reprosessering av kjernekraftverksbrensel vært stanset siden 1977, og radiokjemiske anlegg har blitt lagt i møll på ubestemt tid. Forsknings- og utviklingsarbeidet fortsatte imidlertid. Bygging av føderale langtidslagringsanlegg for brukte brenselelementer er i gang. Foreløpig sørger den amerikanske regjeringen for kjernekraftutviklingsprogram for en retur til industriell prosessering brukt brensel.
**) - Eurochemic-anlegget i Mol ble demontert i 1979.
***) - i Tyskland har det i en årrekke vært heftige diskusjoner om lovligheten, av hensyn til sikkerhet og miljøvern, av bygging av radiokjemiske anlegg og langtidslagringsanlegg for radioaktivt avfall i landet. Inntil 2007 tok ikke den tyske regjeringen noen avgjørelse.
Som all annen produksjon utgjør drivstoffbehandling en viss miljøfare. Funksjoner av den teknologiske prosessen fra synspunktet om miljøopplæring farlig avfall produksjon kan vurderes ved å bruke eksemplet med et stort anlegg designet av KEWA for prosessering av oksidbrensel fra PWR- og BWR-reaktorer i Vest-Tyskland. Produktiviteten er 1400 tonn uran per år (omtrent 5 tonn per dag). Standardinnholdet av plutonium i brukte brenselelementer i PWR- og BWR-reaktorer overstiger ikke 0,8 %, og fisjonsprodukter - 3 % av brenselelementmassen (2,3 10 6 Ci/t). Mesteparten av drivstoffet forventes å bli levert til anlegget i 120 tonns containere. Holdetiden i reaktorbassenger er 3 år. Det er ment å bruke tørr lossing. Samlingene plasseres i bassengene på spesielle stativer. To bassenger på 700 tonn uran hver er designet for maksimalt volum av drivstoff. Den genererte varmen vil bli fjernet ved hjelp av kjøleenheter.
I det første trinnet av reprosessering vil drivstoffelementer kuttes i 20-50 mm lange biter ved hjelp av skjærpresser, og deretter løses drivstoffet i kokende salpetersyre. De gassformige fisjonsproduktene som frigjøres i dette tilfellet vil bli sluppet til et avgassrenseanlegg. Jod skal visstnok fanges opp av et filter laget av uorganisk materiale som inneholder sølv. For å fange krypton er det utviklet en lavtemperatur-rettingsmetode. Skallbitene som er igjen etter oppløsning av drivstoffet vil bli sendt direkte til lagringsanlegget for fast avfall, og fine (~ 1 mikron) uløselige partikler vil bli filtrert ut og den klarnede løsningen sendes til ekstraksjon.
Det utformede ekstraksjonsskjemaet sørger for følgende hovedteknologiske Purex-prosesser. I tre ekstraksjonssykluser skilles uran, plutonium og fisjonsprodukter fra løsningen. I den første syklusen, ved hjelp av flere stadier av pulskolonner, separeres fisjonsprodukter og uran og plutonium separeres. I andre og tredje ekstraksjonssyklus renses løsninger av uranyl- og plutoniumnitrat ved ekstraksjon, som deretter går inn i mellomlageret. Den teknologiske ordningen inkluderer hjelpeprosesser for syreregenerering, ekstraksjonsrensing, tilberedning av løsninger av kjemiske reagenser og rensing av gassformig avfall. Den endelige rensingen av uran skjer i silikagelkolonner. Den høye 235 U-løsningen omdannes deretter direkte på anlegget til UF 4 egnet for mellomlagring, som brukes til å produsere UF 6 etter behov. Den svært utarmete uranløsningen fordampes for å produsere UO 3, som lagres på stedet til den sendes til permanent lagring.
Plutoniumnitrat omdannes til dioksid umiddelbart etter ekstraksjon. Dette produktet kan deretter sendes til et drivstofffabrikasjonsanlegg eller et sentralt plutoniumlager.
Spesielle lagringsanlegg er designet for mellomlagring av høyaktivt fast avfall (skallstykker, sedimenter). I fremtiden skal dette avfallet sementeres og sendes til permanent lagring. Annet ikke-brennbart avfall vil bli behandlet på tilsvarende måte etter foreløpig rengjøring og sliping. Brennbart fast avfall skal brennes og restene sementeres og lagres i metallbeholdere. Tanker i rustfritt stål skal brukes til midlertidig lagring av flytende høyaktivt avfall. Etter en betydelig reduksjon i aktivitet vil det flytende avfallet størkne og gjennomgå forglasning. Middels aktivitet flytende avfall (etter utvinning av organiske komponenter og frie syrer) vil bli konsentrert og midlertidig lagret i flytende form. Lavaktivt flytende avfall vil bli separert gjennom destillasjon, konsentrering og kjemisk behandling til en fraksjon som trygt kan slippes ut i miljøet og en bunnrest med middels aktivitet. 85 Kr, flytende under behandlingsprosessen for gassformig avfall, vil bli lagret i forseglede sylindre. Etter en betydelig reduksjon i aktiviteten i den midlertidige lagringsperioden, vil alt avfall bli sendt til et permanent lagringsanlegg i saltgruvens drift. Antall anleggspersonell er 1000 personer. Noen betydelige tekniske indikatorer for anlegget er gitt i tabell 20.
Tabell 20
Spesifikasjoner designanlegg for reprosessering av brukt brensel
Byggingen av et slikt anlegg koster flere milliarder dollar, prisen på behandlingen er flere hundre dollar per kilo uran. Det er klart at midler fra salg av uran og plutonium utvunnet under drivstoffreprosessering, under slike forhold, kun vil dekke en del av kostnadene ved selve reprosesseringen, nøytralisering og deponering av avfall. Derfor bør reprosessering av termisk reaktorbrensel ikke betraktes som en mulig inntekts- og profittkilde, men snarere som en nødvendig. produksjonsprosess, sikre nøytralisering og fjerning av radioaktivt avfall, samt bevaring og økning råvarer på grunn av bruk av uforbrent uran og plutonium dannet under bestråling av brensel.
Mest aktivt involvert i drivstoffraffinering blant vestlige land Frankrike ved det radiokjemiske anlegget i Ag. Dessuten behandler dette anlegget ikke bare fransk drivstoff, men også fra andre land (Japan, Tyskland).
Fremtidige reprosesseringsutsikter er også knyttet til reprosessering av uran-plutoniumbrensel fra raske reaktorer.
Sammen med utviklingen av industrielle teknologier for prosessering av bestrålt brensel ved eksperimentelle og pilotindustrielle installasjoner og fabrikker i forskjellige land, utføres laboratorieforskning rettet mot å forbedre individuelle stadier i teknologien til Purex-prosessen, søke etter og teste nye ekstraksjonsmidler og utvikle nye prosesser for opparbeiding av drivstoff. I fremtiden er oppgaven å utvikle en teknologi for reprosessering av bestrålt brensel, som gir:
· fjerning av aktinider fra høyaktivt avfall, som vil redusere tiden avfallet forblir farlig fra 25·10 4 til 10 3 år;
· reduksjon i mengden avfall fra drivstoffbehandling med 20 ganger sammenlignet med moderne teknologi basert på Purex-prosessen;
· separasjon av edelmetaller som palladium, rhodium og rutenium.
I alle land unntatt USA, Vitenskapelig forskning utføres i sentre som eies av offentlige etater styring og kontroll over bruken av atomenergi. I USA overføres noe forskning til private firmaer under statlige kontrakter (under tilsyn av det amerikanske energidepartementet).
MOSKVA, 20. november – RIA Novosti. Foretak av det statlige selskapet "Rosatom" "Mining and Chemical Combine" (GCC, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk-regionen) startet en pilotreprosessering av brukt kjernebrensel (SNF) fra russiske kjernekraftverk iht. unike teknologier, som ikke skaper risiko for miljøet, i industriell skala, vil en slik "grønn" behandling begynne ved MCC etter 2020.
Ved MCC isotopkjemiske anlegg ble det tidligere bygget verdens mest moderne utskytningskompleks av et eksperimentelt demonstrasjonssenter (ODC) for radiokjemisk prosessering av brukt brensel fra kjernekraftverksreaktorer, som skal bruke de nyeste, miljøvennlige teknologiene av den s.k. generasjon 3+. Lanseringskomplekset vil gjøre det mulig å utvikle teknologiske regimer for reprosessering av brukt kjernebrensel i semi-industriell skala. I fremtiden er det planlagt å opprette et storskala anlegg RT-2 på grunnlag av ODC for regenerering av brukt kjernebrensel.
Et trekk ved teknologiene som vil bli brukt ved ODC vil være fullstendig fravær flytende lavaktivt avfall. Dermed vil russiske spesialister ha unik mulighet for første gang i verden for å bevise i praksis at resirkulering kjernefysiske materialer mulig uten å skade miljøet. Ifølge eksperter har ingen andre land enn Russland for tiden disse teknologiene. Byggingen av senteret var den mest teknologisk avanserte komplekst prosjekt gjennom gruve- og kjemiskkompleksets nyere historie.
Den første i historien til MCC, den brukte brenselenheten til VVER-1000-reaktoren fra Balakovo NPP, lagret ved anlegget i 23 år, ble plassert i et av de "varme kamrene" til ODC - en boks for eksternt. kontrollert arbeid med høyradioaktive stoffer, rapporterte bedriftspublikasjonen til den russiske atomindustriavisen mandag «Country of Rosatom».
"Vi begynner å utarbeide modusene (for reprosessering av brukt kjernebrensel) Nå er det viktigste å kvalitativt utvikle teknologien som vil være i den grunnleggende utformingen av RT-2-anlegget," forklarte Igor Seelev, direktør for isotopen. kjemisk anlegg til Mining and Chemical Plant, som sitert av avisen.
"Grønne" teknologier
Først utføres den såkalte termokjemiske åpningen og fragmenteringen av den brukte brenselenheten. Deretter starter voloksidasjon (fra engelsk volume oxidation, volumetric oxidation) – en operasjon som skiller generasjon 3+ av SNF-reprosessering fra forrige generasjon. Denne teknologien gjør det mulig å destillere radioaktivt tritium og jod-129 inn i gassfasen og forhindre dannelse av flytende radioaktivt avfall etter oppløsning av innholdet i brenselkomponenter.
Etter voloksidering sendes drivstoffet til oppløsning og ekstraksjon. Uran og plutonium separeres og returneres til brenselssyklusen i form av uran og plutoniumdioksider, hvorfra det så planlegges å produsere blandet oksid uran-plutonium MOX-brensel for raske nøytronreaktorer og REMIX-brensel for termiske nøytronreaktorer, som danner grunnlaget for moderne kjernekraft.
Fisjonsproduktene er kondisjonert, forglasset og pakket i en beskyttende beholder. Det er ikke noe flytende radioaktivt avfall igjen.
Etter å ha testet den nye reprosesseringsteknologien for brukt brensel, vil den skaleres opp for bruk i den andre, fullskala fasen av ODC, som vil bli det industrielle grunnlaget for den lukkede kjernebrenselssyklusen (CNFC). Byggingen av bygget og den andre fasen av ODC fullføres nå. Det forventes at det eksperimentelle demonstrasjonssenteret i industriell skala vil starte driften etter 2020, og i 2021 forventer MCC å reprosessere titalls tonn brukt brensel fra VVER-1000-reaktorer, rapporterte Strana Rosatom med henvisning til selskapets daglige leder. , Petr Gavrilov.
I kjernebrenselssyklusen antas det at på grunn av den utvidede reproduksjonen av kjernebrensel, vil drivstoffbasen til kjernekraft utvides betydelig, og det vil også være mulig å redusere volumet av radioaktivt avfall på grunn av "utbrenning" av farlige radionuklider. Russland, som eksperter bemerker, rangerer først i verden i teknologiene for å konstruere raske nøytronreaktorer, som er nødvendige for implementeringen av CNFC.
Føderal stat enhetlig virksomhet Mining and Chemical Combine har status som en føderal atomorganisasjon. MCC er en nøkkelbedrift av Rosatom i å skape et teknologisk kompleks av en lukket kjernebrenselsyklus basert på innovative teknologier ny generasjon. For første gang i verden konsentrerer MCC tre høyteknologiske prosesser samtidig - lagring av brukt kjernebrensel fra kjernekraftverksreaktorer, reprosessering og produksjon av nytt kjernefysisk MOX-brensel for raske nøytronreaktorer.
Planetens befolkning, så vel som behovet for energi, vokser bare hvert år, sammen med prisene på gass og olje, hvis prosessering forresten har sine triste og irreversible konsekvenser for jordens økologi. Og kjernekraft har i dag ikke et verdig alternativ, verken med tanke på lønnsomhet eller evne til å dekke globale energibehov.
Til tross for at slike uttalelser høres veldig abstrakte ut, vil forlatelse av kjernekraft i praksis bety en kraftig økning i prisen på slike ting som er nødvendige for alle, for eksempel mat, klær, medisiner, praktiske husholdningsapparater, utdanning, medisin, og muligheten til å bevege seg fritt rundt i verden og mye mer. I en slik situasjon er den beste løsningen å rette innsatsen til å gjøre atomenergi så trygt og effektivt som mulig.
Ikke alle vet dette faktum: ferskt atombrensel utgjør ingen fare for mennesker. Før den utbredte introduksjonen av industriell automasjon, ble urandioksid brenselpellets drevet inn i monteringsstaver for hånd. Radioaktiviteten til brensel øker flere millioner ganger etter bestråling i en atomreaktor. Det er i dette øyeblikket det blir farlig for mennesker og miljø.
Som enhver produksjon, atomkraftverk generere avfall. Samtidig er mengden avfall som produseres av kjernekraftverk betydelig mindre sammenlignet med andre industrier, men på grunn av den høye faren for miljøet krever det spesiell håndtering. Og her er det nødvendig å avklare en viss forvirring mellom begrepene RW (radioaktivt avfall) og SNF (brukt kjernebrensel), som ofte oppstår i media.
I følge den russiske klassifiseringen refererer SNF til brukte brenselelementer fjernet fra reaktoren. La oss spore veien som naturlig uran utvunnet i gruver omdannes til brukt kjernebrensel. Naturlig uran består som kjent av isotopene uran-235 og uran-238. Moderne kjernekraftverk opererer på uran - 235. Men på grunn av det lave innholdet av 235-isotopen (bare 0,7%), for bruk som kjernebrensel, må uran som utvinnes fra jordens tarm anrikes til noen få prosent. Uran brukt i reaktorer plasseres i brenselelementer (brenselelementer), hvorfra brenselelementer er satt sammen i form av sekskantede stenger. De senkes i reaktoren til en kritisk masse er nådd. Før oppstart av reaktoren inneholder brenselstavene 95 % uran-238 og 5 % uran-235. Som et resultat av driften av reaktoren vises fisjonsprodukter - radioaktive isotoper - i stedet for uran-235. Stavene er fjernet, men som brukt kjernebrensel.
SNF har et rikt ressurspotensial. For det første har radioisotoper fra brukt brensel, som kan utvinnes kjemisk, utbredt medisinsk og vitenskapelig anvendelse. Og ikke bare for medisinske formål - platinagruppemetaller dannet i en reaktor under fisjon av uran er billigere enn de samme metallene som er oppnådd fra malm. For det andre inneholder det brukte brenselet uran-238, som over hele verden anses som hovedbrenselelementet i fremtidige atomkraftverk. Dermed blir reprosessert brukt kjernebrensel ikke bare den rikeste kilden for å skaffe fersk kjernebrensel, men løser også økologiske problemer uranforekomster: det er ingen vits i å utvikle urangruver, fordi allerede dette øyeblikket Russland har samlet 22 tusen tonn brukt atombrensel. Samtidig er innholdet av radioaktive grunnstoffer i brukt brensel, som ikke kan reprosesseres og krever pålitelig isolasjon fra miljøet, bare 3 %. Til referanse: reprosessering av 50 tonn brukt kjernebrensel sparer 1,6 milliarder kubikkmeter naturgass eller 1,2 millioner tonn olje.
Radioaktivt avfall (RAW) inneholder også radioisotoper. Forskjellen er at det ikke er mulig å utvinne dem, eller at kostnadene ved å utvinne dem ikke er økonomisk gjennomførbare. For øyeblikket, avhengig av type radioaktivt avfall, er det flere måter å håndtere radioaktivt avfall på. Handlingssekvensen er som følger: For det første reduseres volumet av radioaktivt avfall. I dette tilfellet, for fast radioaktivt avfall, brukes pressing eller forbrenning, for flytende radioaktivt avfall - koagulering og fordampning, prosessering gjennom mekaniske eller ionebytterfiltre. Etter behandling med spesielle stoff- eller fiberfiltre reduseres volumet av gassformig radioaktivt avfall. Det neste trinnet er immobilisering, det vil si å plassere radioaktivt avfall i en holdbar matrise av sement, bitumen, glass, keramikk eller andre materialer som reduserer sannsynligheten for at radioaktivt avfall slippes ut i miljøet. De resulterende massene legges i spesielle beholdere og lagres deretter. Det siste trinnet er flytting av beholdere med radioaktivt avfall til deponiet.
I følge forskere er den mest effektive metoden for deponering av radioaktivt avfall i dag i stabile geologiske formasjoner jordskorpen. Denne metoden gir en effektiv isolerende barriere i en periode på titusener til millioner av år. Publisert i den elektroniske bulletinen til European Atomic Society, viste resultatene av felles forskning fra Subatech-laboratoriet i Frankrike og SCK-CEN-forskningssenteret i Belgia at perioden hvor blokker med atomavfall kan opprettholde sin integritet overstiger 100 tusen år. Forskerne kom til denne konklusjonen etter å ha gjort sannsynlige estimater for mulig oppløsning av gravlagt atomavfallåpne og lukkede drivstoffsykluser under ulike perioder tid.
På den nylige internasjonale vitenskapelig-praktisk konferanse"Sikkerhet, effektivitet og økonomi ved kjernekraft", presserende problemer med håndtering av brukt kjernebrensel ble også diskutert. I Russland lagrer og reprosesserer for tiden brukt kjernebrensel Mayak-produksjonsforeningen (Ozersk, Chelyabinsk-regionen) og Mining and Chemical Combine (Zheleznogorsk, Krasnoyarsk-territoriet), som er en del av atom- og strålingssikkerhetskomplekset til Rosatom State Corporation. . Rådgiver for statsselskapet "Rosatom" I.V. Gusakov-Stanyukovich snakket om avdelingens "Program for å skape infrastruktur og håndtering av brukt kjernebrensel for 2011-2020 og for perioden frem til 2030." Ifølge ham, i dag, av de tilgjengelige 22 000 tonn brukt kjernebrensel, mest av lokalisert ved atomkraftverk. Samtidig er mengden som fjernes til lagring i løpet av året mindre enn det atomkraftverket klarer å produsere i løpet av denne tiden. Og hvis brukt brensel fra de stasjonene som bruker VVER-type reaktorer (vannkjølt kraftreaktor) transporteres for lagring ved Federal State Unitary Enterprise Mining and Chemical Combine eller for reprosessering ved Federal State Unitary Enterprise PA Mayak, da hovedproblemet For tiden er dette brukt brensel fra RBMK-reaktorer (høyeffektkanalreaktor), hvorav mengden er 12,5 tusen tonn. Tørrlagringsanlegget for RBMK brukt brensel ved Mining and Chemical Combine startet nylig i drift, og våren 2012 kom det første toget med brukt brensel fra Leningrad NPP dit. I fremtiden vil betinget SNF fra Leningrad, Kursk og Smolensk NPPs bli sendt til Mining and Chemical Combine, og substandard SNF vil bli sendt til PA Mayak.
Gjennomføringen av programmet for opprettelse av infrastruktur og håndtering av brukt kjernebrensel innen 2018 vil gjøre det mulig å øke volumet av årlig fjerning av brukt kjernebrensel fra kjernekraftverksteder, som vil overstige den årlige produksjonen av brukt kjernebrensel med 1,5 ganger. Og innen 2030 vil alt 100 % av brukt brensel fra RBMK-1000- og VVER-1000-reaktorer bli plassert for langsiktig sentralisert lagring på MCC-stedet, hvoretter hovedspesialiseringen til MCC vil være produksjon av MOX-drivstoff. Når det gjelder planer for brukt brensel fra VVER-440- og BN-600-reaktorer, samt transport- og forskningsreaktorer, vil opparbeidingen av dette brukte brenselet bli utført ved Mayak. Et unntak vil være Bilibino NPP, hvor det er upraktisk å transportere brukt brensel til sentraliserte reprosesseringsanlegg på grunn av dens geografiske avsidesliggende beliggenhet, så det vil bli gravd ned på stedet.
Drivstoff som har vært i en atomreaktor blir radioaktivt, det vil si farlig for miljøet og mennesker. Derfor håndteres den eksternt og bruker tykkvegget emballasje for å absorbere strålingen den sender ut. Men i tillegg til fare kan brukt kjernebrensel (SNF) også gi utvilsomme fordeler: det er sekundære råvarer for å skaffe friskt kjernebrensel, siden det inneholder uran-235, isotoper av plutonium og uran-238. Reprosessering av brukt kjernebrensel gjør det mulig å redusere skadene på miljøet som følge av utviklingen av uranforekomster, siden ferskt brensel er produsert av renset uran og plutonium - produkter fra reprosessering av bestrålt brensel. Dessuten frigjøres radioaktive isotoper som brukes innen vitenskap, teknologi og medisin fra brukt brensel.
SNF-lagrings- og/eller prosesseringsbedrifter - Mayak Production Association (Ozersk, Chelyabinsk-regionen) og Mining and Chemical Combine (Zheleznogorsk, Krasnoyarsk-territoriet) er en del av atom- og strålingssikkerhetskomplekset til Rosatom State Corporation. Hos Mayak Production Association blir brukt kjernebrensel reprosessert, og ved Mining and Chemical Combine fullføres byggingen av et nytt «tørt» lagringsanlegg for brukt kjernebrensel. Utviklingen av kjernekraft i vårt land vil tilsynelatende innebære en økning i omfanget av virksomheter for håndtering av brukt kjernebrensel, spesielt siden utviklingsstrategiene til det russiske kjernekraftindustrikomplekset innebærer implementering av en lukket kjernebrenselssyklus ved bruk av renset uran og plutonium separert fra brukt kjernebrensel.
I dag opererer reprosesseringsanlegg for brukt brensel i bare fire land - Russland, Frankrike, Storbritannia og Japan. Det eneste driftsanlegget i Russland - RT-1 ved Mayak PA - har en designkapasitet på 400 tonn brukt brensel per år, selv om den nåværende belastningen ikke overstiger 150 tonn per år; RT-2-anlegget (1500 tonn per år) ved Mining and Chemical Combine er i fase med frossen konstruksjon. Frankrike driver i dag to slike anlegg (UP-2 og UP-3 på Cap La Hague) med en total kapasitet på 1600 tonn per år. Disse anleggene behandler forresten ikke bare drivstoff fra franske atomkraftverk, og det er inngått kontrakter på flere milliarder dollar med energiselskaper i Tyskland, Japan, Sveits og andre land. Thorp-anlegget opererer i Storbritannia med en kapasitet på 1200 tonn per år. Japan driver et anlegg i Rokkasa-Mura med en kapasitet på 800 tonn brukt brensel per år; Det er også pilotanlegg i Tokai-Mura (90 tonn per år).
Dermed verdens ledende atommakter følge ideen om å "lukke" atombrenselssyklusen, som gradvis blir økonomisk levedyktig i sammenheng med økende uranutvinningskostnader knyttet til overgangen til utvikling av mindre rike forekomster med lavt uraninnhold i malmen.
Mayak PA produserer også isotopprodukter - radioaktive kilder for vitenskap, teknologi, medisin og Jordbruk. Produksjonen av stabile (ikke-radioaktive) isotoper utføres av Elektrokhimpribor-anlegget, som også utfører statlige forsvarsordrer.
LJ-bruker uralochka skriver på bloggen sin: Jeg har alltid ønsket å besøke Mayak.
Det er ingen spøk, dette stedet er en av de mest kunnskapsintensive bedriftene i Russland, her
Den første atomreaktoren i USSR ble lansert i 1948, spesialister fra Mayak PA produserte
plutoniumladning for den første sovjet atombombe. En gang het det Ozersk
Chelyabinsk-65, Chelyabinsk-40, siden 1995 ble det Ozersk. Her i Trekhgorny,
en gang Zlatoust-36, en by som også er stengt, ble Ozersk alltid kalt
"Sorokovka" ble behandlet med respekt og ærefrykt.
Nå kan du lese om mye i offisielle kilder, og enda mer i uoffisielle,
og det var en tid da selv den omtrentlige plasseringen og navnet på disse byene ble holdt på det strengeste
hemmelig. Jeg husker hvordan min bestefar Yakovlev Evgeniy Mikhailovich og jeg dro på fisketur, og
lokale spørsmål - hvor er vi fra, min bestefar svarte alltid på det fra Yuryuzan (en naboby til Trekhgorny),
og ved inngangen til byen var det ingen skilt bortsett fra den konstante "mursteinen". Bestefar hadde en av
beste venner, hans navn var Mitroshin Yuri Ivanovich, av en eller annen grunn kalte jeg ham ikke noe annet gjennom hele barndommen
som "Vanalize", jeg vet ikke hvorfor. Jeg husker en gang jeg spurte min bestemor hvorfor,
Vanalise, så skallet, har ikke et eneste hårstrå? Bestemor forklarte meg så hviskende,
at Yuri Ivanovich tjenestegjorde i "Sorokovka" og eliminerte konsekvensene av en stor ulykke i 1957,
fikk en stor dose stråling, ødela helsen og håret hans vokser ikke lenger...
...Og nå, mange år senere, skal jeg som fotojournalist fotografere det samme RT-1-anlegget for
byrå "Foto ITAR-TASS". Tiden forandrer alt.
Ozersk er en begrenset by, innreise krever pass, profilen min ble sjekket i mer enn en måned og
Alt er klart, du kan gå. Jeg ble møtt av pressetjenesten på sjekkpunktet, i motsetning til
Vårt har et normalt datastyrt system her, gå inn fra et hvilket som helst sjekkpunkt, gå ut slik
fra hvem som helst. Etter det kjørte vi til administrasjonsbygget til pressetjenesten, hvor jeg dro
Jeg ble rådet til å forlate bilen min og mobiltelefonen min, fordi på territoriet til anlegget med
Mobilkommunikasjonsenheter er forbudt. Ikke før sagt enn gjort, la oss gå til RT-1. På fabrikken
Vi tilbrakte lang tid ved sjekkpunktet, på en eller annen måte slapp de oss ikke gjennom med en gang med alt fotoutstyret mitt, men her er det
Det skjedde. Vi fikk en streng mann med svart hylster på beltet og hvite klær. Vi møtte
med administrasjonen dannet de et helt team med guider for oss og vi rykket inn i rekkene. sende.
Dessverre må anleggets ytre territorium og eventuelle sikkerhetssystemer fotograferes
strengt forbudt, så kameraet mitt var i ryggsekken hele denne tiden. Dette er rammen for meg
Jeg filmet det helt på slutten, det er her det "skitne" territoriet begynner. Divisjonen er
virkelig betinget, men det observeres veldig strengt, dette er det som lar deg ikke ta det bort
radioaktivt smuss i hele området.
San. Det er separate innganger, kvinner fra den ene inngangen, menn fra den andre. Meg mine følgesvenner
De viste meg skapet, de sa ta av alt (absolutt alt), ta på gummiflipflops, lukk det
skap og gå til vinduet der borte. Så jeg gjorde det. Jeg står helt naken, i den ene hånden
meg nøkkelen, inn i en annen ryggsekk med et kamera, og kvinnen fra vinduet, som av en eller annen grunn befinner seg
for lavt, for min posisjon spør han hva skostørrelsen min er. I lang tid
Jeg trengte ikke å være flau, jeg fikk umiddelbart noe som underbukser, en lett skjorte,
kjeledress og sko. Alt er hvitt, rent og veldig behagelig å ta på. Fikk kledd, knyttet til
Jeg puttet en dosimetertablett i brystlommen og følte meg mer selvsikker. Du kan flytte ut.
Gutta instruerte meg umiddelbart om ikke å legge sekken på gulvet, ikke røre noe unødvendig,
fotografere kun det som er tillatt. Ja, ikke noe problem - jeg sier, det er for tidlig for meg å ha en ryggsekk
kast det, og jeg trenger heller ikke hemmelighetsproblemer. Dette er stedet å ta av og på
skitne sko. Sentrum er rent, kantene er skitne. Betinget terskel for planteterritoriet.
Vi reiste rundt i planteterritoriet på en liten buss. Utvendig område uten spesielle
dekorasjon, blokker med verksteder forbundet med gallerier for passasje av personell og overføring av kjemikalier gjennom rør.
På den ene siden er det et stort galleri for oppsamling av ren luft fra naboskogen. Dette
laget slik at folk i verkstedene puster ren uteluft. RT-1 er bare
et av de syv anleggene i Mayak PA, dens formål er å motta og reprosessere brukt atomkraft
drivstoff (SNF). Dette er verkstedet hvor det hele begynner her kommer containere med brukt atombrensel.
Til høyre står en vogn med åpent lokk. Spesialister skru ut toppskruene med en spesial
utstyr. Etter dette blir alle fjernet fra dette rommet, den store døren lukkes.
omtrent en halv meter tykk (dessverre krevde regimet at fotografier med det ble slettet).
Lengre arbeid pågår kraner som fjernstyres via kameraer. Kranene fjernes
dekker og fjern enhetene med brukt brensel.
Sammenstillingene overføres med kraner til disse lukene. Vær oppmerksom på korsene, de er tegnet,
for å gjøre det lettere å plassere kranens posisjon. Under lukene er forsamlingene nedsenket i
væske - kondensat (bare legges i destillert vann). Etter denne forsamlingen på
vogner flyttes til et basseng i nærheten, som er et midlertidig lager.
Jeg vet ikke nøyaktig hva det heter, men essensen er klar - en enkel enhet for ikke å gjøre det
dra radioaktivt støv fra ett rom til et annet.
Til venstre er den samme døren.
Og dette er det samme tilstøtende rommet. Under føttene til de ansatte er det et svømmebasseng med en dybde på 3,5 til 14
meter fylt med kondensat. ? Du kan også se to blokker fra Beloyarsk kjernekraftverk, lengden deres er 14 meter.
De kalles AMB - "Peaceful Large Atom".
Når du ser mellom metallplatene, ser du noe slikt. Under kondens
en samling av brenselelementer fra en skipsreaktor er synlig.
Men disse samlingene kom nettopp fra atomkraftverket. Når lysene ble slått av, lyste de med en blekblå glød.
Meget imponerende. Dette er Cherenkov-gløden, omtrent essensen av den fysiske fenomen Du kan lese den på Wikipedia.
Generell oversikt over verkstedet.
Gå videre. Overganger mellom avdelinger langs korridorer med svakt gult lys. Nok under føttene
spesifikt belegg, rullet opp i alle hjørner. Folk i hvitt. Generelt gikk jeg umiddelbart til "Black Mass"
Jeg husket))). Forresten, om belegget, er det en veldig rimelig løsning, på den ene siden er det mer praktisk å vaske,
ingenting vil sette seg fast hvor som helst, og viktigst av alt, i tilfelle en lekkasje eller ulykke, kan det skitne gulvet bli
lett å demontere.
Som de forklarte meg, utføres ytterligere operasjoner med brukt atombrensel i innendørs i automatisk modus.
Hele prosessen ble en gang styrt fra disse fjernkontrollene, men nå skjer alt fra tre terminaler.
Hver av dem kjører på sin egen autonome server, alle funksjoner er duplisert. Ved avslag av alle
terminaler, vil operatøren kunne fullføre prosesser fra fjernkontrollen.
Kort om hva som skjer med brukt kjernebrensel. Monteringene demonteres, fyllingen fjernes, sages inn
deler og legges i et løsemiddel (salpetersyre), hvoretter det brukte brenselet løses opp
gjennomgår et helt kompleks av kjemiske transformasjoner, hvorfra uran, plutonium og neptunium utvinnes.
Uløselige deler som ikke kan resirkuleres blir presset og glasert. Og lagret på
planteområdet er under konstant overvåking. Utgangen etter alle disse prosessene er dannet
ferdige enheter er allerede "ladet" med ferskt drivstoff, som produseres her. Altså Fyret
gjennomfører full syklus om arbeid med kjernebrensel.
Avdeling for arbeid med plutonium.
Åtte lag med 50 mm blyglass beskytter operatøren mot aktive elementer. Manipulator
koblet utelukkende med elektriske tilkoblinger, er det ingen "hull" som kobles til det indre rommet.
Vi flyttet til verkstedet som sender ferdige produkter.
Den gule beholderen er beregnet for transport av ferdige drivstoffelementer. I forgrunnen er lokk fra beholdere.
Innsiden av beholderen er der tilsynelatende drivstoffstaver er montert.
Kranføreren kontrollerer kranen fra et hvilket som helst sted som er praktisk for ham.
På sidene er beholdere i helt rustfritt stål. Som de forklarte meg, er det bare 16 av disse i verden.