Обращение с газообразными радиоактивными отходами на АЭС

При работе АЭС радиоактивные газы и аэрозоли возникают как результат технологического процесса производства электроэнергии и должны удаляться из помещений и оборудования непрерывно или периодически. По источникам образования радиоактивные газоаэрозольные выбросы можно разделить на две группы: технологические сдувки и вентиляция производственных помещений, в которых расположено оборудование с радиоактивными средами.

Технологические сдувки – большая радиоактивность, но относительно малый расход сдуваемого воздуха или газа.Вентиляция – малая активность воздуха, но очень большой его расход.Различные объемы и уровни загрязненности групп ГРО требуют разного подхода к их очистке.В настоящее время для проектируемых АЭС допустимый уровень радиационного воздействия на население от газоаэрозольных выбросов уменьшен в 4 раза (с 200 до 50 мкзВ/год)Технологический процесс на АЭС требует постоянного удаления из контура теплоносителя и технологического оборудования газов (не только радиоактивных). Эти газы и образуют технологические сдувки. На АЭС с ВВЭР расход этих газов достигает 70 куб.м/час. Активность этих газов велика, поэтому перед выбросом в атмосферу они должны подвергаться очистке.

Аэрозоли образуются в результате неорганизованных протечек в помещения станции, в которых расположено оборудование радиоактивных контуров. Наибольший вклад в дозу облучения населения вносят инертные радиоактивные газы (ИРГ) – аргон, криптон, ксенон и радионуклиды ¹³¹йода, ⁶⁰кобальта, ¹³⁴цезия, ¹³⁷цезия.

Среди нуклидов, попадающих в помещения, из-за биологической значимости выделяют йод, который может находиться в различных физико-химических и агрегатных состояниях.

Способы снижения активности ГРО: Основные классы ГРО: - инертные радиоактивные газы (ИРГ) - радионуклиды йода - аэрозоли.

Снижение активности:

ИРГ – выдержка некоторое время для распада короткоживущих нуклидов

Йод - улавливание радионуклидов активированным углем, а также выведение его путем химических реакций с фильтрующими материалами

Аэрозоли – очистка на аэрозольных (тонковолокнистых) фильтрах

Снижение активности ИРГ:

От ИРГ очищают в первую очередь технологические сдувки. В воздухе вентиляционных систем ИРГ мало.

Для уменьшения активности ИРГ используют: - проточные камеры выдержки (герметичный объем, внутри которого для газового потока организован лабиринт);

- ресиверы (газгольдеры) для выдержки газов (емкости для хранения и выдержки высокоактивных газов); - радиохроматография или газовая хроматография(процесс разделения газовых смесей при пропускании их через твердое активное вещество с развитой поверхностью. При прохождении газа через колонну с сорбентом газ адсорбируется, т.е. физически «прилипает» на поверхности сорбента. Кроме процесса адсорбции происходит и процесс десорбции, т.е. отрыв молекул газа и перемещение по колонне. В итоге время прохождения газа через колонну довольно велико. В качестве сорбента выступает активированный уголь)

Очистка от йода: От йода очищается как газ технологических сдувок, так и вентиляционный воздух.Для очистки от йода в аэрозольной форме используются аэрозольные фильтры, молекулярный йод удаляется на угольных фильтрах, йод в составе органических соединений – на угольных фильтрах со специальной обработкой веществами, которые могут вступать в химическое взаимодействие с йодом, например, AgNO₃.Для АЭС характерны аэрозольная и молекулярная формы йода

Очистка от аэрозолей: Очистке от аэрозолей подвергается прежде всего вентиляционный воздух технологических помещений, но при необходимости и технологические сдувки.Для аэрозольных фильтров используются тонковолокнистые ткани из волокон перхлорвинила (ФПП)и ацетилцеллюлозы (ФПА). Очистка воздуха аэрозольными фильрами происходит в результате осаждения аэрозолей на волокнах, электростатического осаждения и прилипания частиц в поверхностном слое фильтра.

Степень очистки достигает 99,99%

Очистка газов: осуществляется на двух ступенях. Сначала воздух охлаждается до 20-30⁰С в теплообменнике (6) и происходит грубая очистка на фильтрах (7). Фильтрующий элемент в (7) – стекловолокно. Здесь улавливаются аэрозоли и мелкие капельки влаги. Поэтому фильтр оборудован дренажем. На второй ступени для очистки воздуха от ИРГ используются фильтры-адсорберы (3) с активированным углем. Здесь также сорбируется и радиоактивный йод. Хуже сорбируется йод, находящийся в виде соединений. Перед подачей воздуха на фильтры-адсорберы его осушают от влаги, т.к. при увлажнении активированного угля ухудшаются его сорбционные свойства. Для поглощения влаги из воздуха используются цеолитовые фильтры (4). Желательно чтобы цеолит поглощал влагу и не поглощал ИРГ. По мере поглощения влаги из воздуха фильтр насыщается и его эффективность падает. При этом включается резервный фильтр, а рабочий ставится на регенерацию. Регенерация цеолитового фильтра осуществляется продувкой его воздухом с температурой 400-450⁰С. После регенерации воздух охлаждается в выбрасывается в вентиляционную трубу.