Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Безопасность реакторов и установок ЯТЦ»

Все доклады секции


ГЛУБОКАЯ ДЕЗАКТИВАЦИЯ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ РАСТВОРАМИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ

Кузьмин А.Н., Мысатов И.Б., Баранов Р.А.

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

При снятии с эксплуатации АЭС образуется большое количество радиоактивно-загрязненного металлолома. Так, в процессе снятия с эксплуатации одного блока ВВЭР-1000 образуется примерно 9–14 тыс. т металлических отходов. Это, в основном, хромоникелевая нержавеющая сталь, причем 3700–8000 т не являются твердыми радиоактивными отходами (ТРО). Около 6 тыс. т относятся к низко и среднеактивным ТРО, и загрязнены, в основном, активированными продуктами коррозии металлов, находящимися в теплоносителе первого контура. Уровень загрязненности внутренней поверхности оборудования изменяется в широком диапазоне: 10-8-10-4 Ки/см2. По отношению к низкоактивным металлам представляется возможным осуществить дезактивацию и перевести металл в категорию нерадиоактивных материалов.

При снятии оборудования ЯЭУ с эксплуатации возможно достижение высоких коэффициентов дезактивации (КД) за счет большого съема металла, так как повторное использование оборудования, как правило, не предполагается. При этом могут быть использованы жидкостные методы дезактивации с применением растворов ингибированных и неингибированных неорганических кислот. Применение простых по составу дезактивирующих растворов позволяет легко их регенерировать и перерабатывать. Эффективность дезактивации может быть увеличена путем применения дополнительной обработки металла ультразвуковым или электромагнитным полем в процессе проведения дезактивации.

Для используемого в настоящее время погружного метода дезактивации характерны следующие недостатки:

• образование большого объема ЖРО;

• трудность переработки ЖРО из-за присутствия в дезактивирующих растворах анионов органических кислот-комплексообразователей, таких как щавелевая и этилендиаминтетрауксусная кислоты.

В настоящее время проблема переработки отработавших дезактивирующих растворов на АЭС решается путем отправки их в составе трапных вод на нейтрализацию и выпарку. При этом образуется большое количество кубового остатка, обращение с которым представляет серьезную проблему.

Рассматривается возможность использования для дезактивации жидкостных методов с применением растворов неорганических кислот и возможность их регенерации для многократного применения дезактивирующих растворов. Регенерация позволяет снизить объемы образующихся ЖРО и более полно использовать дезактивирующие растворы.

Экспериментально показано, что эффективность дезактивации образцов хромоникелевой нержавеющей стали для монорастворов неорганических кислот возрастает в ряду: HF>HBF4 >HCl>H2SO4>HNO3. Перспективно использование композиций, состоящих из азотной кислоты с добавкой плавиковой или соляной кислоты. Наибольший интерес для проведения дезактивации стали марки 12Х18Н10Т представляет плавиковая кислота с концентрацией 0,1 моль/л. Из композиций наиболее эффективна композиция на основе 0,1моль/л HNO3+0,1моль/л HF.

Экспериментально исследована регенерация отработавших дезактивирующих растворов осадительным методом. Для проведения регенерации отработавший раствор нейтрализовывался щелочью до рН=9–10. При этом происходит осаждение гидроксидов металлов, накапливающихся в процессе дезактивации (Fe(OH)3, Cr(OH)3, Ni(OH)2), которые служат коллекторами радионуклидов. После отделения раствора от осадка проводится коррекция состава раствора путем добавления к нему концентрированных растворов соответствующих кислот. Показано, что образующийся при проведении регенерации солевой фон не мешает, а в ряде случаев и способствует проведению дезактивации. Эффективность дезактивирующего раствора после проведения регенерации остается на высоком уровне в течение нескольких циклов дезактивация—регенерация (для модельных радиоактивно загрязненных образцов КД=50–100). Количество циклов определяется предельным солесодержанием раствора, которое в свою очередь зависит от природы образующейся соли. Так, для NaNO3 предельная концентрация составляет 600г/л, а для NaCl–280г/л.

Используемый прием регенерации не снижает общего количества солевых компонентов, образующихся при переработке дезрастворов, но позволяет существенно снизить объем этих растворов, направляемых на переработку. Кондиционирование растворов после их нейтрализации может быть выполнено методом цементирования, при этом степень наполнения цементной матрицы солевыми компонентами может достигать в случае нитрата натрия 30%.

Полученные экспериментальные результаты позволили разработать технологическую схему процесса глубокой дезактивации нержавеющей стали, основанную на применении дезактивирующего раствора состава HNO3+HF и на проведении осадительной регенерации раствора. Данная схема легла в основу проекта цеха глубокой дезактивации металла в составе предприятия по снятию с эксплуатации АЭС с реактором типа РБМК. В рамках проекта выполнены технико-экономические расчеты, которые показали высокую рентабельность производства. Себестоимость дезактивации радиоактивно загрязненной нержавеющей стали без учета накладных расходов не превышает 10000 руб./т металла.