Упорядочение радиоактивных отходов

С целью обеспечения при снятии ИАЭС с эксплуатации и ее демонтаже охраны окружающей среды, безопасности населения и работников станции, особенно важными становятся:

• извлечение радиоактивных и нерадиоактивных материалов (слив воды из трубопроводов, извлечение масла из систем подачи масла и др.);
• безопасное обращение с радиоактивными отходами;
• обеспечение радиационного контроля и безопасности, для предотвращения радиационного, химического и другого воздействия на людей и окружающую среду.

Основными этапами обращения с радиоактивными отходами (РАО)  в зависимости от их типа могут быть предварительная обработка, обработка, кондиционирование и пакетирование, хранение и захоронение. Основные этапы процесса обращения с РАО, начиная с их образования до захоронения, представлены на рисунке 1 с указанием целей или операций, составляющих эти этапы.

• Предварительная обработка является первоначальным этапом обращения с отходами, в ходе которого предоставляется наилучшая возможность для разделения отходов на потоки, предназначенные для освобождения от контроля, для конкретных методов обработки, поверхностного или геологического захоронения.
• Обработка отходов направлена на повышение безопасности или экономичности посредством изменения характеристик отходов. Примерами операций, составляющих эту стадию обращения, являются: прессование и сжигание.
• Кондиционирование и пакетирование РАО состоит из операций, в процессе которых они переводятся в форму, обладающую химической, термической и радиационной устойчивостью и сохраняющую стабильность в процессе перемещения, перевозки, хранения и захоронения. Перевод отходов в твердую форму, то есть иммобилизация, производится посредством их отверждения, включения в какую-либо матрицу и заключение в герметичные оболочки. Иммобилизованные отходы в свою очередь могут упаковываться в различные контейнеры.
• Захоронение – заключительная стадия обращения с радиоактивными отходами, заключающаяся в локализации отходов в специально оборудованном хранилище - могильнике при соответствующем обеспечении безопасности. Захоронение предусматривает создание многобарьерной системы изоляции, т.е. сооружения вокруг РАО системы естественных и инженерных барьеров, препятствующих выходу радионуклидов в окружающую среду.
• Прохождение РАО через эти этапы зависит от вида отходов, для выяснения которого проводится характеризация, то есть определение их физических, химических и радиационных свойств.
• В результате часть отходов может быть освобождена от контроля или направлена на повторное использование; кроме того, отходы разделяются на группы для обеспечения соответствия принятым методам обработки, а также требованиям хранения и захоронения.

Твердые радиоактивные отходы

Сейчас твердые радиоактивные отходы ИАЭС образуются при демонтаже, эксплуатации, техническом обслуживании, модификациях, дезактивации помещений и оборудования систем станции.

С целью сокращения образования твёрдых радиоактивных отходов, при проведении работ осуществляется разделение на радиоактивные и условно-нерадиоактивные отходы и материалы на месте их образования.  

Oтходы, которые по результатам дозиметрического контроля попадают в разряд условно-нерадиоактивных отходов, направляются в здание 159B или  в здание комплекса В10. В контролируемой зоне, осуществляется сортировка отходов на радиоактивные и условно-нерадиоактивные (УНРО) на месте их образования или сбора. Отходы считаются условно-нерадиоактивными до подтверждения их соответствия классу «0» на установках измерения.

Очень низкоактивные радиоактивные отходы сначала помещаются в пластмассовые мешки, предварительно рассортировав их на сгораемые (бумага, древесина, пластмасса), которые составляют около 40 проц., и несгораемые (металлы, бетон и другие строительные отходы). В транспортном коридоре твердые отходы в пластиковых мешках складываются в металлические транспортные контейнеры объемом 3 м³ и перевозятся в специальные хранилища.

Низко- и среднеактивные радиоактивные отходы и высокоактивные отходы помещаются непосредственно в контейнеры в местах их образования. С 1995 г. введен в эксплуатацию 70-тонный пресс, посредством которого радиоактивные отходы низкой активности прессуются в пакеты объемом 0,8 м3 и весом 600 – 700 кг.

Сгораемые  низко- и среднеактивные радиоактивные отходы:

• рабочая одежда,
• бумага,
• ветошь,
• средства индивидуальной защиты,
• строительные отходы из дерева,
• фильтры деревянного корпуса,
• пластмассовые и резиновые изделия.

Несгораемые  низко-и среднеактивные радиоактивные отходы:

• строительный мусор,
• кирпичи,
• бетон,
• материалы теплоизоляции,
• различные детали, узлы, фильтры и другие отходы металла.

Эти отходы хранятся в временных хранилищах.

Среднеактивные радиоактивные отходы – использованные компоненты реактора (стержни управления, дополнительные поглотители системы управления и защиты, технологические каналы и др.) и элементы сборок отработанного ядерного топлива, образующиеся при разделке сборок.

Эти отходы помещаются в транспортные металлические контейнеры 0,7 м3 и некоторое время выдерживаются в бассейнах, позже вывозятся и складируются в боксах бетонных наземных хранилищ. Комплекс хранилищ твердых радиоактивных отходов, общий полезный объем которых составляет 28,93 тыс. м3, находится на территории Игналинской АЭС. 

Долгоживущие среднеактивные отходы выдерживаются, измельчаются и отправляются в действующее на територии ИАЭС временное хранилище. После осуществления проекта B2/3/4 эти отходы будут извлекаться (проект B2), отправляться на B3 для сортировки, обработки (фрагментация, сжигание, компактирование) и упаковки в контейнеры, затем контейнеры будут размещяться в новые хранилища (B4) для их промежуточного хранения в ожидании строительства окончательных могильников (срок хранения до 50 лет).

В хранилищах установлены специальные подъемные механизмы, транспортные средства, вентиляционно-очистная система воздуха, смонтированы моечные устройства для транспортных машин и контейнеров, имеется специальная система канализации и др. Хранилища твердых сгораемых отходов оснащены системами противопожарной защиты. Погрузочно-разгрузочные операции отходов низкой, средней и высокой радиоактивности выполняются посредством дистанционного управления, так как мощность дозы ионизирующего излучения достаточно высока.

Жидкие радиоактивные отходы

На Игналинской АЭС образуется немалое количество жидких отходов. Это опорожненные растворы теплоносителя, дезактивации, лабораторные отходы, вода, использованная для дезактивации полов, вода душевых и спецпрачечной, регенерационные растворы ионообменных смол.

Объем радиоактивных жидких органических отходов мал по сравнению с другими типами радиоактивных отходов. Однако в силу своих специфических свойств такие отходы требуют специальных методов обработки.

Загрязненная вода собирается в резервуары очищения вод, из которых она направляется в выпарные установки и возвращается в производственный цикл. Радиоактивные концентраты выпарных установок собираются и проходят  процесс отверждения в битумном комлексе хранения в сооружении 158/2. Рассматривается вариант превращения этого хранилища  в окончательное захоронение. 

Для переработки ионнообменных смол и перлита спроектированы и введены в эксплуатацию установка по цементированию и временное хранилище цементированных отходов. Этот проект в 2006 году осуществила компания AREVA.

Предполагается, что в этом комлексе будет обработано около 5 900  м³ использованных смол, перлита и осадков, образовавшихся во время эксплуатации ИАЭС и снятии с эксплуатации.

Также предполагается, что количество твердых радиоактивных отходов, образовавшихся во время эксплуатации ИАЭС и снятии с эксплуатации составит всего около 130 000 м³. 

В новом комплексе по обращению и хранению твердых радиоактивных отходов (КОХТО) твердые отходы будут извлекаться из уже существующих на предприятии временных хранилищ, а вновь образующиеся отходы будут отправлены на сортировку, обработку (сжигание, прессовку или цементирование) и упаковку. Все эти отходы будут помещаться в новые промежуточные хранилища. Эксплуатация комплекса в общей сложности будет осуществляться на протяжении 50-ти лет: упорядочение отходов займет 30 лет, хранение – 50 лет. Комплексы такого типа уже эксплуатируются на АЭС Богунице (Словакия), на Балаковской АЭС (Россия) и в Карлсруэ (Германия), строятся на Ленинградской и Чернобыльской АЭС.

В будущем, отходы будут отправлены в неограниченное использование (уровень загрязнености которых ниже контролируемого), а загрязненные отходы будут захоронены в поверхностном могильнике для очень низкоактивных короткоживущих отходов или временно храниться на территории электростанции до того, как будут построены соответствующие могильники (приповерхностный и глубинный).

Захоронение очень низкоактивных, низко- и среднеактивных короткоживущих радиоактивных отходов

Для захоронения таких отходов на территории Игналинской АЭС будут построены следующие объекты:

Могильник для очень низкоактивных отходов

Это будет поверхностный могильник «Landfill», состоящий из:

• буферного хранилища. Это временное закрытое строение с установкой, предназначенной для измерения общей активности, нуклидного состава и веса. Также хранилище будет оснащено оборудованием для транспортировки и складирования контейнеров с отходами.
• модулей захоронения. Это будут надземные конструкции, в которых металлические и пластиковые упаковки с отходами будут плотно укладываться на несущей бетонной плите, а сверху покрываться несколькими слоями из искусственных и природных материалов. Предполагается, что всего таких модулей будет три. Первый модуль на территории будет готов к приему отходов в конце 2012 года.

Таким образом, сначала контейнеры с отходами будут храниться в буферном хранилище, а после окончательного его заполнения все контейнеры в рамках одной компании будут вывозиться в модуль для захоронения.

В могильнике будет внедрена система риационного мониторинга. Хранилище такого типа уже эксплуатируется на АЭС Оскаршамн (Швеция).

После того как на ИАЭС больше не будет отходов такого типа, буферное хранилище будет демонтировано.

Поверхностный могильник для низко- и среднеактивных короткоживущих радиоактивных отходов

На протяжении 20-25 лет в бетонные секции могильника будут транспортироваться упаковки с короткоживущими низко- и среднеактивными отходами. Заполненный и закрытый могильник будет напоминать курган. Помимо бетона, упаковки будет защищать многослойное водонепроницаемое и устойчивое к воздействиям окружающей среды покрытие (плотная глина, грунт и т.д.).  Первые сооружения могильника планируется ввести в эксплуатацию в 2017 году.

После заполнения и окончательного закрытия всего могильника в течение первых 100 лет активное наблюдение за ним будет осуществлять эксплуатирующая организация – Агентство по обращению с радиоактивными отходами (RATA). В течение последующих 200 лет (во время пассивного наблюдения) использование земли на территории могильника будет ограничено. Подобные могильники уже существуют в Испании (могильник El Cabril) и во Франции (Centre L’Aube).

После дезактивации пустых помещений ИАЭС и демонтажа их конструкций образуется 965 000 м³ бетона и 190 000 тонн стали, уровень загрязненности радионуклидами которых будет ниже контролируемого. Эти материалы будут отправлены на обычную свалку или повторно использованы без применения требований радиационной безопасности. Такое обращение с отходами является эффективным и с экономической точки зрения , и с точки зрения защиты окружающей среды.

На всех этапах обращения с радиоактивными отходами определены меры безопасности.

Управление отходами и отчётность

На ИАЭС внедряется система управления снятием с эксплуатации. Эта система предназначена для управления всем процессом снятия с эксплуатации, включая управление документацией, управление отходами и т.д., в том числе хранение и использование всех данных, существующих и вновь собранных.

Входящий в состав системы Модуль управления отходами позволит регистрировать, отслеживать и управлять любыми видами материалов и отходов, возникающих в процессе снятия ИАЭС с эксплуатации.

Главной задачей управления отходами является отслеживание потоков масс и активности отходов. В период снятия с эксплуатации движение масс материалов и демонтируемого оборудования и сооружений будет постоянно регистрироваться и документироваться.