Сухое хранение в контейнерах — это метод хранения высокоактивных радиоактивных отходов , таких как отработанное ядерное топливо , которое уже охлаждалось в бассейне выдержки отработанного топлива в течение как минимум одного года, а часто и десяти лет. [1] [2] Контейнеры обычно представляют собой стальные цилиндры, которые либо сварены , либо скреплены болтами . Топливные стержни внутри окружены инертным газом . В идеале стальной цилиндр обеспечивает герметичное удержание отработанного топлива. Каждый цилиндр окружен дополнительной сталью, бетоном или другим материалом для обеспечения радиационной защиты работников и населения.
Существуют различные конструкции систем сухого хранения контейнеров. В некоторых конструкциях стальные цилиндры, содержащие топливо, размещаются вертикально в бетонном хранилище; в других конструкциях цилиндры располагаются горизонтально. [3] Бетонные хранилища обеспечивают радиационную защиту. В других конструкциях контейнеров стальной цилиндр располагается вертикально на бетонной площадке на месте сухого хранения контейнеров и используются как металлические, так и бетонные внешние цилиндры для радиационной защиты. До 2024/25 года в мире не было долгосрочного постоянного хранилища, и в большинстве стран до сих пор нет таких хранилищ; сухое хранение контейнеров спроектировано как временное более безопасное решение, чем хранение отработанного топлива в бассейне.
Некоторые конструкции контейнеров могут использоваться как для хранения, так и для транспортировки. Три компании – Holtec International , NAC International и Areva-Transnuclear NUHOMS – продают независимые установки для хранения отработанного топлива (ISFSI) на основе неэкранированной многоцелевой канистры, которая транспортируется и хранится в вертикальных или горизонтальных экранированных модулях хранения на месте, изготовленных из стали и бетона.
В 2000-х годах сухое хранение в бочках применялось в США, Канаде, Германии, Швейцарии, Испании, Бельгии, Великобритании, Японии, Армении, Аргентине, Болгарии, Чехии, Венгрии, Южной Корее, Румынии, Словакии, Украине и Литве. [4] [5] [6]
Аналогичная система внедряется и в России. Однако она основана на «отсеках для хранения» в единой конструкции, а не на отдельных бочках.
В 2017 году французская компания Areva представила усовершенствованную систему хранения отработанного ядерного топлива NUHOMS Matrix — высокоплотную систему для хранения нескольких отработанных топливных стержней в контейнерах. [7]
В конце 1970-х и начале 1980-х годов потребность в альтернативном хранении в Соединенных Штатах начала расти, когда бассейны выдержки на многих ядерных реакторах начали заполняться хранящимся отработанным топливом. Поскольку в то время не было действующего национального хранилища ядерного топлива, коммунальные службы начали искать варианты хранения отработанного топлива. Было определено, что сухое контейнерное хранение является практичным вариантом хранения отработанного топлива и предпочтительнее, чем оставлять большие концентрации отработанного топлива в охлаждающих баках. Первая установка сухого хранения в США была лицензирована Комиссией по ядерному регулированию (NRC) в 1986 году на АЭС Сурри в Вирджинии . В настоящее время отработанное топливо хранится в системах сухих контейнеров на растущем количестве электростанций и на временном объекте, расположенном в Национальной лаборатории Айдахо недалеко от Айдахо-Фолс, штат Айдахо . NRC подсчитала, что к 2015 году на многих атомных электростанциях в Соединенных Штатах не останется места в бассейнах выдержки отработанного топлива, что, скорее всего, потребует использования какого-либо временного хранилища. [8] Открытие Yucca Mountain в Неваде ожидалось в 2017 году. Однако 5 марта 2009 года министр энергетики Стивен Чу повторил на слушаниях в Сенате, что площадка Yucca Mountain больше не рассматривается как вариант для хранения отходов реактора. [9]
В рекомендациях NRC 2008 года говорится, что топливо должно находиться в бассейне хранения не менее пяти лет, прежде чем его переместят в сухие контейнеры. Норма отрасли составляет около 10 лет. [2] [10] NRC описывает сухие контейнеры, используемые в США, как «спроектированные для защиты от наводнений, торнадо, снарядов, экстремальных температур и других необычных ситуаций». [10]
По состоянию на конец 2009 года 13 856 метрических тонн коммерческого отработанного топлива – или около 22% – хранились в сухих контейнерах. [2]
В 1990-х годах NRC пришлось «предпринимать неоднократные действия по устранению дефектных сварных швов на сухих контейнерах, которые привели к трещинам и проблемам с обеспечением качества; в некоторые контейнеры просочился гелий, что привело к повышению температуры и ускорению коррозии топлива» [11] .
С обнулением федерального бюджета на хранилище ядерных отходов Yucca Mountain в Неваде, больше ядерных отходов загружается в герметичные металлические контейнеры, заполненные инертным газом. Многие из этих контейнеров будут храниться в прибрежных или озерных регионах, где существует соленая воздушная среда, и Массачусетский технологический институт изучает, как такие сухие контейнеры ведут себя в соляной среде. Трещины, связанные с коррозией, могут возникнуть через 30 лет или меньше, и NRC изучает, могут ли контейнеры использоваться в течение 100 лет, как некоторая надежда. [12]
По данным веб-сайта NRC, в 2023 году отработанное топливо, помещенное в сухое контейнерное хранилище с электростанции Diablo Canyon в Калифорнии, не показало никаких признаков коррозии после более чем десятилетия хранения и, по-видимому, способно прослужить 1800 лет, прежде чем поддастся коррозии. [13] Видеоролики компании, охватывающие процессы и удаленную обработку, от первоначальной загрузки топлива до выгрузки и последующего сухого контейнерного хранения, доступны для просмотра на различных доменах видеохостинга. [14] [15]
В Канаде используется сухое надземное хранилище. Ontario Power Generation находится в процессе строительства хранилища Dry Storage Cask [16] на своей площадке в Дарлингтоне , которое будет во многих отношениях похоже на существующие объекты на АЭС Пикеринг и АЭС Брюс . NB Power's Point Lepreau Nuclear Generating Station и Hydro-Québec's Gentilly Nuclear Generating Station также используют сухие хранилища. [17]
Централизованное хранилище, использующее сухие контейнеры, расположено в Ахаусе . [18] По состоянию на 2011 год в нем находилось 311 контейнеров: 305 с ториевого высокотемпературного реактора , 3 с атомной электростанции Неккарвестхайм и 3 с атомной электростанции Гундремминген . [18] Транспортировка из Гундреммингена на площадку в Ахаусе вызвала значительный общественный протест, и операторы электростанции и правительство позже согласились разместить такие контейнеры на электростанциях. [18]
CASTOR ( контейнер для хранения и транспортировки радиоактивных материалов ) — торговая марка сухих контейнеров, используемых для хранения отработанного ядерного топлива (вид ядерных отходов ). CASTOR производятся компанией Gesellschaft für Nuklear-Service (GNS), немецким поставщиком ядерных услуг .
CONSTOR — контейнер, используемый для транспортировки и долгосрочного хранения отработанного топлива и высокоактивных отходов, также производимый GNS. Его внутренние и внешние слои — стальные, охватывающие слой бетона . Испытание на падение с высоты 9 метров модели V/TC было проведено в 2004 году; результаты соответствовали ожиданиям. [19]
В 2008 году должностные лица Козлодуйской АЭС заявили о намерении использовать 34 контейнера CONSTOR на площадке Козлодуйской АЭС до конца 2010 года. [20]
Отработанное топливо с ныне закрытой Игналинской АЭС было помещено в контейнеры для хранения CASTOR и CONSTOR в 2000-х годах. [6]
Российское сухое хранилище отработанного ядерного топлива, ХОТ-2 на Горно-химическом комбинате в Железногорске, Красноярский край в Сибири, не является контейнерным хранилищем как таковым, поскольку оно предназначено для размещения отработанного ядерного топлива (как ВВЭР , так и РБМК ) в ряде отсеков. Конструкция хранилища состоит из монолитных железобетонных стен и верхних и нижних плит, а сами отсеки хранения образованы железобетонными перегородками. Топливо должно охлаждаться естественной конвекцией воздуха. Проектная мощность хранилища составляет 37 785 тонн урана. В настоящее время оно находится в стадии строительства и ввода в эксплуатацию. [21]
На Украине сухое хранилище принимает отработанное топливо с шести блоков Запорожской АЭС ( реакторы ВВЭР-1000 ) с 2001 года, что делает его самым долгоработающим подобным хранилищем в бывшем Советском Союзе. Система была разработана ныне несуществующей компанией Duke Engineering из США, а контейнеры для хранения производятся на месте. [22]
Другой проект реализуется совместно с Holtec International (США) по строительству сухого хранилища отработанного топлива на Чернобыльской АЭС, пострадавшей в 1986 году ( реакторы РБМК-1000 ). Первоначально проект был начат совместно с Framatome (в настоящее время AREVA ) из Франции, а затем приостановлен и прекращен из-за технических трудностей. Изначально Holtec была нанята в качестве субподрядчика для дегидратации отработанного топлива, в конечном итоге взяв на себя весь проект. [23] [24]
Сухое контейнерное хранение позволяет отработанному топливу, которое уже охлаждалось в бассейне отработанного топлива в течение как минимум одного года, быть окруженным инертным газом внутри контейнера, называемого контейнером,
Обычно топливо охлаждается в бассейне не менее 5 лет перед перемещением в контейнер. NRC разрешила перемещение уже через 3 года; отраслевая норма составляет около 10 лет.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )Ontario Power Generation; Завод по переработке отходов в Дарлингтоне.