stringtranslate.com

Ядерное захоронение

Ядерное захоронение (также называемое «безопасным ограждением») — это метод вывода из эксплуатации ядерных объектов , при котором радиоактивные загрязнители заключаются в структурно долговечный материал, такой как бетон . Это предотвращает воздействие радиоактивных материалов и других загрязненных веществ на человека и окружающую среду. [1] Захоронение обычно применяется к ядерным реакторам , но также и к некоторым ядерным испытательным полигонам. Ядерное захоронение — наименее используемый из трех методов вывода из эксплуатации атомных электростанций , остальные — демонтаж и отложенный демонтаж (также известный как «безопасное хранение»). Использование ядерного захоронения более практично для крупных атомных электростанций, которым необходимо как долгосрочное, так и краткосрочное захоронение, а также для электростанций, которые стремятся прекратить действие своих лицензий на установку. [1] Захоронение используется в каждом конкретном случае из-за его основных обязательств с годами наблюдения и сложности до тех пор, пока радиоактивность не перестанет быть серьезной проблемой, что позволит вывести из эксплуатации и в конечном итоге неограниченно освободить имущество. Такие факторы, как финансовая поддержка и наличие технических знаний, также являются важными факторами. [2]

Подготовка

Первый шаг — прекратить эксплуатацию и захоронить отработанное топливо или отходы. Ядерные реакторы производят высокоактивные отходы в виде отработанного ядерного топлива , которое продолжает выделять остаточное тепло из-за своей мощной радиоактивности. Хранение этих отходов под водой в бассейне отработанного топлива предотвращает повреждение и безопасно поглощает радиацию. В течение нескольких лет радиоактивность и выделение тепла снижаются, пока отработанное топливо не будет извлечено из воды и помещено в контейнеры для захоронения. Когда реактор выводится из эксплуатации, с частично отработанным топливом можно обращаться таким же образом. Реактор герметизируется, чтобы не допустить утечки радиоактивных частиц или газов. Наконец, отопительную воду затем откачивают и помещают в контейнеры для ожидания надлежащей дезактивации. Дезактивация — это процесс удаления радиоактивных загрязнений с оставшейся поверхности. Промывка и механическая очистка производятся во время процесса дезактивации с использованием химических реакторов, а глобальная цель — защитить общественную безопасность и окружающую среду. [3] Охлаждающая жидкость также удаляется и хранится для надлежащей утилизации. Эту процедуру часто выполняет компания, которой принадлежит завод, а если она не в состоянии это сделать, то привлекаются подрядчики, имеющие надлежащую квалификацию. После этой процедуры следует следующая, которая касается радиоактивности и радиоактивных отходов .

Вторая процедура — демонтаж объекта. Проект вывода из эксплуатации направлен на удаление радиоактивных материалов. Термическая резка и механическая резка — два технических способа демонтажа и сноса. Термическая резка используется для металлов путем сжигания с высокой энергией в одной области концентрации. Механическая резка происходит в цехе с механической силой и разрезает реактивные материалы на две части или на мелкие кусочки. [4] Наиболее опасные отходы помещаются в радиоактивно-стойкие контейнеры, после чего контейнеры перевозятся в хранилища. Затем остальная часть объекта может быть дезактивирована. Затем объект тщательно проверяется на наличие признаков радиации. Большая часть оставшихся на объекте отходов может быть утилизирована обычным образом, поскольку они либо не загрязнены, либо уровень радиоактивности упал до безопасных пределов. Этот процесс часто выполняется с использованием роботов, которые могут получить доступ к труднодоступным участкам, которые считаются слишком радиоактивными для людей. Робот был изготовлен компанией WWER-440-type-NNR и в основном находится в Центральной и Восточной Европе, России. [5] Основная идея использования роботов в дезактивации заключается в снижении радиоактивности до уровня, при котором рабочие могут быть облучены. [6] Энергия робота обеспечивалась системой управления роботом и была размещена в манипуляторе. [5] Манипулятором можно управлять с помощью пульта дистанционного управления. [6] Робот «Декомлер» работает в дезактивации, используя колесную систему и систему рельсов. [5] Кроме того, робот должен иметь строгую лицензию от национальных регулирующих органов, поскольку материалы, обрабатываемые роботом, должны гарантировать, что они не будут выброшены наружу. [6] В противном случае это приведет к радиоактивному загрязнению как окружающей среды, так и людей.

Погребение

Захоронение — более трудоемкий процесс, чем защитное хранение и демонтаж в качестве способа вывода из эксплуатации. [7] Самая простая из процедур — это захоронение источника радиоактивных отходов на самом объекте. После локализации и утилизации низкоактивных источников отработанного топлива может начаться процесс захоронения высокоактивных радиоактивных частей завода. Само захоронение выполняется с помощью многочисленных слоев прочных материалов, среди которых обычно бетон. Первым шагом является покрытие области защитным экраном, который обычно состоит из радиоактивно-стойких материалов — это позволяет рабочим продолжать работать в значительно более низкой радиоактивной среде. Второй шаг является самым важным и трудоемким. Цементные материалы используются для покрытия объекта цементом , абсорбирующим раствором и/или заполнителями. [8] Каждый слой цемента, раствора или заполнителей должен схватиться и затвердеть перед добавлением следующего слоя. Для обеспечения безопасного удержания радиации в слоях цемента требуются время и надлежащие испытания. Заключительным этапом часто является окружение участка глиняной или песчано-гравийной смесью, а затем поверх нее укладывается почва.

Проекты захоронения должны быть определены и согласованы уполномоченной организацией, такой как NRC. Эти проекты также должны быть одобренной альтернативой другим методам вывода из эксплуатации. Кроме того, поскольку ядерный объект часто находится в непосредственной близости от других общественных сред, общественность должна принять захоронение как вариант дезактивации и вывода из эксплуатации (D&D) перед продолжением. [9] Иногда проводятся мелкомасштабные испытания, чтобы доказать таким организациям, как NRC, что стандартный процесс может быть передан. Также необходим подход консорциума для обеспечения более широкого понимания и финансирования ядерного захоронения. [9] Места для потенциального захоронения были определены в Великобритании, Японии, Литве, России и Тайване, но с начала 21-го века потребовались дальнейшие исследования и разработки методов ядерного захоронения. [9] Места должны регулярно проверяться на наличие нарушений в барьере сдерживания в течение десятилетий. Поэтому захоронение часто рассматривается как последнее средство решения для вывода из эксплуатации атомной электростанции или места ядерной катастрофы. [10]

Обеспокоенность

Многие из проблем ядерного захоронения сосредоточены вокруг этики и долгосрочной надежности. Учитывая изначально опасное содержимое структур захоронения, они служат серьезным неудобством для близлежащих жителей. После установки структуры захоронения практически не могут быть транспортированы или модифицированы, что делает места захоронения фактически постоянными на их предполагаемый срок службы, часто до 1000 лет. [11] Кроме того, предполагаемое постоянство таких структур вызывает беспокойство по поводу целостности утечек в течение длительных периодов времени. Если произойдет утечка, содержимое ядерных отходов может потенциально радиоактивно загрязнить близлежащие водные источники, создавая серьезный риск для здоровья окружающих жителей и биосферы, возможно, нарушая принцип «загрязнитель платит» . [12] Общественное восприятие играет важную роль в разработке мест ядерного захоронения, и может быть сложно обеспечить постоянный приток как финансирования, так и желающих работать рабочих. [13]

Постоянный, тщательный мониторинг и санитарная обработка любого места ядерного захоронения необходимы для обеспечения его стабильности и эффективности в течение длительного периода времени, что является значительными расходами, которые не обязательно предсказуемы на весь срок службы объекта, оставляя финансовую ответственность для будущих поколений. [14] Здоровье и безопасность рабочих, наблюдающих за сооружением, также вызывают беспокойство; для справки, рабочие Чернобыльского захоронения получают около 9,2 мЗв в месяц, по сравнению со средним жителем США, получающим 3,1 мЗв в год. [15]

Захоронение не является решением для всех типов радиоактивных отходов и нецелесообразно для долгоживущих радионуклидов. [16]

Преимущества

Стоимость наблюдения будет ниже, чем стоимость наблюдения для варианта SAFSTOR (безопасное хранение). Стоимость захоронения меньше стоимости демонтажа, поскольку для утилизации используется тот же объект, из которого поступили отходы. Однако эта стоимость вечна и может быть выше с течением лет. Использование захоронения требует меньшего количества рабочих и предотвращает их значительный контакт с ядерными отходами. В некоторых случаях захоронение также обеспечивает дополнительные финансовые выгоды за счет снижения затрат на кондиционирование и управление отходами, поскольку радиоактивные отходы можно размещать в непосредственной близости от ограждений для захоронения, чтобы извлечь выгоду из распада. [17] Помимо снижения стоимости, это также сводит к минимуму взаимодействие общественности с проектом и количество ядерной радиации, выделяемой отходами. Утилизация ядерных отходов на том же объекте позволит инженерам укрепить объект, чтобы обеспечить безопасность для населения и окружающей среды. Захоронение также предпочтительно в случаях сценариев, чувствительных ко времени, в которых отложенный демонтаж атомной электростанции может потенциально увеличить финансовое бремя и/или опасный радиоактивный распад. [18] Помимо прямых практических преимуществ, захоронение также рассматривалось как шаг, который может принести пользу общему процессу дезактивации и вывода из эксплуатации, хотя необходимы дальнейшие исследования и разработки, прежде чем его можно будет считать жизнеспособным вариантом. [9]

Комиссия по ядерному регулированию США

Комиссия по ядерному регулированию США ( USNRC ) предоставляет лицензии на процесс захоронения, а также программы исследований и разработок (R&D) для помощи в выводе из эксплуатации атомных электростанций. USNRC продолжит разработку правил захоронения. NRC просит компании, эксплуатирующие электростанции, откладывать деньги, пока электростанция работает, на будущие расходы по закрытию и очистке. NRC решила, что для того, чтобы захоронение ядерных отходов стало возможным, необходимо создать долгосрочную структуру специально для изоляции радиоактивных отходов. [19] Если структуры построены неправильно, в них может просочиться вода и заразить население радиоактивными отходами. NRC ввела такие акты, как Закон о политике в отношении ядерных отходов 1982 года и Политика в отношении низкоактивных радиоактивных отходов . Эти политики помогают регулировать действия правительств штатов в отношении процедур и мер предосторожности, необходимых для утилизации ядерных отходов. Политика в отношении ядерных отходов 1982 года гласит, что федеральное правительство несет ответственность за предоставление постоянного объекта для захоронения высокоактивных радиоактивных отходов и отработанного ядерного топлива. Если штаты также согласились следовать §274 Закона об атомной энергии, они могут взять на себя ответственность за утилизацию низкоактивных отходов и получить от федерального правительства объекты для этой цели. [19]

Другие комиссии, занимающиеся поиском решения по улучшению ядерного захоронения, включают Партнерство по цементным барьерам (CBP) [8] и Министерство энергетики США (DOE). [10] Исследовательские учреждения, такие как в Саванна-Ривер [20] и в Ливерморской лаборатории Лоуренса, внесли свой вклад в понимание безопасного ядерного захоронения. [7]

Примеры сдерживания

Существует несколько примеров успешного завершения процедур захоронения. В Эль-Кабриле, Испания, была использована концепция многослойного бетонного барьера, в которой бочки с радиоактивными отходами помещаются в бетонные ящики. Затем эти ящики помещаются в железобетонное хранилище, запечатанное водонепроницаемым покрытием, чтобы предотвратить утечку любой опасной жидкости из бочек. [21] На атомной электростанции Халлам для изоляции радиоактивных остатков использовались расширяющийся бетон, герметичная сварка в местах проникновения, песок, водонепроницаемые поливиниловые мембраны и земля. [22] На атомной электростанции Пика для герметизации внутреннего реактора снова использовались герметичная сварка и песок, а затем они были запечатаны водонепроницаемой мембраной. На кипящей ядерной пароперегревательной электростанции (BONUS) в Ринконе, Пуэрто-Рико, была построена бетонная плита для покрытия верхней поверхности, в то время как герметичная сварка использовалась для защиты нижних поверхностных проникновений. [22]

Чернобыльская катастрофа является одной из самых страшных ядерных катастроф. Первоначальное здание защитной оболочки, обычно известное как саркофаг, не было классифицировано как надлежащее устройство для захоронения. Его было трудно или невозможно ремонтировать и обслуживать из-за чрезвычайно высокого уровня радиации. Новое сооружение было структурно завершено и установлено в конце 2016 года и было завершено в 2019 году. [15] Высота сооружения составляет 108 метров, длина — 260 метров, а пролет — 165 метров. Главная арка состоит из трехслойных радиационно-стойких панелей из нержавеющей стали, покрытой поликарбонатом , который обеспечит защиту, необходимую для радиоактивного сдерживания. Конструкция весит более 30 000 тонн и полностью покрывает реактор № 4. Эта новая гробница рассчитана на срок более 100 лет и имеет специальные системы вентиляции и температуры для предотвращения конденсации радиоактивных жидкостей внутри, что может привести к нарушению сдерживания. Новая защитная конструкция по-прежнему будет временной, чтобы дать правительству Украины и ЕС время разработать способы надлежащего вывода завода из эксплуатации и очистки территории.

Другие примеры

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Снайдер, Кеннет А. (2003). Оценка состояния бетонных ядерных конструкций, рассматриваемых для захоронения (Отчет). doi :10.6028/NIST.IR.7026. S2CID  59041590.
  2. ^ "Выбор стратегии вывода из эксплуатации ядерных установок". Агентство по ядерной энергии (NEA) . Получено 2020-11-03 .
  3. ^ Noynaert, L. (2012). «Процессы и технологии дезактивации в проектах по выводу из эксплуатации ядерных объектов». Ядерный вывод из эксплуатации . С. 319–345. doi :10.1533/9780857095336.2.319. ISBN 978-0-85709-115-4.
  4. ^ Штайнер, Х. (2012). «Процессы и технологии демонтажа и сноса в проектах по выводу из эксплуатации ядерных объектов». Ядерный вывод из эксплуатации . С. 293–318. doi :10.1533/9780857095336.2.293. ISBN 978-0-85709-115-4.
  5. ^ abc Старый, Михал; Новотный, Франтишек; Горак, Марсель; Стара, Мари (ноябрь 2020 г.). «Робот для отбора проб трубопроводов первого контура выведенных из эксплуатации атомных объектов». Автоматизация в строительстве . 119 : 103303. doi : 10.1016/j.autcon.2020.103303. S2CID  224904280.
  6. ^ abc Сьюард, Дерек В.; Бакари, Мохамед Дж. (2005). «Использование робототехники и автоматизации при выводе из эксплуатации ядерных объектов». Труды 22-го Международного симпозиума по автоматизации и робототехнике в строительстве . doi :10.22260/ISARC2005/0003.
  7. ^ ab Heckman, Richard A. (1978-11-01). "Вывод из эксплуатации поверхностных объектов, связанных с хранилищами для глубокого геологического захоронения высокоактивных ядерных отходов". Международный симпозиум по выводу из эксплуатации ядерных объектов, Вена, Австрия, 13 ноября 1978 г. Получено 03.11.2020 .
  8. ^ ab Бернс, Х.; Лэнгтон, К.; Флах, Г.; Коссон, Д. (15.11.2010). «ДОСТИЖЕНИЯ ПАРТНЕРСТВА ПО ЦЕМЕНТНЫМ БАРЬЕРАМ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ КОМПЛЕКСА DOE». Конференция WM2011 . Получено 03.11.2020 .
  9. ^ abcd Бирк, Сандра Маргарет; Хансон, Роберт Гейл; Вернон, Дональд Кит (2000-09-01). "Исследовательский проект по стабилизации/захоронению отходов на месте". Spectrum 2000, Чаттануга, Теннесси, 24.09.2000, 28.09.2000 . Получено 03.11.2020 .
  10. ^ ab Langton, C.; Richard Dimenna, R. (2008-01-29). "ПАРТНЕРСТВО ПО РАЗРАБОТКЕ ИНСТРУМЕНТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛЕДУЮЩЕГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЦЕМЕНТНЫХ БАРЬЕРОВ И МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ - 8388". Waste Management 2008 . Получено 2020-11-03 .
  11. ^ Бирк, Хансон, Вернон-младший, SM, RG, DK (сентябрь 2000 г.). «Захоронение: пришло время пересмотреть эту технологию» (PDF) . Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Суррей, Джон (июль 1992 г.). «Этика вывода из эксплуатации ядерных объектов». Энергетическая политика . 20 (7): 632–640. Bibcode : 1992EnPol..20..632S. doi : 10.1016/0301-4215(92)90005-M.
  13. ^ У. Тернер «Комментарии к «Описанию проекта — вывод из эксплуатации реактора WR-1 на месте на площадке Whiteshell Laboratories» (регистрационный номер 80124)» CEAA-ACEE Получено с https://www.ceaa-acee.gc.ca/050/documents/p80124/114854E.pdf
  14. ^ Бирк, Хансон, Вернон-младший, SM, RG, DK (сентябрь 2000 г.). «Захоронение: пришло время пересмотреть эту технологию» (PDF) . Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  15. ^ ab "Backgrounder on Biological Effects of Raiation". US NRC . Март 2017. Получено 3 ноября 2020 .
  16. ^ Стратегии вывода из эксплуатации объектов, использующих радиоактивные материалы (PDF) . Международное агентство по атомной энергии. 2007. стр. 4. ISBN 978-92-0-113206-2.
  17. ^ Тирфельдт, С. (2012). «Стратегии безопасного ограждения и захоронения в проектах вывода из эксплуатации ядерных объектов». Ядерный вывод из эксплуатации . С. 245–292. doi :10.1533/9780857095336.2.245. ISBN 978-0-85709-115-4.
  18. ^ Макинтайр, П. Дж. (2012). «Политика, инфраструктура, стратегии и планирование проектов по выводу из эксплуатации ядерных объектов». Ядерный вывод из эксплуатации . С. 33–48. doi :10.1533/9780857095336.1.33. ISBN 978-0-85709-115-4.
  19. ^ ab "NRC: О NRC". www.nrc.gov . Получено 2020-11-03 .
  20. ^ Глэдден, Дж.; Серрато, М.; Лэнгтон, К.; Лонг, Т.; Бланкеншип, Дж.; Ханна, Г.; Стабблфилд, Р.; Силаги, А. (2010-08-25). "СООБРАЖЕНИЯ О СОСТАВАХ ЗАТИРКИ ДЛЯ ЗАКРЫТИЯ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТРАТЕГИЙ IN SITU". 13-Я МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И УПРАВЛЕНИЮ РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ . Получено 03.11.2020 .
  21. ^ Seitz, RR (август 2002 г.). «Захоронение с использованием цементных материалов: проектные соображения и международный опыт» (PDF) . Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо .
  22. ^ ab Birk, Hanson, Vernon Jr., SM, RG, DK (сентябрь 2000 г.). «Захоронение: пришло время пересмотреть эту технологию» (PDF) . Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Дальнейшее чтение