Актуальность и область применения
Мероприятия по обращению с РАО щелочных жидкометаллических теплоносителей быстрых реакторов требуют исключительных мер безопасности из-за их высокой химической активности, особенно при необходимости их кондиционирования в твердое, химически устойчивое состояние, пригодное для длительного хранения. Необходимость этих мероприятий наступают при выводе из эксплуатации быстрых реакторов, а также при невозможности повторного использования теплоносителей в случае их радиационного загрязнения.
Приказом Минатома РФ от 05.03.1997 г. № 130 было решено создать экспериментальный Полигон по отработке технологий вывода из эксплуатации быстрых реакторов на базе исследовательского реактора БР-10, который был остановлен и переведен в состояния вывода из эксплуатации в 2002 году.
Описание технологий
Для кондиционирования накопленных отработавших теплоносителей исследовательского реактора БР-10 были разработаны, внедрены и освоены в опытно-промышленном масштабе технологии обращения с основными объемами отработавшего теплоносителя и с загрязненным им отдельным оборудованием реактора.
Технология обращения с основными объемами отработавшего теплоносителя
Разработанная технология основана на кондиционировании щелочного металла методом твердофазного окисления за счет самопроизвольного химического экзотермического взаимодействия с окислителем-реагентом, в качестве которого используется шлак медеплавильного производства (отход металлургической промышленности). Процесс кондиционирования происходит с выделением значительного количества тепла, при котором щелочные элементы переходят в химически устойчивые соединения, инкорпорированные в твердой минералоподобной оксидной матрице.
Технология нейтрализации недренирумых остатков отработавших теплоносителей в отдельном оборудовании
Разработанная технология основана на нейтрализации остатков щелочного металла методом газофазного окисления за счет химического взаимодействия с газовой смесью на основе закиси азота.
Процесс нейтрализации проводится во внутренних объемах отмываемого оборудования, за счет чего недренируемые остатки переводятся в растворимые соли, которые можно растворять, дренировать и перерабатывать как жидкие РАО, или цементировать непосредственно в корпусе оборудования.
Преимущества технологий
Кондиционирование отработавших теплоносителей представленными технологиями производится в одну стадию и без выделения взрывоопасных газов (безводородные технологии). В конечном продукте не остается свободных щелочных элементов, все они, как и радионуклиды, прочно связаны в химически-образованных структурах. В результате конечный продукт остается в герметичной оболочке, которая уже является контейнером для транспортировки и первичным барьером при длительном хранении. Объем конечных РАО по отношению к начальному объему не превышает трех раз.
Опытно-промышленное применение
Для реализации мероприятий по обращению с РАО щелочных жидкометаллических теплоносителей исследовательского реактора БР-10 в 2015 году был организован производственный участок по переработке основного объема и недренируемых остатков отработавшего теплоносителя.
Производственный участок расположен в смежных с центральным залом реактора помещениях для обеспечения доступа к боксам и бакам хранения отработавшего теплоносителя и загрязненного им оборудования.
В состав производственного участка входит опытно-промышленная установка для перевода во взрыво- пожаробезопасное состояние РАО щелочных жидкометаллических теплоносителей БР-10.
В настоящее время ведутся работы по переработке теплоносителя второго контура и работы по нейтрализации холодных ловушек окислов первого контура для обеспечения дальнейшей реализации мероприятий по выводу из эксплуатации ИР БР-10.
Потребители технологий
- Дирекция по госполитике в области РАО, ОЯТ и ВЭ ЯРОО ГК «Росатом».
- Подразделения вывода из эксплуатации АО «Концерн Росэнергоатом».