Файл: 1 Радиоактивные отходы. Характеристика 1 Общая характеристика радиоактивных отходов.docx
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 1101
Скачиваний: 20
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕСоздание эффективной системы безопасного обращения с радиоактивными отходами является принципиальным условием дальнейшего развития атомной энергетики и промышленности.Цель данной работы – выбор основного технологического оборудования переработки радиоактивных отходов, а именно расчет фильтра и выпарной установки для очистки ЖРО, выбор метода отверждения жидких РАО и выбор контейнера для дальнейшего хранения отходов. Для этого необходимо изучить классификацию и характеристику радиоактивных отходов, методы очистки и утилизации радиоактивных отходов, способы отверждения жидких радиоактивных отходов.1 РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ. ХАРАКТЕРИСТИКА1.1 Общая характеристика радиоактивных отходов.Радиация и радиоактивные вещества естественным образом присутствуют в окружающей среде, также они могут быть и результатом деятельности человека. С успехом их используют в целом ряде областей — от производства энергии до медицины, промышленности и сельского хозяйства. Эта деятельность ведет к образованию отходов в различных их формах. Они являются радиоактивными: атомы в них не устойчивы, и в процессе трансформации в устойчивые — спонтанно испускают ионизирующее излучение. Испускаемое излучение может нанести непоправимые последствия как для жизни людей в настоящее время, так и для будущих поколений, а также наносит вред окружающей среде. Этим и обусловлена важность безопасного обращения с отходами для защиты населения и окружающей среды. Радиоактивные отходы (РАО) — отходы, содержащие радиоактивные изотопы химических элементов и не имеющие практической ценности.
К РАО относятся: вещества, материалы, изделия, оборудование, радиоизотопные источники, объекты биологического происхождения, загрязненные объекты внешней среды, содержание радионуклидов в которых превышает уровни, установленные нормами радиационной безопасности.1.2 Основные требования по обращению с радиоактивными отходамиОсновное требование любого принципа обращения с радиоактивными отходами всех категорий: отходы должны обрабатываться, перерабатываться, храниться, транспортироваться и захораниваться так, чтобы на протяжении всего срока их потенциальной опасности негативное воздействие на человека и окружающую среду как в настоящее время, так и в будущем не превышало пределов, установленных соответствующими нормативными документами, в независимости от того, где, когда и в какой форме образуются РАО.Для достижения вышеперечисленной цели необходим системный подход в обращении с РАО, для каждой страны он определяется законодательством, в котором отражены нормы и правила по защите населения и охране окружающей среды и т.д. В любой стране существует техническая политика, в которой предусмотрено комплексное решение проблемы обращения с РАО как на действующих, так и на проектируемых (строящихся) объектах атомной отрасли, начиная с момента образования РАО и кончая их надежной изоляцией от биосферы на весь срок сохранения отходами потенциальной опасности. Поскольку некоторые радиоактивные отходы могут представлять опасность в течение длительного времени (и для будущих поколений), должна учитываться необходимость дополнительных затрат в будущем на обеспечение радиационной защиты, контроля, наблюдения. Радиоактивные отходы образуются в различных формах с различными физическими и химическими характеристиками, такими как концентрации и периоды полураспада составляющих их радионуклидов. Эти отходы могут образовываться в газообразной (вентиляционные выбросы установок обработки радиоактивных материалов), жидкой (начиная от растворов сцинтилляционных счетчиков из исследовательских установок до жидких высокоактивных отходов, образующихся при переработке отработавшего топлива) и твердой (загрязненные расходные материалы, отходы от переработки топлива или отработавшего топлива от АЭС и т.д) формах.
1.3 Виды и классы радиоактивных отходов.В основном выделяют два вида РАО : 1) жидкие радиоактивные отходы (ЖРО); 2) твердые радиоактивные отходы (ТРО). По классификации РАО подразделяют на : 1) очень низкоактивные; 2) низкоактивные; 3) среднеактивные; 4) высокоактивныеЖИДКИЕ РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫВ процессе очистки радиоактивных вод на специальных установках водоочистки образуются три вида ЖРО: 1) отработанные ионообменные смолы; 2) дисперсные осадки (шлам); 3) солевые высококонцентрированные растворы (кубовые остатки). Для переработки ЖРО будут применяются современные специальные технологии: ионоселективная сорбционная очистка, цементирование. Перед подачей на установку отверждения предусмотрен сбор ЖРО в емкости узла временного хранения, где происходит снижение их уровня активности в течение трех месяцев. 87 Строительные конструкции помещений хранилищ ЖРО емкости сбора ЖРО выполнены по I категории сейсмостойкости. Емкости сбора ЖРО имеют дублированный контроль за уровнем ЖРО, вентиляцию и находятся под разряжением. Комплекс переработки ЖРО будет оборудован системой автоматического дистанционного управления и защиты, исключающей попадание ЖРО в окружающую среду.ТВЕРДЫЕ РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ (ТРО)Для сокращения объема ТРО подвергаются первичной сортировке, измельчению, прессованию и сжиганию в специальных установках. Переработанные ТРО и отвержденные ЖРО закладываются на временное хранение в наземные хранилища, состоящие из железобетонных ячеек, расположенных в специальном корпусе со зданием переработки ТРО. Система кондиционирования и хранения ТРО разработана с учетом нормальной эксплуатации и возможных аварийных ситуаций, включая землетрясения интенсивностью до 7 баллов. Предусмотрена возможность расширения хранилищ ТРО для обеспечения приема отходов в течение всего срока эксплуатации АЭС. Безопасность персонала, населения и окружающей природной среды при кондиционировании и хранении РАО обеспечена за счет выполнения специальных мероприятий и технологий с применением системы барьеров на пути возможного распространения радиоактивных веществ в окружающую среду. Поэтому поступление радиоактивных веществ в окружающую среду при обращении с РАО при нормальной эксплуатации исключено, а в случае возникновения аварийных ситуаций не будет превышать допустимых величин. Технические решения проекта в части обращения с РАО проработаны достаточно подробно и не противоречат санитарно-гигиеническим и экологическим требованиям. Полигон переработки и захоронения твердых промышленных нерадиоактивных отходов Сооружения полигона размещаются в санитарнозащитной зоне порядка 2000 м от береговой полосы водохранилищ [4]. Полигон предназначен для централизованного сбора, сортировки, переработки и захоронения твердых нерадиоактивных отходов. К ним относятся: сульфоуголь, ионообменные смолы, шламы сухих солей, песок от очистки хозяйственнобытовых стоков,
2 ОЧИСТКА И ПЕРЕРАБОТКА ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВПереработка жидких радиоактивных отходов (ЖРО) направлена на решение двух главных задач: очистки основной массы отходов от радионуклидов и концентрирования последних в минимальном объеме. Для этого используют как минимум три группы методов: термические, сорбционные, мембранные.Термические и сорбционные методы достаточно хорошо разработаны и широко применяются на практике: в настоящее время на их основе работают очистные сооружения, перерабатывающие отходы, которые образуются при эксплуатации ядерных реакторов различного назначения, установок регенерации ядерного топлива и других объектов, использующих радиоактивные вещества.
Рассмотрим эти методы подробнее1.Термические методыТермические методы предполагают использование тепла для очистки и концентрирования отходов переводом основного компонента отходов – воды – в пар. Поэтому осуществление термических процессов требует расхода большого количества тепла, что представляет собой существенный их недостаток.Основные термические методы – дистилляция (упаривание) и сушка. Сушка обычно используется для подготовки (обезвоживания) концентратов радиоактивных отходов к отверждению. Дистилляция (упаривание) – широко распространенный метод переработки жидких отходов. В том случае, когда решается проблема очистки, получения конденсированного конденсата, он называется дистилляцией, а когда в задачу его входит концентрирование – упариванием. Дистилляция (упаривание) в основном различается характером парообразования (кипение в объеме или испарение с поверхности), видом теплоносителя (пар, горячие газы, электричество, органические продукты) и способом подвода тепла (непосредственный контакт с теплоносителем или передача тепла через стенку аппарата). В практике обезвреживания отходов наиболее широко применяют дистилляцию парообразованием при кипении с подводом тепла водяным паром через стенку выпарного аппарата. Такая организация процесса обеспечивает достаточно хорошую теплопередачу при отсутствии контакта чистого теплоносителя с радиоактивным упариваемым раствором.В отличие от других методов дистилляция позволяет очистить конденсат от радионуклидов, находящихся в любой форме: ионной, молекулярной или коллоидной. Ограничивает очистку в этом случае только летучесть радионуклидов. Невысокая требовательность к качеству отходов, поступающих на дистилляцию (наличие коллоидов, детергентов), позволяет исключить применение перед ней специальных осадительных операций. Это выгодно отличает дистилляцию от сорбционных (динамических) и некоторых мембранных методов. И, наконец, возможность получения высоких коэффициентов очистки позволяет дистилляции при необходимости самостоятельно и полностью решить проблему очистки конденсата до сбросных норм или норм на оборотную воду. 2. Сорбционные методыСорбционные методы, предполагают поглощение радионуклидов твердой фазой по любому механизму: адсорбция, ионный обмен, сокристаллизация, окклюзия, адгезия и т.п. Сорбция проводится как в динамических, так и в статических условиях. Динамическая сорбция предполагает осуществление ее путем непрерывного фильтрования очищаемого раствора через слой сорбента. Статическая сорбция исключает направленное движение сорбента и очищаемого раствора относительно друг друга, а предполагает временный разовый контакт фаз (при перемешивании) с последующим их разделением.
| Введение 1 Радиоактивные отходы. Характеристика 1.1 Общая характеристика радиоактивных отходов 1.2 Основные требования по обращению с радиоактивными отходами 2 Очистка и переработка жидких радиоактивных отходов 3 Технологический расчёт установки по переработке радиоактивных отходов на предприятии атомной отрасли 3.1 Расчёт ионообменного фильтра с кипящем слоем ионита 3.2 Расчёт двухкорпусной выпарной установки 4 Выбор метода отверждения и хранения жидких радиоактивных отходов 4.1 Битумирование как один из способов отверждения жидких радиоактивных отходов 4.2 Выбор контейнера для хранения радиоактивных отходов Заключение Библиографический список | 5 6 6 6 11 14 14 14 18 24 24 30 31 |
К РАО относятся: вещества, материалы, изделия, оборудование, радиоизотопные источники, объекты биологического происхождения, загрязненные объекты внешней среды, содержание радионуклидов в которых превышает уровни, установленные нормами радиационной безопасности.1.2 Основные требования по обращению с радиоактивными отходамиОсновное требование любого принципа обращения с радиоактивными отходами всех категорий: отходы должны обрабатываться, перерабатываться, храниться, транспортироваться и захораниваться так, чтобы на протяжении всего срока их потенциальной опасности негативное воздействие на человека и окружающую среду как в настоящее время, так и в будущем не превышало пределов, установленных соответствующими нормативными документами, в независимости от того, где, когда и в какой форме образуются РАО.Для достижения вышеперечисленной цели необходим системный подход в обращении с РАО, для каждой страны он определяется законодательством, в котором отражены нормы и правила по защите населения и охране окружающей среды и т.д. В любой стране существует техническая политика, в которой предусмотрено комплексное решение проблемы обращения с РАО как на действующих, так и на проектируемых (строящихся) объектах атомной отрасли, начиная с момента образования РАО и кончая их надежной изоляцией от биосферы на весь срок сохранения отходами потенциальной опасности. Поскольку некоторые радиоактивные отходы могут представлять опасность в течение длительного времени (и для будущих поколений), должна учитываться необходимость дополнительных затрат в будущем на обеспечение радиационной защиты, контроля, наблюдения. Радиоактивные отходы образуются в различных формах с различными физическими и химическими характеристиками, такими как концентрации и периоды полураспада составляющих их радионуклидов. Эти отходы могут образовываться в газообразной (вентиляционные выбросы установок обработки радиоактивных материалов), жидкой (начиная от растворов сцинтилляционных счетчиков из исследовательских установок до жидких высокоактивных отходов, образующихся при переработке отработавшего топлива) и твердой (загрязненные расходные материалы, отходы от переработки топлива или отработавшего топлива от АЭС и т.д) формах.
1.3 Виды и классы радиоактивных отходов.В основном выделяют два вида РАО : 1) жидкие радиоактивные отходы (ЖРО); 2) твердые радиоактивные отходы (ТРО). По классификации РАО подразделяют на : 1) очень низкоактивные; 2) низкоактивные; 3) среднеактивные; 4) высокоактивныеЖИДКИЕ РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫВ процессе очистки радиоактивных вод на специальных установках водоочистки образуются три вида ЖРО: 1) отработанные ионообменные смолы; 2) дисперсные осадки (шлам); 3) солевые высококонцентрированные растворы (кубовые остатки). Для переработки ЖРО будут применяются современные специальные технологии: ионоселективная сорбционная очистка, цементирование. Перед подачей на установку отверждения предусмотрен сбор ЖРО в емкости узла временного хранения, где происходит снижение их уровня активности в течение трех месяцев. 87 Строительные конструкции помещений хранилищ ЖРО емкости сбора ЖРО выполнены по I категории сейсмостойкости. Емкости сбора ЖРО имеют дублированный контроль за уровнем ЖРО, вентиляцию и находятся под разряжением. Комплекс переработки ЖРО будет оборудован системой автоматического дистанционного управления и защиты, исключающей попадание ЖРО в окружающую среду.ТВЕРДЫЕ РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ (ТРО)Для сокращения объема ТРО подвергаются первичной сортировке, измельчению, прессованию и сжиганию в специальных установках. Переработанные ТРО и отвержденные ЖРО закладываются на временное хранение в наземные хранилища, состоящие из железобетонных ячеек, расположенных в специальном корпусе со зданием переработки ТРО. Система кондиционирования и хранения ТРО разработана с учетом нормальной эксплуатации и возможных аварийных ситуаций, включая землетрясения интенсивностью до 7 баллов. Предусмотрена возможность расширения хранилищ ТРО для обеспечения приема отходов в течение всего срока эксплуатации АЭС. Безопасность персонала, населения и окружающей природной среды при кондиционировании и хранении РАО обеспечена за счет выполнения специальных мероприятий и технологий с применением системы барьеров на пути возможного распространения радиоактивных веществ в окружающую среду. Поэтому поступление радиоактивных веществ в окружающую среду при обращении с РАО при нормальной эксплуатации исключено, а в случае возникновения аварийных ситуаций не будет превышать допустимых величин. Технические решения проекта в части обращения с РАО проработаны достаточно подробно и не противоречат санитарно-гигиеническим и экологическим требованиям. Полигон переработки и захоронения твердых промышленных нерадиоактивных отходов Сооружения полигона размещаются в санитарнозащитной зоне порядка 2000 м от береговой полосы водохранилищ [4]. Полигон предназначен для централизованного сбора, сортировки, переработки и захоронения твердых нерадиоактивных отходов. К ним относятся: сульфоуголь, ионообменные смолы, шламы сухих солей, песок от очистки хозяйственнобытовых стоков,
пластмассы и линолеумы, промышленная ветошь, металлолом, дерево, ДСП и т.п. На территории полигона размещаются: здание временного хранения отходов, здание переработки и сооружения длительного хранения и захоронения. Промышленные отходы поступают от места их образования в здание временного хранения отходов, которое состоит из трех секций: хранилище взрывоопасных веществ, хранилище горючих отходов и хранилище прочих отходов. Здание переработки отходов, соединенное галереями со зданием временного хранения, имеет отделение сжигания, оборудованное специальной печью. Отходящие печные газы подвергаются грубой очистке на металлотканевых фильтрах и после охлаждения, проходя через фильтры тонкой очистки, выбрасываются через стальную трубу высотой 35 м в атмосферу. Коэффициент очистки от аэрозолей составляет порядка 99,9 %. Зола из печи в контейнерах направляется в сооружения длительного хранения. По технологии предусматривается сортировка, измельчение отходов, пакетирование металлических отходов. Для наблюдения за уровнем и качеством грунтовых вод предусматривается скважины: 1 скважина выше (севернее) и 2 скважины (южнее) ниже полигона. Проект полигона по переработке и захоронению твердых промышленных отходов выполняется в соответствии с действующими санитарногигиеническими, противопожарными и другими нормами, инструкциями и государственными стандартами. Реализация проекта дает возможность утилизировать значительную часть нетоксичных отходов. Предусмотрена концентрация токсичных отходов и их захоронение в специальных хранилищах. Технологические приемы обращения с промышленными нерадиоактивными отходами направлены на охрану окружающей природной среды и соответствуют природоохранным требованиям. К примеру, полигон такого вида успешно эксплуатируется на Кольской АЭС.
| | |
Рассмотрим эти методы подробнее1.Термические методыТермические методы предполагают использование тепла для очистки и концентрирования отходов переводом основного компонента отходов – воды – в пар. Поэтому осуществление термических процессов требует расхода большого количества тепла, что представляет собой существенный их недостаток.Основные термические методы – дистилляция (упаривание) и сушка. Сушка обычно используется для подготовки (обезвоживания) концентратов радиоактивных отходов к отверждению. Дистилляция (упаривание) – широко распространенный метод переработки жидких отходов. В том случае, когда решается проблема очистки, получения конденсированного конденсата, он называется дистилляцией, а когда в задачу его входит концентрирование – упариванием. Дистилляция (упаривание) в основном различается характером парообразования (кипение в объеме или испарение с поверхности), видом теплоносителя (пар, горячие газы, электричество, органические продукты) и способом подвода тепла (непосредственный контакт с теплоносителем или передача тепла через стенку аппарата). В практике обезвреживания отходов наиболее широко применяют дистилляцию парообразованием при кипении с подводом тепла водяным паром через стенку выпарного аппарата. Такая организация процесса обеспечивает достаточно хорошую теплопередачу при отсутствии контакта чистого теплоносителя с радиоактивным упариваемым раствором.В отличие от других методов дистилляция позволяет очистить конденсат от радионуклидов, находящихся в любой форме: ионной, молекулярной или коллоидной. Ограничивает очистку в этом случае только летучесть радионуклидов. Невысокая требовательность к качеству отходов, поступающих на дистилляцию (наличие коллоидов, детергентов), позволяет исключить применение перед ней специальных осадительных операций. Это выгодно отличает дистилляцию от сорбционных (динамических) и некоторых мембранных методов. И, наконец, возможность получения высоких коэффициентов очистки позволяет дистилляции при необходимости самостоятельно и полностью решить проблему очистки конденсата до сбросных норм или норм на оборотную воду. 2. Сорбционные методыСорбционные методы, предполагают поглощение радионуклидов твердой фазой по любому механизму: адсорбция, ионный обмен, сокристаллизация, окклюзия, адгезия и т.п. Сорбция проводится как в динамических, так и в статических условиях. Динамическая сорбция предполагает осуществление ее путем непрерывного фильтрования очищаемого раствора через слой сорбента. Статическая сорбция исключает направленное движение сорбента и очищаемого раствора относительно друг друга, а предполагает временный разовый контакт фаз (при перемешивании) с последующим их разделением.