Переработка отходов на радиохимических заводах

Как уже упоминалось, радиохимические заводы России в течение длительного времени перерабатывали облучённый нейтронами уран, с целью наработки оружейного плутония. В результате этой деятельности образовался большой объём РАО: к настоящему времени в РФ накоплено ~470 млн. мз ЖРО и -74 млн. т ТРО с суммарной активностью 5,8-ю19 БК.

Эти отходы должны быть со временем переработаны на радиохимических заводах.

Рис. 3. Обращение с радиоактивными отходами.

Вторым источником РАО на радиохимических заводах являются отходы от переработки ядерного оружия. Эти РАО в отличие от отходов, возникающих при производстве оружейных материалов, не содержат (3- и у-излучателей, за исключением зН и Ат. В них содержится гораздо оольшее число актинидов, испускающих а-лучи (*35U, 236Np, 239,240,241 pu)? a также некоторые изотопы с большой удельной радиоактивностью, такие как 2з8Ри или Ро.

Третьим источником РАО на радиохимических заводах (например, на заводе PT-i) являются процессы переработки ОЯТ. В настоящее время на РТ-1 используется водно-экстракционный метод переработки (пурекс- процесс), который даёт значительные объёмы жидких РАО: на 1 т ОЯТ образуется 4,5 мз жидких ВАО, 150 м3 САО и до 2000 мз НАО.

Типовой последовательностью операций по обращению с отходами является сбор, разделение, определение характеристик, обработка, кондиционирование, перевозка, хранение и захоронение. Продуктами переработки являются вещества и элементы, направляемые на повторное использование, малоактивные отходы, освобожденные от контроля, и РАО отходы, предназначенные для захоронения. Некоторые изотопы, извлекаемые из РАО (>37Cs, 9°Sr, 99Тс и др.) являются коммерческими и после выделения и очистки поступают в торговую сеть.

Технологическая схема оксалатно-хлоридной утилизации ВАО с выделением трансурановых элементов электролизом из хлоридных расплавов

Рис. 4. Технологическая схема оксалатно-хлоридной утилизации ВАО с выделением трансурановых элементов электролизом из хлоридных расплавов.

Жидкие отходы с высоким уровнем радиоактивности (более кг? Ки/мл), получающиеся после извлечения Ри и при переработке ОЯТ, подвергаются упариванию, соосаждению или адсорбции. При этом достигается значительное сокращение объёма растворов. Жидкие РАО с низким уровнем радиоактивности (lcr? кюри/мл и менее) перерабатываются с помощью разбавления при добавке стабильных изотопов, путём адсорбции, ионообменным способом, посредством биологической очистки (окисление аэробными бактериями) или другими методами. Для очистки сбросных растворов при производстве плутония наиболее эффективным оказался метод осаждения на взвеси гидроксида железа. Этот метод позволяет совместить очистку от плутония с очисткой от продуктов деления. Результаты очистки ухудшаются в присутствии фосфатов, фторидов и других комплексообразующих анионов. Высокую степень очистки от плутония даёт также фосфатный метод осаждения.

Перед захоронением ВАО, из них извлекают долгоживущие ТУЭ, которые являются cr-излучателями, а некоторые способны к самопроизвольному делению. С этой целью ТУЭ, РЗЭ и щелочноземельные элементы осаждают из раствора в виде оксалатов добавлением щавелевой кислоты Н2С204, после чего отфильтрованные оксалаты переводят в хлориды. Затем хлориды подвергают электролизу в расплаве KCl-LiCl. На катоде выделяется более 99,9% трансурановых элементов.

Фракциопироаание РАО - выделение одной или нескольких групп радионуклидов с целью последующей раздельной переработки.

Для уменьшения количества отходов и обеспечения их последующей витрификации используют установку фракционирования РАО. Схема её работы представлена на рис. 5. Помимо уменьшения количества РАО, эта установка позволяет высокопроизводительно извлекать из ВАО цезий и стронций для производства радиоизотопных источников.

Схема установки фракционирования РАО

Рис. 5. Схема установки фракционирования РАО.

Здесь применяется технология экстракционного извлечения концентратов Cs и Sr из азотнокислых высокоактивных растворов с помощью дикарболлида кобальта как экстрагента и осадительная технология извлечения ТПЭ и РЗЭ.

Для снижения объёма твёрдых РАО в зависимости от их состава применяется прессование или сжигание. Для снижения объёма жидких РАО их подвергают коагуляции, упаривают, пропускают через механические или ионообменные фильтры, мембраны. Газообразные РАО очищают на тканевых или волоконных фильтрах, скрубберах и т. п. После снижения объёма РАО следует этап их иммобилизации — помещение в прочную матрицу из цемента, битума, стекла или керамики, что позволяет снизить вероятность выхода радиоактивных веществ в окружающую среду.

Схема переработки жидких РАО в Опытно-демонстрационном центре на ФГУП ГХК (г. Железногорск)

Рис. 6. Схема переработки жидких РАО в Опытно-демонстрационном центре на ФГУП ГХК (г. Железногорск).

Перспективы улучшениям экологии по переработке ОЯТ связаны с созданием замкнутого водооборота. Прототип завода з-го поколения (ОДЦ на ФГУП ГХК) призван продемонстрировать полное отсутствие сбросов жидких РАО. Повышение экономической привлекательности переработки ОЯТ связано с повторным использованием делящихся нуклидов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >