Отходы атомных электростанций: куда и как?⁠⁠

Здравствуйте, друзья. Дернуло тут меня ляпнуть в комментариях к одному посту, что тоже пост сделаю. И вдруг – у меня 20 23 подписчика. А я ведь ни одного поста еще не делал. Но раз обещал, то вот он. Сразу оговорюсь, что вся информация взята из открытых источников. И фото не мои.

Итак, начнем.

Все знают, что в любом реакторе, будь то реактор АЭС, исследовательский реактор, реактор подводной лодки или атомного ледокола, используется топливо. В основном урановое. И топливо это в процессе эксплуатации "выгорает". То есть его надо менять. А что делать с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ)? Это же не зола от угля, картошку им не удобришь. И тут возникают два пути: захоранивать его поглубже как есть или пустить в переработку. С одной стороны, захоранивать легче и дешевле, но возникает проблема влияния радиации на экологию нашей родной планеты Земля. С другой,перерабатывать сложнее, дороже, но тут есть свои плюсы: возврат урана и плутония (и, возможно, нептуния) обратно в работу и сокращение объемов захораниваемого. И в РФ ОЯТ перерабатывают. Благодаря совместной работе ФГУП «ПО «Маяк» и Концерна «ТВЭЛ» достигнут один из важнейших успехов атомной отрасли — замыкание ядерно-топливного цикла. Урановые регенераты, получаемые на ФГУП «ПО «Маяк» и поставляемые на предприятия Концерна, уже многие годы возвращаются в энергетику в виде «свежего» топлива. В планах отрасли — замыкание ядерно-топливного цикла не только по урану, но и по плутонию.

В далеком уже 1977 году в городе Озёрск Челябинской области на ФГУП «ПО «Маяк» введен в эксплуатацию комплекс по регенерации ОЯТ. (Это Озёрск).

В настоящее время на заводе осуществляется переработка ОЯТ:

— энергетических реакторов АЭС как России, так и других стран (вообще их много);

— исследовательских реакторов российских и зарубежных научных центров (меньше);

— транспортных энергетических установок подводного и надводного морского флота в том числе и печально известный АПРК "Курск").

Целевыми продуктами переработки ОЯТ являются:

— урановая продукция различного обогащения, предназначенная для изготовления топлива энергетических реакторов;

— диоксид плутония, который в настоящее время хранится в специализированных хранилищах (в перспективе планируется его использование для производства топлива для реакторов на быстрых нейтронах).

С 1987 года на ФГУП "ПО "Маяк" эксплуатируется комплекс остекловывания. Основная задача этого производства – иммобилизация высокоактивных отходов (ВАО) в печах прямого электрического нагрева.

Для организации переработки жидких среднеактивных отходов в полном объеме сегодня сооружается комплекс цементирования, его предполагалось ввести в эксплуатацию в 2014 году (ввод отложен на 2016 год, были проблемы с подрядчиками, они сильно накосячили, ну и плюс кризис, будь он не ладен).

В ближайшее время предстоит апробация новых технологических процессов:

— освоение технологии переработки отработавшего уран-плутониевого (МОКС) топлива;

— совершенствование основных процессов переработки ОЯТ;

— получение готовой продукции в виде диоксида плутония керамического качества для обеспечения нового полномасштабного производства топлива для реакторов на быстрых нейтронах.

И как же все это перерабатывается? А вот как.

На завод привозят тепловыделяющую сборку (ТВС), вытащенную из реактора. Процесс транспортировки — это вообще отдельная тема, там столько условий что надо отдельный пост делать. но это если интересно кому будет. Так вот, для начала ТВС загружают в специальный бассейн, в котором она хранится определенное время ("расхолаживается", вроде как для распада короткоживущих/изотопов продуктов деления.

Вот крыша бассейна и перегрузочный кран.

А вот то, что в бассейне. И да, они светятся.

Затем ТВС достают и разбирают на отдельные тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ).

На рисунке ниже ТВС и ТВЭЛ реактора ВВЭР.

Далее ТВЭЛ разрезают специальными пресс-ножницами на кусочки 25-50 миллиметров, что открывает доступ кислоты к топливу. После нарезанные кусочки ссыпают в аппарат-растворитель. В него также заливают азотную кислоту и все это нагревают до температуры кипения (как вы суп дома варите. с курочкой, ням). Кипятят несколько часов и вуаля: топливо растворилась, а оболочка – нет (она ж металл). Затем получившийся раствор отправляют на регенерацию методом экстракции (тут можно долго рассказывать, формулы приводить, оно вам надо? Если надо, то могу)))  для выделения из него урана и плутония (и, возможно, нептуния), а оболочки еще раз промывают азотной кислотой, выгружают из растворителя и захоранивают. Твердые радиоактивные отходы (РАО) смешивают с жидким бетоном и заливают в канистры, а их помещают в защитные корпуса. Все свободное пространство в защитном корпусе также заливают бетоном.

Про процесс регенерации подробно рассказывать не буду, там ОЧЕНЬ много химии (ваще пипец). Получили мы из нашего раствора уран и плутоний и отправили их в дальнейшее производство. Но у нас остался бульон из всякой бяки. Его мы будем выпаривать и в конце концов получаем РАО. При этом первоначальный объем уменьшается в 10 раз. Они отправляются на остекловывание. Остекловывание заключается в следующем: полученные РАО при температуре 1000-1200С разбавляются силикатами, фосфатами, боратами, полученный расплав заливают в стеклянные канистры и получают стеклянные блоки объемом 70-180 литров. Их заваривают и захоранивают.

В будущем планируется цементирование среднеактивных отходов (жидкие среднеактивные отходы будут смешивать с цементом и заливать в контейнеры, а контейнеры захоранивать). Захоранивают все это надолго. Например, период полураспада цезия 137, который есть в РАО, составляет 2300000 лет.

Вкратце и примитивно вот так вот. На самом деле процесс очень сложный. Работа идет непрерывно. Туева хуча вспомогательных операций.

На ФГУП «ПО «Маяк» перерабатывают топливо не только из России, но и со всех АЭС в мире, построенных и строящихся Россией. Это Индия, Болгария, Иран, Беларусь, Вьетнам, Бангладеш, Китай, Финляндия. И Турция тоже.

Всем спасибо, если есть вопросы – отвечу с удовольствием. Пост первый, если где-то не прав, прошу тухлыми яйцами не кидаться, а поправить.

Котика у меня нет((( Морская свинка Маня сныкалась в домик(((

Пысы Сосед из Снежинска, может познакомимся? Мыло оставлю в коментах.