Ядерное захоронение (также называемое «безопасным корпусом») - это метод вывода из эксплуатации ядерных объектов, при котором радиоактивные загрязнители заключены 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 полигонам . Ядерное захоронение - наименее используемый из трех методов вывода из эксплуатации АЭС, остальные - демонтаж и безопасное ограждение. Использование ядерного захоронения более практично для более крупных атомных электростанций, которые нуждаются как в долгосрочном, так и в краткосрочном захоронении, а также для электростанций, которые стремятся аннулировать лицензии на свои объекты. [1] Захоронение используется в каждом конкретном случае из-за его основных обязательств, связанных с годами наблюдения и сложностью, до тех пор, пока радиоактивность не перестанет быть серьезной проблемой, что позволяет выводить из эксплуатации и в конечном итоге неограниченный выпуск собственности. Такие соображения, как финансовая поддержка и наличие технических ноу-хау, также являются важными факторами. [2]
Подготовка
Первый шаг - прекратить работу и уложить все отработавшее топливо или отходы. Ядерные реакторы производят высокоактивные отходы в виде отработавшего ядерного топлива , которое продолжает выделять остаточное тепло из-за своей высокой радиоактивности. Хранение этих отходов под водой в бассейне с отработавшим топливом предотвращает повреждение и безопасно поглощает радиацию. С течением времени радиоактивность и тепловыделение снижаются до тех пор, пока отработавшее топливо не удастся извлечь из воды и поместить в бочки для захоронения. Когда реактор выводится из эксплуатации, таким же образом можно обращаться с частично отработавшим топливом. Реактор герметичен, чтобы не допустить утечки радиоактивных частиц или газов. В конце отопительная вода откачивается и помещается в емкости, чтобы дождаться надлежащей дезактивации. Обеззараживание - это процесс удаления радиоактивных загрязнений с оставшейся поверхности. Промывка и механическая очистка обрабатываются во время процесса дезактивации с использованием химических реакторов, и глобальной целью является защита общественной безопасности и окружающей среды. [3] Охлаждающая жидкость также удаляется и хранится для надлежащей утилизации. Эту процедуру часто выполняет компания, владеющая заводом, и, если компания не может этого сделать, привлекаются должным образом квалифицированные подрядчики. После этой процедуры следует следующая процедура, которая имеет дело с радиоактивностью и радиоактивными отходами .
Вторая процедура - это разборка сайта. Проект вывода из эксплуатации предназначен для удаления радиоактивных материалов. Термическая резка и механическая резка - это два технических способа демонтажа и сноса. Термическая резка используется для металлов путем сжигания с высокой энергией в одной области концентрации. Механическая резка происходит в мастерской с применением механической силы и разрезает химически активные материалы на две части или на мелкие кусочки. [4] Наиболее опасные отходы помещаются в радиоактивно стойкие контейнеры, после чего контейнеры вывозятся в хранилища. Остальную часть участка можно обеззаразить. Затем это место тщательно проверяется на наличие каких-либо признаков радиации. Большинство оставшихся на объекте отходов можно утилизировать обычным образом, так как они либо не загрязнены, либо уровни радиоактивности упали до безопасных пределов. Этот процесс часто завершается с помощью роботов, которые могут получить доступ к труднодоступным местам, которые считаются слишком радиоактивными для рабочих. Робот изготовлен на ВВЭР-440-тип-ННР и в основном находится в Центральной и Восточной Европе, в России. [5] Основная идея использования роботов для дезактивации - снизить уровень радиоактивности до уровня, при котором рабочие могут подвергнуться облучению. [6] Энергия робота поступала от системы управления роботом и помещалась в манипулятор. [5] Манипулятором можно управлять с пульта дистанционного управления. [6] Робот Decomler работает в области дезактивации, используя колесную систему и рельсовую систему. [5] Кроме того, робот должен быть строго лицензирован национальными регулирующими органами, потому что материалы, обрабатываемые роботом, должны гарантировать, что они не будут выброшены наружу. [6] В противном случае это вызовет ядерное загрязнение окружающей среды и людей.
Погребение
Захоронение - это более трудоемкий процесс, чем защитное хранение и демонтаж в качестве режима вывода из эксплуатации. [7] Самая простая процедура - захоронение источника радиоактивных отходов на самой площадке. После локализации и захоронения низкоактивных источников отработавшего топлива может начаться процесс захоронения высокоактивных частей станции. Само захоронение осуществляется многочисленными слоями прочных материалов, среди которых обычно бетон. Первый шаг - закрыть зону защитным экраном, который обычно состоит из радиоактивно стойких материалов - это позволяет рабочим продолжать работу в значительно более низкой радиоактивной среде. Второй шаг - самый ответственный и трудоемкий. Вяжущие материалы используются для облицовки участка цементом , впитывающим раствором и / или заполнителями. [8] Каждый слой цемента, раствора или шпатлевки должен затвердеть и затвердеть до того, как будет добавлен следующий слой. Требуются время и надлежащие испытания, чтобы гарантировать безопасное удержание радиации в слоях цемента. Последним шагом часто является окружение участка смесью глины или песка и гравия, а затем поверх участка укладывается почва.
Конструкции захоронения должны быть определены и согласованы уполномоченной организацией, такой как NRC. Эти конструкции также должны быть одобренной альтернативой другим методам вывода из эксплуатации. Кроме того, поскольку ядерный объект часто находится в непосредственной близости от других общественных мест, население должно принять захоронение как вариант дезактивации и снятия с эксплуатации (Д и Д), прежде чем продолжить. [9] Иногда проводятся мелкомасштабные тесты, чтобы доказать организациям, таким как NRC, возможность передачи стандартного процесса. Консорциумный подход также необходим 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 века потребовались дальнейшие исследования и разработка методов ядерного захоронения. [9] Участки должны регулярно проверяться на предмет нарушений защитного барьера в течение десятилетий. Поэтому захоронение часто рассматривается как крайнее средство вывода из эксплуатации атомной электростанции или места ядерной катастрофы. [10]
Обеспокоенность
Многие опасения по поводу захоронения ядерных объектов связаны с этикой и долгосрочной надежностью. Учитывая изначально опасное содержимое погребальных сооружений, они вызывают серьезное разочарование для близлежащих жителей. После того, как захороненные сооружения созданы, их практически невозможно транспортировать или модифицировать, что делает места захоронения постоянными в течение их предполагаемого срока службы, часто до 1000 лет. [11] Кроме того, предполагаемое постоянство таких структур вызывает беспокойство по поводу целостности утечки в течение длительных периодов времени. В случае утечки содержимое ядерных отходов может потенциально радиоактивно загрязнить близлежащие источники воды, создавая серьезный риск для здоровья окружающих жителей и биосферы, возможно, нарушая принцип « загрязнитель платит» . [12] Общественное мнение играет важную роль в развитии мест захоронения ядерных захоронений, и может быть трудно обеспечить стабильный приток финансовых средств и желающих работать. [13]
Для обеспечения его стабильности и эффективности в течение длительного периода времени требуется постоянный, тщательный мониторинг и санитарная обработка любого места захоронения ядерного оружия, что является значительными расходами, которые не обязательно предсказуемы на весь срок эксплуатации площадки, оставляя финансовую ответственность для будущих поколений. [14] Здоровье и безопасность рабочих, наблюдающих за сооружением, также вызывает озабоченность; для справки Работы по захвату Чернобыля 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, чем стоимость демонтажа, поскольку для захоронения используется тот же объект, с которого были получены отходы. Использование захоронения требует меньшего количества рабочих и предотвращает их непосредственный контакт с ядерными отходами. В некоторых случаях захоронение также дает дополнительные финансовые выгоды за счет снижения затрат на кондиционирование и обращение с отходами, поскольку радиоактивные отходы можно размещать в непосредственной близости от ограждений захоронения, чтобы извлечь выгоду из распада. [17] Помимо снижения затрат, это также сводит к минимуму взаимодействие общественности с проектом и количество ядерной радиации, испускаемой из отходов. Размещение ядерных отходов на том же объекте позволит инженерам укрепить объект для обеспечения безопасности населения и окружающей среды. Захоронение также предпочтительно в случаях чувствительных ко времени сценариев, 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. [19]
Комиссия по ядерному регулированию США
Комиссия по ядерному регулированию США ( USNRC ) обеспечивает лицензирование процесса захоронения, а также программ исследований и разработок (НИОКР), помогающих вывести из эксплуатации атомные электростанции. USNRC продолжит разработку правил захоронения. NRC просит компании, эксплуатирующие электростанции, откладывать деньги на время работы электростанции на покрытие будущих затрат на остановку и очистку. СРН решила, что для того, чтобы ядерное захоронение было возможным, необходимо создать долговременную структуру специально для ограждения радиоактивных отходов. [20] Если сооружения построены неправильно, вода может просочиться внутрь и заразить население радиоактивными отходами. NRC ввел такие акты, как Закон о политике в области ядерных отходов 1982 года и политика в отношении низкоактивных радиоактивных отходов . Эти правила помогают регулировать правительства штатов в отношении процедур и мер предосторожности, необходимых для утилизации ядерных отходов. Политика ядерных отходов 1982 года гласит, что ответственность федерального правительства заключается в обеспечении постоянного пункта захоронения высокоактивных радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива. Если штаты также согласились следовать §274 Закона об атомной энергии, они могут взять на себя ответственность за утилизацию низкоактивных отходов и получить для этой цели объекты от федерального правительства. [20]
Другие комиссии, стремящиеся улучшить ядерное захоронение в качестве решения, включают Партнерство по цементирующим барьерам (CBP) [21] и Министерство энергетики США (DOE). [22] Исследовательские центры, такие как те, что на реке Саванна [23] и Ливерморская лаборатория Лоуренса, внесли свой вклад в понимание безопасного захоронения ядер. [24]
Примеры сдерживания
Есть несколько примеров успешного завершения процедуры захоронения. В Эль-Кабриле, Испания, была использована концепция многобетонного барьера, в котором бочки с радиоактивными отходами помещаются внутри бетонных ящиков. Эти ящики затем помещаются в железобетонное хранилище, закрытое водонепроницаемым покрытием, чтобы предотвратить утечку любой опасной жидкости из бочек. [25] На АЭС Халлам для ограждения радиоактивных остатков использовались расширяющийся бетон, герметичная сварка в местах проникновения, песок, водонепроницаемые поливиниловые мембраны и земля. [26] На атомной электростанции Piqua для герметизации внутреннего реактора снова использовались сварочные швы и песок, и, наконец, герметизация была выполнена водонепроницаемой мембраной. На электростанции с кипящим атомным перегревателем (BONUS) в Ринкон, Пуэрто-Рико, была построена бетонная плита, чтобы покрыть верхнюю поверхность, в то время как герметичная сварка использовалась для обеспечения проходов на нижней поверхности. [26]
Чернобыльская катастрофа является одним из самых страшных ядерных катастроф. Первоначальное здание содержания, широко известное как саркофаг, не было классифицировано как надлежащее устройство для захоронения. Ремонт и обслуживание было затруднено или невозможно из-за чрезвычайно высокого уровня радиации. Новое сооружение было структурно завершено и сдано в эксплуатацию в конце 2016 года и было завершено в 2019 году. [15] Строение имеет высоту 108 метров, длину 260 метров и пролет 165 метров. Основная арка состоит из трехслойных радиационно-стойких панелей из нержавеющей стали, покрытых поликарбонатом , которые обеспечивают защиту, необходимую для защиты от радиоактивного излучения . Конструкция весит более 30 000 тонн и полностью покрывает реактор № 4. Эта новая гробница рассчитана на срок службы более 100 лет и имеет специальные системы вентиляции и температуры для предотвращения конденсации радиоактивных жидкостей внутри, что может привести к нарушению герметичности. Новая конструкция защитной оболочки по-прежнему должна быть временной, с целью дать правительству Украины и ЕС время для разработки способов надлежащего вывода станции из эксплуатации и очистки территории.
Другие примеры
- Люсенс , Швейцария - первоначально захоронен в пещере, а затем обеззаражен.
- Додеваард , Нидерланды - похоронен на 40 лет в ожидании окончательного вывода из эксплуатации; также называется «безопасное ограждение»
- Рунит-Доум , Маршалловы острова - большая бетонная гробница, построенная в 1980 году в кратере атомного взрыва, окружающая зараженную почву.
Смотрите также
- Управление по снятию с эксплуатации ядерных установок
Рекомендации
- ^ a b Снайдер, Кеннет (июль 2003 г.). "Оценка состояния конкретных ядерных структур, рассматриваемых для захоронения" (PDF) . Отдел исследований материалов и строительства . Архивировано из оригинального (PDF) 18 февраля 2019 года.
- ^ «Выбор стратегии вывода из эксплуатации ядерных объектов» . Агентство по ядерной энергии (АЯЭ) . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ Noynaert, Л. (2012-01-01), Laraia, Мишель (ред.), "13 - Обеззараживание процессы и технологии в ядерной вывод из эксплуатации проектов" , ядерной Вывод из эксплуатации ., Вудхед Publishing Серия в энергетике, Woodhead Publishing, стр 319-345 , ISBN 978-0-85709-115-4, получено 03.11.2020
- ^ Steiner, H. (2012-01-01), Laraia, Michele (ed.), «12 - Процессы и технологии демонтажа и сноса в проектах вывода из эксплуатации ядерных установок » , Вывод из эксплуатации ядерных установок , Серия публикаций Woodhead в области энергетики, Издательство Woodhead Publishing, стр. 293 –318, ISBN 978-0-85709-115-4, получено 03.11.2020
- ^ а б в Starý, Michal; Новотны, Франтишек; Horák, Marcel; Стара, Мари (01.11.2020). «Робот-пробоотборник трубопроводов первого контура выведенных из эксплуатации ядерных объектов» . Автоматизация в строительстве . 119 : 103303. DOI : 10.1016 / j.autcon.2020.103303 . ISSN 0926-5805 .
- ^ а б в Сьюард, Дерек (январь 2005 г.). «Использование робототехники и автоматизации при снятии с эксплуатации ядерных установок» (PDF) . Автоматизация и робототехника в строительстве - через ResearchGate.
- ^ Хекман, Ричард А. (1978-11-01). «Вывод из эксплуатации наземных объектов, связанных с хранилищами для глубокого геологического захоронения высокоактивных ядерных отходов» . Международный симпозиум по выводу из эксплуатации ядерных объектов, Вена, Австрия, 13 ноября 1978 года . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ Burns, H .; Langton, C .; Flach, G .; Коссон, Д. (15 ноября 2010 г.). «ДОСТИЖЕНИЯ ПАРТНЕРСТВА ЦЕМЕНТНЫХ БАРЬЕРОВ И ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ К КОМПЛЕКСУ ДОУ» . Конференция WM2011 . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ а б в Бирк, Сандра Маргарет; Хэнсон, Роберт Гейл; Вернон, Дональд Кейт (2001-09-01). «Проект исследований и разработок по стабилизации / захоронению отходов на месте» . Spectrum 2000, Chattanooga, TN, 09/24 / 2000,09 / 28/ 2000 . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ Langton, C .; Ричард Дименна, Р. (29 января 2008 г.). «ПАРТНЕРСТВО В РАЗРАБОТКЕ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЦЕМЕНТНЫХ БАРЬЕРОВ И МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЯДЕРНОЙ ПРИМЕНЕНИИ - 8388» . Управление отходами 2008 . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ Бирк, Хэнсон, Вернон-младший, С.М., Р.Г., Дания (сентябрь 2000 г.). «Entombment: пора пересмотреть эту технологию» (PDF) . Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Суррей, Джон (июль 1992 г.). «Этика вывода из эксплуатации ядерных объектов» . Энергетическая политика . 20 Выпуск 7: 632–640 - через ScienceDirect.
- ^ W. Turner «Комментарии к« Описание проекта - снятие с эксплуатации реактора WR-1 на месте в лаборатории Whiteshell »(регистрационный номер 80124)» CEAA-ACEE Получено с https: //www.ceaa-acee.gc. ca / 050 / documents / p80124 / 114854E.pdf
- ^ Бирк, Хэнсон, Вернон-младший, С.М., Р.Г., Дания (сентябрь 2000 г.). «Entombment: пора пересмотреть эту технологию» (PDF) . Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ а б «Справочная информация о биологических эффектах излучения» . NRC США . Марта 2017 года . Дата обращения 3 ноября 2020 .
- ^ Стратегии вывода из эксплуатации установок, использующих радиоактивные материалы . https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1281_web.pdf : Международное агентство по атомной энергии. 2007. с. 4. ISBN 92-0-113206-9.CS1 maint: location ( ссылка )
- ^ Thierfeldt, S. (2012-01-01), Laraia, Michele (ed.), «11 - Стратегии безопасного ограждения и захоронения в проектах по снятию с эксплуатации ядерных объектов» , Снятие с эксплуатации ядерных установок , Серия публикаций Woodhead в области энергетики, Издательство Woodhead Publishing, стр. 245– 292, ISBN 978-0-85709-115-4, получено 03.11.2020
- ^ Макинтайр, PJ (2012-01-01), Laraia, Мишель (ред.), "3 - Ядерный вывод из эксплуатации политики, инфраструктур, стратегия и планирования проектов" , ядерные объекты , Вудхед Publishing Серии в энергетике, Вудхед Publishing, с 33-. 48, ISBN 978-0-85709-115-4, получено 03.11.2020
- ^ Бирк, Сандра Маргарет; Хэнсон, Роберт Гейл; Вернон, Дональд Кейт (2001-09-01). «Проект исследований и разработок по стабилизации / захоронению отходов на месте» . Spectrum 2000, Chattanooga, TN, 09/24 / 2000,09 / 28/ 2000 . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ а б «NRC: О NRC» . www.nrc.gov . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ Burns, H .; Langton, C .; Flach, G .; Коссон, Д. (15 ноября 2010 г.). «ДОСТИЖЕНИЯ ПАРТНЕРСТВА ЦЕМЕНТНЫХ БАРЬЕРОВ И ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ К КОМПЛЕКСУ ДОУ» . Конференция WM2011 . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ Langton, C .; Ричард Дименна, Р. (29 января 2008 г.). «ПАРТНЕРСТВО В РАЗРАБОТКЕ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЦЕМЕНТНЫХ БАРЬЕРОВ И МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЯДЕРНОЙ ПРИМЕНЕНИИ - 8388» . Управление отходами 2008 . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ Gladden, J .; Серрато, М .; Langton, C .; Лонг, Т .; Blankenship, J .; Hannah, G .; Стаблфилд, Р.; Силагьи, А. (25 августа 2010 г.). «СООБРАЖЕНИЯ ДЛЯ ЗАКРЫТИЯ ОБЪЕКТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СТРАТЕГИЯХ СИТУАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ» . 13-я МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ОБРАЩЕНИЮ С РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ Хекман, Ричард А. (1978-11-01). «Вывод из эксплуатации наземных объектов, связанных с хранилищами для глубокого геологического захоронения высокоактивных ядерных отходов» . Международный симпозиум по выводу из эксплуатации ядерных объектов, Вена, Австрия, 13 ноября 1978 года . Проверено 3 ноября 2020 .
- ^ Зейтц, Р.Р. (август 2002 г.). «Захоронение с использованием цементных материалов: соображения дизайна и международный опыт» (PDF) . Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо .
- ^ а б Бирк, Хэнсон, Вернон-младший, С.М., Р.Г., Дания (сентябрь 2000 г.). «Entombment: пора пересмотреть эту технологию» (PDF) . Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
дальнейшее чтение
- BBC. Что вы делаете со старыми атомными электростанциями? Получено с http://www.bbc.co.uk/guides/zcy3r82.
- Коркхилл, Клэр. (2016). Чернобыль: новая могила обеспечит безопасность на 100 лет. Получено с https://theconversation.com/chernobyl-new-tomb-will-make-site-safe-for-100-years-58025.
- Лохбаум, Дэйв. (2013). Вывод АЭС из эксплуатации. Бюллетень ученых-атомщиков. Получено с http://thebulletin.org/nuclear-plant-decommissioning
- Комиссия по ядерному регулированию США. (2017). NRC: Вывод из эксплуатации ядерных объектов. Получено с https://www.nrc.gov/waste/decommissioning.html.