О сжигании радиоактивных отходов

Сжигание - одна из наиболее известных технологий упорядочения радиоактивных отходов (далее - РАО). Известны различные установки сжигания для упорядочения радиоактивных отходов, от низкоактивных до высокоактивных.

В ноябре 2021 года вступили в силу пересмотренные Экологические требования Министерства охраны окружающей среды к сжиганию отходов, которые устанавливают предельные значения выбросов радиоактивных отходов в атмосферу от установки сжигания отходов. Ограничение выбросов снижает уровень загрязнения воздуха. Целью является снижение загрязнения воздуха и защита здоровья работников атомной станции и окружающего населения.

Установка сжигания ИАЭС является наиболее сложной технологической системой на всем предприятии. Ее проектная производительность составляет 100 кг/час. Это сложнейший комплекс оборудования, обеспечивающий полный цикл упорядочения сгораемых РАО средней и низкой активности - от сортировки до размещения золы в бочках и отправления в пресс высокого давления. Конструкция установки сжигания Игналинской АЭС соответствует целому ряду требований: более полное окисление органических отходов, поддержание температуры для обеспечения надежности и стабильности процесса, максимальная автоматизация технологических процессов, очистка дымовых газов до приемлемой концентрации.

Термическая обработка органических РАО получила широкое распространение благодаря значительному сокращению их объема, способности переводить сгораемые отходы в химически инертную форму, а также разложению токсичных и радиологических компонентов отходов. Комплекс имеет двухкамерную печь с несколькими температурными зонами: зажигания, горения и окончательного сжигания. Температура сжигания отходов составляет 900-1100°C. О процессе, рисках и амбициозных планах - в интервью с руководителем подотдела Отдела упорядочения радиоактивных отходов Геннадием Манжос.

__________________

1. Как классифицируются твердые радиоактивные отходы?

Твердые радиоактивные отходы (далее – ТРО) классифицируются:

1. по физико-химическим свойствам:

• сгораемые;
• несгораемые.

2. по радиологическим характеристикам:

• по длительности распада изотопов на короткоживущие (с периодом полураспада изотопов менее 30 лет) и долгоживущие отходы;

• по активности на низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные отходы.

В зависимости от своих характеристик РАО также подразделяются на различные классы (в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ). Короткоживущие радиоактивные отходы относятся к классам A, B и C, а долгоживущие - к классам D и E. Отработавшие источники ионизирующего излучения выделены в отдельный класс F.

Какие радиоактивые отходы могут сжигаться?

На сжигание отделяются сгораемые ТРО класса А и В (в основном дерево, средства индивидуальной защиты, пленка, пластик, картон). Также сжигаются жидкие масляные РАО.

3. Как часто проводится кампания по сжиганию твердых РАО?

На горячих» испытаниях и в первый год промышленной эксплуатации комплекса, выполнялись 2-3 кампании в год. В 2023 году планируется выполнить 4 кампании сжигания. Одна кампания сжигания – это примерно 25-30 дней, из них 3 суток на разогрев установки, 10-15 дней сжигание РАО, остальные дни на расхолаживание установки.

* Горячие испытания - это испытания оборудования, технологического процесса с использованием реальных РАО.

4. Как происходит процесс сжигания твердых РАО? Как готовится кампания по сжиганию?

Процесс работы установки сжигания выполняется в три этапа. Скорость разогрева установки  50 градусов в час, а расхолаживание со скоростью 20 градусов в час. Сжигание выполняется автоматической подачей подготовленных мешков с измельченными ТРО (в среднем 2-3 кг мешок) в камеру сжигания, где поддерживается за счет горения отходов температура 800-1000 С. Из камеры сжигания дымовые газы поступают в камеру дожигания, где происходит догорание органических веществ в пламени горелки, работающей на дизельном топливе. Для предотвращения образования вредных газов (диоксинов и фуранов), в соответствии с Правилами сжигания отходов BST-3.1.1, установлено два режима сжигания ТРО: при сжигании ТРО с содержанием более 1 % хлорсодержащих веществ температура в камере дожигания должна поддерживаться 1100-1150С; при сжигании ТРО с содержанием менее 1 % хлорсодержащих веществ температура – 850-1150С.

Далее дымовые газы охлаждаются и перед выбросм в атмосферу (в трубу) проходят влажную и «сухую» очистку от вредных выбросов и пыли. Все выбросы в атмосферу контролируются на автоматических приборах химического и радиационного мониторинга. Дополнительно к автоматическому химическому мониторингу независимой лаборатрией ЗАО «Ekometrija» выполняются периодические измерения выбросов после установки сжигания. Сжигание жидких масляных РАО может проводится как совместно с сжиганием ТРО, так и отдельно. Жидкие масляные РАО закачиваются в бак, перемещиваются, подогреваются и насосом подаются на горелку в камеру сжигания.

Другие жидкие радиоактивные отходы (например, масла и органические жидкости, осадки) не являются типичными жидкими радиоактивными отходами и обрабатываются в соответствии со специальными техническими решениями (например, масла и органические жидкости, загрязненные радиоактивными веществами, предусмотрено сжигать в установке сжигания КОХТО).

Подготовка к сжиганию твердых радиоактивных годов разбивается на несколько этапов:

1-й этап. Подготовка ТРО (прием, сортировка, измельчение, упаковка в мешки, затаривание в однокубовые контейнеры и транспортировка контейнеров в буферное хранилище, рассчитанное на 120 контейнеров (примерно на 18 т отходов)).

2-й этап. Подготовка расходных материалов (дизельное топливо, щелочь, карбамид, НЕРА-фильтры), периодическая замена активированного угля в диоксиновом фильтре.

3-й этап. Осмотр, подготовка (ремонт, техническое обслуживание) оборудования системы сжигания и оборудования вспомогательных систем, настройки и функциональные проверки перед вводом установки в работу. Завершается этот этап проверкой работы защит и блокировок на минимальных режимах работы установки сжигания (без сжигания РАО).

5. Какие параметры используются для контроля процесса сжигания?

Основные параметры это:

• диапазоны температур в основном оборудовании установки сжигания (камере сжигания и камере дожигания, охладителе дымовых газов, перед НЕРА-фильтрами);
• разрежение в камерах сжигания и дожигания, боксах выгрузки золы;
• перепады давлений в камерах сжигания и дожигания и на главной воздуходувке;
• содержание кислорода в дымовых газах в камере дожигания;
• показания приборов химического мониторинга по вредным выбросам.

6. Каковы наибольшие риски при сжигании РАО?

Самый большой риск – это повреждение футеровки в основном оборудовании (камера сжигания и камера дожигания, охладитель дымовых газов). Поэтому в процессе работы установки сжигания четыре раза в смену выполняется контроль наружной поверхности этого оборудования.

7. Какое количество твердых РАО в ходе одной кампании сжигания? Сколько всего планируется кампаний?

За одну кампанию сжигания сжигается около 100 м3 ТРО (15÷18 т). В отопительный период дополнительно можно сжигать до 2 м3 жидких масляных РАО, т.к. для этого требуется предварительный разогрев масляных отходов.

8. Что является побочным продуктом при сжигании? Как и что с ним делается?

Побочными продуктами кампании сжигания являются зола, вредные атмосферные выбросы и вторичные жидкие РАО (скрубберные растворы после нейтрализации).

Зола помещается в 200 литровые бочки, которые прессуются и помещаются в контейнеры для короткоживущих отходов, после чего заливаются цементным раствором.

По вредным выбросам контролируется не превышение среднесуточных показаний, установленных приказом №699 Министра окружающей среды. При превышении установленных выбросов выполняются корректирующие мероприятия, включающие приостановку сжигания ТРО.

9. Сколько лет планируется сжигание РАО?

Функцией комплекса по обращению с ТРО и их хранению является упорядочение с помощью необходимых средств (сортировка, прессование, сжигание, подготовка упаковки) и инфраструктуры РАО классов B, C, D, E F, вывезенных из старых хранилищ, и РАО классов B, C, D, E, образующихся  в результате демонтажа.

Эксплуатация данного комплекса планируется как минимум до 2038 года, поскольку в данном случае сжигание РАО является одним из вариантов упорядочения радиоактивных отходов, используемых для обеспечения надлежащего обращения со всеми РАО до окончания проекта снятия с эксплуатации и достижения статуса «зеленой лужайки».