Ядерное захоронение - Википедия - Nuclear entombment

Ядерное захоронение (также называемый «безопасное ограждение») - это метод снятие с эксплуатации ядерной установки в котором радиоактивные загрязнители заключены в структурно долгоживущий материал, такой как конкретный. Идея состоит в том, что радиоактивные материалы и другие загрязненные вещества изолированы, чтобы предотвратить их воздействие на человека и окружающую среду.[1] Метод обычно использовался в отношении ядерные реакторы, но и в отношении некоторых ядерное испытание места. Что касается вывода из эксплуатации атомная электростанция Погребение - это один из трех способов: разборка, безопасное ограждение и погребение. Ядерное захоронение - наименее используемый из трех вариантов. 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 с годами наблюдения и сложности 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

Первая процедура - это правильно закрыть площадку и уложить все отработанное топливо или отходы. Отходы и реакторы часто имеют чрезвычайно высокие температуры из-за реакция деления что происходит. Отходы часто помещают в охлаждающие бассейны, заполненные очищенной водой, где они ожидают охлаждения до рабочих температур. Когда отходы достаточно остынут, их часто хранят в радиоактивно стойких контейнерах в ожидании захоронения в погребальной камере, где будут собираться радиоактивные отходы. Пакет динамита используется для открытия ворот погребальной камеры, чтобы радиоактивные отходы могли проходить через ворота.[3] Реакторы останавливаются с помощью специальных регулирующих стержней, чтобы сдерживать реакцию деления и обеспечивать охлаждение реактора и топлива внутри. После охлаждения топливо извлекается и обрабатывается как отходы, в то время как реактор герметизируется, чтобы не допустить утечки радиоактивных частиц или газов. В конце отопительная вода откачивается и помещается в емкости для надлежащей дезактивации. Дезактивация - 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.[4] Охлаждающая жидкость также удаляется и хранится для надлежащей утилизации. Эту процедуру часто выполняет компания, владеющая заводом, и, если компания не может найти должным образом квалифицированных подрядчиков. После этой процедуры следует следующая, которая занимается радиоактивность и радиоактивные отходы.

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 разрушения. 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 небольшие части.[5] Наиболее опасные отходы помещаются в радиоактивно стойкие контейнеры, после чего контейнеры вывозятся в хранилища. Остальную часть объекта можно затем дезактивировать. Затем это место тщательно проверяется на наличие любых 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.[6] Основная идея использования роботов для дезактивации - снизить уровень радиоактивности до уровня, при котором рабочие могут подвергнуться облучению.[7] Энергия робота поступала от системы управления роботом и помещалась в манипулятор.[6] Манипулятором можно управлять с пульта дистанционного управления.[7] Робот Decomler работает по дезактивации, используя колесную систему и рельсовую систему.[6] Кроме того, робот должен быть строго лицензирован национальными регулирующими органами, потому что материалы, обрабатываемые роботом, должны гарантировать, что они не будут выброшены наружу.[7] В противном случае это приведет к ядерному загрязнению окружающей среды и людей.

Погребение

Захоронение - это более трудоемкий процесс, чем защитное хранение и демонтаж в качестве режима вывода из эксплуатации.[8] 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. Цементные материалы используются для обшивки площадки. цемент, абсорбент раствор, и / или заполнения.[9] Каждый слой цемента, раствора или заполнения 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. [10] 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.[10] 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.[10] Участки должны регулярно проверяться на предмет нарушений защитного барьера в течение десятилетий. Поэтому захоронение часто рассматривается как крайнее средство вывода из эксплуатации атомная электростанция или место ядерной катастрофы.[11]

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.[12] Кроме того, предполагаемое постоянство таких структур вызывает беспокойство по поводу целостности утечек 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".[13] Общественное мнение играет важную роль в развитии мест захоронения ядерных объектов, и может быть трудно обеспечить стабильный приток финансовых средств и желающих работать.[14]

Для обеспечения его стабильности и эффективности в течение длительного периода времени требуется постоянный, тщательный мониторинг и санитарная очистка любого места захоронения ядерного оружия, что является значительными расходами, которые не обязательно предсказуемы на весь срок эксплуатации места захоронения, оставляя финансовую ответственность для будущих поколений.[15] Здоровье и безопасность рабочих, контролирующих конструкцию, 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.[16]

Захоронение не является решением для всех типов радиоактивных отходов и нецелесообразно для долгоживущих радионуклидов.[17]

Преимущества

Стоимость наблюдения будет ниже, чем стоимость наблюдения за SAFSTOR (безопасное хранение) вариант. Стоимость захоронения меньше, чем стоимость демонтажа, поскольку для захоронения используется тот же объект, из 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 могут быть размещены в непосредственной близости от ограждений захоронения, чтобы извлечь выгоду из распада.[18] 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 отсроченный демонтаж атомной электростанции может потенциально увеличить финансовое бремя и / или опасный радиоактивный распад.[19] Помимо прямой практической пользы, захоронение также рассматривалось как шаг, который может улучшить общий процесс дезактивации и вывода из эксплуатации, хотя необходимы дальнейшие исследования и разработки, прежде чем его можно будет считать жизнеспособным вариантом.[20]

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, пока электростанция работает, на покрытие будущих затрат на закрытие и очистку. СРН решила, что для того, чтобы ядерное захоронение было возможным, необходимо создать долговременную структуру специально для ограждения радиоактивных отходов.[21] Если сооружения построены неправильно, вода может просочиться в них и заразить население радиоактивными отходами. NRC наложил такие действия, как Закон о политике в области ядерных отходов 1982 г. и Политика в отношении низкоактивных радиоактивных отходов. Эти правила помогают регулировать правительства штатов в отношении процедур и мер предосторожности, необходимых для удаления 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 государства также согласились следовать § 274 Закон об атомной энергии они могут взять на себя ответственность за удаление низкоактивных отходов и получить для этой цели объекты от федерального правительства. [21]

Другие комиссии в поисках решения проблемы захоронения ядер включают Партнерство по цементирующим барьерам (CBP).[22] и Министерство энергетики США (DOE). [23]Исследовательские объекты, например, на реке Саванна[24] и Ливерморская лаборатория Лоуренса внесли свой вклад в понимание безопасного захоронения ядер.[25]

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 коробки затем помещаются в железобетонное хранилище, закрытое водонепроницаемым покрытием, чтобы предотвратить утечку любой опасной жидкости из бочек.[26] На АЭС Халлам для ограждения радиоактивных остатков использовались расширяющийся бетон, герметичная сварка в местах проникновения, песок, водонепроницаемые поливиниловые мембраны и земля.[27] 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 защиты проходов на нижней поверхности.[27]

В Чернобыльская катастрофа одна из самых страшных ядерных катастроф. Первоначальное здание содержания, широко известное как саркофаг, не было классифицировано как надлежащее устройство для захоронения. Его было трудно или невозможно ремонтировать и поддерживать из-за чрезвычайно высокого уровня радиации. Новая структура была структурно завершена и сдана в эксплуатацию в конце 2016 года, а завершена в 2019 году.[16] Высота сооружения составляет 108 метров, длина - 260 метров, пролет - 165 метров. Основная арка состоит из трехслойных радиационно-стойких панелей из нержавеющей стали с покрытием поликарбонат, который обеспечит защиту, необходимую для радиоактивного сдерживания. Конструкция весит более 30 000 тонн и полностью закрывает 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 - погребены 40 лет в ожидании окончательного вывода из эксплуатации; также называется «безопасное ограждение»
  • Runit Dome, Маршалловы острова - большая бетонная гробница, построенная в 1980 году в кратере атомной бомбы, окружающая зараженную почву.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Снайдер, Кеннет (июль 2003 г.). «Оценка состояния бетонных ядерных конструкций, рассматриваемых для захоронения» (PDF). Отдел исследований материалов и строительства.
  2. ^ «Выбор стратегии вывода из эксплуатации ядерных объектов». Агентство по ядерной энергии (АЯЭ). Получено 2020-11-03.
  3. ^ [1], «Атомная реакторная установка с цельным захоронением», выпущена 12 декабря 1969 г. 
  4. ^ Нойнарт, Л. (01.01.2012), Ларайя, Микеле (ред.), «13 - Процессы и технологии дезактивации в проектах по снятию с эксплуатации ядерных установок», Снятие с эксплуатации ядерной установки, Woodhead Publishing Series в области энергетики, Woodhead Publishing, стр. 319–345, ISBN  978-0-85709-115-4, получено 2020-11-03
  5. ^ Штайнер, Х. (01.01.2012), Ларайя, Микеле (ред.), «12 - Процессы и технологии демонтажа и сноса в проектах по снятию с эксплуатации ядерных объектов», Снятие с эксплуатации ядерной установки, Серия публикаций Вудхеда в области энергетики, Издательство Вудхед, стр. 293–318, ISBN  978-0-85709-115-4, получено 2020-11-03
  6. ^ а б c Starý, Michal; Новотны, Франтишек; Хорак, Марсель; Стара, Мари (01.11.2020). «Робот-пробоотборник трубопроводов первого контура выведенных из эксплуатации ядерных объектов». Автоматизация в строительстве. 119: 103303. Дои:10.1016 / j.autcon.2020.103303. ISSN  0926-5805.
  7. ^ а б c Сьюард, Дерек (январь 2005 г.). «Использование робототехники и автоматизации при снятии с эксплуатации ядерных установок» (PDF). Автоматизация и робототехника в строительстве - через ResearchGate.
  8. ^ 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 установок, Вена, Австрия, 13 ноября 1978 г.. Получено 2020-11-03.
  9. ^ Burns, H .; Langton, C .; Flach, G .; Коссон, Д. (15 ноября 2010 г.). «ДОСТИЖЕНИЯ ПАРТНЕРСТВА ЦЕМЕНТНЫХ БАРЬЕРОВ И ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ К КОМПЛЕКСУ ДОУ». WM2011 конференция. Получено 2020-11-03.
  10. ^ а б c Бирк, Сандра Маргарет; Хэнсон, Роберт Гейл; Вернон, Дональд Кейт (2000-09-01). "Проект исследований и разработок по стабилизации / захоронению отходов на месте". Spectrum 2000, Чаттануга, Теннесси, 24 сентября 2000 г., 28 сентября 2000 г.. Получено 2020-11-03.
  11. ^ Langton, C .; Ричард Дименна, Р. (29 января 2008 г.). «ПАРТНЕРСТВО ПО РАЗРАБОТКЕ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЦЕМЕНТНЫХ БАРЬЕРОВ И МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЯДЕРНЫХ ПРИМЕНЕНИЯХ - 8388». Управление отходами 2008. Получено 2020-11-03.
  12. ^ Бирк, Хэнсон, Вернон-младший, С.М., Р.Г., Д.К. (Сентябрь 2000 г.). «Entombment: пора пересмотреть эту технологию» (PDF). Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  13. ^ Суррей, Джон (июль 1992 г.). «Этика вывода из эксплуатации ядерных объектов». Энергетическая политика. 20 Выпуск 7: 632–640 - через ScienceDirect.
  14. ^ В. Тернер «Комментарии к« Описание проекта - Снятие с эксплуатации реактора WR-1 на месте в лаборатории Whiteshell »(регистрационный номер 80124)» CEAA-ACEE Извлекаются из https://www.ceaa-acee.gc.ca/050/documents/p80124/114854E.pdf
  15. ^ Бирк, Хэнсон, Вернон-младший, С.М., Р.Г., Д.К. (Сентябрь 2000 г.). «Entombment: пора пересмотреть эту технологию» (PDF). Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  16. ^ а б «Справочная информация о биологических эффектах излучения». NRC США. Март 2017 г.. Получено 3 ноября 2020.
  17. ^ 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 (связь)
  18. ^ Тирфельдт, С. (01.01.2012), Ларайя, Микеле (ред.), «11 - Стратегии безопасного ограждения и захоронения в проектах вывода из эксплуатации ядерных установок», Снятие с эксплуатации ядерной установки, Серия публикаций Вудхеда в области энергетики, Издательство Вудхед, стр. 245–292, ISBN  978-0-85709-115-4, получено 2020-11-03
  19. ^ Макинтайр, П. Дж. (01.01.2012), Ларайя, Мишель (ред.), «3 - Политика вывода из эксплуатации ядерных установок, инфраструктура, стратегии и планирование проектов», Снятие с эксплуатации ядерной установки, Серия изданий Woodhead Publishing в области энергетики, Издательство Woodhead Publishing, стр. 33–48, ISBN  978-0-85709-115-4, получено 2020-11-03
  20. ^ Бирк, Сандра Маргарет; Хэнсон, Роберт Гейл; Вернон, Дональд Кейт (2000-09-01). "Проект исследований и разработок по стабилизации / захоронению отходов на месте". Spectrum 2000, Чаттануга, Теннесси, 24.09.2000, 09/28/2000. Получено 2020-11-03.
  21. ^ а б «NRC: О NRC». www.nrc.gov. Получено 2020-11-03.
  22. ^ Burns, H .; Langton, C .; Flach, G .; Коссон, Д. (15 ноября 2010 г.). «ДОСТИЖЕНИЯ ПАРТНЕРСТВА ЦЕМЕНТНЫХ БАРЬЕРОВ И ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ К КОМПЛЕКСУ ДОУ». WM2011 конференция. Получено 2020-11-03.
  23. ^ Langton, C .; Ричард Дименна, Р. (29 января 2008 г.). «ПАРТНЕРСТВО ПО РАЗРАБОТКЕ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЦЕМЕНТНЫХ БАРЬЕРОВ И МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЯДЕРНЫХ ПРИМЕНЕНИЯХ - 8388». Управление отходами 2008. Получено 2020-11-03.
  24. ^ Gladden, J .; Серрато, М .; Langton, C .; Лонг, Т .; Blankenship, J .; Hannah, G .; Stubblefield, R .; Силагьи, А. (25.08.2010). «РАССМОТРЕНИЕ СООБЩЕНИЙ ДЛЯ ЗАКРЫТИЯ ОБЪЕКТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СТРАТЕГИЯХ СИТУАЦИИ». 13-Я МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ОБРАЩЕНИЮ С РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ. Получено 2020-11-03.
  25. ^ 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 установок, Вена, Австрия, 13 ноября 1978 г.. Получено 2020-11-03.
  26. ^ Зейтц, Р.Р. (август 2002 г.). «Захоронение с использованием цементных материалов: соображения дизайна и международный опыт» (PDF). Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо.
  27. ^ а б Бирк, Хэнсон, Вернон-младший, С.М., Р.Г., Д.К. (Сентябрь 2000 г.). «Entombment: пора пересмотреть эту технологию» (PDF). Национальная инженерная и экологическая лаборатория Айдахо.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)

дальнейшее чтение