"В память о времени и людях": Полнотекстовая база данных об Озёрске
ФГУП ПО "Маяк"

вернуться назад

В. Елагин
В ПЕЧКУ ЕЁ!:
Остекловывание высокорадиоактивных отходов

      Одной из самых насущных проблем, сдерживающих развитие атомной энергетики и промышленности, является проблема жидких высокоактивных отходов. Как известно, при переработке отработанного ядерного топлива (ОЯТ) получаются радиоактивные отходы с высоким, средним и низким уровнями активности. Жидкие низкоактивные отходы направляются на очистные сооружения, очищенная вода сбрасывается в технологический водоем. Часть среднеактивных отходов с высоким солесодержанием сбрасывается в Карачай, часть упаривается. После упарки конденсат подсоединяется к низкоактивным отходам, а кубовый остаток - к высокоактивным.

      О том, что жидкие высокоактивные отходы - штука довольно неприятная и опасная, лишний раз напоминает авария 1957 года. Конструкционные недостатки первых емкостей для хранения высокоактивных отходов привели к перегреву "банки № 14" и последующему взрыву содержащихся в ней нитратно-ацетатных солей. В результате в атмосферу было выброшено 20 миллионов кюри радионуклидов. В емкостях в составе жидких отходов высокой активности содержится целый "букет" радионуклидов, самыми долгоживущими и опасными из которых являются стронций-90 и цезий-137.

      Решением проблемы высокоактивных отходов стал перевод их в твердое состояние и последующее захоронение. С помощью научных исследований, а также опытным путем было выяснено, что наибольшими преимуществами обладает метод остекловывания радиоактивных отходов.

      Стекло способно включать в себя практически все химические элементы, оно не разрушается под действием радиации, не растворяется в воде и термически устойчиво.

      Наш визит на завод 235 как раз и преследовал цель посмотреть, как происходит технологический процесс остекловывания. Гидами выступали начальник отделения остекловывания А.Ф. ЕЛОВСКОВ, инженер-технолог И.С. АБДУЛКА-ДЫМОВ и технолог отделения В.А. БЕЛЬТЮКОВ.

      Перед тем как добраться до электропечи, в которой, собственно, и происходит остекловывание, высокоактивные отходы проходят несколько ступеней технологической цепи. Сначала растворы приготавливаются в пяти огромных "банках": три из них имеют объем 1500 кубометров и две - 550 кубометров. Диаметр банок 22 и 13 метров соответственно, высота 4 с половиной метра. Процесс приготовления растворов занимает примерно месяц. Невольно в голову приходят аналогии с пивом, ибо сей ценный продукт приготавливается тоже в больших емкостях и тратится на это примерно столько же времени. Однако содержимое "банок" далеко не так безобидно, как пенный напиток, недаром емкости имеют толстые стенки из нержавеющей стали.

      Доведенный до кондиции раствор порциями поступает в дозатор, а затем в выпарные аппараты. Здесь происходит его упаривание. Парогазовая фаза, образующаяся в печи из отходов, проходит шесть ступеней очистки: очистка через водный слой, через змеевики, фильтры тонкой и сверхтонкой очисток, через колонну улавливания оксидов азота. Система газоочистки обеспечивает очистку газов от радионуклидов в миллиард раз. Труба высотой в 150 метров обеспечивает коэффициент рассеивания, равный 10 в шестой степени. Поэтому содержание радионуклидов перед сбросом в атмосферу находится на уровне требований к воздуху для дыхания.

      Но основное в процессе остекловывания, конечно же, электропечь ЭП-500. Запущена она была 9 января 1991 года, и первоначально на ней велась отработка процесса на модельных растворах, а с 25 июня 1992 года началась переработка высокоактивных отходов. Срок эксплуатации печи был установлен в три года, но печь с помощью заводских умельцев-кулибиных работает и сейчас. Электропечь представляет собой прямоугольный бассейн, выложенный огнеупорными блоками и заключенный в металлический корпус из нержавеющей стали. Весит такая печка 160 тонн. Тепло для ведения процесса подводится в расплав стекломассы путем пропускания переменного тока между противоположно размещенными молибденовыми электродами. Высокоактивные растворы с добавками стеклообразователей непрерывно подаются в варочную зону электропечи по трем линиям. Здесь жидкие отходы превращаются в стекломассу при температуре около 1000 градусов. Готовая стекломасса поступает в накопительную зону и оттуда периодически сливается в металлические бидоны.

      После того как бидоны со стеклом остынут, их по три штуки помещают в специальные пеналы, которые затем герметично завариваются электросваркой. Происходит этот процесс дистанционно, при помощи чувствительных манипуляторов. Оператор, осуществляющий эту стадию, наблюдает за ее ходом через десятислойное свинцовое стекло.

      После заварки пенал в течение десяти дней выдерживается, проверяясь на герметичность. Если все в порядке, то следующим, заключительным, этапом процесса остекловывания отходов является установка пенала в хранилище. Хранилище содержит 2200 стояков, каждый из которых способен вместить по два пенала. Установка пеналов, каждый из которых содержит по 250-300 тысяч кюри радиоактивности (а проектная величина - до миллиона кюри), происходит с помощью так называемого "скафандра", 160-тонной махины, которую оператор-крановщик передвигает по всей площади хранилища. Во время нашего визита "хозяйкой" скафандра оказалась К.В. Воронина, не пер-вый десяток лет работающая на заводе.

      Хранилище заполнено пока всего на 25 процентов, в нем лежат остеклованными 260 миллионов кюри. Однако величина активности отходов, ожидающих своей очереди в "банках", составляет примерно в два раза больше. Значит, поле деятельности для остекловывания еще обширнейшее. Но вот в чем сложность: сколько времени протянет работающая сегодня печь, никто не знает. Она и так почти два раза выработала расчетный срок эксплуатации. Строительство же новых двух усовершенствованных электропечей идет ни шатко ни валко. Как всегда, проблемы с финансированием. Есть деньги - строители работают, нет денег... На нет, как известно, и суда нет. И сколько еще продлится подобное положение вещей, непонятно.

      Есть, правда, и альтернативный метод остекловывания. Уже в этом году могут быть закончены работы по вводу в эксплуатацию новой печи бесконтактного нагрева. Стекло в печи разогревается методом электромагнитной индукции с помощью высокочастотного генератора. Индукционный плавитель на холодном тигле - новое поколение в технике остекловывания. Строящаяся печь невелика по размерам, после отработки предполагаемого срока эксплуатации (6 месяцев) ее можно будет поместить в уже известный нам пенал и установить в хранилище. Для того, чтобы в течение ны-нешнего года закончить работы над этой печью, нужно 300 миллионов рублей. Преимущество ее в том, что она способна остекловывать любые растворы с глубокой степенью упарки.

      И в заключение - о перспективах захоронения остеклованных отходов. После заполнения хранилища его вполне можно расширить, удлинив на сотню метров. Но есть проекты захоронения пеналов с отходами в глубоких шахтах, пробуренных в скальных породах. Там-то уж они точно никому не помешают. Впрочем, это пока еще очень отдаленная перспектива. Сначала нужно достроить электропечь...

Источник: Елагин В. В печку ее!..:[Остекловывание высокоактивных отходов] // Озерский вестник. - 1996. - 1 июня. - С. 2.