Переработка твердых радиоактивных отходов

Количество твердых радиоактивных отходов (ТРО) низкой и средней степени загрязненности, хранящихся в России превышает 1 млн.т.

В связи с предстоящим выводом из эксплуатации и демонтажем выработавшего свой ресурс оборудования атомных электростанций и предприятий ядерно-топливного цикла, а также утилизацией судоходного транспорта с ядерными энергетическими установками, ожидается значительное образование ТРО и металлических радиоактивных отходов (МРО) и в дальнейшем.

Аналогичная ситуация складывается в ряде промышленно развитых стран.

В вопросе переработки ТРО существует ряд экологических, экономических и технологических проблем, связанных с неудовлетворительной эффективностью используемых технологий, низкой производительностью существующих установок, применяемых при переработке ТРО, перед их конечным захоронением.

Оптимальным, с экономической точки зрения, решением проблем, связанных с обращением с ТРО, является использование способа пирометаллургической переработки и получением вторичных ТРО, имеющих уменьшенный до 30 раз объем в случае переработки неметаллических ТРО, или получением чистого дезактивированного металла, пригодного для использования в промышленности без ограничения и некоторого количества (3–5%) вторичных ТРО (радиоактивного шлака), в случае переработки металлических радиоактивных отходов (МРО).

Применяемые в настоящее время для этой цели электрические плавильные установки (индукционные, дуговые, плазменные печи) имеют значительное количество недостатков. Главными недостатками таких печей являются: низкая производительность, трудность герметизации рабочего пространства и возможность появления неорганизованных и неочищенных газопылевых выбросов в атмосферу производственного корпуса, образование значительного количества нуждающихся в захоронении вторичных ТРО в результате разрушения быстроизнашивающейся огнеупорной футеровки плавильных установок, трудность разделения металла и шлака в процессе выпуска плавки, в случае переработки МРО.

Плавильный агрегат МАГМА позволяет осуществлять пирометаллургическую переработку ТРО и дезактивацию МРО непрерывным процессом при значительно более низкой стоимости переработки.

В рамках проведенных компанией исследований были получены положительные заключения об эффективности и реализуемости предложенных решений от следующих организаций:

• Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
• Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А.Долежаля
• Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара (ОАО «ВНИИНМ»)
• ФГУП ГНЦ РФ ФЭИ им. А.И. Лейпунского
• ФГБУН Институт промышленной экологии Уральского отделения Российской Академии Наук

Технология переработки ТРО

ТРО загружаются в шахтный подогреватель с помощью мостового крана. Нагретые до 600– 800^оС и обезвоженные ТРО дозирующим устройством загружаются через загрузочное отверстие в плавильную камеру агрегата МАГМА.

Дальнейший нагрев и плавление (сжигание) загруженных ТРО производится топливокислородными горелками. В плавильной камере постоянно находится некоторое количество шлака. Фактически плавление (сжигание) загруженных ТРО происходит на поверхности расплавленного окисленного шлака низкой основности с температурой 1600-1650^оС. Плавление (сжигание) неметаллических ТРО происходит с большой скоростью, так как масса ТРО легко пронизывается и перемешивается факелами работающих топливокислородных горелок.

Металлические компоненты (бочки, куски арматуры и т.п.), возможно присутствующие в неметаллических ТРО и загружаемые в плавильную камеру агрегата вместе с неметаллическими ТРО, расплавляются и постепенно накапливаются в нижней, футерованной части (металлической ванне) камеры плавильного агрегата. Находящиеся на их поверхности радионуклиды окисляются и переходят в шлак, в результате чего металл фактически дезактивируется.

Дезактивированный металл периодически сливается в ковш, разливается на слитки, которые в дальнейшем используются в качестве шихты в сталеплавильном производстве.

Загрязненный радионуклидами шлак периодически сливают из плавильного агрегата в контейнеры для захоронения радиоактивных отходов.

Полученный окисленный шлак низкой основности не рассыпается со временем и является идеальным веществом для поглощения и хранения радионуклидов.

Уловленная газоочисткой пыль, содержащая радионуклиды, транспортируется инжекторами в шлаковый расплав, ассимилируясь шлаком.

Схема процесса дезактивации твердых радиоактивных отходов

 Сравнительная характеристика способов утилизации ТРО