Atomic-Energy.ru

Радиационный контроль и классификация твердых отходов АЭС

2 февраля 2012
Рисунок 1. Проведение радиационного контроля РАО дистанционным методом (с аппаратурой ООО “Грин Стар Интсрументс”)

Учет и контроль радиоактивных веществ и радиоактивных отходов (РВ и РАО) на АЭС выполняется с целью недопущения распространения радиоактивности за пределы атомной станции, а также упорядочения объектов радиационного наследия от эксплуатации АЭС.

Вопросы обращения с радиоактивными отходами АЭС регламентируются рядом нормативных документов, в том числе НП 067 05 “Основные правила учета и контроля радиоактивных веществ и радиоактивных отходов в организации”, в соответствии с которым учет должен осуществляться на всех стадиях обращения с РАО.

Указанное требование подразумевает наличие на АЭС методик радиационного контроля, обеспечивающих при их выполнении измерение активности радионуклидов в необходимом диапазоне с необходимой неопределенностью.

За последний год ВНИИАЭС подготовлены и аттестованы 28 методик, обеспечивающих контроль и учет РВ и РАО, образующихся при эксплуатации и выводе из эксплуатации энергоблоков Нововоронежской и Курской АЭС, и охватывающих все основные стадии обращения с ними в соответствии с НП-067-05.

Методики могут использоваться для сортировки и классификации твердых и отвержденных отходов по радиационному фактору (включая категорию очень низкоактивных отходов – ОНАО), а также для паспортизации или инвентаризации при их учете. Методики позволяют проводить измерения удельной активности в диапазоне от 10 до 1012 Бк/кг с суммарной неопределенностью результата от 30 до 80 %.

Основным преимуществом методик ВНИИАЭС является использование дистанционного метода контроля (технологии in situ).

Дистанционный или неразрушающий метод, в отличие от традиционных пробоотборных, исключает воздействие на контролируемый объект, извлечение отходов из контейнеров и хранилищ и непосредственный контакт персонала с РАО, что позволяет значительно снизить временные и финансовые затраты, а также дозовые нагрузки на персонал (рисунок 1).

 

Рисунок 1. Проведение радиационного контроля РАО дистанционным методом (с аппаратурой ООО “Грин Стар Интсрументс”)

 

При выполнении методик используются радиометрические и спектрометрические методы регистрации гамма-излучения с применением как сцинтилляционных спектрометров, так и спектрометров из чистого германия.

Расчет поправочных коэффициентов к эффективности регистрации спектрометра, учитывающих особенности детектора, геометрию измерения, нуклидный состав источника, поглощение излучения в источнике и контейнере, осуществляется при помощи программы Satellite (рисунок 2). Программа, разработанная ВНИИАЭС специально для целей радиационного контроля отходов, решает задачу переноса излучения инженерным методом с применением в отдельных процедурах метода Монте-Карло. В программе заложены характеристики всех контейнеров, используемых для хранения и транспортировки отходов на Нововоронежской и Курской АЭС, также существует возможность расчета поправок для отходов, размещенных в навал.

 

Рисунок 2. Интерфейс программного средства Satellite

 

Начиная с июля 2008 года на НВАЭС при совершенствовании условий хранения отходов за счет извлечения их из “старых” хранилищ (рисунок 3) применяются методики контроля активности твердых и отвержденных радиоактивных отходов (ТРО), упакованных в бочки и контейнеры типа НЗК.

 

Рисунок 3. Хранение твердых отходов в бочках на Нововоронежской АЭС

 

Такой подход позволяет укрупнить единицу хранения, улучшить экранирование гамма-излучения, значительно снизить возможность разрушение упаковки за счет ее коррозионного разрушения.

При контроле отходов, упакованных в стандартные контейнеры, предполагается, что на стадии сортировки и кондиционирования достигается их гомогенизация. Кондиционирование осуществляют с помощью технологических установок переработки РАО.

Результатом контроля являются установленные с нормированной неопределенностью значения парциальных активностей радионуклидов в партии твердых отходов, а также удельной суммарной активности ТРО и суммарной активности радионуклидов в контейнере, которые заносят в паспорт на данную партию ТРО, поступающую на хранение или захоронение.

Сравнение результатов радиационного контроля отходов в бочках и НЗК двумя методами - применяемым в методиках ВНИИАЭС дистанционным и традиционным пробоотборным – показало приемлемую сходимость результатов контроля (таблица 1). При этом для получения результатов контроля одного контейнера с помощью дистанционного метода требуется менее часа, а с применением пробоотборного метода – два рабочих дня.

 

Таблица 1. Сравнение результатов радиационного контроля РАО дистанционным и пробоотборным методами

Метод радиационного контроля

Отличие, %

Пробоотборный (традиционный)

Дистанционный

1

1,8×107

2,1×107

16

2

4,3×105

2,8×105

53

3

1,4×105

8,0×104

57

4

2,2×106

1,8×106

22

5

6,0×105

8,0×105

33

 

Помимо того, что радиационный контроль имеющихся на АЭС объемов отходов с использованием пробоотборного метода потребует значительно больших временных и трудозатрат, в ряде случаев пробоотборный метод может оказаться малоэффективным или вообще неприемлемым.

К такому случаю можно отнести радиационный контроль протяженных объектов. Измерение активности таких источников излучения, как ячейки хранилищ, отходы, складированные в навал, крупногабаритные контейнеры или участки грунта, загрязненные радионуклидами, является достаточно сложной задачей. Для ее решения используется оригинальное программное средство расчета распространения излучения, разработанное ВНИИАЭС (Satellite), а также впервые разработанная методика расчета контролируемых величин для классификации протяженного объекта по радиационному фактору.

Рисунок 4. Пример размещения отходов в навал (в bulk-форме)

В представленном комплекте присутствуют специализированные методики измерения активности отходов, размещенных в хранилищах в навал или, согласно принятой за рубежом терминологии, в bulk-форме (рисунок 4). На Нововоронежской АЭС подобные хранилища представляют собой заполненные отходами траншеи, обвалованные землей. Такие хранилища являются ярким примером “радиационного наследия” от использования атомной энергии, и подлежат ликвидации с переработкой отходов и размещением их в современных хранилищах, а в дальнейшем - в надежных могильниках. На Курской АЭС складирование отходов в bulk-форме осуществляется в специально сооруженных зданиях.

Складированные в bulk-форме отходы в основном являются “старыми” (Нововоронежская АЭС) или изначально слабо загрязнены радионуклидами (как в случае с Курской АЭС), поэтому после сортировки и классификации по радиационному фактору значительная их часть может быть классифицирована как очень низкоактивные отходы (ОНАО). Такие отходы, в соответствие с требованиями нормативных документов [ОСПОРБ-99], могут размещаться на полигонах промышленных отходов или, при получении специального разрешения, использоваться в хозяйственной деятельности (например, бетон – при строительстве дорог, строительный мусор – для засыпки оврагов и т.д.).

Разработанная ВНИИАЭС методика классификации отходов по радиационному фактору позволят решить последнюю из указанных проблем, так как выделяет помимо высокоактивных, среднеактивных и низкоактивных РАО категорию ОНАО и категорию отходов, освобождаемых от радиационного контроля (согласно ОСПОРБ-99 это отходы с удельной активностью менее 300 Бк/кг). Методика соответствует рекомендациям МАГАТЭ по снижению объемов РАО за счет повышения достоверности классификации отходов и снятия излишнего консерватизма [IAEA Technical Reports Series No. 401, 2001].

Основными результатами внедрения методик на Нововоронежской и Курской АЭС являются:

  1. обеспечение радиационного контроля отходов на всех этапах обращения с ними;
  2. внедрение на АЭС современных методов и технологий радиационного контроля;
  3. более адекватная оценка контролируемых величин;
  4. повышение достоверности классификации отходов по радиационному фактору;
  5. решение задачи радиационного контроля отходов, складированных в навал;
  6. снижение финансовых, временных и дозовых затрат.

Методики могут с успехом применяться для контроля технологических переделов и нераспространения радиоактивности при переработке радиоактивных отходов на проектируемых в настоящее время и частично введенных на некоторых АЭС Центрах обращения с радиоактивными отходами.

Таким образом, разработанное программно-методическое обеспечение контроля радиоактивных отходов позволяет не только наладить достоверный контроль и классификацию и снизить материальные издержки, но и в значительной мере повышает безопасность АЭС.

Авторы

И.В. Пырков, Д.Ф. Рау, А.С. Коротков (ОАО “ВНИИАЭС”, Москва)
А.П. Щукин, Е.М. Наливайко, С.В. Росновский (Нововоронежская АЭС, Нововоронеж)
С.Г. Батарев, А.А. Трубников, А.Г. Хухлин (Курская АЭС, Курчатов)