2 декабря 2019

Опыт высокотемпературной переработки радиоактивных отходов на плазменном комплексе Нововоронежской АЭС

Комплекс плазменной переработки РАО (КПП РАО) расположен на площадке Нововоронежской АЭС в филиале АО «Концерн Росэнергоатом» «Опытно-демонстрационный инженерный центр» и предназначен для плазменно-пиролитической переработки твердых радиоактивных отходов среднего и низкого уровней активности сложного морфологического состава (содержащих как горючие, так и негорючие компоненты), образующихся в процессе эксплуатации и вывода из эксплуатации энергоблоков НВАЭС. Примененный метод обеспечивает высокие коэффициенты сокращения объема отходов (коэффициент сокращения объема от 10 до 49 %), снижение объемов образующихся вторичных отходов и получение конечного продукта переработки в виде плавленого шлакового компаунда с высокой механической прочностью и химической стойкостью, с концентрацией в нем не менее 90  % исходных радионуклидов.

Основой КПП РАО является печь шахтного типа, состоящая из шахты и плавителя, узлов загрузки отходов и слива шлакового расплава. В верхней части плавителя установлены два дуговых плазмотрона постоянного тока типа «Радон6» электрической мощностью от 50 до 150 кВт. Идентичный плазмотрон дополнительно установлен в камере сжигания пирогаза.

Установленная мощность оборудования общего и специального назначения 1000 кВт. Производительность КПП РАО по твердым радиоактивным отходам составляет 4800 кг/18,24 куб. м в сутки при наличии сформированного морфологического состава из образующихся ТРО.

Штатный режим работы в шахтной печи реализуется таким образом, что большая часть радионуклидов, возгоняемых из плавителя и уносимых отходящими пиролизными газами, улавливается путем адсорбции в пиролизованной пористой массе в средней части шахты или посредством физической конденсации возгонов на поверхности отходов, после чего вновь направляется в зону плавления.

В условиях поддержания постоянного уровня отходов в шахте печи выбранные технологические режимы обеспечивают градиент температур от 1300 до 1400 градусов Цельсия в подовой части. В зоне выхода пирогаза поддерживается температура 250–300 градусов Цельсия, что препятствует уносу из печи летучих соединений ряда радионуклидов и тяжелых металлов. Поддержанием температуры пирогаза в верхней части шахты в пределах до 300 градусов Цельсия обеспечена также взрывобезопасность процесса.

В качестве дополнительной меры, предназначенной для удержания температуры в необходимых пределах, предусмотрена возможность орошения верхней части шахты водой. Автоматизированный режим работы комплекса является основным рабочим режимом функционирования, при котором комплекс работает круглосуточно и непрерывно. При этом программнотехнический комплекс реализует все функции самоконтроля, контроля и управления технологическим оборудованием, а также прикладные задачи и функции АРМ.

Внедрение процесса плазменной переработки ТРО на АЭС является технологически и экономически выгодной альтернативой созданию комплексов многостадийного обращения с ТРО на основе технологий сжигания, плавления, цементирования, прессования и суперкомпактирования отходов, а также исключает необходимость повторного кондиционирования продуктов плазменной переработки отходов через 30–50 лет. Получена лицензия Ростехнадзора на эксплуатацию КПП РАО. Объект введен в промышленную эксплуатацию в июле 2017 года.

Авторы статьи

  • Наталия Сафронова, канд. экон. наук, начальник отдела управления выводом из эксплуатации АЭС АО «Концерн Росэнергоатом»
  • Алексей Щукин, канд. техн. наук, член-корреспондент Российской инженерной академии, директор  «ОДИЦ» – филиала АО «Концерн Росэнергоатом»