Модульный комплекс «Эко» для очистки ЖРО

На многих «исторических» пунктах хранения радиоактивных отходов, к которым в первую очередь относятся филиалы ФГУП «РосРАО» (ранее специализированные комбинаты системы «Радон») и бывшие военные объекты, размещены емкости временного хранения твердых и жидких РАО. Жидкие отходы наиболее опасны для окружающей среды, поскольку в случае нарушения целостности емкости возникают протечки, которые могут привести к быстрому загрязнению значительных территорий.

Чтобы снизить радиационные риски, возникающие при хранении жидких радиоактивных отходов, ЖРО подвергают переработке. Обычно большую часть радиоактивных вод очищают до соответствия нормам радиационной безопасности (НРБ-99) и сбрасывают в канализацию или дренажную систему, а образующиеся при этом вторичные РАО кондиционируют путем цементирования в сертифицированных упаковках. Однако технические средства для проведения таких работ на перечисленных выше объектах отсутствуют.

Модульный комплекс «Эко»

Для решения этой проблемы на ГУП МосНПО «Радон» создан парк водоочистных модулей, объединенных в водоочистной комплекс «Эко» производительностью по очищенной воде до 2 м³/ч, который успешно функционирует в ряде организаций Северо-Западного и Центрального регионов России.

В состав комплекса входят до десяти различных модулей, каждый из которых выполняет одну определенную функцию водоочистки. В их числе:

• модуль размыва, забора и сгущения шламов из емкостей-хранилищ радиоактивных отходов;
• два фильтрационных модуля;
• микрофильтрационный модуль;
• ультрафильтрационный модуль;
• модуль обратного осмоса;
• модуль реагентно-ионообменно-го умягчения;
• модуль сушки жидких радиоактивных отходов;
• фильтры-контейнеры с неорганическими сорбентами для ¹³⁴,¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr (или ²²⁶Ra);
• модуль цементирования вторичных РАО (в любой упаковке).

Рис.1. Принципиальная схема переработки ЖРО

Общая принципиальная технологическая схема переработки ЖРО показана на рисунке 1. Для забора радиоактивных вод используется насос, ЖРО подаются сразу на каскад водоочистных установок (модулей). Шламы и осадки из придонной части емкости выкачиваются с помощью специального устройства и направляются на установку (модуль) забора шламов и донных осадков. В этом случае поток отходов делится на две части: сгущенную пульпу, которая сразу подается на отверждение и кондиционирование, и осветленную радиоактивную воду, которую направляют на каскад водоочистных установок (модулей). Состав каскада водоочистных установок (модулей) для каждого отдельного случая будет индивидуальным, однако можно выделить два основных варианта, которые различаются принципиально (рис. 2).

Рис.2. Два варианта очистки жидких радиоактивных отходов

Технология «Аква-Экспресс» используется для очистки вод с химическим составом, близким к поверхностным водам, когда путем подбора сорбентов можно избирательно отделить радионуклиды от нерадиоактивных солей. Финишная стадия этой технологии – ультрафильтрация – задерживает все нерастворимые примеси и коллоиды, но пропускает растворенные нерадиоактивные соли, что значительно снижает объем вторичных РАО.

В «RO-технологии» используется процесс обратного осмоса, при котором мембраны задерживают любые примеси. Таким способом можно очистить ЖРО любого химического состава, но это требует большей степени концентрирования отходов (например, при помощи выпарки или сушки) для снижения объема вторичных РАО.

 «Аква-Экспресс» и «RO-технология»

В 2002-2008 годах мембранно-сорбционные технологии «Аква-Экспресс» и «RO-технология» были реализованы в модульных установках четырех типов.

Небольшие установки «Аква-Экспресс» в рамках проектов МАГАТЭ были поставлены в исследовательские центры Бангладеш, Сирии, Ирана и Сербии, в рамках проекта Министерства энергетики США – в Узбекистан, в рамках оказания помощи региональным специализированным комбинатам – на Ростовский филиал ФГУП «РосРАО». На ФГУП «МП «Звездочка» (Северодвинск) усилиями нескольких организаций под научным и технологическим руководством сотрудников МосНПО «Радон» была создана модульная установка «Эко-3М». Модульная установка «Дунай» была поставлена для очистки радиоактивных вод, образующихся при выводе из эксплуатации первых четырех реакторов ВВЭР-440 АЭС «Козлодуй» (Болгария); здесь также было задействовано несколько организаций, МосНПО «Радон» обеспечивал научное и технологическое сопровождение работ. На ГУП МосНПО «Радон» для выполнения работ в других организациях используется модульная установка «Эко».

Рис.3. Водоочистные модули при очистке радиоактивных вод из емкости твердых отходов Благовещенского филиала ФГУП "РосРАО" (2007 г.)

Рис.4. Модуль цементирования при отверждении тритиевых вод из емкости твердых отходов Благовещенского филиала ФГУП "РосРАО" (2007 г.)

Рис.5. Установка "ЭКО" на историческом хранилище "Миронова гора" (ФГУП "Севмаш” (г. Северодвинск)

Рис.6. Установка "ЭКО" в губе Андреева (г. Заозерск, Мурманская область)

Дезактивация ЖРО в губе Андреева

Модульное устройство установки «Эко» позволяет легко изменять технологическую схему переработки радиоактивных вод и использовать модули одновременно на различных объектах. Например, в 2007-2008 годах часть модулей установки находились на Благовещенском филиале ФГУП «РосРАО» (Республика Башкортостан, рис. 3-4), другая часть модулей участвовала в работах по реабилитации «исторического» хранилища радиоактивных отходов «Миронова гора» (ПО «Севмаш», Северодвинск, рис. 5).
Кроме того, несколько модулей были задействованы в дезактивации радиоактивных вод в губе Андреева (филиал №1 ФГУП «СевРАО»).

В работах по очистке жидких радиоактивных вод в губе Андреева было несколько особенностей. Главная была связана с тем, что впервые с 1984 года для сотрудников ГУП МосНПО «Радон» возникла необходимость полной очистки емкости, как от воды, так и от донных отложений, потому что впоследствии емкость-хранилище подлежала демонтажу. Осложняло ситуацию то, что объект находился в закрытом территориальном округе со строгим пропускным режимом. Это обусловило большие трудности с изменением или дополнением состава оборудования, ввезенного осенью 2007 года. Существовали и традиционные проблемы, связанные с согласованием намеченных работ с надзорными органами, такими как ФМБА, Ростехнадзор, надзорными органами Ми-нистерства обороны.

Поскольку на момент начала работ большая часть оборудования установки «Эко» находилась на других объектах, для дезактивации отходов была использована «RO-технология». Для упрощения управления установкой радиоактивные воды концентрировали непосредственно в емкости (помогло то, что солесодержание исходной воды было крайне низким, менее 0,2 г/л). Разумеется, по мере прохождения процесса в воде концентрировались все примеси, соли и взвешенные вещества. Последние несколько кубометров воды, которые были откачены с двенадцатиметровой глубины в небольшую емкость на поверхности рабочей площадки, представляли собой очень мутный радиоактивный раствор с солесодержанием около 10 г/л. Донные осадки были удалены из емкости вручную, при этом сотрудники «Радона» работали в специальных защитных костюмах.

Для максимального уменьшения объема вторичных отходов было принято решение концентрировать раствор в поверхностной емкости, насколько позволят возможности оборудования.

В результате работ объем жидких радиоактивных отходов был сокращен более чем в 100 раз.   Полученные концентраты, зацементированные в пяти 200-литровых металлических бочках, и фильтр-контейнер с сорбентом ферроцианидного типа были направлены на долговременное хранение.

Заключение

Хочется надеяться, что подобные выездные работы будут продолжаться и в будущем, потому что эффективность использования передвижных модульных установок ежегодно доказывается на практике на протяжении многих лет.

Литература

1. International Atomic Energy Agency, Treatment of Low- and Intermediate Level Liquid Radioactive Wastes, Technical Reports Series No. 236, IAEA, Vienna (1984).
2. International Atomic Energy Agency, Advances in Technologies for the Treatment of Low- and Intermediate Level Radioactive Liquid Wastes, Technical Reports Series No. 370, IAEA, Vienna (1994).
3. International Atomic Energy Agency, Application of Membrane Technologies for Liquid Radioactive Waste Processing, Technical Reports Series No. 431, IAEA, Vienna (2004).
4. Karlin, Yu.V., et al., “Elaboration of not large mobile modular installation "Aqua-Express" (300 L/H) for LRW cleaning”, WM'03 (CD-ROM).

Автор

Ю.В. Карлин, д.х.н. (ГУП МосНПО «Радон») 

Общий вид города Заозерска