30 июля 2012

Характеризация и паспортизация РАО

Atomic-Energy.ru
Рис. 1. Мобильный γ-спектрометр ENV.GMS-08.02 для измерений упаковок большого объема, имеющих форму параллелепипеда

Первоосновой системы безопасного обращения с радиоактивными отходами, независимо от существующих или будущих долгосрочных программ, этапов их практической реализации и текущих приоритетов, является знание радиационных характеристик и вещественного состава учетных единиц РАО. Источником знаний является характеризация отходов.

В документах МАГАТЭ всесторонне разъяснен этот неотъемлемый атрибут системы обращения с РАО. РАО должны быть охарактеризованы для определения их физических, химических и радиационных свойств, что дает возможность провести классификацию для выбора наиболее безопасного и экономически эффективного варианта обращения с отходами.

Характеризация и классификация позволяют:

  • обеспечить достоверными сведениями систему обращения с РАО предприятия и государственную систему учета и контроля РВ и РАО;
  • разделить отходы в целях их условного (ограниченная область повторного использования) или безусловного (неограниченная область) освобождения от контроля;
  • минимизировать риск ошибочного решения при выборе способа переработки, хранения и передачи приемлемых радиоактивных отходов с одной стадии на другую;
  • прогнозировать изменение характеристик и поведение РАО, размещенных в хранилищах.

Методы разрушающего контроля

Методы разрушающего контроля предполагают отбор проб и их анализ. Они незаменимы при присутствии в отходах β-излучающих радионуклидов; могут использоваться для характеризации РАО. Однако, этот вариант может создавать проблемы, главными из которых являются продолжительное время ожидания и низкая достоверность результатов измерений.

Причиной трудностей является сам объект лабораторных исследований – точечная проба из упаковки РАО, прошедшая предварительную многостадийную подготовку. Отбор представительной пробы затруднен при наличии в отходах металлических конструкций, строительного мусора, вентиляционных фильтров, спецодежды, органических остатков, грунтов, химических реактивов, золы и т.д. Сроки получения результатов измерений могут составлять недели, в то время как федеральные нормы и правила требуют провести окончательную приемку, включая согласование результатов измерений с поставщиком, и постановку РАО на учет не позднее 10 суток после их получения.

По результатам проводимой в ГК «Росатом» работы по организации и проведении на постоянной основе отраслевых межлабораторных сличений методов и средств измерений основных дозообразующих радионуклидов (интеркалибраций) сделаны следующие выводы о текущем состоянии аналитических лабораторий [1]:

  • значительная часть лабораторий, включая аттестованные, не смогли выполнить анализы «темных проб» с достаточной точностью; наиболее вероятным источником ошибок является этап пробоподготовки;
  • недостоверность (низкая точность) ряда результатов может быть объяснена использованием неоптимальных методик, морально устаревшего оборудования и невысокой квалификацией персонала;
  • развитие работ по интеркалибрации на постоянной основе требует создания библиотеки стандартных образцов в различных матрицах, банка методических материалов, организации эффективной системы обучения и повышения квалификации персонала;
  • интеркалибрация позволяет определить перечень необходимых и достаточных технических средств для выполнении анализов, консолидировать их закупку, и обеспечить экономию средств ГК «Росатом».

Таким образом, даже в рамках одного ведомства, существующего несколько десятков лет, отсутствует управление процессом обеспечения единства измерений. Каждая организация обеспечивает собственные потребности в измерениях, опираясь на свои финансовые и кадровые ресурсы.

Неразрушающий контроль

Для предприятий с большими объемами РАО, находящихся на различных стадиях обращения, при характеризации предпочтительно использовать экспрессные, неразрушающие методы измерений. Это позволяет свести к минимуму проблемы, возникающие при необходимости временного хранения большого количества отходов в ожидании принятия решения. К таким методам относятся:

  • пассивные γ-спектроскопические – для оценки содержания в отходах γ-излучающих радионуклидов, включая α-излучающие и трансурановые нуклиды, определяемые по продуктам распада;
  • рентгенографические, позволяющие судить о содержимом упаковок с отходами.

Применение этих методов особенно эффективно при исследовании неомоноличенных отходов.

Дополнительную привлекательность γ-спектро­мет­ри­ческим методам придает возможность современных систем характеризации моделировать форму объекта, распределение активности и материала, поглощающего излучение, с помощью набора типовых шаблонов.

Современное состояние характеризации РАО методами неразрушающего контроля значительно хуже, чем при проведении лабораторных исследований. Проблемы те же, но многолетний опыт работ повсеместно отсутствует. Ни ГК «Росатом», ни концерн «Росэнергоатом», ни ФГУП «РосРАО» не имеют программ развития характеризации.

 

Рис. 2. Мобильный γ-спектрометр ENV.GMS-08.01м для измерений РАО в 200-литровых металлических бочках, оборудован платформой вращения

 

Практика ГУП МосНПО «Радон»

На ГУП МосНПО «Радон» характеризация РАО возложена на специализированное подразделение, в круг обязанностей которого входят:

  • характеризация РАО (проведение учетных и подтверждающих измерений);
  • паспортизация РАО (обеспечение сопроводительными документами учетных единиц РАО на всех стадиях обращения);
  • оперативный учет РВ и РАО и выпуск отчетных документов;
  • ведение архива сопроводительных, учетных и отчетных документов.

Наличие в системе обращения с РАО предприятия таких операций переработки ТРО, как прессование и сжигание, требует использования рентгенографических методов контроля для выявление запрещенных к переработке предметов. Также принимаются во внимание коэффициент заполнения упаковки (реальный объем РАО) и ориентировочная плотность материала в упаковке.

При выборе модели технических средств неразрушающего рентгеновского контроля следует обратить внимание на наличие российского санитарно-гигиенического заключения, грузоподъемность ленточных транспортеров, устойчивость к окружающим воздействиям (пониженная и повышенная температура, запыленность, влажность).

Процедуры учетных измерений проводятся с помощью современных технических средств – стационарных и мобильных спектрометров γ-излучения ISOCS (США), «Садовник» (Россия), ENVINET (Чехия).

Первые два спектрометра специалистам известны. В нашей стране их продано несколько экземпляров. Потенциальным пользователям незнакомы спектрометры ENVINET. Компания выиграла в 2007 году конкурс на поставку оборудования для характеризации РАО для ГУП МосНПО «Радон» по проекту Еврокомиссии «TACIS».

Метрологическую основу чешских спектрометров составляет цифровой многоканальный спектрометр DigiDART (торговая марка ORTEC, США). В его состав входят полупроводниковый детектор, многоканальный анализатор и программное обеспечение IsoPlusB32.

Основным отличием чешских спектрометров от известных ISOCART, является послойное сканирование упаковки по высоте, встроенное дополнительное оборудование (перестраиваемый коллиматор, весы, платформы вращения, улучшенная тыловая и боковая защита детекторов) и оригинальные программные надстройки. Все это повышает как качество измерений, так и потребительские свойства. Оценку неоднородности распределения активности можно просмотреть на экране монитора (рис. 4).

 

Рис. 4. Экранная форма, дающая представление о неоднородности распределения активности в исследуемых слоях упаковки

 

Спектрометры ENVINET были спроектированы, изготовлены, испытаны и смонтированы чешскими специалистами на производственной площадке ГУП МосНПО «Радон» в мае 2009 года. Опытная эксплуатация в течение года проходила без замечаний; возникающие вопросы оперативно решались по «горячей линии». Три участка, оборудованные чешскими спектрометрами (рис. 1-3) позволяют при односменной работе обеспечить характеризацию до 1500 м3 РАО в год.

Для повышения качества измерений работниками «Радона» изготовлены несколько объемных мер активности в виде 200-литровых бочек с различной плотностью наполнителя. Распределение плотности и активности – равномерное. Для исследований неравномерного распределения плотности и активности РАО с помощью специалистов Радиевого института им. В.Г. Хлопина изготовлен имитатор в виде 200-литровой бочки и набор из 25 двухнуклидных источников общей активностью 10 МБк. Его конструкция позволяет произвольно изменять расположение активности и различных наполнителей в бочке.

 

Рис. 3. Стационарный γ-спектрометр ENV.GMS-08.01s (перестраиваемый коллиматор, система электроохлаждения (Х-cooler), конвейер емкостью 21 упаковка, встроенные весы, платформа вращения)

 

Рекомендации по построению систем характеризации РАО

Практика показывает, что для проведения характеризации в круглогодичном режиме необходимо наличие специализированного здания (помещения), в противном случае возникает необходимость в большом количестве промежуточных разгрузочно-погрузочных операций по доставке упаковок РАО к месту измерений и возврату их на участки переработки или технологического хранения.

Эффективность контроля и достоверность результатов измерений возрастает при проведении характеризации всех первичных форм РАО (отходов, доставляемых на предприятие и образующихся в процессе производства). В этом случае не требуется в полном объеме проводить характеризацию промежуточных, полученных после переработки и окончательных форм РАО. Достаточно подтверждающих измерений некоторых характеристик отходов, остальные параметры нетрудно получить расчетным способом. Однако применение такого подхода требует организации системы маркировки.

Для реализации требований федеральных норм и правил к достоверности и оперативности передачи сведений об операциях с РВ и РАО в Систему государственного учета и контроля РВ и РАО необходима особая ответственность и дисциплина работников всех подразделений, на которых возложены обязанности по учету и контролю. Статус ответственного за учет и контроль в организации должен позволять самостоятельное создание условий для неукоснительного исполнения требований учета и контроля, вплоть до приостановки работ и отстранения от работы виновника нарушений. Примером может служить положение системы качества концерна «Росэнергоатом»: обязанности по учету и контролю ЯМ и РАО на АЭС осуществляют заместитель главного инженера по безопасности и отдел по безопасности [2].

Для качественного производства измерений обязательно наличие объемных мер активности. Незаменимую помощь в работе могут оказать каталоги радионуклидных источников и приборов отечественного и зарубежного производства. Обязательно наличие программы учета РАО, обеспечивающей ввод и оперативное получение сведений об отходах на всех стадиях обращения.

С учетом изложенного материала можно констатировать следующее:

  • большинство предприятий не сможет проводить характеризацию РАО самостоятельно по причине отсутствия оборудования и подготовленных работников или потому, что приобретение оборудования, обучение и содержание работников будет финансово обременительно;
  • необходима организация рынка услуг в области характеризации РАО и возложение обязанностей по его организации и управлению на будущего  национального оператора;
  • в нормы и правила следует внести изменения, устанавливающие пределы значимых расхождений результатов подтверждающих измерений при передаче РАО и снижающие требования к учетным измерениям в организациях, которые накапливают и временно хранят РАО для передачи их в специализированные организации.

Литература

  1. Тишков В.П. Организация и проведение отраслевой интеркалибрации аппаратуры и методов контроля среди лабораторий, обеспечивающих инвентаризацию состояния объектов и комплексное инженерно-радиационное обследование. 4-й Всероссийский семинар-совещание «Система государственного учета и контроля РВ и РАО». – Санкт-Петербург, 2010.
  2. РДЭО 0214-02. Система качества. Общее руководство по качеству. – Концерн «Росэнергоатом».

Автор

Вербицкий Виктор Владимирович