Торий-урановый топливный цикл. Уран-плутониевый топливный цикл быстрых реакторов-размножителей. Обработка радиоактивных отходов, страница 7

Для отверждения жидких ОВУА в качестве первого шага применяют кальцинацию, т. е. удаление жидкости из высокоактивного раствора прокаливанием при высоких температурах (900 °С). При этом образу­ются нитраты или оксиды металлов. Применяется также другой способ, с помощью которого раствор высокоактивных отходов может быть ц,е-нитрирован добавлением горячей муравьиной кислоты, в результате чего при кальцинации образуются только оксиды. Известны четыре различных технологии кальцинации: в тиглях, в кипящем слое, путем разбрызги­вания и в ротационных трубах. Однако продукты кальцинации недоста­точно устойчивы к выщелачиванию. Кроме того, они не обладают высо­кой теплопроводностью и механической прочностью. Поэтому они рас­сматриваются лишь как промежуточные продукты, которые могут быть преобразованы в стеклообразные или керамические материалы. Образо­ванная из них смесь может быть разбавлена с добавлением кремния бора или фосфора при температуре 1000 - 1200 ° С и превращена в три типа стекла: боросиликатное, фосфатное и борофосфатное. Наибольшее при тeмпepaтуре до 200 0С.

Все высокоактивные отходы, получаемые при переработке из ежегод­но выгружаемого топлива LWR мощностью 1 ГВт(эл.), после отвержде­ния и остекловывания будут преобразованы в концентрированные отхо­ды объемом 2.5 —5м3. Соответственно на каждую тонну тяжелого ме­талла отраставшего топлива LWR будет приходиться 0,07 - 0,15 м3 остеклованных отходов. Блоки боросиликатного стекла получают, зали­вая соответствующий расплав в стальные канистры. Применяют и другой интересный способ отверждения, состоящий во внедрении фосфатного или боросиликатного стекла в металлическую матрицу в виде стеклян­ного бисера или стойких к выщелачиванию керамических гранул.

Стеклянные блоки, отлитые в стальных канистрах, имеют объем 77 — 180 л. Стальные канистры завариваются и охлаждаются во временном хранилище до их отправки на окончательное захоронение.

Отверждение и  хранение твердых отходов высокой удельной активности

Твердые ОВУА состоят в основном из материала оболочек твэлов и концевых деталей ТВС, а также нерастворимых осадков топлива (0,6 м3 конструкционных материалов и примерно 4 кг нерастворимых осадков на тонну тяжелых металлов перерабатываемого топлива). Первоначаль­но эти отходы помещают во временное хранилище под воду. Для оконча­тельного захоронения твердые отходы смешивают с жидким бетоном. Эту смесь заливают в канистры, которые, в свою очередь, помещают в защитные корпуса. При этом все пространство в защитных корпусах заливают цементом и закрывают крышками. Предлагаются и другие способы ,такие как  внедрение материала оболочек твэлов в свинцовую матрицу, но они  пока еще требуют изучения.

3.2  Обработка отходов средней удельной активности

Водные растворы ОСУА концентрируются выпариванием и обрабаты­ваются в денитраторе. Объем ОСУА составляет 0,6 м3 на тонну тяжелых металлов отработавшего топлива. Впоследствии эти концентраты могут быть смешаны цементом и загружены в барабаны, которые после охлаж­дения закрываются крышками. Некоторые преимущесгва по сравне­нию с цементацией имеет битуминизация отходов, позволяющая умень­шить объем отвержденного продукта.

Органические растворы ОСУА обрабатываются фосфорной кислотой, которая позволяет провести очистку керосина для его повторного ис­пользованя. Остающиеся после обработки органические отходы смеши­ваются с гранулированным пластиком. Образующийся при этом гомогенизированый раствор заливается в барабаны и герметизируется

3.3  Рбработка других отходов

Твердые отходы низкой удельной активности (ОНУА) концентриру­ются nocpедством прессования и прокаливания, жидкие - в основном  выпариванием.Сконцентрированные отходы цементируются или битуминизируются, загружаются в барабаны и гермитизируются.