Ядерное погребение
Ядерное захоронение (также называемое «безопасным ограждением») — это метод вывода из эксплуатации ядерного оружия , при котором радиоактивные загрязнители заключаются в структурно долговечный материал, такой как бетон . Это предотвращает воздействие радиоактивных материалов и других загрязненных веществ на окружающую среду и деятельность человека. [1] Погребение обычно применяется к ядерным реакторам , а также к некоторым ядерным полигонам. Ядерное захоронение - наименее используемый из трех методов вывода из эксплуатации атомных электростанций , остальные - это демонтаж и отсроченный демонтаж (также известный как «безопасное хранение»). Использование ядерного захоронения более практично для крупных атомных электростанций, которые нуждаются как в долгосрочном, так и в краткосрочном захоронении, а также для электростанций, которые стремятся прекратить действие лицензий на свои объекты. [1] Захоронение используется в каждом конкретном случае, поскольку оно требует многолетнего наблюдения и сложности до тех пор, пока радиоактивность не перестанет вызывать серьезную озабоченность, что позволяет вывести из эксплуатации и в конечном итоге неограниченно высвободить имущество. Важными факторами также являются такие соображения, как финансовая поддержка и наличие технических ноу-хау. [2]
Подготовка
[ редактировать ]Первым шагом является прекращение операций и складирование отработавшего топлива или отходов. Ядерные реакторы производят высокоактивные отходы в виде отработанного ядерного топлива , которое продолжает выделять остаточное тепло из -за своей мощной радиоактивности. Хранение этих отходов под водой в бассейне отработавшего топлива предотвращает повреждение и безопасно поглощает радиацию. С годами радиоактивность и тепловыделение снижаются, пока отработавшее топливо не удастся извлечь из воды и поместить в контейнеры для захоронения. Когда реактор выводится из эксплуатации, частично отработанное топливо можно обращаться таким же образом. Реактор герметизирован, чтобы не допустить выхода радиоактивных частиц или газов. Наконец, отопительная вода откачивается и помещается в контейнеры для надлежащего обеззараживания. Обеззараживание – это процесс удаления радиоактивных загрязнений с оставшейся поверхности. Мойка и механическая очистка осуществляются в процессе обеззараживания с использованием химических реакторов, а глобальной целью является защита общественной безопасности и окружающей среды. [3] Охлаждающая жидкость также удаляется и хранится для надлежащей утилизации. Эту процедуру часто выполняет компания, владеющая заводом, а если компания не может этого сделать, то привлекаются должным образом квалифицированные подрядчики. После этой процедуры следует следующая процедура, связанная с радиоактивностью и радиоактивными отходами .
Вторая процедура – демонтаж сайта. Проект вывода из эксплуатации предназначен для удаления радиоактивных материалов. Термическая резка и механическая резка — два технических способа демонтажа и сноса. Термическую резку металлов применяют путем сжигания с высокой энергией в одной зоне концентрации. Механическая резка происходит в цеху с применением механической силы и разрезает реактивные материалы на две части или на небольшие куски. [4] Наиболее опасные отходы помещаются в радиоактивностойкие контейнеры, после чего контейнеры транспортируются в хранилища. Остальную территорию затем можно обеззаразить. Затем место тщательно проверяют на предмет каких-либо признаков радиации. Большую часть оставшихся отходов на объекте можно утилизировать обычным способом, поскольку они либо не загрязнены, либо уровень радиоактивности упал до безопасных пределов. Этот процесс часто завершается с помощью роботов, которые могут получить доступ к труднодоступным местам, которые считаются слишком радиоактивными для рабочих-людей. Робот был изготовлен на ВВЭР-440 типа ННР и находится в основном в Центральной и Восточной Европе, в России. [5] Основная идея использования роботов при дезактивации — снизить радиоактивность до уровня, при котором рабочие могут подвергнуться облучению. [6] Энергия робота подавалась от системы управления роботом и размещалась в манипуляторе. [5] Манипулятором можно управлять с помощью пульта. [6] Робот «Декомлер» выполняет обеззараживание, используя колесную и гусеничную системы. [5] Кроме того, робот должен быть строго лицензирован национальными регулирующими органами, поскольку материалы, обрабатываемые роботом, не должны выбрасываться наружу. [6] В противном случае это приведет к ядерному загрязнению как окружающей среды, так и людей.
Погребение
[ редактировать ]Захоронение представляет собой более трудоемкий процесс, чем защитное хранение и демонтаж как способ вывода из эксплуатации. [7] Самая простая процедура – захоронение источника радиоактивных отходов на самой площадке. После локализации и захоронения низкорадиоактивных источников отработавшего топлива может начаться процесс захоронения высокорадиоактивных частей станции. Само погребение выполнено из многочисленных слоев прочных материалов, среди которых обычно бетон. Первым шагом является накрытие зоны защитным щитом, который обычно состоит из радиоактивно-стойких материалов. Это позволяет работникам продолжать работу в значительно более низкой радиоактивной среде. Второй этап – самый ответственный и трудоемкий. Цементирующие материалы используются для покрытия участка цементом , впитывающим раствором и/или заполнителями. [8] Каждый слой цемента, раствора или заполнителя должен затвердеть и затвердеть перед добавлением следующего слоя. Для обеспечения безопасного сдерживания радиации внутри слоев цемента требуется время и надлежащие испытания. Последним шагом часто является окружение участка смесью глины или песка и гравия, а затем поверх участка укладывается почва.
Проекты захоронения должны быть определены и согласованы уполномоченной организацией, такой как NRC. Эти конструкции также должны быть одобренной альтернативой другим методам вывода из эксплуатации. Кроме того, поскольку ядерный объект часто находится в непосредственной близости от других общественных мест, общественность должна принять захоронение как вариант дезактивации и вывода из эксплуатации (D&D), прежде чем продолжить. [9] Иногда проводятся мелкомасштабные испытания, чтобы доказать таким организациям, как NRC, возможность передачи стандартного процесса. Подход консорциума также необходим для обеспечения более широкого понимания и финансирования ядерного захоронения. [9] Места для потенциального захоронения были определены в Великобритании, Японии, Литве, России и Тайване, но с начала 21 века требуются дальнейшие исследования и разработки методов ядерного захоронения. [9] Объекты должны регулярно проверяться на предмет нарушений сдерживающего барьера на протяжении десятилетий. Поэтому захоронение часто рассматривается как последнее средство при выводе из эксплуатации атомной электростанции или места ядерной катастрофы. [10]
Обеспокоенность
[ редактировать ]Многие опасения, связанные с ядерным захоронением, связаны с этикой и долгосрочной надежностью. Учитывая изначально опасное содержимое погребальных сооружений, они причиняют серьезный ущерб жителям близлежащих районов. Однажды созданные погребальные сооружения практически невозможно транспортировать или модифицировать, что делает места захоронения фактически постоянными в течение предполагаемого срока службы, часто до 1000 лет. [11] Кроме того, предполагаемая долговечность таких конструкций вызывает обеспокоенность по поводу целостности утечек в течение длительных периодов времени. В случае утечки содержимое ядерных отходов потенциально может радиоактивно загрязнить близлежащие источники воды, создавая серьезный риск для здоровья окружающих жителей и биосферы, возможно, нарушая принцип «загрязнитель платит» . [12] Общественное мнение играет важную роль в развитии мест ядерных захоронений, и может быть трудно обеспечить стабильное снабжение как финансированием, так и желающими рабочими. [13]
Постоянный, тщательный мониторинг и санитарная обработка любого места захоронения ядерных материалов необходимы для обеспечения его стабильности и эффективности в течение длительного периода времени, а это значительные расходы, которые не обязательно предсказуемы на весь срок службы объекта, оставляя финансовые обязательства для будущих поколений. [14] Здоровье и безопасность рабочих, наблюдающих за сооружением, также вызывают беспокойство; для справки: Чернобыльские захоронения получают около 9,2 мЗв в месяц, тогда как средний житель США получает 3,1 мЗв в год. [15]
Захоронение не является решением для всех типов радиоактивных отходов и неприемлемо для долгоживущих радионуклидов. [16]
Преимущества
[ редактировать ]Стоимость наблюдения будет ниже, чем стоимость наблюдения для варианта SAFSTOR (безопасное хранение). Стоимость захоронения меньше, чем стоимость демонтажа, поскольку для утилизации используется тот же объект, из которого поступили отходы. Однако эта стоимость вечна и с годами может вырасти. Использование захоронения требует меньшего количества рабочих и предотвращает их серьезный контакт с ядерными отходами. В некоторых случаях захоронение также обеспечивает дополнительные финансовые выгоды за счет снижения затрат на кондиционирование и обращение с отходами, поскольку радиоактивные отходы можно размещать вблизи ограждений для захоронения, чтобы получить выгоду от распада. [17] Помимо снижения затрат, это также сводит к минимуму взаимодействие общественности с проектом и количество ядерной радиации, выделяемой отходами. Захоронив ядерные отходы на одном объекте, инженеры смогут укрепить объект, чтобы обеспечить безопасность для населения и окружающей среды. Захоронение также предпочтительнее в случаях, когда отложенный демонтаж атомной электростанции потенциально может увеличить финансовое бремя и/или опасный радиоактивный распад. [18] Помимо прямых практических преимуществ, захоронение также рассматривалось как шаг, который может принести пользу всему процессу дезактивации и вывода из эксплуатации, хотя необходимы дальнейшие исследования и разработки, прежде чем его можно будет считать жизнеспособным вариантом. [9]
Комиссия по ядерному регулированию США
[ редактировать ]Комиссия по ядерному регулированию США ( USNRC ) обеспечивает лицензирование процесса захоронения, а также программы исследований и разработок (НИОКР), помогающие вывести из эксплуатации атомные электростанции. USNRC продолжит разработку правил захоронения. NRC просит компании, эксплуатирующие электростанции, откладывать деньги, пока электростанция работает, на будущие расходы на ее остановку и очистку. СРН решил, что для того, чтобы ядерное захоронение стало возможным, необходимо создать долгосрочную структуру специально для изоляции радиоактивных отходов. [19] Если сооружения построены неправильно, в них может просочиться вода и заразить население радиоактивными отходами. NRC ввел такие законы, как Закон о политике в отношении ядерных отходов 1982 года и Политика в области низкоактивных радиоактивных отходов . Эта политика помогает регулировать правительства штатов в отношении процедур и мер предосторожности, необходимых для утилизации ядерных отходов. В Политике в отношении ядерных отходов 1982 года говорится, что ответственность федерального правительства заключается в обеспечении постоянного захоронения высокоактивных радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива. Если штаты также согласились следовать §274 Закона об атомной энергии, они могут взять на себя ответственность за утилизацию низкоактивных отходов и получить для этой цели средства от федерального правительства. [19]
Другие комиссии, стремящиеся улучшить ядерное захоронение как решение, включают Партнерство по цементным барьерам (CBP). [8] и Министерство энергетики США (DOE). [10] Исследовательские центры, например, на реке Саванна. [20] и Ливерморская лаборатория Лоуренса внесли свой вклад в понимание безопасного захоронения ядерных материалов. [7]
Примеры сдерживания
[ редактировать ]Есть несколько примеров успешных процедур захоронения. В Эль-Кабриле, Испания, была использована концепция многобетонного барьера, при которой бочки с радиоактивными отходами помещаются в бетонные коробки. Эти ящики затем помещаются в железобетонное хранилище, герметизированное водонепроницаемым покрытием, чтобы предотвратить утечку опасной жидкости из бочек. [21] На АЭС Халлам для окутывания радиоактивных остатков использовались расширяющийся бетон, герметизация проходок, песок, водонепроницаемые поливиниловые мембраны и земля. [22] На АЭС Пиква для герметизации внутреннего реактора снова использовались сварные швы и песок, а затем герметизировали водонепроницаемой мембраной. На электростанции с кипящим атомным пароперегревателем (БОНУС) в Ринконе, Пуэрто-Рико, была построена бетонная плита для покрытия верхней поверхности, а для обеспечения проходки на нижней поверхности использовалась сварка уплотнений. [22]
Чернобыльская катастрофа – одна из самых страшных ядерных катастроф. Первоначальное здание содержания, широко известное как саркофаг, не считалось подходящим устройством для захоронения. Его было сложно или невозможно ремонтировать и обслуживать из-за чрезвычайно высокого уровня радиации. была Новая структура структурно завершена и введена в действие в конце 2016 года и завершена в 2019 году. [15] Высота сооружения составляет 108 метров, длина – 260 метров, пролет – 165 метров. Основная арка состоит из трехслойных радиационно-стойких панелей из нержавеющей стали, покрытых поликарбонатом , который обеспечит защиту, необходимую для сдерживания радиоактивности. Конструкция весит более 30 000 тонн и полностью закрывает реактор № 4. Эта новая гробница рассчитана на срок службы более 100 лет и имеет специальные системы вентиляции и температуры для предотвращения конденсации радиоактивных жидкостей внутри, что может привести к нарушению условий содержания. Новая структура сдерживания по-прежнему считается временной, с целью дать правительству Украины и ЕС время разработать способы надлежащего вывода завода из эксплуатации и очистки территории.
Другие примеры
[ редактировать ]- Люсенс , Швейцария — первоначально был захоронен в пещере, а затем обеззаражен.
- Додеваард , Нидерланды – захоронен на 40 лет в ожидании окончательного вывода из эксплуатации; также называется «безопасным корпусом»
- Рунит-Доум , Маршалловы острова — большая бетонная гробница, построенная в 1980 году в кратере от атомного взрыва, внутри которой находится загрязненная почва.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Снайдер, Кеннет А. (2003). Оценка состояния конкретных ядерных конструкций, рассматриваемых для захоронения (Отчет). doi : 10.6028/NIST.IR.7026 . S2CID 59041590 .
- ^ «Выбор стратегии вывода из эксплуатации ядерных объектов» . Агентство по ядерной энергии (АЯЭ) . Проверено 3 ноября 2020 г.
- ^ Нойнаерт, Л. (2012). «Процессы и технологии дезактивации в проектах вывода из эксплуатации ядерных объектов». Ядерный вывод из эксплуатации . стр. 319–345. дои : 10.1533/9780857095336.2.319 . ISBN 978-0-85709-115-4 .
- ^ Штайнер, Х. (2012). «Процессы и технологии демонтажа и сноса в проектах вывода из эксплуатации ядерных объектов». Ядерный вывод из эксплуатации . стр. 293–318. дои : 10.1533/9780857095336.2.293 . ISBN 978-0-85709-115-4 .
- ^ Перейти обратно: а б с Старый, Михал; Новотный, Франтишек; Горак, Марсель; Стара, Мари (ноябрь 2020 г.). «Робот для отбора проб трубопроводов первого контура выведенных из эксплуатации атомных объектов». Автоматизация в строительстве . 119 : 103303. doi : 10.1016/j.autcon.2020.103303 . S2CID 224904280 .
- ^ Перейти обратно: а б с Сьюард, Дерек В.; Бакари, Мохамед Дж. (2005). «Использование робототехники и автоматизации при выводе из эксплуатации ядерных объектов». Материалы 22-го Международного симпозиума по автоматизации и робототехнике в строительстве . дои : 10.22260/ISARC2005/0003 .
- ^ Перейти обратно: а б Хекман, Ричард А. (1 ноября 1978 г.). «Вывод из эксплуатации наземных объектов, связанных с могильниками глубокого геологического захоронения высокоактивных ядерных отходов» . Международный симпозиум по выводу из эксплуатации ядерных установок, Вена, Австрия, 13 ноября 1978 года . Проверено 3 ноября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Бернс, Х.; Лэнгтон, К.; Флах, Г.; Коссон, Д. (15 ноября 2010 г.). «ДОСТИЖЕНИЯ ПАРТНЕРСТВА ПО ЦЕМЕНТНЫМ БАРЬЕРАМ И АКТУАЛЬНОСТЬ ДЛЯ КОМПЛЕКСА МЭР» . Конференция WM2011 . Проверено 3 ноября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Бирк, Сандра Маргарет; Хэнсон, Роберт Гейл; Вернон, Дональд Кейт (1 сентября 2000 г.). «Проект исследований и разработок по стабилизации/захоронению отходов на месте» . Спектр 2000, Чаттануга, Теннесси, 24.09.2000, 28.09.2000 . Проверено 3 ноября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Лэнгтон, К.; Ричард Дименна, Р. (29 января 2008 г.). «ПАРТНЕРСТВО ПО РАЗРАБОТКЕ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЦЕМЕНТНЫХ БАРЬЕРОВ И МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЯДЕРНОЙ ПРИМЕНЕНИИ – 8388» . Управление отходами 2008 . Проверено 3 ноября 2020 г.
- ^ Бирк, Хэнсон, Вернон младший, С.М., Р.Г., ДК (сентябрь 2000 г.). «Погребение: пришло время пересмотреть эту технологию» (PDF) . Национальная инженерно-экологическая лаборатория Айдахо .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Суррей, Джон (июль 1992 г.). «Этика вывода из эксплуатации ядерных объектов». Энергетическая политика . 20 (7): 632–640. Бибкод : 1992EnPol..20..632S . дои : 10.1016/0301-4215(92)90005-М .
- ^ У. Тернер «Комментарии к «Описанию проекта - вывод из эксплуатации реактора WR-1 на месте на площадке лабораторий Уайтшелл» (регистрационный номер 80124)» CEAA-ACEE Получено с https://www.ceaa-acee.gc. ca/050/documents/p80124/114854E.pdf
- ^ Бирк, Хэнсон, Вернон младший, С.М., Р.Г., ДК (сентябрь 2000 г.). «Погребение: пришло время пересмотреть эту технологию» (PDF) . Национальная инженерно-экологическая лаборатория Айдахо .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б «Исследование биологических эффектов радиации» . НРК США . Март 2017 года . Проверено 3 ноября 2020 г. .
- ^ Стратегии вывода из эксплуатации объектов, использующих радиоактивные материалы (PDF) . Международное агентство по атомной энергии. 2007. с. 4. ISBN 978-92-0-113206-2 .
- ^ Тирфельдт, С. (2012). «Стратегии безопасного ограждения и захоронения в проектах вывода из эксплуатации ядерных объектов». Ядерный вывод из эксплуатации . стр. 245–292. дои : 10.1533/9780857095336.2.245 . ISBN 978-0-85709-115-4 .
- ^ Макинтайр, П.Дж. (2012). «Политика вывода из эксплуатации ядерных объектов, инфраструктура, стратегии и планирование проектов». Ядерный вывод из эксплуатации . стр. 33–48. дои : 10.1533/9780857095336.1.33 . ISBN 978-0-85709-115-4 .
- ^ Перейти обратно: а б «НРК: О НРК» . www.nrc.gov . Проверено 3 ноября 2020 г.
- ^ Глэдден, Дж.; Серрато, М.; Лэнгтон, К.; Лонг, Т.; Бланкеншип, Дж.; Ханна, Г.; Стаблфилд, Р.; Силадьи, А. (25 августа 2010 г.). «РАЗРАЖЕНИЯ ДЛЯ СОСТАВОВ ЗАТИРОВОК ДЛЯ ЗАКРЫТИЯ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТРАТЕГИЙ НА ПЛОЩАДКЕ» . 13-Я МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ОБРАЩЕНИЮ С РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ . Проверено 3 ноября 2020 г.
- ^ Зейтц, Р.Р. (август 2002 г.). «Захоронение с использованием цементирующих материалов: соображения проектирования и международный опыт» (PDF) . Национальная инженерно-экологическая лаборатория Айдахо .
- ^ Перейти обратно: а б Бирк, Хэнсон, Вернон младший, С.М., Р.Г., ДК (сентябрь 2000 г.). «Погребение: пришло время пересмотреть эту технологию» (PDF) . Национальная инженерно-экологическая лаборатория Айдахо .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Леггетт, Тео (26 октября 2023 г.). «Что происходит после закрытия атомной электростанции?» . Новости Би-би-си .
- Коркхилл, Клэр (22 апреля 2016 г.). «Чернобыль: новая могила сделает это место безопасным на 100 лет» . Разговор .
- Лохбаум, Дэйв. (2013). Вывод из эксплуатации атомной станции. Бюллетень ученых-атомщиков. Получено с http://thebulletin.org/nuclear-plant-decommissioning.
- Комиссия по ядерному регулированию США (2017). NRC: Вывод из эксплуатации ядерных объектов. Получено с https://www.nrc.gov/waste/decommissioning.html.