Специалисты ТРИНИТИ приняли участие в разработке технологии дезактивации радиационно-загрязненного оборудования в озоновых ваннах

Специалисты ТВЭЛ и ТРИНИТИ разработали технологию дезактивации металлических элементов радиационно загрязненного оборудования, выведенного из эксплуатации. Она гораздо эффективнее зарубежных аналогов, а главное — позволяет кратно сократить длительность очистки и вторичные жидкие РАО.

Полезная «шипучка»

Оборудование АЭС из коррозионно-стойких сталей обыч­но дезактивируют химическими методами. Элементы, требующие снятия остаточной радиоактивности (она, как правило, накапливает­ся в тонком оксидном слое на поверхностях), долго отмывают специальными растворами: перманганата калия в щелочи, затем кислотным. Процесс продолжительный, шесть — восемь часов, и за­тратный, к тому же приво­дит к образованию большого объема вторичных жидких радиоактивных отходов.

Специалисты ТРИНИТИ по заказу ТВЭЛ разработали альтернативный метод. Вместо раствора перманганата калия в полости оборудования или в дезактивационные ванны подается вода, насыщенная пузырьками озона в очень высокой кон­центрации, — этакая «шипучка», нагретая до 95 °C. Озон — неагрессивный, эко­логически чистый и сильный окислитель. Очистка водно-газовой смесью занимает всего 20 минут, рассказывает руководитель проекта от ТРИНИТИ Игорь Вторушин. Это обеспечивает не только экономию времени и ресурсов, но и безопасность персонала: чем бы­стрее процесс очистки, тем меньше дозовая нагрузка.

Минимум отходов

Обильное «купание» радиационно загрязненных изде­лий в дезактивационной ван­не с раствором перманганата калия требует неоднократной замены реагента. Водно-озоновая система меня­ет ситуацию в корне.

«Озон не вносит в ЖРО никаких дополнительных химических соединений, в отличие от перманганата калия», — поясняет Игорь Вторушин.

После использования озонсодержащую воду менять не надо, нужно только повысить содержание озона — добавить «пузырьков». Объем ЖРО даже после трех-четырех (в зависимости от сте­пени загрязнения) циклов очистки не меняется.

«Переработка вторичных ЖРО сложная и затратная, — говорит главный эксперт по выводу из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов ТВЭЛ Александр Ермаков. — Нужны системы для сбора и транспортировки, установки для переработки и отверждения. Отвержденные продук­ты в специальных контейнерах после временного хранения передают на пункты захоронения РАО. Вся эта цепочка предполагает и серьезные технологические уси­лия, и большие финансовые затраты. В нашей технологии мы не используем столько химически опасных реагентов, наш реагент — озон, форма существования кислорода. До и после обработки дета­ли промываются раствором щавелевой кислоты, но концентрация у нее слабая, реагентов, попадающих в ЖРО, меньше в десятки раз. В итоге упрощается переработка ЖРО, и мы можем отправлять в пунк­ты захоронения значительно меньше отходов. Все это кратно сокращает траты на обращение с РАО».

Повышение температуры

Использование озона не эксклюзив. Toshiba, например, применяет для дезактивации водный раствор озона, рабочая температура раство­рения оксидной пленки — 70 °C. Но растворимость озона падает по мере увеличения температуры, то есть его концентрация в растворе снижается. А скорость разрыхления оксидной пленки стали и перехода содержащихся в ней радионуклидов в растворенное состояние резко возрастает с повышением температуры.

Стенд дезактивации

Ученые ТРИНИТИ сделали значительный шаг впе­ред, взяв озон высокой концентрации в газообразном состоянии. Технология по­зволяет поднять температуру среды до 95 °C (в воде при такой температуре озон прак­тически нерастворим).

«При температуре, близкой к 95 °C, оксид хрома вступает в ин­тенсивную реакцию не с растворенным в воде озоном, а с газообразным, диффундирующим через тонкий слой воды газового пузыря. Чем меньше пузырь и тоньше пленка воды, тем быстрее происходит диффузия озона и окисление оксида хрома. Мы снабдили установку озонаторами, которые позволяют вырабатывать озон с концентрацией свыше 200 мг/л. У зарубежных аналогов — максимум 100 мг/л. Концентрированный озон и управле­ние дисперсностью газовой фазы при высокой температу­ре жидкой фазы обеспечива­ют преимущество», — рассказывает Игорь Вторушин.

Практическое применение

В ТРИНИТИ построили экс­периментальный стенд для отработки режимов дезактивации озоном высокой концентрации и транспортируемый модульный стенд для дезактивации трубного оборудования АЭС.

«Сейчас разработка на стадии модельных экспериментов — с элементами, имеющими габариты настоящего оборудования. Испытания на реальном объекте планируются в этом году», — говорит Александр Ермаков.

Полноценные натурные испытания пройдут в Северске, на парогенераторах в Опытно-демонстрационном центре вывода из эксплуа­тации уранграфитовых ре­акторов. Туда отправят модульный стенд. Параллельно готовят еще одну площадку — на радиохимическом заводе «Маяка» в Озерске.

«Технологию решили использовать для дезактивации де­монтированного разборного оборудования из коррозионно-стойких хромсодержащих сплавов и сталей, — рассказывает начальник группы испытательной лаборатории ЦЗЛ «Маяка» Наталья Кузне­цова. — Специалисты ТРИНИТИ оценивают затраты на модернизацию участка дезактивации радиохимического завода с учетом внедрения инновационной технологии. По результатам будет принято решение о проведении работ».

По словам Игоря Вторушина, в случае успеха стендовых испытаний опытное оборудование для дезактивации озоном высокой концентрации появится на предприятиях «Росатома» к 2025 году.

Истчоник: "Страна Ростатом"