[go: up one dir, main page]

RU2688137C1 - Способ обращения с отработавшим реакторным графитом ядерного уран-графитового реактора - Google Patents

Способ обращения с отработавшим реакторным графитом ядерного уран-графитового реактора Download PDF

Info

Publication number
RU2688137C1
RU2688137C1 RU2018127978A RU2018127978A RU2688137C1 RU 2688137 C1 RU2688137 C1 RU 2688137C1 RU 2018127978 A RU2018127978 A RU 2018127978A RU 2018127978 A RU2018127978 A RU 2018127978A RU 2688137 C1 RU2688137 C1 RU 2688137C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
graphite
spent
reactor
uranium
dismantling
Prior art date
Application number
RU2018127978A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Васильевич Бузинов
Андрей Федорович Ганюшкин
Алексей Валерьевич Заика
Алексей Валерьевич Мальцев
Ирина Евгеньевна Мальцева
Виктор Алексеевич Новолодский
Владимир Иванович Перегуда
Денис Владимирович Савельев
Александр Иванович Шибаев
Original Assignee
АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-производственное объединение "Энергоатоминвент" (АО "НПО "Энергоатоминвент")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-производственное объединение "Энергоатоминвент" (АО "НПО "Энергоатоминвент") filed Critical АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-производственное объединение "Энергоатоминвент" (АО "НПО "Энергоатоминвент")
Priority to RU2018127978A priority Critical patent/RU2688137C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2688137C1 publication Critical patent/RU2688137C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28Treating solids
    • G21F9/34Disposal of solid waste

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области обращения с твердыми радиоактивными отходами, в частности обращению с отработавшим графитом (ОГ) при выводе из эксплуатации уран-графитовых реакторов. Способ обращения с отработавшим реакторным графитом при выводе из эксплуатации уран-графитовых реакторов включает предварительную временную выдержку графитовой кладки, демонтаж кладки, упаковку отработавшего графита в контейнеры и захоронение в приповерхностном или глубинном пункте захоронения. Перед демонтажом графитовой кладки осуществляют пропитку графитовых блоков акриловой грунтовкой на водной основе. Изобретение позволяет создать дополнительные защитные барьеры безопасности при демонтаже ОГ, транспортировке графитовых блоков и упаковке ОГ в контейнеры и снизить коллективные дозы облучения персонала при обращении с ОГ при выводе из эксплуатации уран-графитовых реакторов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области обращения с твердыми радиоактивными отходами (РАО), в частности, обращению с отработавшим графитом (ОГ) при выводе из эксплуатации уран-графитовых реакторов (УТР).
Одной из актуальнейших проблем, связанных с выводом из эксплуатации атомных электростанций с уран-графитовыми реакторами, является проблема обращения с радиоактивным графитом. Суммарное количество реакторного графита на выводимых из эксплуатации АЭС в России составит ~ 40000 тонн.
Графит используется в качестве замедлителя в уран-графитовых реакторах. Как пример, активная зона уран-графитового реактора РБМК-1000, построена из плотно стоящих графитовых колонн размерами 250*250*8000 со сквозным по всей высоте каждой колонны вертикальным отверстием диаметром 114 мм. Каждая колонна состоит из графитовых блоков 250*250*600. Общая масса всего ОГ на 1-м блоке Ленинградской АЭС распределена следующим образом:
Figure 00000001
В процессе вывода из эксплуатации энергоблока ядерного реактора типа РБМК, весь графит из графитовой кладки переходит в категорию РАО 1÷4 класса.
Учитывая горючесть графита, его хранение требует специальных мер безопасности. Кроме того, углерод - один из самых распространенных элементов живых систем. Поэтому при попадании в природную среду он может стать частью живых систем и подвергнуть ее внутреннему облучению, приводящему к различным негативным последствиям.
Радионуклиды в графите в процессе эксплуатации появляются в результате:
1- нейтронной активации примесей графита и самого углерода матрицы, а также активации газовой смеси, охлаждающей графит;
2- попадания в кладку продуктов деления ядерного топлива и продуктов коррозии, а также самого топлива при нарушении герметичности технологических каналов (ТК). Ячейки, в которых происходила разгерметизация ТК, известны из журналов эксплуатации реактора.
Графит, радиоактивность которого определяется радионуклидами активационного происхождения, относятся, как правило, к РАО 2-4 класса. Определяющим 2 класс твердых РАО является долгоживущий радионуклид углерод С-14 с максимальной удельной активностью не выше 106 Бк/г.Третий и четвертый классы твердых РАО определяется в основном кобальтом Со-60.
При попадании в графитовую кладку урана-235 и трансурановых радионуклидов при аварийных протечках ЯМ из технологических каналов возможно образование РАО 1-го и 2-го класса. Участки с данными радиоактивными загрязнениями локализованы в отдельных местах кладки. Этих участков немного, они ограничены по объему. С увеличением времени эксплуатации количество этих участков после прорыва топлива может увеличиваться, при этом возможно загрязнение ближайших соседних графитовых колонн. Федеральный Закон РФ №190-ФЗ от 11.07.2011 требует подземного захоронения твердых долгоживущих РАО 2 класса на глубину более 100 м.
До последнего времени в мировом опыте не существовало единых отработанных, экологически безопасных и надежных способов обращения с подобным графитом, с окончательным захоронением его, как твердых РАО, особенно для уран-графитовых реакторов больших мощностей РБМК.
Все варианты обращения с ОГ начинаются с временной выдержки кладки ОГ после изъятия ТВС (выдержка 10-20 лет, применяется для всех реакторов) для уменьшения дозовых нагрузок на обслуживающий персонал за счет распада основных короткоживущих γ-радионуклидов, особенно 60Со, после чего непосредственно следуют этапы обращения с ОГ.
Известен способ обращения с ОГ, заключающийся в подземном захоронении целиком реактора по месту его эксплуатации с принятием мер безопасности по выщелачиванию долгоживущих нуклидов на время более 300 лет. При этом графитовая кладка не извлекается из реакторной установки. (А.О. Павлюк. Технические решения и опыт АО «ОДЦ УГР» по обращению с облученным графитом при выводе из эксплуатации. Москва. 21.22.11.2017. http://www.atomeco.org/mediafiles/u/files/2017/materials/06_ATOMEKO_Pavlyuk_A.O..pdf). Данное техническое решение осуществлено в Сибирском химическом комбинате. Реализация данного способа стала возможной вследствие того, что верхний уровень графитовой кладки в этих реакторах ниже нулевой отметки на несколько метров, что позволило создать «зеленую площадку».
Для реакторов УГР большой мощности (РБМК-1000, РБМК-1500), уровень пола центрального зала которых выше нулевой отметки на ~20 метров, этот способ обращения с ОГ не подходит.
Известен подобный способ переработки на небольших УГР - Курчатовский институт, где ОГ из кладки демонтировался частично, и оставшаяся часть кладки вместе с корпусом реактора изымалась подъемным краном и перемещалась к месту дальнейшей переработки (А.А. Абрамов, В.В. Вагин, и др. Ликвидация крупных ядерно- и радиационно-опасных объектов в условиях плотной жилой застройки г. Москвы. НИЦ«Курчатовский Институт».2015 г).
Недостатком способа является обязательное появление радиоактивной пыли, которая возникает при демонтаже графитовых блоков кладки и перемещении их к месту дальнейшей переработки. Кроме того способ изъятия всего корпуса реактора с оставшимся графитом, используемый для малых реакторов, неприменим для РБМК -1000 и РБМК -1500, из-за больших размеров и массы реакторов.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ обращения с отработавшим графитом, включающий предварительную временную выдержку графитовой кладки, демонтаж кладки, упаковку отработавшего графита в контейнеры и захоронение в приповерхностном или глубинном пункте захоронения (М.А. Туктаров, Л.А. Андреева, А.А. Роменков. Кондиционирование реакторного графита выводимых из эксплуатации уран-графитовых реакторов для целей захоронения. АО «НИКИЭТ», Москва, 2016. http://www.atomic-energy.ru/articles/2016/06/08/66585. Схема обращения с ОГ представлена на фиг. 1. Выбор стратегии захоронения ОГ в приповерхностном или глубинном пункте захоронения РАО (ПЗРО) - определяется рядом технико-экономических факторов, и в том числе расположением ядерной установки (ЯУ), наличием транспортной инфраструктуры от ЯУ к ПЗРО, радионуклидным составом отходов и др.
Недостатком наиболее близкого аналога является образование радиоактивной пыли при демонтаже графитовой кладки, транспортировке графитовых блоков и упаковке ОГ в контейнеры. Это связано с изменение механических свойств графита в процессе эксплуатации. При долголетнем облучении графитовой кладки РБМК быстрыми нейтронами и при тепловых нагрузках на графитовые колонны, графит реактора теряет плотность, становится трещиноватым, рыхлым и хрупким, особенно в областях центрального отверстия колонны, расположенных ближе к технологическому каналу. В графитовых колоннах появляются излучины в направлении от центра реактора, и концу срока эксплуатации в колоннах появляются продольные трещины. Поэтому при любой механической операции при демонтаже и транспортировке образуется радиоактивная пыль. Пыль содержит высокие концентрации β-радионуклидов в частности тритий, 36Cl и радиоактивный 14С, которые практически не распадаются, за время выдержки реактора.
Задача, решаемая изобретением, заключается в создании дополнительных барьеров безопасности при демонтаже отработавшего графита, транспортировке графитовых блоков и упаковке ОГ в контейнеры
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в способе обращения с отработавшим реакторным графитом при выводе из эксплуатации уран-графитовых реакторов, включающем предварительную временную выдержку графитовой кладки, демонтаж кладки, упаковку отработавшего графита в контейнеры и захоронение в приповерхностном или глубинном пункте захоронения, предложено перед демонтажем графитовой кладки осуществлять пропитку графитовых блоков акриловой грунтовкой на водной основе.
Кроме того, предложено на поверхность каналов в графитовых блоках наносить 2-3 слоев грунтовки с просушкой после каждой пропитки, а непосредственно при выемке графитовых колонн производить пропитку их наружных поверхностей путем нанесения одного слоя грунтовки.
В предлагаемом техническом решении использован следующий отличительный признак: перед демонтажем графитовой кладки осуществляют пропитку графитовых блоков акриловой грунтовкой на водной основе.
В порядке обоснования соответствия заявленного отличительного признака изобретения критериям новизна, изобретательский уровень приводим следующее. По сравнению с ближайшим аналогом пропитка графитовых блоков акриловой грунтовкой на водной основе позволяет создать дополнительные барьеры безопасности при демонтаже отработавшего графита энергоблока транспортировке графитовых блоков и упаковке ОГ в контейнеры. Это связано с тем, что распыляемая акриловая пропитка на водной основе, быстро и глубоко проникает в поры и трещины, надежно фиксирует рыхлый поверхностный слой графита, примыкавшего к технологическим каналам, препятствуя образованию радиоактивной пыли различных стадиях обращения с отработавшим реакторным графитом. Временной промежуток между нанесением слоев пропитки выбирается соответственно технологическому паспорту на пропитку. Ожидаемый расход акриловой грунтовки глубокого проникновения ~250-350 г/м2 в зависимости от впитывающей способности графита и количества слоев покрытия.
При извлечении графитовой колонны из кладки, графитовые блоки будут тереться наружными поверхностями о соседние графитовые колонны, генерируя радиоактивную пыль в воздушное пространство центрального зала. Для предотвращения этого процесса предложено дополнительно наносить быстросохнущее акриловое покрытие на наружные поверхности графитовых блоков непосредственно при выемке колонны в центральный зал энергоблока.
После пропитки каналов и наружных поверхностей графитовые блоки можно перемещать, укладывать в контейнеры и готовить к захоронению.
Использование грунтовки глубокого проникновения на водной основе позволяет обеспечить экологическую и пожарную безопасность при проведении работ.
Пропитка графитовых блоков акриловой грунтовкой на водной основе была опробована на реальных графитовых блоках типа ГР-280 (не бывших в эксплуатации) размерами 250*250*600 с внутренним сквозным отверстием диаметром 114 мм.
Блок разрезался поперек на две равные половины, размерами 250*250*300. Пропитку проводили краскораспылителем с наружной и внутренней поверхностей обеих половинок блока. Применялась акриловая грунтовка (марка Knauf-Multi Grund). Выдержка между нанесением слоев грунтовки 1 день.
Оценка склонности поверхностей графитовых блоков к пылеобразованию определялась следующим образом:
Одна половина графитового блока гранью 250*300 укладывалась на ровную поверхность, на полиэтиленовую пленку. Вторая половина перемещалась с трением по первой 50 раз, с давлением на первую половину блока только весом второй половины ~27 кг. Число перемещений одной половины графитовых блоков относительно другой было выбрано из расчета, что каждая графитовая колонна высотой 8 м при извлечении из кладки будет тереться о соседние колонны двумя сторонами.
Собранная графитовая пыль и крошка, образовавшиеся в результате истирании половинок блоков, взвешивались на электронных весах RE-260.
Проведенные испытания показали, что пропитка графитовых блоков акриловой грунтовкой на водной основе позволяет снизить пылеобразование при одноразовой обработке в 18 раз. При нанесении двух и трех слоев грунтовки снижение составляет 25-30 раз. Нанесение следующих слоев экономически нецелесообразно.
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет создать дополнительные защитные барьеры безопасности при демонтаже отработавшего графита, транспортировке графитовых блоков и упаковке ОГ в контейнеры и снизить коллективные дозы облучения персонала при обращении с отработавшим реакторным графитом при выводе из эксплуатации уран-графитовых реакторов

Claims (2)

1. Способ обращения с отработавшим реакторным графитом при выводе из эксплуатации уран-графитовых реакторов, включающий предварительную временную выдержку графитовой кладки, демонтаж кладки, упаковку отработавшего графита в контейнеры и захоронение в приповерхностном или глубинном пункте захоронения, отличающийся тем, что перед демонтажом графитовой кладки осуществляют пропитку графитовых блоков акриловой грунтовкой на водной основе.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на поверхность каналов в графитовых блоках наносят 2-3 слоя грунтовки с просушкой после каждой пропитки, а непосредственно при выемке графитовых колонн производят пропитку их наружных поверхностей путем нанесения одного слоя грунтовки.
RU2018127978A 2018-07-30 2018-07-30 Способ обращения с отработавшим реакторным графитом ядерного уран-графитового реактора RU2688137C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127978A RU2688137C1 (ru) 2018-07-30 2018-07-30 Способ обращения с отработавшим реакторным графитом ядерного уран-графитового реактора

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127978A RU2688137C1 (ru) 2018-07-30 2018-07-30 Способ обращения с отработавшим реакторным графитом ядерного уран-графитового реактора

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688137C1 true RU2688137C1 (ru) 2019-05-20

Family

ID=66578791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018127978A RU2688137C1 (ru) 2018-07-30 2018-07-30 Способ обращения с отработавшим реакторным графитом ядерного уран-графитового реактора

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688137C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792291C1 (ru) * 2022-07-26 2023-03-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ очистки реакторного графита от примесей
CN116612911A (zh) * 2023-04-19 2023-08-18 岭东核电有限公司 压水堆退役控制棒组件的处理方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4439491A (en) * 1982-11-18 1984-03-27 Great Lakes Carbon Corporation Oxidation retardant for graphite
RU2066495C1 (ru) * 1994-04-28 1996-09-10 Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина Способ дезактивации поверхности оборудования и помещений атомных станций
RU94045153A (ru) * 1994-09-23 1996-09-27 Сентро де Инвестигасьонес Энергетикас Медиоамбьенталес и Текнологикас (С.И.Э.М.А.Т.) (ES) Способ нанесения металлизированного покрытия на радиоактивный графит с действующих или демонтируемых атомных станций
RU2159755C2 (ru) * 1994-11-04 2000-11-27 Сосьете Насьональ Д'Этюд Э Де Констрюксьон Де Мотор Д'Авьясьон "Снекма" Способ защиты от окисления изделий из углеродсодержащего композиционного материала

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4439491A (en) * 1982-11-18 1984-03-27 Great Lakes Carbon Corporation Oxidation retardant for graphite
RU2066495C1 (ru) * 1994-04-28 1996-09-10 Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина Способ дезактивации поверхности оборудования и помещений атомных станций
RU94045153A (ru) * 1994-09-23 1996-09-27 Сентро де Инвестигасьонес Энергетикас Медиоамбьенталес и Текнологикас (С.И.Э.М.А.Т.) (ES) Способ нанесения металлизированного покрытия на радиоактивный графит с действующих или демонтируемых атомных станций
RU2159755C2 (ru) * 1994-11-04 2000-11-27 Сосьете Насьональ Д'Этюд Э Де Констрюксьон Де Мотор Д'Авьясьон "Снекма" Способ защиты от окисления изделий из углеродсодержащего композиционного материала

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АНДРЕЕВ Л.А. и др. Кондиционирование реакторного графита выводимых из эксплуатации уран-графитовых реакторов для целей захоронения, Атомная Энергия, АО "НИКИЭТ", Москва, 2016. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792291C1 (ru) * 2022-07-26 2023-03-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ очистки реакторного графита от примесей
CN116612911A (zh) * 2023-04-19 2023-08-18 岭东核电有限公司 压水堆退役控制棒组件的处理方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hardin et al. Preliminary Report on Dual-Purpose Canister Disposal Alternatives (FY13)
Werner US spent nuclear fuel storage
Kim et al. Preliminary safety analysis of criticality for dual-purpose metal cask under dry storage conditions in South Korea
RU2688137C1 (ru) Способ обращения с отработавшим реакторным графитом ядерного уран-графитового реактора
Neumann Investigation of the behavior of shock-absorbing structural parts of transport casks holding radioactive substances in terms of design testing and risk analysis
Barinova et al. Processing of irradiated graphite to meet acceptance criteria for waste disposal
Peterson et al. Modeling spent TRISO fuel for geological disposal: corrosion and failure under oxidizing conditions in the presence of water
Wickham et al. The uncertain future for nuclear graphite disposal: crisis or opportunity?
McGinnes Waste sources and classification
Monteiro et al. Decommissioning strategy and schedule for a multiple reactor nuclear power plant site
Grigaliuniene et al. Preliminary investigation of 14C migration from RBMK-1500 reactor graphite disposed of in a potential geological repository in crystalline rocks in Lithuania
Rahman et al. Behavior of cementitious SSC’s in mitigating accidents
Molecke Waste Isolation Pilot Plant transuranic wastes experimental characterization program: executive summary
McEnaney et al. Planning for disposal of irradiated graphite: Issues for the new generation of HTRs
Grogan et al. Post-disposal implications of gas generated from a repository for low and intermediate-level wastes
Smaizys et al. Sustainability Aspects in Radioactive Waste Management in Lithuania
Runde et al. Civilian nuclear accidents
MELNIKOV et al. YG SMIRNOV, AO ORLOV and Y. YU. RYBIN Mining Institute of the Kola Science Centre of the Russian Academy of
Closs et al. Overview of the FRG Activities on Spent Fueld Disposal
Melnikov et al. LONG-TERM SAFE STORAGE OF SPENT NUCLEAR FUEL FROM SHIP POWER UNITS IN UNDERGROUND STORAGE FACILITY IN THE NORTHWEST REGION OF RUSSIA
Carter The path to Yucca Mountain and beyond
Kawamura et al. Tailoring of the care concept for practicality, safety and robustness
Lee et al. Experience Review of Transportation of Large Components for Decommissioned NPPs
Streatfield et al. Gas generation in radioactive wastes-MAGGAS predictive life cycle model
Wagner Spent Nuclear Fuel Disposition

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200731