СПОСОБ ОБРАЩЕНИЯ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ОТХОДАМИ ОГРАНИЧЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК G21F9/28 G21F9/34 

Изобретения относятся к области атомной энергетики и атомной промышленности и касаются обращения с металлическими отходами ограниченного использования, судовыми отходами, в частности.

Известен способ обращения с металлическими отходами реакторной установки, нерадиоактивными и нетоксичными, путем их удаления с промплощадки ядерного объекта как металлолома для повторного использования или размещения на промышленном полигоне, предназначенном для нерадиоактивных и нетоксичных материалов, с возможным использованием их впоследствии (см., например, C. LFellhauer, G. A. Garlock, Decontamination and Decommissioning of the JANUS Reactor at the Argonne National Laboratory - East Site, Decommissioning, Decontamination and Reutilization of Commercial and Government Facilities, Topical Meeting on Decontamination and Decommissioning and Reutilization of Commercial and Government Facilities Proceedings, Knoxville, TN, September 7-12, 1997, American Nuclear Society, La Grange Park, IL, 1997, p.94-101).

Известен способ обращения с металлическими отходами ограниченного использования, загрязненными характерными для легководяных реакторов нуклидами - ⁵⁴Mn, ⁶⁰Co, ⁶⁵Zn, ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ⁶³Ni, включающий плавление отходов в печи переменного тока с немедленным их отверждением и плавление отходов с выдержкой расплава в течение 0,5-1,0 часа с последующим их отверждением, причем при немедленном отверждении весь ⁹⁰Sr и примерно 60% ¹³⁷Cs переходят в шлак, остальная часть ¹³⁷Cs и 20% ⁶⁵Zn улетучивается и осаждается на фильтре, за максимальное время выдержки улетучивается весь ¹³⁷Cs и до 90% ⁶⁵Zn, а весь ⁶⁰Со и его химический аналог ⁶³Ni равномерно распределяются по слитку металла (см., например, H.Nakamura, K.Kanasawa, K.Fujiki, R&D on Melting of Radioactive Metal Wastes at JAERI, Proceedings 3-rd JSME/ASME Joint International Conference On Nuclear Engineering (ICONE-3), April 23-27, 1995, Kyoto, Japan, Tokyo, JSME, 1995, v.4, p.1785-1789).

Известен способ обращения с металлическими отходами ограниченного использования, включающий прессование отходов с образованием из них "лепешки", уменьшением свободного объема отходов в 2-5 раз, поглощением выделяющихся при прессовании аэрозолей фильтрами (см., например, Decommissioning Handbook, Chapter 8 "Waste Treatment", U.S. Department of Energy, Office of Environment Restoration, DOE/EM-0142P, March 1994, p.8-19-8-20).

Наиболее близким является известный способ обращения с металлическими отходами ограниченного использования, включающий химическую дезактивацию парогенераторов исследовательского реактора Огеста, Стокгольм, Швеция, в состав отложений на трубках которых входили, в частности, радионуклиды ⁶⁰Со, ²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu и ⁹⁰Sr, разделку парогенераторов и плавление полученных отходов в печах для радиоактивных стали и цветных металлов, со снижением удельной активности переплавленных пучков трубок парогенераторов из нержавеющей стали до 1-4 кБк/кг, с доминированием в полученных отходах ⁶⁰Со, сокращением объема отходов для хранения и захоронения, временным хранением не захораниваемых металлических отходов, причем, в соответствии с принятой в Швеции практикой, слитки с вышеприведенной удельной активностью, полученные при переплавке пучков трубок из нержавеющей стали, могут быть переданы на сталелитейные предприятия как нерадиоактивный металл уже через 5-12 лет (см. , например, Sh.Menon, Decommissioning of Nuclear Submarines: Waste Minimization by Recycling, Analysis of Risks Associated with Nuclear Submarine Decommissioning, Dismantling and Disposal, NATO/Russian Academy of Sciences Advanced Research Workshop, Moscow, Russia, November 24-26, 1997, Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 1999, р. 129-136). - прототип.

Основной недостаток известных способов обращения с металлическими отходами ограниченного использования заключается в сложности и неэкологичности технологий и высокой стоимости снижения удельной активности значительного количества - миллионов тонн - отходов до уровня удельной активности, позволяющего обращаться с отходами без ограничений по радиоактивности, необходимости размещать отходы в хранилищах и на полигонах на промплощадках ядерных объектов.

В задачу изобретения входит повышение экологичности, экономичности и технологичности обращения с металлическими отходами ограниченного использования с учетом естественного снижения их радиоактивности.

Указанная задача решается изобретением за счет достижения технического результата, заключающегося в снижении удельной активности металлических отходов ограниченного использования, размещаемых на хранение, уменьшении выщелачивания из них радионуклидов, снижении потребной емкости хранилищ для металлических отходов, увеличении количества нерадиоактивного металлолома с ядерных объектов.

Технический результат достигается в способе обращения с твердыми металлическими отходами удельной активности твердых отходов ограниченного использования, включающем удаление с них снимаемого радиоактивного загрязнения, обработку отходов до уровня суммарной удельной активности, составляющего 0,5-98,5% от нижнего уровня удельной активности твердых низкорадиоактивных отходов, превышающего уровень суммарной удельной активности, с которого отходы могут быть использованы без ограничений по радиоактивности, размещение отходов на полигоне для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта, хранение отходов на полигоне, предлагается уменьшить свободный объем отходов на 5-95% до размещения их на полигоне, рекомендуется также утилизировать отходы после естественного снижения их радиоактивности на полигоне.

Изобретение предлагается осуществлять следующим образом.

Пример 1. Подлежащую демонтажу атомную подводную лодку размещают на стапеле судоремонтного завода, отделяют реакторный отсек, используя способ лазерной резки крупногабаритных толстостенных объектов, включая активированные и загрязненные (см., например, R.B.Arutyunyan, G.A.Baranov, A.K.Zinchenko, Problems of Safe Application of Laser Technological Process for Disassembly of the Nuclear Installations of NSM, Analysis of Risks Associated with Nuclear Submarine Decommissioning, Dismantling and Disposal, NATO/Russian Academy of Sciences Advanced Research Workshop, Moscow, Russia, November 24-26, 1997, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1999, p. 137-144), металлоконструкции и оборудование отсеков, смежных с реакторным отсеком атомной подводной лодки, загрязненные радионуклидами до уровня удельной активности твердых отходов ограниченного использования, покрывают на стапеле компаундом на основе геля с добавлением отвердителя для фиксации снимаемого радиоактивного загрязнения при резке с последующим его отверждением, удаляют компаунд со снимаемым загрязнением с поверхности отходов (см., например, D.Boulitrop, J.P.Gauchon, Y.Lecoffre, Specific Decontamination Methods: Water Lance, Erosion by Cavitation, Application of Gel-Based Decontaminants, Decommissioning, of Nuclear Power Plants, Proceedings of European Commission, Luxembourg, 1984, Published by Graham & Trottman, London, 1984, p. 177-195), выполняют резы с отделением оборудования и металлоконструкций с удельной активностью твердых отходов ограниченного использования, используя известный способ электрической дуговой резки крупногабаритных металлических объектов, включая активированные и загрязненные (см., например, Decommissioning Handbook, Chapter 10 "Dismantling, Segmenting and Demolition", U.S. Department of Energy, Office of Environment Restoration, DOE/EM-0142P, March 1994, p. 10-47-10-51), с улавливанием образующихся аэрозолей, удаляют на стапеле металлические отходы из отсеков, смежных с реакторным отсеком, разделывают на стапеле полученные отходы плазменными резаками (см., например, G. Pilot, G. Bernard, J. R. Costes, J.P.Grandjean, Dismantling: Comparative Tests of Five Cutting Tools, Proceedings 3-rd JSME/ASME Joint International Conference On Nuclear Engineering (ICONE-3), April 23-27, 1995, Kyoto, Japan, Tokyo, JSME, 1995, v. 4, p. 1751-1756) до массогабаритных размеров, соответствующих характеристикам печи в 1000 кг за плавку радиоактивных металлических отходов постоянным током, размещенной на промплощадке судоремонтного завода, транспортируют отходы со стапеля к печи в контейнере для низкоактивных отходов, перемещают отходы из контейнера в печь, выполняют плавку отходов, разливку металла из печи в формы, отверждение металла в форме слитков с общей удельной радиоактивностью, составляющей 30% от нижнего уровня нормативно установленной удельной активности твердых низкорадиоактивных отходов и соответствующей нормативно установленным значениям для радиоактивности твердых отходов ограниченного использования, радиационный контроль выполняют приборами для измерения низких уровней радиоактивности материалов, включая α-, β-, γ- и нейтронное излучение, транспортируют слитки на прибрежный полигон для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта, размещают слитки на полигоне для промышленных отходов в наземном хранилище, представляющем собой складское помещение из металлоконструкций, обшитых металлическими листами, фундамент которого выполнен из металлических плит, установленных на бетонных блоках, размещенных на выровненной площадке из вечномерзлого грунта, при этом снижено воздействие на персонал и окружающую среду летучих γ-излучателей вследствие перехода их в шлак и материалы фильтров печи, других γ- и β-излучателей - из-за их равномерного распределения по объему слитка и самоэкранирования излучения, удаляют в бочки-контейнеры для низкорадиоактивных отходов из печи радиоактивный шлак, фильтры, задерживающие радиоактивную пыль и газы, включая летучие металлы и их соединения, компаунд с зафиксированными снимаемыми радиоактивными загрязнениями, заваривают бочки-контейнеры, транспортируют их в хранилище низкорадиоактивных отходов, размещают бочки-контейнеры со шлаком, фильтрами и компаундом в хранилище, хранят низкорадиоактивные отходы в хранилище, хранят слитки - металлические отходы - на полигоне для промышленных отходов в складском помещении в течение 30 лет, за которые вследствие естественного распада содержащихся в них радионуклидов их общая удельная активность снизится до 0,3 кБк/кг (удельная активность твердых отходов, ниже которой они могут быть направлены на хранение без ограничений по радиоактивности., в соответствии с Основными санитарными правилами обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99), М., Минздрав России, 2000, с. 54).

Пример 2. То же, что и в примере 1, но с удаленных металлических отходов ограниченного использования не удаляют зафиксированное компаундом снимаемое радиоактивное загрязнение, разделывают отходы под размер дезактивационных ванн, помещают их в контейнер для низкоактивных отходов, перемещают отходы в контейнере к дезактивационной ванне, установленной в цехе судоремонтного завода, размещают их в дезактивационной ванне, дезактивируют отходы в ваннах азотной кислотой с использованием озона и церия (см. например, O.Anderson, J. Bjerier, Sh. Menon, The Agesta Steam Generator Decontamination Project, Proceedings of. International Symposium on Decontamination & Decommissioning, Knoxville, TN, April 25-28, 1994, American Nuclear Society, La Grange Park, IL, 1994, Paper No 48, 6 p), снижая общую удельную активность отходов до 10% от нижнего уровня нормативно установленной удельной активности твердых низкорадиоактивных отходов и соответствующую нормативно установленным значениям радиоактивности твердых отходов ограниченного использования, смывают водой остатки дезактивационных реагентов и отделенные радиоактивные отложения, включая фиксированные в компаунде, покрывающем отходы, снимаемые радиоактивные загрязнения, разделывают металлические отходы до размеров прессуемых отходов, не превышающих 0,5 м в длину и 0,2 м в ширину, выполняют прессование отходов с уменьшением их свободного объема в 3 раза, транспортируют отходы на прибрежный полигон для промышленных отходов вне промплощадки судоремонтного завода, размещают их на полигоне для промышленных отходов в наземном хранилище, представляющем собой складское помещение из металлоконструкций, установленное на выровненной площадке из вечномерзлого грунта, при этом снижено воздействие на персонал и окружающую среду от всех видов излучателей вследствие удаления снимаемого радиоактивного загрязнения и химической дезактивации, γ- и β-излучателей путем их прессования с неравномерным распределением по объему спрессованных отходов и частичным самоэкранированием излучения, вторичные жидкие радиоактивные отходы, образованные при дезактивации, регенерируют, выполняют отверждение полученного при регенерации среднерадиоактивного концентрата, радиоактивных шлама и взвеси (см. , например, G. Chechelnitski, S.Gavrilov, V.Kremnev, F.Lifanov, Development of the Low and Intermediate Radioactive Waste Management Concept, Сборник докладов 5-й ежегодной, научно-технической. конференции Ядерного общества, Обнинск, 1994, Nuclear Society (Moscow), M., 1995, с. 615-619), помещают отвержденные отходы в контейнеры для среднерадиоактивных отходов, заваривают их, транспортируют контейнеры с отходами в хранилище среднерадиоактивных отходов, размещают их в хранилище, хранят среднерадиоактивные отходы в хранилище, хранят слитки на полигоне для промышленных отходов в складском помещении в течение 10 лет, за которые вследствие естественного распада содержащихся в них радионуклидов общая удельная активность отходов снижается до 0,3 кБк/кг, после чего металлические отходы могут быть направлены на хранение без ограничений по радиоактивности.

Пример 3. То же, что и в примере 1, но отходы с полигона - слитки нержавеющей стали с 10-12% никеля, после снижения их удельной активности до 0,3 кБк/кг и проведения дополнительного санитарно-гигиенического контроля радиологических и токсических характеристик металла, используют как металлолом для изготовления металлоконструкций мостов и баков, эксплуатируемых во влажной среде, а также извлекают никель электролизом из отходов для изготовления батарей (см., например, T.Heaton, V.MacNair, A.Liby, The Reuse of Decontaminated Nickel in Nickel-Metal Hydride Batteries, Decommissioning, Decontamination and Reutilization of Commercial and Government Facilities, Topical Meeting on Decontamination and Decommissioning and Reutilization of Commercial and Government Facilities Proceedings, Knoxville, TN, September 7-12, 1997, American Nuclear Society, La Grange Park, IL, 1997, p.638-645).

Известен способ обращения с металлическими отходами ограниченного использования, включающий транспортировку низкорадиоактивных металлических отходов активностью 1-10 кБк/кг с промплощадки демонтируемой атомной электрической станции во временное хранилище, их переплавку на промплощадке временного хранилища, использование полученного металла для строительства железобетонных фундаментов (см., например, E.Hldky, J.Blazek, D.Majersky, V.Rehacek, Decontamination for Decommissioning of Nuclear Power Reactors, Decontamination and Decommissioning of Nuclear Facilities, IAEA-TECHDOC-511, 1989, p. 37-45).

Известен способ обращения с металлическими отходами ограниченного использования, включающий покрытие демонтируемых металлоконструкций двухкомпонентными жидкими средами, соединение которых образуют адгезийный к демонтируемым конструкциям раствор с последующим его отверждением, фиксирующий на демонтируемых конструкциях снимаемое радиоактивное загрязнение полимера, полиуретанов разного состава, в частности, устойчивого к диффузии через него радионуклидов, загрязняющих поверхность отходов и выщелачиваемых из них, включая ³Н, ⁶⁰Со и ¹³⁷Cs, водонепроницаемого, механической прочного, негорючего, устойчивого к воздействию повышенной температуры, нетоксичного, образующего покрытие разной толщины путем разбрызгивания двухкомпонентных жидких сред (см., например, С. de Tassigny, Immobilization of Contamination by the Coating of Polymers on Large-size Waste Products, 1989 International Conference on the Decommissioning, of Nuclear Installations Proceedings, Research Programme Decommissioning of Nuclear Installations, Commission of the European Communities, Brussels, 1989, Preprint, v.2, p.629-638).

Наиболее близким является известный способ обращения с металлическими отходами ограниченного использования, представляющими 4 демонтированных парогенератора 1-го энергоблока атомной электрической станции Салем, Хэнхокс Бридж, штат Нью-Йорк, США, с радиоактивностью каждого парогенератора от 122 до 143 Ки (примерно 200 кБк/кг) после остановки блока на два года, за которые, в основном, распались радионуклиды с краткосрочным периодом полураспада, например, ⁵⁸Со, покрытие парогенераторов краской на основе эпоксиднои смолы с отвердителем, ее отверждение, удаление их из контейнмента атомной электрической станции на ее промплощадку, размещение на промплощадке без дополнительного укрытия, кроме заглубления в землю промплощадки металлических отходов в виде демонтированных парогенераторов на 1,2 м и обшивки их деревом, транспортировка парогенераторов по автотрассе в хранилище Барнвелл, США, размещение их на промплощадке хранилища на стальных рамах без укрытий, хранение парогенераторов на промплощадке хранилища; предусмотрено, в частности, что к рамам могут быть приварены стальные листы для укрытия парогенераторов, (см. , например, H. Cruickshank, J.Gomeringer, R.Killen, Fast Track Stream Generator Disposal at Salem Generating Station, Topical Meeting on Decontamination and Decommissioning and Reutilization of Commercial and Government Facilities Proceedings, Knoxville, TN, September 7-12, 1997, American Nuclear Society, La Grange Park, IL, 1997, p.619-624) - прототип.

Основной недостаток известных способов обращения с металлическими отходами ограниченного использования заключается в сложности и неэкологичности технологий и высокой стоимости снижения удельной активности значительного количества - миллионов тонн - отходов до уровня удельной активности, позволяющего обращаться с отходами без ограничений по уровню радиоактивности, необходимости размещать отходы в хранилищах и на полигонах на промплощадках ядерных объектов.

В задачу изобретения входит повышение экологичности, экономичности и технологичности обращения с металлическими отходами ограниченного использования с учетом естественного снижения их радиоактивности.

Указанная задача решается изобретением за счет достижения технического результата, заключающегося в снижении удельной активности металлических отходов ограниченного использования, размещаемых на хранение, уменьшении выщелачивания из них радионуклидов, снижении потребной емкости хранилищ для радиоактивных металлических отходов, увеличении количества металлических отходов с ядерных объектов в качестве нерадиоактивного металлолома.

Технический результат достигается в способе обращения с твердыми металлическими отходами удельной активности твердых отходов ограниченного использования, включающем фиксацию снимаемого радиоактивного загрязнения на их поверхности, размещение отходов на полигоне для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта, хранение отходов на полигоне, обработку отходов до уровня суммарной удельной активности, с которого их можно хранить без ограничений по радиоактивности, предлагается также дополнительно фиксировать снимаемое радиоактивное загрязнение внутри отходов при их обработке, рекомендуется утилизировать отходы после естественного снижения их радиоактивности на полигоне, обработки отходов.

Изобретение предлагается осуществлять следующим образом.

Пример 4. На предприятии по производству обогащенного урана демонтируют линию обогащения урана изотопом ²³⁵U, оборудование которой состоит из загрязненных и активированных твердых металлических отходов средней и низкой удельной активности и твердых металлических отходов ограниченного использования, включающих α-активные и трансурановые нуклиды (Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99), М., Минздрав России, 2000, с. 54), покрывают его полиэфиром с отвердителем и наполнителем для фиксации снимаемого радиоактивного загрязнения при резке и транспортировке металлических отходов, предупреждения диффузии радионуклидов с поверхности отходов, их выщелачивания из отходов, с последующим отверждением, выполняют резы с отделением оборудования и металлоконструкций удельной активности твердых отходов ограниченного использования известным способом разделки металлоконструкций плазменной резкой с улавливанием образующихся аэрозолей, удаляют полученные металлические отходы из цеха с подлежащим демонтажу оборудованием на участок цеха для разделки демонтированного оборудования, разделывают его на участке также плазменными резаками до массогабаритных размеров, соответствующих размеру металлических контейнеров, используемых для низкорадиоактивных хранилищ двойного назначения, для транспортировки и хранения радиоактивных отходов, покрывают места резов трехкомпонентной смесью того же состава с образованием полимера для предупреждения диффузии радионуклидов с вновь образованной резами поверхности отходов, выщелачивания радионуклидов из них в местах резов, размещают отходы с зафиксированным снимаемым радиоактивным загрязнением в контейнеры двойного назначения, загруженные металлическими отходами ограниченного использования, контейнеры заваривают, транспортируют контейнеры с отходами на полигон для промышленных отходов вне промплощадки предприятия по производству обогащенного урана, размещают их на полигоне, хранят отходы на полигоне в течение 80 лет в наземном складском помещении, после распада основной части делящихся материалов и продуктов деления с периодом полураспада, не превышающим 15 лет, извлекают контейнеры из помещения на полигоне, транспортируют их на предприятие по производству обогащенного урана к индукционной печи, снимают крышки заваренных контейнеров, используя газовую резку, извлекают отходы из контейнеров, разделывают отходы для плавки в высокочастотной индукционной печи для радиоактивных материалов производительностью 200 кг за плавку, выполняют плавление металлических отходов с выдержкой металла в расплавленном состоянии в течение 1 часа для удаления в шлак и на фильтры летучих радионуклидов (см. , например, H.Nakamura, K.Kanasawa, K.Fujiki, R&D on Melting of Radioactive Metal Wastes at JAERI, Proceedings 3-rd JSME/ASME Joint International Conference On Nuclear Engineering (ICONE-3), April 23-27, 1995, Kyoto, Japan, Tokyo, JSME, 1995, v. 4, p. 1785-1789), a также нуклидов урана, в частности, с получением слитков металла, нерадиоактивных по удельной активности твердых отходов, которые используют для производства высококачественной нержавеющей стали в соответствии с санитарно-гигиеническими условиями, извлекают из печи оставшейся полимер с зафиксированным снимаемым радиоактивным загрязнением, полимер, шлак и фильтры, содержащие делящиеся материалы и продукты деления - среднерадиоактивные отходы - размещают в бочках, бочки заваривают, прессуют бочки с улавливанием аэрозолей, полученные "лепешки" размещают в бочках-контейнерах, бочки-контейнеры заваривают, отправляют на захоронение в могильник, захоранивают в могильнике для среднеактивных отходов.

Пример 5. То же, что и в примере 4, но хранят металлические отходы на полигоне для промышленных отходов вне промплощадки предприятия по производству обогащенного урана в течение 50 лет, транспортируют контейнеры с отходами с полигона на промплощадку предприятия, вскрывают контейнеры, извлекают из них металлические отходы, помещают их в дезактивационную ванну для удаления верхнего слоя металла отходов, удаляют с отходов фиксирующий снимаемое радиоактивное загрязнение полимер с оставшимися в нем нуклидами, разделывают отходы для плавки в индукционной печи переменного тока для низкорадиоактивных материалов производительностью 400 кг за плавку, выполняют плавление отходов с выдержкой металла в расплавленном состоянии в течение 1 часа для удаления из них в шлак и на фильтры радионуклидов, с получением слитков металла, нерадиоактивных по удельной активности твердых отходов, которые используют для производства высококачественной нержавеющей стали в соответствии с санитарно-гигиеническими условиями, дезактивирующий раствор из ванны регенерируют с удалением и остекловыванием образовавшихся солей, включающих α-активные и трансурановые нуклиды, смывают с удаленного фиксирующего снимаемое радиоактивное загрязнение полимера с оставшимися в нем нуклидами остатки дезактивационного раствора, упаривают вторичные жидкие радиоактивные отходы, полученные при промывке полимера, остекловывают полученный при промывке концентрат, размещают полученные отвержденные отходы с уровнем активности, соответствующем уровню активности отходов ограниченного использования, в транспортных контейнерах, транспортируют отвержденные отходы в контейнерах на полигон для промышленных отходов вне промплощадки предприятия по производству обогащенного урана, размещают отвержденные отходы на полигоне, сушат полимер - твердый радиоактивный отход с уровнем активности, соответствующем уровню активности отходов ограниченного использования, размещают его в бочках, заваривают бочки, прессуют полимер в бочках, полученные "лепешки" размещают в бочках-контейнерах, бочки-контейнеры заваривают, транспортируют отходы в бочках-контейнерах на полигон для промышленных отходов вне промплощадки предприятия по производству обогащенного урана, размещают отходы в бочках-контейнерах на полигоне на хранение в складском помещении на 50 лет.

Известен способ обращения с металлическими отходами ограниченного использования, полученными после дезактивации загрязненных делящимися материалами и продуктами деления металлоконструкций и оборудования либо без дезактивации, с последующей переплавкой металлических отходов, а также нерадиоактивного металла, в нескольких национальных ядерных лабораториях США, с хранением его на промплощадках этих лабораторий и использованием, после получения разрешения от надзорных национальных служб, нерадиоактивного металла, в первую очередь, свинца, меди, алюминия и никеля (см., например, J.H. Cavendish, Treatment of Metallic Wastes by Smelting, Proceedings of a Symposium "Decommissioning of Nuclear Facilities", 13-17 November, 1978, Vienna, Austria, Vienna, IAEA, 1979, p.611-630).

Известен способ обращения с металлическими отходами ограниченного использования, включающий прессование отходов с уменьшением их свободного объема в 2-5 раз, образованием из них "лепешки", поглощением выделяющихся при прессовании аэрозолей фильтрами (см., например, Decommissioning Handbook, Chapter 8 "Waste Treatment", U.S. Department of Energy, Office of Environment Restoration, DOE/EM-0142P, March 1994, p.8-19-8-20).

Наиболее близким является известный способ обращения с металлическими отходами ограниченного использования, включающий плавление отходов в печи постоянного тока, при котором снимают поверхностное радиоактивное загрязнение, фиксируя радионуклиды, включая летучий радионуклид ¹³⁷Cs в количестве 75-98%, внутри отвержденных отходов (см., например, J.K.Wittle, R.A.Hamilton, P. J.Wilver, The Potential Use of DC Graphite Melter Technology in Decontamination and Decommissioning and Reutilization, Topical Meeting on Decontamination and Decommissioning and Reutilization of Commercial and Government Facilities Proceedings, Knoxville, TN, September 7-12, 1997, American Nuclear Society, La Grange Park, IL, 1997, p.479-486) - прототип.

Основной недостаток известных способов обращения с металлическими отходами ограниченного использования заключается в сложности и неэкологичности технологий и высокой стоимости снижения удельной активности значительного количества - миллионов тонн - отходов до уровня удельной активности, позволяющего обращаться с отходами без ограничений по радиоактивности, необходимости размещать отходы в хранилищах и на полигонах на промплощадках ядерных объектов.

В задачу изобретения входит повышение экологичности, экономичности и технологичности обращения с металлическими отходами ограниченного использования с учетом снижения их радиоактивности.

Указанная задача решается изобретением за счет достижения технического результата, заключающегося в снижении удельной активности металлических отходов ограниченного использования, размещаемых на хранение, уменьшении выщелачивания из них радионуклидов, снижении потребной емкости хранилищ для радиоактивных металлических отходов, увеличении количества металлических отходов с ядерных объектов в качестве нерадиоактивного металлолома.

Технический результат достигается в способе обращения с твердыми металлическими отходами удельной активности твердых отходов ограниченного использования, включающем удаление их снимаемого радиоактивного загрязнения, размещение отходов на полигоне для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта, хранение отходов на полигоне, обработку отходов до уровня суммарной удельной активности, с которого их можно хранить без ограничений по радиоактивности, предлагается уменьшить свободный объем отходов на 5-95%, рекомендуется также утилизировать отходы после естественного снижения их радиоактивности на полигоне, обработки отходов.

Изобретение предлагается осуществлять следующим образом.

Пример 6. На стапеле судоремонтного завода размещают плавучую техническую базу перезарядки реакторов, отделяют отсек-хранилище облученного ядерного топлива от остальных отсеков, используя известный способ газовой резки крупногабаритных объектов, включая активированные и загрязненные (см., например, A. Ya.Blecher, V.S. Bychenkov, V.V.Dovgusha, A.B.Krupkin, V.I.Kvasha, K. K. Popkov, Comparative Ecological and Hygienic Analysis of Existing and Perspective Technologies for Nuclear Submarine Disintegration, Nuclear Submarine Technologies for Nuclear Submarine Disintegration, Nuclear Submarine Decommissioning and Related Problems, NATO/Russian Academy of Sciences Advanced Research Workshop, Moscow, Russia, June 19-22, 1995, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1996, p. 263-271), низкорадиоактивные металлоконструкции и оборудование других отсеков плавучей технической базы покрывают краской на основе эпоксидной смолы с отвердителем для фиксации снимаемого радиоактивного загрязнения при резке и транспортировке твердых отходов, газовой резкой отделяют низкорадиоактивные отходы, металлоконструкции и оборудование тех же отсеков плавучей технической базы с уровнем активности ниже уровня низкорадиоактивных твердых отходов с β- и γ-излучателями, относящиеся к металлическим отходам ограниченного использования, также газовой резкой с улавливанием образующихся аэрозолей отделяют от нерадиоактивных конструкций и оборудования плавучей технической базы, разделывают отходы на стапеле до массогабаритных размеров, соответствующих геометрическим характеристикам печи постоянного тока в 800 кг за плавку радиоактивных металлических отходов, размещают отходы в дезактивированные контейнеры для низкоактивных отходов, транспортируют их со стапеля к печи, расположенной на территории судоремонтного завода, перемещают отходы из контейнера в печь, выполняют плавку разделанных металлических отходов без выдержки металла в жидкофазном состоянии, но с переводом снимаемого радиоактивного загрязнения внутрь жидкофазного металла, разливку металла из печи в формы, отверждение металлических отходов в форме слитков, внутрь которых переведено поверхностное радиоактивное загрязнение, с уровнем активности, соответствующем установленным нормативным значениям для радиоактивности твердых отходов ограниченного использования, определяемым приборами радиационного контроля, размещают слитки в дезактивированных контейнерах для низкоактивных отходов, транспортируют слитки на полигон для промышленных отходов вне промплощадки судоремонтного завода, перемещают слитки из контейнера, размещают слитки на полигоне для промышленных отходов в складских помещениях, при расплаве уменьшают свободный объем отходов в 4 раза, обеспечивают удаление снимаемого радиоактивного загрязнения внутрь слитков металла, снижение воздействия ионизирующего излучения на персонал, население и окружающую среду β- и γ-излучателей за счет равномерного распределения радионуклидов по объему слитка и их самоэкранирования, на том же полигоне размещают слитки металла с уровнем активности ниже уровня низкорадиоактивных твердых отходов, полученные переплавкой с выдержкой в жидкофазном состоянии низкорадиоактивных отходов с удалением летучих радионуклидов, хранят слитки, полученные при расплаве металлических отходов без выдержки металла в жидкофазном состоянии на полигоне для промышленных отходов в течение 50 лет для естественного снижения их активности вследствие распада содержащихся в них радионуклидов, затем металлические отходы транспортируют в дезактивированных контейнерах для низкоактивных отходов на промплощадку судоремонтного завода к той же печи с замененной футеровкой, помещают отходы в печь, переплавляют металлические отходы ограниченного использования, снижая их общую удельная активность до 0,15 кБк/кг (удельная активность материала, ниже которой он может использоваться без ограничений - 0,3 кБк/кг - Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99), М., Минздрав России, 2000, с. 54), после проведения радиационного контроля слитки направляют на сталеплавильное предприятие как металлолом, образовавшийся низкорадиоактивный шлак размещают в контейнерах для низкоактивных отходов, заваривают контейнеры, низкорадиоактивные фильтры печи для плавления радиоактивных отходов размещают в бочках, прессуют, (утверждают цементным раствором, заваривают бочки, размещают в контейнерах для низкоактивных отходов, транспортируют контейнеры с низкорадиоактивным шлаком и контейнеры с бочками с отвержденным цементным раствором низкорадиоактивными фильтрами в хранилище низкорадиоактивных отходов, извлекают бочки из контейнеров для низкоактивных отходов, размещают заваренные контейнеры со шлаком и бочки с отвержденным цементным раствором низкорадиоактивными фильтрами в хранилище для низкорадиоактивных отходов.

Пример 7. То же, что и в примере 6, но на стапеле размещают подлежащую демонтажу атомную подводную лодку, ее реакторный отсек отделяют от остальных отсеков, используя известный способ газовой резки крупногабаритных объектов, включая активированные и загрязненные, также газовой резкой с улавливанием образующихся аэрозолей отделяют от нерадиоактивных конструкций и оборудования конструкции и оборудование с уровнем активности ниже уровня низкорадиоактивных твердых отходов с β- и γ-излучателями, относящихся к металлическим отходам ограниченного использования, в смежном с реакторным отсеком атомной подводной лодки, разделывают отходы на стапеле до массогабаритных размеров 200-литровых бочек, размещают их в бочках, помещают отходы в бочках в контейнеры для низкоактивных отходов, транспортируют их со стапеля к прессу, расположенному на участке промплощадки судоремонтного завода, прессуют бочки гидравлическим прессом - суперкомпактором на 60 МПа, переводя снимаемое радиоактивное загрязнение в объем отходов, включая дно, крышку и стенки деформированной бочки, размещают спрессованные "бочки-таблетки" в контейнерах для низкоактивных отходов, заваривают контейнеры, транспортируют спрессованные металлические отходы с удельной активностью, соответствующей установленным нормативным значениям для радиоактивности твердых отходов ограниченного использования, которые определяемые приборами радиационного контроля, размещают отходы в контейнерах для низкоактивных отходов, на полигон для промышленных отходов вне промплощадки судоремонтного завода, размещают контейнеры на полигоне для промышленных отходов в складских помещениях, при прессовании уменьшают свободный объем отходов в 5 раз, обеспечивают удаление снимаемого радиоактивного загрязнения внутрь спрессованных "бочек-таблеток" с дополнительной защитой заваренных контейнеров, снижение воздействия ионизирующего излучения на персонал, население и окружающую среду β- и γ-излучателей за счет неравномерного распределения радионуклидов по объему "бочек-таблеток" и их самоэкранирования, а также экранирования защитой контейнеров, металлические отходы хранятся на полигоне для промышленных отходов в течение 30 лет для естественного снижения их активности вследствие распада содержащихся в них радионуклидов, затем металлические отходы транспортируют в тех же контейнерах на участок промплощадки судоремонтного завода к печи для плавки радиоактивных металлических отходов производительностью 600 кг за плавку, газовой резкой открывают заваренные крышки контейнера, помещают отходы в "бочках-таблетках" в печь, переплавляют металлические отходы ограниченного использования, снижая их общую удельная активность до 0,2 кБк/кг, после проведения радиационного контроля слитки направляют на сталеплавильное предприятие как металлолом, образовавшийся шлак с удельной активностью ниже уровня низкорадиоактивных твердых отходов размещают в контейнерах для низкоактивных отходов, прессуют шлак в контейнерах, заваривают контейнеры со шлаком - твердым отходом ограниченного использования, транспортируют контейнеры со шлаком на тот же полигон, размещают его в другом складском помещении, среднерадиоактивные фильтры печи для плавления радиоактивных отходов размещают в бочках, прессуют в бочках, заваривают бочки, размещают бочки со спрессованными фильтрами в контейнерах для среднерадиоактивных отходов, заваривают контейнеры, транспортируют контейнеры в хранилище среднерадиоактивных отходов, размещают заваренные контейнеры с фильтрами в бочках со среднерадиоактивными фильтрами в хранилище для среднерадиоактивных отходов.

Изобретения, объединенные общим изобретательским замыслом, применимы при обращении с металлическими отходами ограниченного использования, их применимость базируется на накопленном опыте обработки твердых металлических отходов ограниченного использования со снижением уровня их радиоактивности, по-прежнему превышающего нормативно установленный уровень удельной активности, с которого отходы могут быть использованы без ограничений по радиоактивности, обработанные отходы могут быть направлены на хранение на полигон для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта, с уменьшением их свободного объема на 5-95%, в частности, и утилизированы после естественного снижения их удельной активности при хранении отходов на полигоне в течение 20-300 лет, либо на хранение вначале твердых металлических отходов ограниченного использования на полигоне для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта с фиксацией снимаемого радиоактивного загрязнения или его удалением, в том числе - внутрь отходов, в течение 3-150 лет, затем обработке отходов до уровня удельной активности, с которого их можно хранить без ограничений по радиоактивности, также с возможным уменьшением свободного объема отходов на 5-95%, утилизации отходов после естественного снижения их радиоактивности на полигоне, обработки отходов, в частности.

Варианты изобретения относятся к области атомной энергетики и атомной промышленности и направлены на повышение экологичности, технологичности и экономичности обращения с металлическими отходами ограниченного использования, судовыми отходами, в частности. Способ включает обработку отходов со снижением уровня их суммарной удельной активности, но с превышением уровня суммарной удельной активности, с которого отходы могут быть использованы без ограничений по радиоактивности, хранение отходов на полигоне для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта, уменьшение свободного объема отходов до размещения их на полигоне с естественным снижением их удельной активности до уровня удельной активности, позволяющего обращаться с отходами без ограничений по радиоактивности, утилизировать отходы, в частности, либо хранение твердых металлических отходов ограниченного использования на полигоне для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта с фиксацией снимаемого радиоактивного загрязнения на поверхности или внутри отходов, либо удаление снимаемого загрязнения твердых металлических отходов ограниченного использования. Технический результат: снижение удельной активности металлических отходов ограниченного использования, уменьшение выщелачивания из них радионуклидов, снижение потребной емкости хранилищ для отходов, увеличение количества нерадиоактивного металлолома с ядерных объектов. 3 с. и 6 з.п.ф-лы.

1. Способ обращения с твердыми металлическими отходами удельной активности твердых отходов ограниченного использования, включающий удаление с них снимаемого радиоактивного загрязнения, обработку отходов до уровня суммарной удельной активности, составляющего 0,5-98,5% от нижнего уровня удельной активности твердых низкорадиоактивных отходов, превышающего уровень суммарной удельной активности, с которого отходы могут быть использованы без ограничений по радиоактивности, размещение отходов на полигоне для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта, хранение отходов на полигоне. 2. Способ по п. 1, при котором уменьшают свободный объем отходов на 5-95% до размещения их на полигоне. 3. Способ по п. 1 или 2, при котором утилизируют отходы после естественного снижения их радиоактивности на полигоне. 4. Способ обращения с твердыми металлическими отходами удельной активности твердых отходов ограниченного использования, включающий фиксацию снимаемого радиоактивного загрязнения на их поверхности, размещение отходов на полигоне для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта, хранение отходов на полигоне, обработку отходов до уровня суммарной удельной радиоактивности, с которого их можно хранить без ограничений по радиоактивности. 5. Способ по п. 4, при котором дополнительно фиксируют снимаемое радиоактивное загрязнение внутри отходов при их обработке. 6. Способ по п. 4 или 5, при котором утилизируют отходы после естественного снижения их радиоактивности на полигоне, обработки отходов. 7. Способ обращения с твердыми металлическими отходами удельной активности твердых отходов ограниченного использования, включающий удаление их снимаемого радиоактивного загрязнения, размещение отходов на полигоне для промышленных отходов вне промплощадки ядерного объекта, хранение отходов на полигоне, обработку отходов до уровня суммарной удельной радиоактивности, с которого их можно хранить без ограничений по радиоактивности. 8. Способ по п. 7, при котором уменьшают свободный объем отходов на 5-95%. 9. Способ по п. 7 или 8, при котором утилизируют отходы после естественного снижения их удельной активности на полигоне, обработки отходов.