Источники ЖРО на АЭС

Причины появления радиоактивных жидкостей

Как уже говорилось в разделе 1.2, основной источник всех радиоактивных загрязнений на АЭС - реакторный контур. Радионуклиды появляются в нем за счет активации в нейтронном потоке в активной зоне реактора самого теплоносителя, естественных примесей и продуктов коррозии конструкционных материалов, а также за счет попадания в контур продуктов деления при разгерметизации оболочек твэлов. Наведенной активностью будет обладать и теплоноситель технологических систем, циркулирующих в нейтронном поле.

Назовем основные нуклиды, с которыми связана активность теплоносителей.

1. Активация собственно теплоносителя играет существенную роль только для РУ БН. Собственная активность водного теплоносителя в современных реакторах достигает 3-109 Бк/кг (~0,1 Ки/кг), а натрия - (26)-109 ТБк/кг (5-9 Ки/кг).

2. Естественные примеси в реакторах, использующих водный теплоноситель, включают в свой состав такие радионуклиды, как 24Na, 31Si, 38Cl, 42K и 45Ca. Все они, кроме натрия, являются Р-излучателями. Активность естественных примесей в воде составляет обычно ~106 Бк/кг (~10-4 Ки/кг). Биологически значимых среди них нет.

3. Продукты коррозии (ПК) конструкционных материалов вносят сравнительно небольшой вклад в активность - 104-105 Бк/кг (~10-5 Ки/кг). Однако через несколько суток после останова блока активность первого контура водоохлаждаемого реактора в основном определяется радионуклидами коррозионного происхождения: 51Cr, 54Mn, 58Co, 59Fe, 60Co, 63Zn.

Наиболее неприятным из них является кобальт Co, испускающий достаточно жесткое у-излучение (~1,2 МэВ) и имеющий период полураспада 5,25 года. Из-за большого периода полураспада кобальт как бы накапливается в теплоносителе, его активность доходит до 90% общей активности ПК. Меры борьбы - точное поддержание ВХР и использование конструкционных материалов с пониженным содержанием кобальта.

Продукты коррозии неравномерно распределяются по контуру: примерно 40—50 % образуют прочную пленку, плотно прилегающую к поверхности, около 40 % скапливается в виде осадка (шлама) в застойных зонах, зазорах, тупиковых участках трубопроводов и других подобных местах, 10—15 % удаляются системами очистки и только 0,1 % циркулирует вместе с теплоносителем.

4. Продукты деления (ПД) попадают в реакторный контур при нарушении герметичности оболочек твэлов. При газовой неплотности в воду через микродефекты оболочек диффундируют инертные газы (Xe, Kr) и летучие продукты деления (Cs, I, Ru), при прямом контакте - выходят твердые осколки и даже топливо. Поскольку от выхода ПД в значительной степени зависит безопасность АЭС, допустимая степень негерметичности ограничена (ПБЯ), цифры приведены в разделе 1.2.

Работы, направленные на повышение надежности твэлов, позволили добиться значительного уменьшения количества дефектных твэлов и, соответственно, выхода ПД в теплоноситель.

Источники ЖРО на АЭС и их характеристика

Исходя из сказанного выше, назовем источники ЖРО:

1. Продувочная вода реакторного контура и организованные протечки этого контура, вода бассейнов выдержки и перегрузки, вода опорожнения реакторных петель; они характеризуются наибольшей химической чистотой (солесодержание менее 1 г/л), но и наибольшей радиоактивностью.

2. Дезактивационные растворы, использованные при дезактивации контуров, оборудования или отдельных деталей; они содержат радиоактивные окислы конструкционных материалов. Химический состав растворов целиком зависит от реагентов, используемых для дезактивации (применяемых щелочей и кислот). Солесо- держание дезактивационных вод доходит до 25 г/л. Активность их зависит от материалов основных контуров и может доходить до 109—1010 Бк/л.

3. Продувочная вода парогенераторов двухконтурных установок (ВВЭР); эта вода имеет по сравнению с реакторной большее солесодержание, но меньшую радиоактивность, так как последняя определяется только протечками из первого контура. Поскольку величина протечек влияет на безопасность АЭС, она нормируется. Активность продувочных вод обычно не превышает 10 Бк/л.

4. Трапные и обмывочные воды. Трапные воды - это воды неорганизованных протечек или случайных проливов. Трапами - воронкообразными углублениями в полу, к которым подведены трубы спецканализации, - оборудуются все помещения технологических систем, мастерских или лабораторий. В трапы же сливаются и обмывочные воды, появляющиеся при дезактивации стен и полов помещений, в которых располагаются технологические системы с активным теплоносителем или оборудование для переработки ЖРО. При обмывке помещений обычно используются поверхностно активные вещества, которые и являются основным загрязните - лем. Кроме них, в обмывочных водах присутствуют масло, ветошь, цементная пыль и другие производственные загрязнения. Если для обмывки используется обессоленная вода, то солесодержание обмывочных вод невелико (1 -2 г/л), а активность составляет порядка

5. Регенерационные и промывочные воды. Регенерационные воды появляются при обработке кислотой и щелочью фильтрующего ионообменного материала установок очистки радиоактивных вод для восстановления его обменной способности. Основные «загрязнители» - водорастворимые соли, кислоты и щелочи. Общее солесодержание составляет до 50 г/л; активность - в среднем

6. Воды спецпрачечных и душевых. Это воды наименьшей радиоактивности. Источник примесей в них - используемая техническая или водопроводная вода. Кроме того, в воде прачечных присутствуют моющие средства, тринатрийфосфат, кальционирован- ная сода и другие вещества. Активность вод прачечных достигает 103 Бк в период ремонта, а обычно ниже допустимых значений. Воды душевых имеют активность еще более низкую благодаря большому разбавлению чистой водой.

Количество радиоактивных вод, их химический состав и активность зависят от типа реакторной установки, организации водно-химического режима, надежности работы основного оборудования первого контура, культуры эксплуатации и ряда других причин.

Например, на АЭС с двумя энергоблоками ВВЭР-440 образуется, как уже упоминалось, около 20 000 м3/год трапных и обмывочных вод, а на АЭС с двумя реакторами РБМК-1000, использующими одноконтурную схему, количество трапных и обмывочных вод может достигать 80 000-100 000 м3/год [28]. На одноконтурных АЭС существенную добавку в объем трапных вод дают дренажные воды турбинного отделения, регенерационные растворы и промывочные воды с фильтров конденсатоочистки.

Кстати, после концентрирования радиоактивности с использованием систем СВО этот объем сокращается в 50-100 раз и составляет всего 300-400 м3/год для АЭС с ВВЭР-440 и 1000-1200 м3/год для РБМК-1000.

Эксплуатация АЭС. Ч. 1 Работа АЭС в энергосистемах. Ч. II. Обращение с радиоактивными отходами: Учебное пособие. М.: НИЯУ МИФИ, 2011.

на главную