Общие положения
Работа АЭС связана с образованием радиоактивных нуклидов. Наибольший вклад в газовые радиоактивные отходы вносят нуклиды, находящиеся в той или иной форме в жидком теплоносителе или в газообразной фазе. В дальнейшем будет сделан более детальный анализ возникновения и поведения различных радионуклидов в схемах станции. Сейчас же на примере реакторов с водным теплоносителем остановимся на образовании двух групп ГРО, упоминавшихся в разделе 1.2, а именно: на образовании отходов в результате технологических сдувок и вентиляции помещений блока.
Технологические сдувки
Технологический процесс на АЭС требует постоянного удаления из теплоносителя присутствующих в нем газов (не только радиоактивных!). Газы, находящиеся в теплоносителе, ухудшают, иногда нарушают работу систем и поэтому должны удаляться - отсасываться эжекторами, периодически сдуваться и т.п. При этих процессах из контура охлаждения активной зоны реактора или вспомогательных технологических систем удаляются не только радиоактивные и неактивные газы, но и захватываемые потоком газа капельки жидкости, и даже твердые микрочастицы, содержащие радионуклиды. Эти нуклиды удаляются из контура также при других нормальных технологических операциях (например, при выводе теплоносителя в системы очистки, перемещении его в запасные баки, отборе проб на анализы, и, наконец, как результат организованных протечек). Во всех таких случаях теплоноситель при снижении его давления и температуры дегазируется, образуя газообразные отходы.
Отводимые из контура или технологического оборудования газы и образуют технологические сдувки. Обычно они состоят из азота и водорода и содержат примеси водяного пара и газообразных продуктов деления и активации - радиоактивные изотопы криптона, ксенона и аргона. На АЭС с реакторами ВВЭР выход этих газов составляет 4-70 м3/ч, на АЭС с РБМК - до 300-350 м3/ч. Активность их достаточно велика, и поэтому перед выбросом в атмосферу они должны подвергаться очистке, точнее - выдержке для снижения активности за счет естественного распада.
Поскольку в газах содержится водород, то перед выдержкой они пропускаются через устройства, сжигающие его, или разбавляются азотом до взрывобезопасных концентраций.
Вентиляционные выбросы
При неорганизованных протечках в помещения станции, в которых расположено оборудование радиоактивных контуров, в больших или меньших количествах вытекает теплоноситель, в результате чего образуются аэрозоли. Теплоноситель поступает в помещения в паровой или парожидкостной фазе. Часть его осаждается на поверхностях оборудования, полу и стенах помещения, затем высыхает и впитывается поверхностями, а другая часть образует аэрозоли. В начальный момент это гидроаэрозоли, по мере высыхания они становятся твердыми. Часть гидроаэрозолей коагулирует с частицами пыли, часть - друг с другом и оседает на пол и стены помещения. Летучие радиоактивные вещества, выделяясь из теплоносителя, сорбируются пылью. Таким образом, в воздухе технологических помещений в аэрозольной форме присутствуют радионуклиды продуктов коррозии и деления, а также продуктов активации. Надо отметить, что процессы образования и переноса аэрозолей достаточно сложны и не до конца изучены. Плохо изучены и факторы, которые на эти процессы влияют.
Среди радионуклидов, попадающих в помещения при неорганизованных протечках, из-за биологической значимости выделяют иод, который может находиться в различных физико-химических и агрегатных состояниях (в молекулярной или аэрозольной формах, в виде органических соединений). Соотношение между физикохимическими формами и агрегатными состояниями также зависит от разных факторов. Все эти обстоятельства приходится учитывать при выборе схем очистки ГРО.
Радиоактивные аэрозоли и изотопы радиоактивного иода удаляются из помещений станции вентиляционными системами, работающими на выброс или по схеме рециркуляции.
Об активности ГРО
Активность ГРО водоохлаждаемых реакторов обусловлена в основном короткоживущими радионуклидами. Они влияют на формирование радиационной обстановки внутри здания АЭС, но из-за быстрого распада не представляют опасности при возможном выходе в окружающую среду. К радиоактивному загрязнению среды может привести только выход радионуклидов, период полураспада которых больше нескольких минут или даже часов - в зависимости от физико-химических свойств и особенностей поведения в биосфере. Содержание в ГРО таких биологически значимых нуклидов нормируется, как это описано в предыдущем разделе.
В реакторных установках типа БН опасность с точки зрения появления газоаэрозольной радиоактивности представляют течи и последующее горение натрия с образованием плотного дыма из аэрозолей оксида натрия Na2O. При горении в атмосферу выделяются и радионуклиды, содержащиеся в теплоносителе. Однако случаи течей и тем более горения радиоактивного натрия крайне редки, поскольку даже при течи его из контура загорания может и не быть.
На активность ГРО при нормальной работе АЭС оказывает влияние значительная временная задержка перед выбросом радионуклидов в венттрубу, в результате которой биологически значимые короткоживущие нуклиды в основном распадаются прежде, чем попадают в биосферу. Однако в аварийных ситуациях эта задержка может отсутствовать.
