Основные подходы к обращению с ГРО
В гл. 2 обсуждались принципиальные подходы к обращению с любыми радиоактивными отходами. Однако обращение с газоаэрозольными отходами имеет свою специфику, на которой необходимо остановиться отдельно. Она в первую очередь связана с очень большим объемом вентиляционных выбросов - сотни тысяч кубометров в час. Такие объемы исключают возможность переработки и захоронения, как в случае жидких отходов.
Для описания принципиальных подходов к обращению с РАО обычно используют термины «разбавление и рассеяние», «выдержка и распад» и «концентрация и локализация». Для ГРО особенно большое значение имеет первый из названных подходов.
«Разбавление и рассеяние» - применительно к ГРО это выброс газов и аэрозолей в атмосферу таким образом, чтобы процесс выброса и условия окружающей среды обеспечивали перемешивание газов с атмосферным воздухом и снижение концентрации радионуклидов до уровней, при которых радиологическое воздействие выбрасываемых веществ окажется приемлемым.
Такой подход является обоснованной практикой обращения с ГРО во всем мире и осуществляется с соблюдением допустимых пределов выбросов, определенных регулирующим органом. Для обеспечения его на всех АЭС предусматривается выброс воздуха в атмосферу через вентиляционные трубы, устье которых находится на высоте 100-150 м над поверхностью земли. Скорость воздуха в устье обычно выбирается не менее 10 м/с, кроме того, она должна в 1,5-2 раза превышать скорость ветра на той же высоте.
Например, для АЭС с ВВЭР-440 на два блока сооружается одна труба высотой 120 м и диаметром в устье 3 м. Общий объем выбрасываемого через нее воздуха составляет 527 тыс. м3/ч при скорости выброса 20 м/с.
Иногда вентиляционная труба выполняется двойной: в основной трубе размещается труба меньшего диаметра, используемая для удаления небольших объемов наиболее активного воздуха. Это позволяет увеличить скорость выброса ГРО, улучшая эффективность рассеяния и уменьшая вероятность срыва «факела», а также снизить требование к антикоррозионной защите основной трубы. По этому принципу выполнены, например, металлические вентиляционные трубы реакторных отделений блоков Балаковской АЭС. Внутренняя труба имеет диаметр 1,6 м, внешняя - 3 м. Внутренняя труба используется в нормальном режиме работы блока, когда удаляется немногим более 100 000 м3/ч воздуха. По проекту в нее организован также выброс из системы спецгазоочистки (см. разделе 5.4.2). Основная венттруба диаметром 3 м используется в режиме ремонтных работ, когда удаляется 280 000 м3/ч воздуха.
Высокие вентиляционные трубы - важное средство защиты приземного воздуха от загрязнения ГРО. Газы и аэрозоли, попав в атмосферу, подхватываются воздушными потоками, перемешиваются с воздухом и под действием ветра уносятся от трубы. Свой вклад вносит и то обстоятельство, что температура выбрасываемых газов обычно выше температуры атмосферного воздуха, и газовая струя имеет направление вверх. Все это гарантирует многократное разбавление выбросов атмосферным воздухом и снижение удельной активности нуклидов в воздухе до приемлемых величин.
«Выдержка и распад» подразумевает некоторую временную задержку ГРО перед выбросом их в вентиляционную трубу, в результате которой вследствие распада радионуклидов, содержащихся в отходах, происходит снижение их активности. Устройства, обеспечивающие такую задержку, обсуждаются ниже.
«Концентрация и локализация» применительно к ГРО означает удержание радионуклидов на фильтрах или в специальных устройствах, через которые проходит воздушный или газовый поток перед тем, как попадет в вентиляционную трубу, с целью предотвращения рассеяния радионуклидов в окружающей среде. С фильтрами, накопившими радионуклиды, впоследствии обращаются как с твердыми отходами.
Как уже говорилось, по источникам образования газоаэрозольные выбросы можно разделить на две категории: воздух, удаляемый вентиляцией из производственных помещений, и сдувки из технологического оборудования. Активность последних значительна и определяется принятой технологией и той точкой технологической схемы, откуда производится сдувка.
Для облегчения реализации временной задержки и осаждения радионуклидов ГРО на фильтрах в проектах АЭС предусматривается, что воздух, удаляемый из производственных помещений, и технологические сдувки из разного оборудования не смешиваются, но производится их раздельная очистка с учетом конкретных физико-химических характеристик газового потока. Более того, выброс газовых сдувок в вентиляционные короба без очистки прямо запрещен правилами. Есть, по крайней мере, следующие причины такого подхода:
• с точки зрения конечного результата, т.е. снижения суммарной активности радионуклидов, поступающих в атмосферу, очистка небольшого количества высокоактивных выбросов может быть организована более эффективно, чем большого количества низкоактивных;
• обеспечение взрывобезопасности, поскольку в газовых сдув- ках может содержаться заметное количество водорода, при смешении с воздухом это может привести к возникновению взрывоопасной концентрации (напомню, что взрывоопасной является концентрацией водорода в воздухе всего 4%);
• наконец, в газовых сдувках часто содержится большое количество влаги, ухудшающей условия работы аэрозольных и йодных фильтров.
Устройства для подготовки ГРО к выбросу в атмосферу образуют сложную систему, состоящую из отдельных подсистем. Каждая подсистема рассчитана на свой источник активных газов и аэрозолей. Некоторое представление об этом дает рис. 5.1 [42], относящийся к энергоблокам ВВЭР и РБМК конца 1970-х гг.
Следует обратить внимание на то, что разные газовые потоки подвергаются разной очистке. Конкретные методы очистки ГРО от тех или иных радиоактивных нуклидов или аэрозолей, а также схемы установок для очистки обсуждаются ниже.
На этом рисунке два прямоугольника названы «газгольдеры выдержки». Этим термином в тот период обозначались проточные устройства, сегодня называемые «камеры выдержки». Этим же термином обозначались и рессиверы, в которых выдерживались под давлением порции газа перед их сбросом в атмосферу (на рис. 5.1 они отсутствуют).
