Переробка рідких радіоактивних відходів на мобільних модульних установках

В Україні існує нагальна потреба у переробці рідких радіоактивних відходів в місцях їх утворення, зокрема при видобутку газу, що супроводжується утворенням значної кількості супутньо-пластових вод, які забруднені радіонуклідами природного походження: радієм-226, радієм-228, торієм-232.

Зазвичай, таку супутньо-пластову воду зберігають у великих ємностях. При тривалому зберіганні в ємностях утворюється радіоактивний шлам та нашарування, підвищується рівень гама-випромінювання від ємностей іноді до декілька десятків мкЗв/год, що  потребує відповідного поводження згідно з нормами та правилами з ядерної та радіаційної безпеки.

Одним зі способів вирішення цієї проблеми є відкачка радіоактивно-забруднених супутньо-пластових вод та шламу з ємностей та переробка їх на місці.

Переробка має бути комплексною, поєднуючи, наприклад, різні методи очищення радіоактивно-забрудненої води та шламу (випаровування, фільтрація, сорбція, електродіаліз та ін.) з послідуючим ствердженням кінцевого продукту шляхом цементування для переведення його у форму, придатну для тривалого зберігання та/або захоронення. При цьому, очищена від радіоактивного забруднення вода може бути закачана назад в пласти породи відповідно до санітарних норм скидів у навколишнє середовище [1].

Одним з прикладів з випаровування шламу, рідкого концентрату та ін. у 200 л бочках є мобільна установка модель DOT 17C Департаменту транспортування США [2].

Принцип дії установки полягає у наступному (рисунки 1 та 2). До 200 л бочки через верх закачується рідина або рідкий шлам, який треба переробити, прямо з ємностей. Рівень заповнення бочки контролюється автоматично датчиком. На бочку монтуються електричні нагріваючи елементи (обечайки), які підводять тепло до вмісту бочки. Електричні нагріваючі елементи працюють від мережі 230 В та в діапазоні температур від 120 до 230 0С. Датчик термопари контролює температуру пару та повітря, що виходить з бочки. Вакуумний клапан контролює тиск у бочці. Як тільки температура рідини або рідкого шламу в бочці підвищується до температури 70 0С, тиск у бочці знижують до ~0,3 атм. за допомогою вакуумного насосу, що призводить до стрімкого переходу рідини в пар. Як тільки шлам осушений, бочку далі нагрівають до робочого діапазону температур для забезпечення повного видалення рідини, що залишилася.

З конденсату, що утворився, беруть проби на аналіз, за результатами якого конденсат або скидають у навколишнє середовище або повертають знову до бочки, як рідкі радіоактивні відходи.

При експлуатації установки ведеться радіаційний моніторинг.
Рисунок 1 – Мобільна випарна установка в компоновці з 2-х бочок

Рисунок 1 – Мобільна випарна установка в компоновці з 2-х бочок

 

Рисунок 2 – Схематичний принцип дії мобільної випарної установки

Рисунок 2 – Схематичний принцип дії мобільної випарної установки

Мобільна випарна установка має наступні переваги:

- простота установки та обслуговування;
- порівняно невелика вартість;
- автоматичний контроль процесу випарювання;
- мінімальна участь оператору;
- гнучкий режим роботи (неперервний або періодичний);
- потужність від 7,5 до 11,5 л/год;
- 100 % видалення вологі;
- коефіцієнт зменшення об’єму: 5:1 для шламу, 100:1 для рідин;
- коефіцієнт очищення рідин до 1000;
- кінцевий продукт переробки має тверду форму.

Для забезпечення відповідності критеріям приймання на зберігання та/або захоронення кінцевий продукт може бути додатково зацементований прямо в бочці.  

_________________________

Література

- Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97).
- Mobile processing systems for radioactive waste management. IAEA Nuclear Energy Series. No. NW-T-1.8. Vienna, 2014.