Количества радиоактивных отходов, образующихся на аэс

Системы	Установки концентрирования	Полученный продукт	Содержание твердых веществ в продукте, %	Количество жидких радиоактивных отходов, м^3/год	Удельная активность, Кu/м^3
Очистка первичного теплоносителя	ионообменные фильтры	смоленой шлам	50	10	1000
	испаритель	концентраты борной кислоты	20	20	10
очистка вод бассейна выдержки горючего	ионообменный фильтр	смоляной шлам	50	1-2	5
дезактивация, смыв с полов	механические, ионообменные фильтры, испарители	концентраты, шламы	20	20	2

Образующиеся при работе АЭС растворы могут быть гомогенными (растворы после регенерации ионообменных фильтров внутриконтурной очистки; растворы после дезактивации первого контура или отдельного оборудования, помещений, пневмокостюмов и спецодежды; организованные и неорганизованные протечки и т.п.) или гетерогенными (пульпы ионообменных смол и фильтро-перлита). Концентрирование жидких радиоактивных отходов может осуществляться различными методами:

а) осаждение и фильтрация;

б) воздействие химическим реагентом (осаждение и коагуляция);

в) ионный обмен;

г) выпаривание;

д) обратным о и электродиализом.

Выбор того или иного метода зависит от общего количества примесей в отходах (солесодержания) и их радиоактивности. Обычно оказывается целесообразным проводить переработку радиоактивных отходов разного уровня активности и солевого состава разными методами.

Гетерогенные радиоактивные отходы направляются непосредственно в хранилища жидких отходов, где отделяются сорбенты от транспортной воды с осаждением воды в баках. Основные методы переработки жидких радиоактивных отходов - выпаривание и ионообменная очистка. Мембранные методы (обратный осмос и электродиализ) используют весьма ограничено, в основном для отходов низкой радиоактивности (например воды спецпрачечных), так как они не удовлетворяют главным целям переработки - высокие степени концентрирования радиоактивности и очистки водных потоков.

При общем солесодержании примесей в отходах менее 1 г/кг оправдано использование ионообменных фильтров. Сорбенты фильтров после исчерпания их обменной емкости гидротранспортом перегружаются из корпусов фильтров в хранилище жидких отходов.

Потоки жидких отходов с высоким начальным содержанием примесей (до 5 г/кг) поступают в промежуточные приемные емкости, где происходит их перемешивание, усреднение и концентрирование осаждением. Первичный концентрат поступает на выпарные установки, где осуществляется его концентрирование в два этапа. Первый этап, задачей которого является очистка транспортной воды от радиоактивных примесей, проводится в выпарных аппаратах, а второй, задачей которого является концентрирование примесей, - в доупаривателях. Концентрат с солесодержанием 300 г/кг направляется в хранилище жидких отходов.

Технологическая схема хранилища жидких отходов для АЭС с серийными блоками ВВЭР-440 представлена на рисунке 9.5. В состав оборудования хранилища входят емкости для высокоактивных 8 и низкоактивных 4 (рабочий объем 285 м³) сорбентов, для кубового остатка 11 (рабочий объем 330 м³). Объем емкости выбирается для каждой группы жидких радиоактивных отходов, исходя из того, что общий объем хранилища должен быть рассчитан не менее чем на 10 лет эксплуатации одного блока АЭС или на 5 лет эксплуатации двух блоков одновременно.

Рис. 9.84. Технологическая схема хранилища жидких отходов для серийных блоков АЭС с реакторами ВВЭР-440:

1— магистраль для транспортировки отработанных ниэкоактивных сорбентов, потоков после регенерации, взрыхления и промывки фильтров системы очистки продувочной воды парогенераторов (СВО-5) и фильтров доочистки дистиллята систем переработки тралных вод (СВО-3/1) и переработки боросодержащих растворов (СВО-3/2 и СВО-6); 2 — магистрали для транспортировки отработанных высокоактивных сорбентов, потоков после регенерации, взрыхления и промывки фильтров систем очистки теплоносителя первого контура (СВО-1),очисткиорганиэованных протечек (СВО-2), очистки воды бассейнов выдержки и перегрузки (СВО-4). переработки тралных вод и боросодержащих растворов (СВО-3 и СВО-б), дезактивации; 3 —магистраль для транспортировки трапных вод системы спецканализации; 4 - емкость ниэкоактивных сорбентов у- 5 —насосы; б —магистраль для транспортировки кубового остатка с выпарных установок систем переработки трапных вод и боросодержащих растворов (СВО-3); 7 - емкость для слива декантата из емкостей 4 и 8; 8 —емкость высокоактивных сорбентов; 9 - гидроэлеваторы; 10 - насос; 11 - емкость хранения кубового остатка; 12 —оперативная (технологическая) емкость; 13 —трубопроводы к установке отверждения отходов.

Емкости размещены на металлоконструкциях высотой не менее 50 мм в герметичных бетонных помещениях, пол и стены которых на высоту 1000 мм облицованы нержавеющей сталью. Остальная часть поверхности стен и потолок могут быть облицованы углеродистой сталью с органическими покрытиями. Для обеспечения полного опорожнения емкостей и их предремонтной промывки в их нижней придонной части имеется струйное устройство. С помощью воды и сжатого воздуха, которые к нему подведены, это устройство перемещает остатки пульпы к входному патрубку всасывающей магистрали. Верхние части емкостей обеспечены вентиляцией. Одна из емкостей 8 используется как вспомогательная в системе трапных вод для осаждения из этих потоков грубодисперсных взвесей или гидроокисей, образующихся при нейтрализации избыточной кислотности этих потоков. Транспортирующая сорбенты вода из емкостей 4 и 8 поступает в емкость 7, откуда насосами 5 возвращается в систему переработки трапных вод для повторного использования. Насос 10 подает эту воду также на гидроэлеваторы 9 и промывку емкостей 4, 8, 11. Гидроэлеватор (р=300 кПа) служит дл

я перекачки сорбентов и кубового остатка из одной емкости в другую, подачи сорбентов на отверждение; технологическая емкость 12 «вакуумиравания» предназначена для подачи кубового остатка на отверждение. Гидроэлеватор и емкость 12 используется также для откачки радиоактивных отходов из помещений хранилища в случае разгерметизации рабочих емкостей. Кубовый остаток транспортируется в баки 11 сжатым воздухом с помощью технологических емкостей, подобных емкостям 12, но размещаемых в системах переработки трапных вод и боросодержащих растворов.

В современных условиях высокорадиоактивные отходы, полу­чаемые в СВО, и предварительно собираемые в баках спецводоочист­ки — отдельно для кубового остатка и для пульпы, — подвергаются отверждению, например, путем битуминирования (рис 9.6.).

Рис. 9.85 . Схема последовательности переработки радиоактивных отходов.

Для этого в здании спецводоочистки имеется специаль­ная установка битуминирования, пе­реводящая соли, оксиды и смолы в расплавленный битум при содер­жании их, доходящем до 0,5 кг на килограмм получающейся жидкой смеси. Эта смесь отверждается в специальных блоках и хранится в необслуживаемых помещениях кор­пуса спецводоочистки. После 5— 10 лет эти блоки могут быть выве­зены со станции в единые центра­лизованные хранилища для окон­чательного захоронения. Для хра­нения битумных блоков на АЭС мо­гут быть созданы и отдельные подземные хранилища в железобетонном исполнении,

Существует также опыт цементирования, а иногда цементирования с остекловыванием для отверждения кубовых остатков. Так как в сравнении с битумными цементные блоки более подвержены разрушению, то цементирование производится в небольших металлических бачках, которые и подлежат захоронению после заполнения, В спецкорпусе должны быть предусмотрены установки для приготовления дезактивирующих растворов, хранилища реагентов и оборудование для периодической дезактивации самих установок СВО. Имеется также оборудование для регенерации ионообменных смол тех СВО, которые работают на водах с малой радиоактивностью. Смолы таких установок используются повторно. К ним относятся, например, СВО для воды парогенератора. Ионообменные смолы установки СВО-1 регенерации не подлежат.

Из всех искусственных источников формирования радиоактивных отходов наибольшее их количество образуется при реализации ЯТЦ. Системы природоохранных мероприятий имеются на всех этапах ЯТЦ и представляют собой, как показано выше, эффективные технические устройства и технологии удаления и переработки образующихся радиоактивных отходов, практически полностью исключающие попадание радиоактивных веществ в окружающую среду.

1.1. Вода, ее происхождение и количество на земном шаре. 2

1.2. Круговорот воды на земном шаре. 4

5

Влагооборот в атмосфере земного шара 6

6

Осадки Р, м³/год 6

577 . 10¹² 6

Влагосодержание атмосферы w, м³ 6

12,9 . 10¹² 6

Число смен водяного пара в атмосфере при наличии испарения N=P/w 6

45 6

Продолжительность одной смены 6

365/458,1 6

Средняя скорость зонального переноса водяного пара v_x км/сут. 6

220 ₆

круга l = 24 000 км) t = l/v_x , сут. 6

109,4 6

Число смен влаги за один оборот вдоль средней параллели (l = 24 000 км) при влагосодержании атмосферы, обусловленном переносом с океана (адвекцией) и испарением K=tN/365 6

13,5 6

Влажность воздуха, поступающего с океана, % 6

80 6

Влажность воздуха, при которой осадки не образуются, % 6

Около 40 6

Соотношение между влажностями воздуха (не образующей осадкии исходной) 6

0,5 6

Число смен пара в атмосфере (1 смена за 8,1 сут.) при отсутствии испарения N’=P/0,5w 6

90 6

Число смен влаги за один оборот ее вдоль средней параллели (l=24 000 км) при влагосодержании, обусловленном только адвекцией водяного пара (испарение отсутствует ) 6

0,5 6

Отношение осадков при реальном испарение к осадкам при его отсутствии в течение одного оборотавдоль средней параллели (l = 24 000 км) 6

27 6

1.3. Физические и химические свойства воды. 7

2.1. Дисперсные водные системы и их классификация. 13

2.2. Свойства коллоидных растворов, их устойчивость и разрушение. 15

2.3. Состав природных вод. 17

2.4. Показатели качества природных вод. 18

2.5. Оценка качества поверхностных вод 26

2.6. Контроль загрязнения поверхностных вод 32

2.7. Характеристика сточных вод. 35

2.8. Показатели качества сточных вод 40

2.9. Оценка качества сточных вод. 46

3.1. Понятие о системах водообеспечения и водоотведения промышленных предприятий. 48

3.2. Система канализации промышленных предприятий. 52

3.3. Условия выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию. 54

3.4. Определение необходимой степени очистки производственных сточных вод 55

3.4.1. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по концентрации взвешенных веществ. 56

3.4.2. Расчет допустимого состава сточных вод по концентрации растворенных вредных веществ. 58

3.4.3. Расчет необходимой степени очистки по изменению активной реакции воды. 58

4.1. Основная схема механической очистки производственных сточных вод. 60

4.2. Решетки для процеживания. 61

4.3. Песколовки 61

4.4. Усреднители. 63

4.5. Устройства для выделения из сточных вод нерастворимых примесей под действием гравитационных сил. 64

4.5.1. Теоретические основы процессов осаждения твердых частиц в вязкой среде. 64

4.5.2. Первичные отстойники. 67

4.5.3. Прочие устройства для механической очистки воды. 70

4.6. Устройства для выделения из сточных вод нерастворимых примесей под действием центробежных сил 72

4.6.1. Открытые и напорные гидроциклоны. 73

4.6.2. Центрифуги. 79

4.7. Фильтрование. 81

4.7.1. Фильтрование через фильтрующие перегородки. 81

4.7.2. Сетчатые барабанные фильтры. 83

4.7.3. Фильтры с зернистой загрузкой. 84

4.7.4. Магнитные фильтры. 86

4.7.5. . Фильтрование эмульгированных веществ 86

5.1. Нейтрализация 88

5.1.1. Нейтрализация смешением. 89

5.1.2. Реагентная нейтрализация. 89

5.1.3. Нейтрализация кислых сточных вод путем их фильтрования через нейтрализующие материалы. 90

5.1.4. Нейтрализация щелочных сточных вод кислыми газами. 91

5.2. Окислительный метод очистки сточных вод. 92

5.2.1. Окисление реагентами, содержащими активный хлор. 92

5.2.2. Окисление пероксидом водорода. 95

5.2.3. Окисление кислородом воздуха. 95

5.2.4. Озонирование. 96

5.2.5. Окисление перманганатом калия. 98

5.2.6. Радиационное окисление. 98

5.3. Очистка восстановлением. 99

5.4. Реагентные методы выделения загрязняющих веществ в виде малорастворимых и нерастворимых соединений. 100

6.1. Коагуляция и флокуляция. 107

6.1.1. Основные характеристики дисперсных систем. 107

6.1.2. Теоретические основы коагуляции коллоидных примесей, содержащихся в сточных водах. 108

6.1.2.1. Понятие о строении двойного электрического слоя. 110

6.1.2.2. Устойчивость дисперсных систем 112

6.1.3. Понятие о гетерокоагуляции и применяемых коагулянтах . 114

6.1.4. Флокуляция. 115

6.1.5. Технология коагуляционной и флокуляционной очистки сточных вод и используемое оборудование. 115

6.2. Сорбция. 118

6.3. Флотация. 123

6.3.1. Флотация с выделением воздуха из раствора. 124

6.3.2. Напорная флотация. 125

6.3.3. Флотация с механическим диспергированием воздуха. 125

6.3.4. Флотация с подачей воздуха через пористые материалы. 127

6.3.5. Очистка методом пенного фракционирования (пенной сепарацией) 127

6.3.6. Понятие о химической, биологической и ионной флотации. 129

6.4. Экстракция. 129

6.5. Ионный обмен. 138

6.5.1. Понятие об ионообменном равновесии. 144

6.5.2. Понятие о регенерации ионитов. 148

6.5.3. Технологические схемы ионообменной очистки сточных вод и установки для их реализации. 149

6.6. Электрохимическая очистка сточных вод. 155

6.6.1. Классификация методов электрохимической очистки сточных вод. 155

6.6.2. Теоретические основы электрохимических процессов. 156

6.6.2.1. Электродные потенциалы. 156

6.6.2.2. Понятие об окислительно-восстановительном равновесии 158

6.6.2.3. Массоперенос вещества и скорость электрохимической реакции. 160

6.6.2.4. Поляризационные явления в электрохимических реакциях. 160

6.6.2.5. Кинетические закономерности основных электродных 161

6.6.2.6. Понятие о редокси -процессах (электрохимическом 163

6.6.3. Применение электрохимических методов при очистке сточных вод. 163

6.6.3.1. Анодное окисление и катодное восстановление. 164

6.6.3.2. Электрокоагуляция. 166

6.6.3.3. Электрофлотация. 169

6.6.3.4. Электродиализ. 172

6.6.3.5. Гальванокоагуляционная очистка сточных вод. 174

6.7. Применение методов обратного осмоса и ультрафильтрации для очистки сточных вод. 175

6.7.1. Понятие о мембранных процессах. 175

6.7.2. Классификация полупроницаемых мембран. 177

6.7.3. Использования установки обратного осмоса для очистки хромсодержащих сточных вод. 178

6.8. Термическая обработка сточных вод. 179

6.8.1. Очистка сточных вод с выделением растворенных веществ (концентрирование сточных вод). 179

6.8.2. Выделение растворенных веществ из концентрированных растворов. 182

6.8.3. Термоокислительные методы обезвреживания сточных вод. 184

7.1. Общие положения. 186

7.2. Влияние различных технологических факторов на эффективность процессов биологической очистки 187

7.3. Естественные и искусственные методы биологической очистки. 188

7.3.1. Сооружения почвенной очистки и биологические пруды. 188

7.3.2. Биофильтры. 190

7.3.3. Аэротенки. 192

7.3.4. Окситенки. 195

7.4. Использование биологических методов очистки сточных вод от тяжелых металлов. 196

7.5. Понятие о глубокой очистке (доочистке) производственных сточных вод 197

8.1. Состав и свойства осадков. 199

8.2. Основные процессы, применяемые для обработки осадков производственных сточных вод 202

8.3. Уплотнение осадков. 203

8.3.1. Гравитационное уплотнение осадков. 203

8.3.2. Флотационное уплотнение осадков. 204

8.3.3. Центробежное уплотнение осадков. 205

8.4. Анаэробное (метановое) сбраживание осадков 211

8.4.1. Понятие об анаэробном сбраживании. 211

8.4.2. Технологические схемы анаэробного сбраживания осадков. 213

8.4.3.Основы расчета метатенков. 215

8.5.Аэробная стабилизация осадков. 216

8.6.Кондиционирование осадков. 217

8.6.1.Реагентная обработка . 218

8.6.3. Жидкофазное окисление (метод Циммермана). 220

8.6.4. Замораживание и оттаивание. 221

8.7. Обезвоживание осадков. 222

8.7.1. Сушка осадков на иловых площадках. 222

8.7.2. Фильтрование. 223

8.7.3. Центрифугирование и сепарирование. 229

8.8. Термическая сушка осадков. 230

8.8.1. Основные понятия. 230

8.8.2. Оборудование для сушки осадков. 232

8.9. Термические методы обезвреживания осадков. 235

8.9.1. Основные положения. 235

8.9.2. Основное оборудование для термического обезвреживания осадков. 236

ЛИТЕРАТУРА ................................................................…........................…………………..…257

*^* Расчет удельной гидравлической нагрузки приведен в монографии С.В. Яковлева., Я.А. Карелина, Ю.М. Ласкова и др. Очистка производственных сточных вод. М.»Строиздат», 1985, с.84.

 А.А. Громогласов, А.С. Копылов, А. П. Пильщиков. Водоподготовка: процесс и аппараты. М.Б Энергоатомиздат, 1990, 272с.