<<
>>

Безопасные ресурсосберегающие технологии


Для широкого внедрения атомной энергетики необходимо решить две технические проблемы: разработать реактор с повышенной безопасностью и технологию удаления опасных высокоактивных отходов, отвечающую требованиям промышленной экологии.

Только для производства электроэнергии используется несколько различных типов реакторов, которые можно классифицировать на две большие группы: реакторы на тепловых и на быстрых нейтронах. На рис.
  1. 2 представлены упрощенные схемы реакторов различного типа.


Пар

Насос
Турбина.

Генератор
ґ~\ III
Топлибо

Насос
п
Реактор Нумератор — ^
qj

Парогенератор Натрий

Генератор
вода
Генератор
Конденсатор
Пар
Насос
Топлибо
б)
(уточный теплообменник
Насос
Насос

183
Рис. 11.2. Упрощенные схемы реакторов различного типа: а - реактор с водой под давлением (ВВЭР, PWR); б - реактор, охлаждаемый пароводяной смесью (кипящий реактор), (ПВР, BWR); в - водографитовый реактор (ВГР, LWGR); г - реактор на быстрых нейтронах петлевого типа (БН, LMFR)

В качестве топлива в атомной станции может использоваться ряд элементов, основным из которых в настоящее время является уран. Существует три основных способа разработки урановых месторождений: подземный, открытый и наиболее современный способ подземного выщелачивания. В качестве выщелачивающего реагента применяют растворы серной кислоты и карбонат - бикарбонатных солей, насыщенных кислородом. Растворы закачивают в рудоносные пласты, растворяют там уран, и полученный раствор солей урана извлекают на поверхность. Далее руду (по первым двум способам) или растворы урана перерабатывают на специальных гидрометаллургических предприятиях в продукт, называемый «желтый кек», представляющий собой концентрат солей урана желтого цвета, содержащий около 80% U308. Концентрат урана очищают и переводят путем конверсии в легколетучее соединение - гексафторид урана. Известно пять основных методов разделения (обогащения) изотопов урана: газодиффузионный, центрифужный, аэродинамический, химический и лазерный.
На рис. 11.3 показана схема ядерного топливного цикла, а на рис.
  1. 4 - общая схема образования и обезвреживания радиоактивных отходов (РАО). РАО бывают твердыми, жидкими и газообразными. По содержанию в них радионуклидов и уровню тепловыделения их подразделяют на низкоактивные (НАО), среднеактивные (САО) и высокоактивные (ВАО).

Большее количество отходов относится к классу НАО, образующихся в основном при добыче и переработке урановых руд. Присутствующие продукты распада урана делают радиоактивными шахтные воды, рудные отвалы и отвалы горных пород. Для устранения пылеобразования проводится распыление воды или пылевяжущих растворов.
Во избежание загрязнения грунтовых вод все стоки собираются и перекачиваются на участки обработки отходов. Наиболее интенсивно в окружающую среду проникают газообразный радон и легкорастворимые соединения радия. В связи с этим вокруг площадок с отвалами создают санитарно-защитные зоны. Твердые отходы прессуют. Жидкие - осаждают, концентрируют на ионообменных смолах или выпаривают. Загрязненные радионуклидами потоки воды пропускают через деминерализаторы (очистные колонны, заполненные сорбентами) для достижения уровня чистоты питьевой воды. Гэзооб- разные отходы пропускают через угольные или другие фильтры и удаляют под соответствующим контролем через высокую вентиляционную трубу. Горючие отходы сжигают с обязательным улавливанием радиоактивных газов и концентрации на сорбентах. Затем отходы (НАО и САО) кондиционируют (отверждают) методами цементирования и битумирования. Основной недостаток цементирования - низкая прочность готовых к захоронению или транспортировке блоков и невысокая устойчивость к влияниям погоды и к выщелачивающему действию воды. Битумирование - это более дорогостоящий процесс по сравнению с цементированием.

Риведка
~т~


Урановые шахты и рудники
Превращение урана (WjOg) в гексафторид (UF^)

t

Обогащение ураном-235
Рис. 11.3. Схема ядерного топливного цикла

Гик4 гонимое хрянплшие
т
I

ЗявоД по переработке
Т


К ВАО относятся продукты деления урана, накапливающиеся в топливе. Их количество составляет менее 1%, а радиоактивность - 98% всей радиоактивности, образующийся в атомной промышленности. К категории ВАО относится выгруженное из реактора отработанное топливо и отходы, образующиеся на первых ступенях экстракции урана и плутония. Растворы последних упаривают и сливают в емкость для временного хранения. Топливо хранится на площадках АЭС. Для подготовки к долговременному хранению или окончательному удалению ВАО подвергают остекловыванию (капсулированию): упаренные растворы прокаливают и подвергают обработке расплавами фосфатных или боросиликатных стекол. Такая форма обезвреживания токсикантов обеспечивают полную безопасность, так как большая часть радионуклидов ВАО распадается в течение 300 лет (справка: для растворения 1 мм поверхностного слоя стекломассы в воде требуется не менее 100 лет). Для окончательного удаления НАО и САО предполагается строительство подземных специальных хранилищ, разрабатываются методы хранения в пустотах горных пород или выработанных шахт.
Окончательное удаление радиоактивных отходов
Высоголигибные
Рис. 11.5. Окончательное удаление радиоактивных отходов: низкоактивные отходы - в приповерхностные хранилища, среднеактивные отходы - в подземные хранилища, высокоактивные отходы - в глубокие геологические формации
Для окончательного удаления ВАО предложен метод трансмутации радионуклидов, заключающийся в переводе радионуклидов в стабильные нуклиды под действием p-излучения или потока нейтронов. Путь удаления ВАО в космос не является радикальным, так как существует опасность непредвиденного возвращения на Землю ракеты - носителя. Наиболее приемлемым способом является удаление ВАО в глубокие геологические формации. Такое хранилище должно состоять из наземной и подземной частей. Наземная часть имеет центральную зону со вспомогательными постройками. Подземная часть хранилища напоминает большую шахту, расположенную на глубине 600-1200 м. Для предотвращения миграции радионуклидов предполагается создание технических барьеров с целью обеспечения защиты в течение различных временных интервалов: начальный период (до помещения отходов в хранилище); тепловой период (до 300 лет); период геологического контроля - в миллионы лет для обезвреживания актиноидов (от актиния до лоуренсия). Конструкция хранилища представлена на р и с. 11.5 [7].
Таким образом, особое внимание должно уделяться сбору, удалению и захоронению твердых и высокоактивных жидких отходов, которые могут вызвать загрязнение окружающей природной среды.
Следует также помнить, что вокруг АЭС устанавливаются три зоны с различным по строгости режимом: контролируемая - возможно облучение свыше 0,3 дозы, допустимой для персонала; санитарно-за- щ и т н а я - запрещено размещение производственных, жилых и культурно-бытовых объектов, не относящихся к объекту; наблюдаемая - дозы облучения населения, проживающего в ее пределах, могут несколько превышать допустимые нормативы. Ширина зон устанавливается 3, 13 и 30 км соответственно [14].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  1. Медведева B.C. Охрана труда и противопожарная защита в химической промышленности. М.: Химия, 1989. 288 с.
  2. ГОСТ 12.1.045-84. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля.
  3. СН № 1757-77. Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля.
  4. Правила защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности (утв. 31.01.72).
  5. ГОСТ 12.4.124-83. Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования.
  6. Иванов В.Б., Цыканов В.А. Основные направления работ ГНЦ НИИАР для экспериментального обоснования разработок современных ЯЭУ. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1996. 20 с.
  7. Преображенская Л.Б., Зарубин В.А., Никандрова А.В. Популярно о ядерной энергетике. М.: АТ, 1993. 48 с.
  8. Русак О.Н. Радиационная безопасность. СПб.: ЛТА, 1993. 24 с.
  9. Нейман Л.А. Безопасность жизнедеятельности: теория, вопросы и ответы. М.: Вузовская книга, 1997. 142 с.
  10. НРБ-96. Нормы радиационной безопасности.
  11. НРБ-76/87. Нормы радиационной безопасности. ОСП-72/87. Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений. М.: Энергоиздат, 1988. 60 с.
  12. Измалков В.И., Измалков А.В. Безопасность и риск при техногенных воздействиях. М.; СПб.: Изд-во РАН, 1994. 270 с.
  13. Сынзыныс Б.И., Козьмин Г.В. Введение в радиоэкологию. Радиационные факторы в природной среде с сфере жизнедеятельности человека. Обнинск: ОИАТЭ,
  1. 58 с.
  1. Владимиров В.В. Урбоэкология. М.: Изд-во МНЭПУ, 1999. 204 с.


<< | >>
Источник: Калыгин В.Г.. Промышленная экология. Курс лекций. - М.: Изд-во МНЭПУ,2000. - 240 с.. 2000

Еще по теме Безопасные ресурсосберегающие технологии:

  1. Тема II. ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ (ТЕХНИКА) ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
  2. Экологизированные (ресурсосберегающие) технологии
  3. Лекция 11. ИОНИЗИРУЮЩИЕ ПОЛЯ И ИЗЛУЧЕНИЯ: ОПАСНОСТЬ, ОЦЕНКА, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ. БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
  4. Тема IV. НЕИОНИЗИРУЮЩИЕ И ИОНИЗИРУЮЩИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ (ИЗЛУЧЕНИЯ, ПОЛЯ) ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: МЕХАНИЗМ ЯВЛЕНИЯ, НОРМИРОВАНИЕ, БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЗАЩИТА
  5. Глава 15. Эффективность природоохранной и ресурсосберегающей деятельности
  6. Информационная безопасность - важнейший компонент национальной безопасности
  7. 2.3. Место информационной безопасности в системе национальной безопасности России
  8. 3.1. Безопасность и национальная безопасность как социальные феномены и экстремологические категории
  9. 7.2. Роль экономической безопасности в системе национальной безопасности
  10. Ф. М. Гимранов, Е. Б. Гаврилов. Безопасность жизнедеятельности. Ч. 2. Безопасность технологического оборудования: Учебное пособие. Казан.гос.технол.ун-т. Казань. 84 с., 2002
  11. 6.4. Развитие информационных технологий в парламентах государств Европы Конференция "Информационные технологии в парламентах"
  12. Тест 9. Приведите в соответствие с классификацией виды угроз национальной безопасности России. 276 8.1. Международные организации, занимающиеся вопросами безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды
  13. Карманов А. П.. Технология очистки сточных вод, 2015
  14. ТЕХНОЛОГИЯ ЮРОДСТВА
  15. Селевко Г.К.. Современные образовательные технологии, 1998
  16. Методологические особенности экологической паспортизации промышленных объектов и технологий
  17. Андрей МИРОНОВ. ФИЛОСОФИЯ НАУКИ, ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ, 2014
  18. Г.Н. Крусь, А.Г. Храмцов, З.В. Волокитина, С.В. Карпычев. ТЕХНОЛОГИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ, 2003
  19. ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ШТРИХОВ И ЗНАКОВ