Обращение с газообразными радиоактивными отходами на АЭС

Эксплуатация АЭС неизбежно сопровождается накоплением газообразных, жидких и твердых радиоактивных отходов.

Источниками загрязнения воздуха радиоактивными веществами могут быть продукты деления ядер, прежде всего иод и инертные газы (криптон и ксенон). Кроме этого возможна активация различных веществ, находящихся в воздухе, например пыли, нейтронами. Стабильный нуклид 40 Аr, содержание которого в сухом атмосферном воздухе составляет 0,93%, под воздействием нейтронов превращается в радиоактивный нуклид 41 Аr с периодом полураспада 1,82 ч. Наконец, попадание радиоактивных веществ в воздух возможно в результате различных протечек активного теплоносителя первого контура, вентиляционные решетки купить можно перейдя по ссылки.

Газообразные радиоактивные отходы (РО) появляются в результате работы системы спецвентиляции, особенно в периоды ухудшенной радиационной обстановки на АЭС (например, в периоды перегрузки ЯТ). Они могут появляться также в результате работы системы технологических сдувок, которая обеспечивает удаление газов, выделяющихся с надводных пространств «грязных» технологических баков, а также газов, которые вытесняются из баков водой при опорожнении первого контура.

Газообразные радиоактивные продукты могут ухудшить радиационную обстановку в помещениях АЭС и за ее пределами. Поэтому «Санитарными правилами проектирования и эксплуатации атомных электростанций» (СП АЭС-79) установлены нормы допустимых выбросов газообразных радиоактивных продуктов АЭС, В таблицах ниже приведены соответственно среднесуточные и среднемесячные допустимые нормализованные (ДНВ) и предельно допустимые (ПДВ) выбросы, Ки/сут, отнесенные к 1000 МВт(эл.) мощности АЭС.

Допускается однократный (или суточный) выброс радионуклидов, превышающий в 5 раз приведенный в таблице среднесуточный выброс при условии, что суммарный выброс за один квартал не превысит соответствующего расчетного значения.

Чтобы обеспечить допустимые выбросы (ДВ) и ПДВ, представленные в таблицах выше, необходима дезактивация «грязного» воздуха перед его поступлением из вентилируемых помещений в вентиляционную трубу и далее в атмосферу.

В баках «грязного» конденсата, в БВ отработавших ТВС над уровнем радиоактивного теплоносителя образуется радиоактивная паровоздушная смесь. Для предотвращения ее накопления из надводных пространств проводятся технологические сдувки, подвод которых к вентиляционной трубе недопустим без предварительной дезактивации радиоактивного воздуха.

С целью удаления избыточного тепла и влаги и радиоактивных аэрозолей, выделяющихся при работе оборудования, и создания нормальных санитарно-гигиенических условий для персонала на АЭС осуществляется эксплуатация вентиляционных систем. Вентиляционные установки необходимы на любом промышленном предприятии. Особенность АЭС — недопустимость перерыва в работе вентиляционных систем. Это объясняется тем, что на любом промышленном предприятии и учреждении вентиляция призвана обеспечить санитарно-гигиенические условия работы персонала, а на АЭС, кроме этого, должна быть обеспечена еще более важная задача — радиационная безопасность персонала. Последняя задача для технологической вентиляции на АЭС является главной, а вопросы обеспечения санитарно-гигиенических условий работы решаются попутно.

В основу создания и эксплуатации систем вентиляции положен принцип раздельной вентиляции зон строгого и свободного режима. Под зоной свободного режима понимается группа помещений АЭС, где исключено воздействие на персонал радиационных факторов. В зоне строгого режима (так называемой контролируемой зоне ) возможно воздействие на персонал радиационных факторов. Вентиляция помещений каждой зоны обеспечивается раздельными системами. В зоне строгого режима различают:

• обслуживаемые помещения, в которых при работающем ЯР возможно пребывание персонала в течение рабочего дня, если суммарная доза его облучения находится в допустимых пределах (центральный зал, коридоры, лаборатории и т.п.);
• полу обслуживаемые (периодически обслуживаемые) помещения, в которых при работающем ЯР допустимо кратковременное, эпизодическое пребывание персонала (например, помещения обслуживания ГЦН);
• необслуживаемые помещения, в которых пребывание персонала при работающем ЯР не допускается (например, помещения боксов ПГ, КД, ГЗЗ и т.д.).

Полуобслуживаемые и необслуживаеые помещения — это в основном помещения, в которых располагаются оборудование и трубопроводы первого контура. Как правило, эти помещения герметичны и рассчитываются на избыточное давление до 0,1 МПа с тем, чтобы в случае аварийной разгерметизации первого контура обеспечить локализацию аварии. Отличительными особенностями эксплуатационных условий в этих помещениях являются:

1. высокий γ-фон;
2. наличие в воздухе изотопов иода и некоторых инертных газов;
3. значительное количество тепла, выделяемого оборудованием первого контура;
4. повышенная влажность.

В обслуживаемых помещениях, например в центральном зале, эксплуатационные условия характеризуются незначительным количеством тепла и влаги, а также возможностью появления радиоактивных аэрозолей, вероятность чего резко возрастает во время проведения перегрузок и ППР, когда открываются шахта ЯЭУ и БВ ТВС.

Системы приточной и вытяжной вентиляции подают и удаляют воздух таким образом, чтобы в помещениях с наибольшим загрязнением воздуха создать разряжение по отношению к менее загрязненным помещениям и таким образом исключить перетекание воздуха из более «грязных» помещений в более чистые (принцип последовательного или ступенчатого подключения). В качестве примера на рисунке ниже показана схема приточно-вытяжной технологической вентиляции в одном из помещений спецводоочистки.

Организация приточно-вытяжной технологической вентиляции в одном из помещений спецводоочистки АЭС: I — вытяжная система полуобслуживаемых и необслуживаемых помещений; II -вытяжная система обслуживаемых помещений; III — приточная система; IV -обслуживаемое помещение (лаборатория); V — необслуживаемые помещения; VI — периодически обслуживаемое (полуобслуживаемое) помещение; VII — обслуживаемый коридор; VIII — обслуживаемое помещение (щит спецводоочистки). 1 — фильтр; 2 — калорифер; 3 — вентилятор; 4 — напорная часть вентилятора; 5 — клапан с электроприводом; 6 — клапан; 7 — обратный клапан; 8 — вентиль; 9,10 — вытяжные вентиляторы; 11 — аэрозольный фильтр

Для вентиляции необслуживаемых и полуобслуживаемых помещений приточный воздух сначала подается в обслуживаемые коридоры и перепускается в помещения через клапаны избыточного давления. Разряжение в этих помещениях (примерно 100-150 Па) создается вытяжными системами. Клапаны могут быть настроенные на перепады давления от 30 до 100 Па. Они предназначены для локализации аварий, сопровождающихся значительными утечками теплоносителя первого контура и соответствующим повышением давления в герметичных помещениях. Для проветривания необслуживаемых и полуобслуживаемых помещений после возможных аварий на АЭС имеются приточные вентиляционные системы, подающие воздух непосредственно в эти помещения, которые при нормальном режиме работы ЯЭУ отсечены клапанами-заглушками с электроприводом. Воздух, удаляемый из необслуживаемых помещений вытяжными системами, очищается в аэрозольных (тканевых) и угольных фильтрах и выбрасывается через вентиляционную трубу. При повышении давления в этих помещениях сверх установленных пределов (обычно сверх 300 Па, что свидетельствует об аварийной ситуации), вытяжные системы отсекаются клапанами-заглушками. Для удаления избыточного тепла используются рециркуляционные установки, с помощью которых температура в помещениях поддерживается в пределах 315-325 К.

В обслуживаемые помещения воздух подается непосредственно приточными системами. В соответствии с санитарными нормами СП АЭС-79 он фильтруется в масляных фильтрах, а в зимнее время дополнительно подогревается. В стационарном режиме работы ЯР не предполагается выделение в воздух обслуживаемых помещений радиоактивных аэрозолей и газов. Для предупреждения распространения возможных загрязнений из обслуживаемых помещений в зону свободного режима в обслуживаемых помещениях поддерживается небольшое разряжение — около 30-50 Па. Санитарными правилами СП АЭС-79 предусматривается воздухообмен в основных обслуживаемых помещениях не менее однократного в час. Воздух удаляется из обслуживаемых помещений вытяжными системами в вентиляционную трубу без очистки. Как правило, осуществляется двухкратный воздухообмен в час.

Описанная схема организации вентиляции зоны строгого режима, когда воздух последовательно направляется из более «чистых» помещений в более «грязные», часто называют ступенчатой системой подачи воздуха в отличие от схемы непосредственной подачи воздуха, когда его подают в каждое помещение и удаляют из него самостоятельно. Достоинства ступенчатой подачи воздуха:

1. уменьшение общего объема вентиляционного воздуха;
2. сохранение разности давления между «чистыми» и «грязными» помещениями;
3. стабильность направления потоков воздуха при отказе какого-либо вентилятора.

Во время эксплуатации систем вентиляции должны контролироваться следующие параметры:

• давление (разряжение) и температура воздуха в помещениях; напор, развиваемый вентиляторами; расход воздуха; сопротивление фильтров;
• концентрация радиоактивных газов и аэрозолей до и после фильтров.
• Объем и периодичность контроля определяются местными инструкциями. Концентрация радиоактивных газов и аэрозолей в вентиляционных трубах АЭС контролируется непрерывно.

Важной составной частью вентиляционных систем, обслуживающих центральный реакторный зал, является рециркуляционная установка. Она предотвращает выход в воздух газов и аэрозолей вместе с водяным паром с открытой водной поверхности шахты ВВЭР и БВ ТВС во время их перегрузки. Эта рециркуляционная установка обеспечивает перекрытие водного зеркала направленным потоком воздуха с последующей его очисткой.

Все приточные и вытяжные системы, обеспечивающие вентиляцию помещений зоны строгого режима, обязательно резервируются, причем во многих случаях предусматривается дублирование систем и элементов с автоматическим вводом резерва. Вытяжные вентиляционные системы ответственных потребителей запитываются от сети надежного электропитания и имеют самозапуск после перерыва питания. Запрещается объединение различных по степени загрязненности помещений воздуховодами одной системы вентиляции. Вентиляция реакторного зала осуществляется самостоятельной системой, при этом воздухообмен в реакторном зале при условии посещения его персоналом должен быть не менее однократного в час. На период ППР в помещениях, где возможно появление радиоактивных газов и аэрозолей предусматривается увеличение удаляемого воздуха из этих помещений за счет включения резервного агрегата вытяжных систем. Основными помещениями зоны свободного режима для двух— и трехконтурных АЭС являются машинный зал, помещения щитов управления, лабораторий и др. Во время работы там выделяется значительное количество тепла, а в машинном зале — тепла и влаги. Для их удаления в машинном зале, как правило, предусматривается естественная аэрация или приточно-вытяжная вентиляция с механическим возбуждением. В помещениях щитов управления обычно применяется кондиционирование воздуха.

Для АЭС с одноконтурной схемой вентиляция машинного зала осуществляется по той же схеме, как и других обслуживаемых помещений зоны строгого режима.

Все воздушные выбросы с АЭС производятся через вентиляционную трубу высотой 100-150 м. Например, для АЭС с ВВЭР-440 сооружается на два блока одна труба высотой 120 м, диаметром в устье 3 м. Общий объем выбрасываемого через нее воздуха составляет 527000 м3/ч при скорости выброса 20 м/с.