Контрольная работа: Радиоактивные загрязнения оборудования АЭС и предпосылки дезактивации оборудования

Радиоактивные загрязнения оборудования АЭС и предпосылки дезактивации оборудования

Радиоактивные загрязнения оборудования АЭС и предпосылки дезактивации оборудования

Введение

атомный электростанция радиоактивный дезактивация

Интенсивное развитие ядерной энергетики во многом зависит от успешного решения проблем, связанных с безопасностью эксплуатации АЭС и охраной окружающей среды. Дезактивация занимает важное место и в общем комплексе мероприятий по охране окружающей среды, осуществляемых в нашей стране. В настоящее время в России и за рубежом созданы и используются универсальные и эффективные методы и средства дезактивации.

Решение научных и технологических вопросов дезактивации зависит от характера процессов, обусловливающих радиоактивное загрязнение оборудования и поверхностей АЭС: коррозии реакторных материалов, переноса и активации продуктов коррозии, образование радиоактивных отложении и т.п. Эффективность дезактивации существенно зависит от от типа радиоактвного загрязнения, природы поверхности, характера воздействия дезактивирующей среды на поверхность.

Вопрос дезактивации парогенератторов является одним из важнейших, так как они являются частью и первого и второго контуров. В процессе эксплуатации РУ АЭС с ВВЭР на поверхностях коллекторов теплоносителя и теплообменных труб парогенератора (ПГ) со стороны первого контура происходит рост отложений радиоактивных продуктов коррозии.

С целью уменьшения дозовых нагрузок на оперативный и ремонтный персонал перед проведением контроля металла, технического обслуживания и ремонта ПГ в период планово-предупредительного ремонта (ППР) необходимо проводить дезактивацию ПГ со стороны первого контура. Удовлетворительная эффективность дезактивации достигается при условии растворения и смыва слоя радиоактивных отложений и частично окисной пленки металла, обогащенной радиоактивными продуктами коррозии, и обеспечения надежной пассивации поверхности металла.

1.     
Источники радиоактивных загрязнений

Дезактивация - удаление радиоактивных загрязнений (РА) с поверхностей оборудования и трубопроводов - является одним из защитных мероприятий, уменьшающих воздействие ионизирующего излучения на персонал АЭС, а также предупреждающих распространение радиоактивных загрязнений по помещениям и территории станции.

Дезактивация неразрывно связана с источниками и условиями радиационных загрязнений, которые определяются механизмом образования, природой, радионуклидным (РН) составом и другими особенностями этих загрязнений. По существу дезактивация является процессом, обратным процессу радиоактивного загрязнения.

В зависимости от условий образования радиоактивных продуктов и последствий их воздействия на окружающую среду представим источники радиоактивных загрязнений в виде пяти основных групп:. производственные;.     радиоактивные загрязнения после снятия с эксплуатации отработавших ЯЭУ;.   РА загрязнения, связанные с локальным выбросом РА продуктов, представляющих опасность для персонала;.       аварийные, приводящие к выбросу РА продуктов и затрагивающие безопасность населения;.       РА загрязнения в результате взрыва ядерных зарядов и аварий, связанных с ними.

Различные условия образования РА веществ могут привести к локальным или массовым загрязнениям. Обычно локальные загрязнения не распространяются за пределы промышленного предприятия (АЭС), урановых рудников, заводов по получению ядерных компонент топлива и др.) и могут быть вызваны небрежным обращением с РА веществами (разлив‚ просыпка и т.д.) ‚ или проникновением их в рабочее помещение через негерметичные участки оборудования. Сам факт работы с РА веществами, их транспортировка и перенос, могут служить причиной локальных загрязнений.

Локальные загрязнения касаются преимущественно персонала. Иногда некоторая часть их распространяется за пределы рабочей зоны, не представляя опасности для населения. Локальные РА загрязнения обычно прогнозируют, а способы их дезактивации разрабатывают заранее.

Массовыми следует считать такие загрязнения, которые опасны для населения, требуют частичной или помпой его эвакуации, а проведение дезактивации осуществляется, в том числе и вне зоны нахождения источника РА загрязнений.

1.1 Производственная дезактивация

К производственной прежде всего относится дезактивация объектов, загрязнение которых связано с эксплуатацией АЭУ, в процессе технологического цикла получения ядерного топлива, при транспортировке и захоронении РА отходов.

В процессе эксплуатации АЭС происходит образование РА продуктов в результате активации нейтронами конструкционных материалов активной зоны, коррозии материалов контура циркуляции теплоносителя, выхода продуктов реакции деления. Все внутренние поверхности узлов и деталей, соприкасающиеся с теплоносителем, подвергаются РА загрязнению.

1.2 Аварийные РА загрязнения и дезактивация

С развитием ядерной энергетики постоянно ведется хроника аварийных ситуаций. Таких как:

·        аварии, произошедшие в промышленности, связанной получением ядерного топлива;

·        выбросы в виде РА аэрозолей, происходящие в результате тяжелых аварий, к числу которых относится, например, падение самолета на установку регенерации плутония;

·        аварии, связанные с разгерметизацией, взрывом и выходом из строя отдельных узлов и агрегатов оборудования производственного ядерного цикла;

·        радиоактивные отходы, способные выделять газообразные продукты, в частности водород, накопление которых может привести к взрыву и выбросу РА веществ из хранилищ этих отходов;

·        аварии на атомных подводных лодках и космических объектах.

2. Классификация РА загрязнений

Источники РА загрязнений имеют свои особенности, что позволяет классифицировать РА загрязнений на первичные, вторичные и многократные. Первичные загрязнения вызваны РА веществами, которые образовались в процессе аварии, производственной деятельности, взрывов ядерных боеприпасов, т.е. на основе тех причин, которые обозначены в верхней части таблицы 1.

Вторичные РА загрязнения определяются воздействием ранее загрязненных объектов. Именно вторичные загрязнения после Чернобыля определяли загрязнение массы новых объектов, увеличивая масштабы дезактивационных работ. Источником вторичных загрязнений являлась местность, подвергшаяся первичному загрязнению в результате оседания РА частиц. Под многократными подразумеваются загрязнения одних и тех же ранее загрязненных объектов, которые обычно после каждою загрязнения подвергаются дезактивации.

Сам же процесс как первичного, так и вторичного РА загрязнения может происходить в результате контакта загрязненной поверхности с РА средой, оседания и осаждения РА частиц, находящихся в воздухе и образующих РА аэрозоли (аэрозольное загрязнение, см. таблицу 1).

Следует различать термины «оседание» и «осаждение» аэрозольных частиц. Оседание происходит самопроизвольно за счет гравитации, а осаждение - принудительно под действием внешних сил на препятствия, находящихся по пути аэрозольного потока.

Помимо аэрозольного (см. таблицу 1) возможно контактное РА загрязнение, которое происходит в результате соприкосновения (контакта) поверхностей различных объектов с газовой, жидкой или твердой средой, содержащей радионуклиды.

Контактное загрязнение жидкими, а также твердыми продуктами, в состав которых входят РН, имеет место в процессе технологического цикла добычи, получения, переработки, транспортировки и хранения ядерного топлива.

В атмосфере воздуха могут находиться в газообразной форме радионуклиды криптона (89Kr) и ксенона (137Хе), пары йода и его соединений. Парообразные и газообразные РН способны адсорбироваться на различных поверхностях и загрязнять их. В данном случае контакт загрязняемой поверхности происходит с газовой средой.

Загрязнение внутренних поверхностей АЭС, соприкасающихся с жидким РА теплоносителем, соответствует контактному процессу загрязнения и зависит от типа реактора, его надежности и эксплуатационной истории.

Таким образом, верхняя и левая части табл. 1 характеризуют источники и масштабы РА загрязнений. Другая нижняя и правая части табл. 1, в которых отражена вид, агрегатное состояние, особенности и причины РА загрязнений, предопределяют элементарные акты закрепления и удаления этих загрязнений. Две части табл. 1 неразрывно связаны и обобщенно представляют характеристику РА загрязнений.

3. Классификация способов дезактивации

Процесс дезактивации, обратный процессу РА загрязнения, связан с удалением РА загрязнений с обрабатываемых объектов. В случае поверхностного загрязнения дезактивация ограничивается удалением с поверхности объектов РА веществ, которые закреплялись на ней в результате адгезии и адсорбции молекул или ионов РН (для дезактивации при глубинном загрязнении этого недостаточно - возникает необходимость извлечь РА загрязнения, проникшие в глубь поверхности, и только после этого происходит удаление РА загрязнений, перешедших из глубины на поверхность объекта. Возможно удаление находящихся в глубине материала РА загрязнений вместе с этим материалом.

Дезактивация осуществляется при помощи различных способов. Способ дезактивации - это совокупность операций с использованием средств дезактивации по удалению РА загрязнений с объектов или по изоляции поверхностей этих объектов. Способы дезактивации реализуются в результате воздействия дезактивирующих растворов (ДР) или сред на обрабатываемую поверхность с учетом особенностей объекта и используемых технических средств (ТС).

Существующие способы дезактивации можно классифицировать по различным признакам, которые, с одной стороны, определяются условиями РА загрязнения, а с другой - условиями проведения самой дезактивации. Выбор способа дезактивации диктуется особенностями РА загрязнений и самого объекта. В основу классификации всех способов дезактивации могут быть положены два основные принципа, определяющие агрегатное состояние дезактивирующей среды и особенности проведения собственно дезактивации

В зависимости от агрегатного состояния дезактивирующей среды все способы дезактивации можно подразделить на жидкостные и безжидкостные, а также комбинированные.

Жидкостные способы могут быть основаны на использовании механического воздействия (струей воды. ультразвуком и др.) растворов с использованием физико-химических процессов (адсорбционных, ионо-обменных, мембранных и др), а также на сочетании различных видов воздействия. Желание повысить эффективность дезактивации привело к осуществлению дезактивации путем сочетания различных способов. Подобное сочетание жидкостных и безжидкостных способов обработки реализуется в комбинированных способах обработки.

Под комплексной дезактивацией следует понимать обработку одного и того же объекта различными способами.

В табл. 3 приведена классификация способов дезактивации без учета особенности очистки воздуха, воды и санитарной обработки.

Не все способы дезактивации применяются одинаково часто. По этой причине их можно условно разделить на две группы - основные и вспомогательные. Сравнительно редко осуществляется дезактивация пенами и с использованием мембранной технологии. Кроме того, к вспомогательным следует отнести те способы дезактивации, которые осуществляются без применения технических средств; например, протирание загрязненной поверхности вручную щетками или ветошью.

Иногда способы дезактивации разграничивают на физико-механические, химические и физико-химические. Физико-механические способы осуществляются с помощью механических или физических процессов; например, механическое воздействие щетки, аэродинамическое воздействие жидкого или газового потока и т.д. В химических способах происходит химическое взаимодействие РН с компонентами ДР; оно может быть интенсифицировано под действием внешних факторов, в частности электрического поля. Физико-химические способы дезактивации сочетают особенности двух предшествующих. Если придерживаться этой классификации, то все безжидкостные способы можно отнести к физико-механическим, а жидкостные и комбинированные - к физико-химическим с преобладанием, либо химических, либо физических процессов.

4. Виды дезактивационных работ на АЭС

При проведении работ по обслуживанию реакторного оборудования, ремонтных работ, а также в вероятных аварийных ситуациях возможно загрязнение радиоактивными веществами наружных поверхностей оборудования и помещений АЭС.

Развитие ядерной энергетики должно сопровождаться разработкой современных методов и средств дезактивации и способов предотвращения радиоактивных загрязнений. Увеличивающиеся мощности и размеры ядерных энергетических установок и повышенные требования к безопасности обусловливают необходимость разработки максимально автоматизированных средств дезактивации, отличающихся высокой эффективностью и производительностью. Например, площадь центрального зала под защитной оболочной реактора ВВЭР-1000 составляет около 2000 м², поэтому дезактивация таких поверхностей безусловно требует применения высокопроизводительных механизмов.

Число способов очистки поверхностей, используемых в различных отраслях техники, достаточно велико, но эти способы либо малоприемлемы для дезактивационных работ, либо требуют коренной модернизации.

При дезактивации основными факторами являются безопасность обслуживающего персонала и защита окружающего пространства от

бесконтрольного распространения радионуклидов. Поэтому дезактивация пожнет быть проведена с помощью методов, сочетающих высокую степень механизации всех технологических операции, дистанционный характер управления процессов и надежную локализацию радионуклидов в ограниченном объеме.

Применяемые на АЭС методы и технические средства дезактивации весьма различны. Выбор их определяется видом дезактивационных работ, конкретными конструктивными особенностями оборудования, характером поверхностей, уровнями радиоактивных загрязнений, требуемой степенью очистки и другими факторами.

Все работы по дезактивации, которые встречаются в практике эксплуатации современных АЭС, условно можно разделить на следующие виды: 1) дезактивация циркуляционных контуров; 2) дезактивации контурного оборудования; 3) дезактивация поверхностей помещений и оборудования; 4) дезактивация емкостного оборудования и бассейнов выдержки ТВЭЛов; 5) дезактивация транспортного и крупногабаритного оборудования.

5. Оценка эффективности дезактивации

.1 Самодезактивация

Снижение уровня РА загрязнений различных объектов может произойти без применения средств дезактивации, во-первых., вследствие естественного РН распада и, во-вторых, под действием различных внешних факторов - атмосферных осадков, попутных потоков, вибрации при движении транспорта и других причин. Возможны случаи, когда эти две причины снижения активности действуют в совокупности.

Наиболее сильное снижение уровня РА загрязнений и меньшее значение периода полуснижения соответственно за счет естественного распада достигается сразу после формирования РА следа, т.е. после первичного РА загрязнения.