Премиальная «каша», или Как сократить радиоактивные отходы в сто раз

Одна из целей в области устойчивого развития, сформулированных ООН, — обеспечение перехода к рациональным моделям потребления и производства. Для атомных станций это в первую очередь вопрос обращения с радиоактивными отходами. На российских АЭС разработаны и используются в промышленных масштабах уникальные технологии, которых нет больше нигде в мире. Одна из них реализована за Северным полярным кругом — на Кольской атомной станции.

Уже 15 лет на Кольской АЭС накапливают опыт переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Именно здесь впервые в мире в промышленном масштабе стали использовать технологию ионоселективной очистки ЖРО. Ввод в эксплуатацию комплекса, аналогов которого на тот момент не было нигде, стал первым цивилизованным шагом по их утилизации.

Начало создания комплекса переработки ЖРО — 1997 год, а в декабре 2006-го пусковой комплекс для переработки накопленных высокосолевых отходов (кубовых остатков) был введен в промышленную эксплуатацию.

Результаты использования технологии очистки ЖРО от радионуклидов впечатляют. После переработки количество подлежащих захоронению радиоактивных отходов сокращается в 100 раз: только один килограмм из ста остается опасным для человека.

На реализацию проекта «Росэнергоатом» потратил около 2 млрд рублей. Но нет предела совершенству. Для полного завершения процесса обращения с ЖРО Кольская АЭС инициировала НИОКР по выделению полезных химических компонентов из продуктов переработки кубового остатка.

Как все начиналось

Вывод из эксплуатации двух первых блоков Кольской АЭС без замещения к 2003 году сократил бы выработку электроэнергии в энергосистеме на 30–35%, притом что доля Кольской АЭС в энергообеспечении региона примерно 60%. Именно столько здесь потребляет промышленность — энергоемкие горно-обогатительный и металлургический комплексы. Ежегодный прямой ущерб хозяйственной и социально-экономической сфер достиг бы в 2003–2004 годах 300–320 млн долларов в ценах того времени.

В общем, без продления ресурса первого энергоблока Кольской АЭС энергосистема Кольского полуострова рисковала превратиться из крупного поставщика в не менее мощного потребителя электроэнергии. В 2004 году дефицит электропотребления в области мог бы составить 3,32 млрд кВт·ч.

Денег на строительство нового блока не было. Да и Мурманская область в тот период занимала одно из первых мест в мире по насыщенности ядерными объектами, поэтому вопрос радиационной безопасности в регионе был в приоритете.

К 90-м годам хранилища ЖРО предприятия были практически заполнены, а технологии и оборудование для переработки отходов отсутствовали.

Поэтому одним из главных условий продления срока эксплуатации первого и второго блоков стало освобождение емкостей хранилищ ЖРО. Пришлось разрабатывать проект комплекса по переводу ЖРО в формы, пригодные для безопасной транспортировки, хранения и захоронения.

Комплексная работа

Высокосолевые растворы, образующиеся в ходе эксплуатации атомной станции, загрязненные продуктами деления и другими опасными веществами, раньше требовалось отверждать, включая в цементную матрицу, и отправлять на захоронение. Сегодня с помощью нового комплекса из всей массы жидкости выделяется лишь небольшое количество радиоактивного вещества, подлежащего захоронению. Дезактивированная жидкость пригодна к повторному использованию.

Для начала кубовые остатки извлекают из баков хранения. Их жидкая часть откачивается и перерабатывается, а вот закристаллизованную растворяют специальным образом и уже потом изымают из емкости.

Далее раствор солей поступает на установку очистки, где в результате озонирования происходит окисление органических комплексов. С помощью узла фильтрации образовавшийся шлам отделяют от солевого раствора. Вместе с ним удаляются радионуклиды Со-60, Mn-54 и др. А раствор поступает на узел ионоселективной очистки, где основные радионуклиды (Cs-134 и Cs-137) концентрируются в специальном 120-литровом фильтр-контейнере с сорбентом внутри, откуда выводится нерадиоактивный раствор.

«Чистый» раствор подается на установку глубокого упаривания. Получившийся солевой плав — прочный материал желтого цвета, похожий на густую кашу,— разливают в 200-литровые бочки и хранят в специально отведенном месте. Вот так тысячи кубометров ЖРО превращаются в тонны безопасного вещества, которые можно хранить в течение 300–500 лет. Этот метод обращения с ЖРО остается уникальной российской разработкой, больше нигде в мире он не используется в промышленных масштабах.

Премия Минприроды

Кроме системы очистки ЖРО от радионуклидов, комплекс объединяет систему цементирования отработанных ионообменных смол и шламов, а также ряд вспомогательных систем, в том числе хранилище отвержденных РАО.

В 2008 году проект «КП ЖРО Кольской АЭС» получил премию Минприроды России «Лучший экологический проект года». За 15 лет работы комплекс переработал более 24 362 куб. м ЖРО, накопленных за все время эксплуатации атомной станции и образующихся сегодня. Получено 3 370 235 кг безопасного солевого плава, той самой нежно-желтой массы, которая на вид напоминает наваристую, сдобренную маслом пшенку. Ее всем желающим, кто попадает на комплекс, разрешают потрогать руками, потому что она абсолютно безопасна.

Сегодня метод очистки ЖРО, разработанный и применяемый на Кольской АЭС, внедряют на Калининской, Курской и Ленинградской АЭС, а на Смоленской станции он уже используется.

А на Кольской АЭС собираются выделять полезные химические компоненты из продуктов переработки кубового остатка с помощью новейших разработок Кольского научного центра РАН. Оказалось, что из закристаллизовавшейся «каши» можно выделить борную кислоту товарного качества для повторного использования и получить минимальное количество вторичных отходов.

В общем, если где-то есть что-то хорошее, то всегда найдется способ это хорошее превратить в лучшее и уникальное, было бы желание.