Анализ текущей ситуации в энергетике Российской Федерации Наука в атомной сфере

Атомная промышленность и наука в атомной сфере

Следует сказать, что за 50 лет исследований в нашей стране на уровне опытно-промышленного обоснования достигнуто подтверждение возможности не только обеспечения безопасности, но и промышленной переработки, обезвреживания и захоронения радиоактивных отходов с учётом требований экологии. Таким образом, замкнутый топливный цикл с расширенным воспроизводством топлива является основой долгосрочного развития ядерной энергетики.

При проектировании и эксплуатации АЭС жестко регламентированы:

Правила и нормы радиационной безопасности

Размещение и концентрация мощностей атомных станций

Проектирование атомных станций

Конструирование, изготовление и эксплуатация оборудования и трубопроводов АЭС

Устройство и эксплуатация систем управления технологическими процессами АЭС

Устройство и эксплуатация систем надежного электроснабжения АЭС

Устройство и эксплуатация систем локализации атомных станций

Строительство АЭС

Ввод в эксплуатацию и эксплуатация АЭС

Организация контроля загрязнений природной среды в районе расположения АЭС

Учет ядерных делящихся материалов.

Основные документы Перечня по безопасности АС, действующие в настоящее время в Российской Федерации:

Общие положения обеспечения безопасности АС,

Правила ядерной безопасности реакторных установок АС,

Правила ядерной безопасности судовых атомных энергетических установок,

Типовое содержание технического обоснования безопасности АС (отчета по безопасности АС),

Требования к размещению АС,

Правила безопасности при хранении, транспортировке ядерного топлива,

Нормы радиационной безопасности, НРБ-99,

Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных электростанций,

и другие.

Природоохранные технологии на АЭС

Природоохранная деятельность на АЭС связана с соблюдением требований экологической безопасности и обеспечивается за счет контроля эффективности газо- и водоочистных сооружений, соблюдения установленных нормативов выбросов в атмосферу, сбросов сточных вод в водные объекты, образования и размещения опасных отходов, повышения экологической культуры персонала и других организационно-технических мероприятий. Рациональное природопользование на АЭС достигается применением ресурсосберегающих технологий и снижением объемов потребления природных ресурсов.

На АЭС происходит три процесса преобразования энергии: ядерная энергия переходит в тепловую, а затем, так же, как на обычных тепловых электростанциях, тепловая энергия преобразуется в механическую, механическая – в электрическую. Тепло, отбираемое теплоносителем в активной зоне реактора, используется для получения водяного пара, вращающего ротор турбины, муфтой соединенный с ротором электрогенератора.

В ядерном реакторе протекает управляемая цепная реакция деления ядер тяжёлых элементов, преимущественно 235U и 239Ри. Все АЭС основаны на ядерных реакторах двух типов: на тепловых и быстрых нейтронах. Реакторы на тепловых нейтронах, как более простые, получили во всём мире, в том числе и в России, наибольшее распространение. В нашей энергетике используется 2 типа реакторов на тепловых нейтронах – РБМК и ВВЭР, работающих соответственно в одноконтурной и двухконтурной схемах.

Источниками радиоактивности в первом контуре АЭС являются продукты нейтронной активации, образующиеся вне тепловыделяющих элементов (твэлов), и продукты деления, частично выделившиеся из твэлов в теплоноситель. Основная часть радиоактивных веществ, образующихся при работе реактора, остается в топливе.

В вентиляционную трубу производится выброс радиоактивных газов и аэрозолей после их тщательной дезактивации в системе спецгазоочистки. При увеличении выбросов действия персонала регламентируются специально разработанной программой поиска источника выброса.

Суммарная расчетная активность выброса из вентиляционных труб атомных станций в режиме нормальной эксплуатации значительно ниже величин, регламентируемых санитарными правилами. АЭС, работающая в штатном режиме, выбрасывает в атмосферу лишь небольшое количество радиоактивных газов, из которых только йод принимает участие в жизненном цикле, с малым периодом полураспада (через 8 суток йод теряет радиоактивность).

Часть радиоактивных веществ выводится из реактора в систему обработки и хранения жидких и твёрдых радиоактивных отходов АЭС. Другая часть становится отходами только после остановки станции на демонтаж или консервацию.

Жидкими отходами на АЭС могут быть теплоноситель первого контура, протечки теплоносителя при нарушении герметичности оборудования, вода бассейнов выдержки отработавшего топлива, дезактивационные растворы, растворы от регенерации ионообменных фильтров, воды спецпрачечных, воды дезактивации оборудования и специального транспорта и др. Практика показывает, что за год работы на АЭС образуется от 0,5 до 1,5 м3 среднеактивных жидких отходов в расчёте на 1 МВт электрической мощности энергоблока. Жидкие отходы перерабатываются на АЭС с использованием методов дистилляции и ионного обмена. Концентраты отходов, ионообменные смолы и другие жидкие отходы собирают и направляют в специальные ёмкости-хранилища для среднеактивных отходов. В водоемы возможен только сброс нерадиоактивных вод,

Таким образом, с точки зрения сбросов АЭС при нормальной работе можно считать безотходным производством.

В конце 70-х годов прошлого века были разработаны первые кристаллические матричные материалы - синтетические горные породы (синрок). Эти материалы состоят из смеси минералов - твердых растворов на основе титанатов и цирконатов и гораздо более устойчивы к процессам выщелачивания, чем стекольные матрицы. Тем не менее, стеклование радиоактивных отходов с последующим хранением стекольных матриц в специальных хранилищах является пока единственным методом промышленного обезвреживания радионуклидов. Матричных материалов, удовлетворяющих всем требованиям, нет. Стекла и кристаллические матрицы (синрок и, возможно, насикон) являются наиболее приемлемыми по комплексу физико-химических и механических свойств, однако, высокая стоимость как производства, так и исходных материалов, относительная сложность технологической схемы ограничивают возможности широкого применения синрока для фиксации радионуклидов. В качестве потенциальных матриц - фиксаторов радиоактивных отходов предложены твердые растворы минералов. Идея о целесообразности применения твердых растворов минералов в качестве матриц для фиксации элементов радиоактивных отходов была подтверждена результатами широкого петролого - геохимического анализа геологических объектов. Использование фазовых трансформаций имеет много преимуществ перед другими методами отверждения радиоактивных отходов. Исследуются также способы: захоронение РАО подводными лавинами, дезинтеграция РАО подземным ядерным взрывом, самозахоронение высокоактивных долгоживущих РАО в глубинные слои земной коры.
Переработку ОЯТ в качестве официальной концепции выбрали Франция, Великобритания, Франция и Россия. Концепция прямого захоронения ОЯТ пока нигде не реализуется. Проблемы обеспечения безопасного хранения ОЯТ: поддержание подкритичности в местах его массового хранения обеспечение теплоотвода и водно-химического или газохимического режима с наружной стороны оболочек твэлов, поскольку оболочки представляют собой основной барьер на пути выхода радиоактивных продуктов в о.с.
Источником энергии реактора служит процесс деления тяжелых ядер