Временно съхранение на ОЯГ

Ядрена енергетикаСп. Енерджи ревю - брой 1, 2020 • 13.02.2020

Изборът на площадка и конструкцията на съоръженията и оборудването могат значително да намалят рисковете и разходите за съхранение на отработено ядрено гориво (ОЯГ) за по-продължителни периоди от време. Към момента отработено гориво се съхранява във водни басейни, заварени метални контейнери, поставени в бетонни силози или хранилища, метални контейнери с болтове, предоставящи защита и други функции, необходими за гарантиране на безопасността. Използват се технологии както за мокро, така и за сухо съхранение на или извън площадката, на която се намира реакторът.

 

Мокро и сухо съхранение

След освобождаване от реактора отработеното гориво обикновено се съхранява в охладителни басейни за 3 до 5 години. За да се осигури място за нови количества освободено отработено гориво или при извеждане на реактора от експлоатация, ОЯГ се транспортира до басейни, хранилища за сухо съхранение или контейнерни системи за сухо съхранение (DCSS).

Пълните с вода басейни за съхранение на отработено гориво са доказали своята надеждност и безопасност в продължение на няколко десетилетия. Остатъчното топлоотделяне се елиминира от водата, като се прехвърля към охлаждаща вода чрез топлообменници или към въздуха в околното пространство. Контролът на температурата и химичния състав на водата позволява потенциалът за разпад и последващо освобождаване на радиоактивни компоненти да се поддържа нисък. В допълнение, съществената топлинна инерция на големите водни обеми в басейните осигурява значителен гратисен период за предприемане на корективни действия в случай на отклонения в нормалните експлоатационни условия на централата или аварии. Потенциални недостатъци на басейните за отработено гориво са повишената зависимост от активните действия за контрол (например поддържане на водните нива, химичния състав на водата, системите за охлаждане и допълване, и детекцията на течове) и възможните механизми за допълнителен разпад вследствие на мократа среда на съхранение. Мокрото съхранение на отработено гориво изисква значително повече действия по третиране на радиоактивни отпадъци (например на течни отпадъци) и генерира отпадъчен поток, който изисква допълнителна обработка.

Сухите системи за съхранение на отработено ядрено гориво обикновено са проектирани така, че да разчитат предимно на пасивни действия за безопасност. Остатъчното топлоотделяне се пренася към повърхността на системата за херметично съхранение чрез кондукция или излъчване, откъдето преминава в околния въздух посредством естествена конвекция. Съоръженията за сухо съхранение също са с доказана надеждност в продължение на няколко десетилетия. Сред възможните недостатъци са по-високи температури на горивото и свързани с това ограничения в топлинните товари, необходимост от по-сложно оборудване и мерки за радиологична защита при работа с необезопасено в контейнери гориво в суха среда, както и липса на пряк достъп до отработеното гориво с цел инспекция.

В басейните за мокро съхранение и в съоръженията за сухо съхранение обикновено горивото не е в контейнери, докато при DCSS то се полага в запечатани съдове преди съхранение. DCSS могат да бъдат използвани веднага щом басейните за съхранение достигнат капацитета си. Този подход може да редуцира предварителните капиталови инвестиции, необходими за съхранение на отработено ядрено гориво. Поради повишена зависимост от пасивни мерки за безопасност и сигурност оперативните разходи също могат да бъдат по-ниски, както и транспортните, тъй като се избягва необходимостта от манипулиране с необезопасено в контейнери гориво при изпращащите и приемните съоръжения. В сравнение със съвременните конструкции на DCSS изграждането на басейн или хранилище за сухо съхранение изисква по-високи капиталовложения и може да доведе до повишени оперативни разходи, свързани с активни системи, като такива за третиране на вода или отопление, вентилация и климатизация. Тези допълнителни разходи обаче могат да бъдат компенсирани от по-големия капацитет на басейните и хранилищата.

 

Централизирани съоръжения

Съществуващите съоръжения за съхранение на отработено гориво обикновено се намират на площадката, където е реакторът. Това може да доведе до необходимост от поддържането на тези хранилища дълго след като реакторът е изведен от експлоатация, в случай че горивото не бъде преработено или обезвредено преди изтичането на лицензирания сервизен живот на реактора. Последствията от това включват или повишени рискове поради редуциране на поддържаната оперативна инфраструктура, или повишени разходи поради това, че тази инфраструктура се поддържа само за да може да продължи съхранението на отработеното гориво. В допълнение, това може да редуцира и стимулира навременно извеждане на реактора от експлоатация, тъй като хранилището все още се намира на площадката, което води до възникване на по-големи предизвикателства и по-високи рискове. Освен това е твърде вероятно засегнатите общности да не са имали предвид или да не са се съгласявали площадката на реактора да се превърне в съоръжение за дългосрочно съхранение на отработеното ядрено гориво.

Съхранението в едно или повече регионални съоръжения предоставя няколко ползи. Освен че позволяват от площадката на реактора да се елиминират съществени радиоактивни опасности и цялостно да се изведе от експлоатация реакторът в края на жизнения му цикъл, централизираните съоръжения могат също значително да редуцират оперативните разходи и разходите за поддръжка и сигурност, избягвайки необходимостта от дублиране на същите тези разходи в рамките на няколко площадки.

Потенциално предизвикателство за изграждането на централизирано съоръжение за съхранение на гориво е трудното намиране на площадка, задоволяваща техническите, социалните и политическите критерии. Може да се окаже особено трудно да се получи съгласие от страна на обществото в случаите, когато то не се облагодетелства от реактора, генериращ отработеното гориво, или когато има притеснения от превръщането на площадката в хранилище. Други предизвикателства са: потенциални по-големи последствия при тежки аварии, които биха могли да засегнат цялото количество съхранявано гориво; допълнителни разходи и рискове (макар и малки) при транспортирането до съоръжението; първоначални инвестиционни разходи за централизирано съхранение, които могат да бъдат по-високи от разходите за съхранение на съществуващите площадки в краткосрочен план, но е вероятно да бъдат компенсирани, когато се отчетат разходите за целия жизнен цикъл и рисковете от преопаковане на горивото.

 

Контейнери

Поставянето на отработеното гориво в устойчиви контейнери преди съхранение носи няколко ползи. Облицовката на горивото, на която често се разчита да задържи радиологичните материали и да поддържа необходимата за безопасността геометрия, е трудна за инспектиране, а ремонтирането или подмяната й не са възможни. Контейнерите служат като допълнителна бариера, осигуряваща задържане на радионуклидите, поддържане на инертна атмосфера без възможност за проникване на кислород, влажен въздух и вода, които могат да инициират или ускорят процесите на разпад. Контейнерите за отработено гориво предоставят също възможност за манипулиране на горивото в случаите, когато структурната му цялост е компрометирана. Други съображения в полза на съхранението на отработеното гориво в контейнери са възможността за по-лесно преместване и осигуряването на по-висока устойчивост в условия на тежка авария.

Запечатването в контейнери за съхранение обаче е свързано с ограничени възможности за мониторинг и липса на достъп за пряка инспекция на горивото или на вътрешността на контейнера. Информацията за състоянието и структурната цялост на отработеното гориво и опаковката му е ключов фактор за безопасното му съхранение и манипулиране и е доказателство за съответствието с изискванията за транспорт и приемането за преработка или обезвреждане. Липсата на достъп за регулярна инспекция на отработеното гориво и вътрешността на контейнера може да доведе например до пропуснати възможности за ранна детекция и ограничаване на непредвидени механизми на разпад.

 

Съхранение без контейнери

Алтернатива на опаковането на отработеното гориво преди съхранение е то да се складира без контейнери. Това може да стане в басейни или сухи хранилища, осигуряващи защита и всички необходими функции за безопасност. Ключово предимство на подхода е, че до неопакованото отработено гориво има достъп за мониторинг и инспекция по време на периода на съхранение. Това, до голяма степен, улеснява демонстрирането на съответствие с изискванията за безопасност за съхранение и транспорт. Осигурява се и допълнителна информация в подкрепа на проектирането на оборудването за манипулиране и транспорт и се редуцират неопределеностите и свързаната с тях необходимост от разширяване на проектните толеранси. Освен това, тъй като генерирането на топлина и радиация намаляват по време на съхранение, нуждата от защита и топлоотнемане се понижава с времето, което може да позволи намаляване на размера, теглото и разходите за бъдещи опаковки.

Друго предимство на това да се отложи опаковането за след периода на съхранение е, че ще има много по-ниска неопределеност по отношение на изискванията за транспорт и критериите за прием за преработка или обезвреждане, което свежда до минимум вероятността от възникване на необходимост за преопаковане.

Отлагането на опаковането ще позволи също бъдещите опаковъчни конструкции да са базирани на нови технологии и материали. По този начин значително могат да се редуцират техническите пропуски и свързаната с това необходимост от научноизследователска дейност за прогнозиране на състоянието на отработеното гориво в запечатаните контейнери. Съхранението по този начин, даващо възможност отработеното гориво да се опакова за транспорт и обезвреждане, позволява проектирането на хранилището да се осъществи, без да има ограничения или въздействия по отношение на решения, засягащи опаковката.

Тъй като потенциалът за изменение както в състоянието на отработеното гориво и опаковката му, така и в регулаторните изисквания нараства с времето, е логично да се приеме, че възможността да възникне вероятност за преопаковане или предприемане на други ограничителни мерки може да е положително свързана с интервала между последното опаковане и транспортирането. Следователно, съответствието с бъдещи изисквания е по-леснопостижимо при прилагането на стратегии за отлагане на опаковането или включващи възможност за инспектиране на отработеното гориво и опаковъчните компоненти и за преопаковане, когато е необходимо.

 


Top