Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

перезагрузка ядерного топлива с последующей промывкой реактора; операции по хранению ОЯТ и комплекс работ по обращению с ним; дезактивация оборудования и помещений; бытовые воды спецканализации, образующиеся при санитарной обработке персонала и спецодежды. Радиоактивный состав ЖРО представляет собой по продуктам коррозии Mn-54 и Co-60, по продуктам деления Cs-137 и Sr-90. Химический состав воды, поступающей на дезактивацию, содержит взвеси, ПАВ, оксалаты, Трилон-Б и анионы. Значения рН в зависимости от типа поступающей воды колеблются от 2 до 12. Сложный состав воды требует ступенчатой очистки. На предварительной стадии осуществляется нормализация состава ЖРО, которая включает в себя осаждение твердой фазы (в том числе соосаждение радионуклидов при коагуляции нефильтруемой взвеси), отстаивание, фильтрация, а также умягчение воды для солевых вод. ЖРО после предочистки подаются на колонны с неорганическим сорбентом с расходом около 0.4 м 3 /ч. На I (основной) стадии сорбционной очистки происходит снижение концентрации Cs-137 и Sr-90, дающих основной вклад в удельную активность исходных ЖРО до значений порядка 10 -8 Ки/л. В зависимости от выработанного ресурса и состава вод количество колонн может варьироваться. Сорбция осуществляется в циклическом режиме, после выхода на режим производится переключение на II стадию очистки, где производится доочистка вод до нормативного содержания радионуклидов, накопления очищенных вод в контрольном баке и их слив через систему биологической очистки в хозяйственно-фекальную канализацию и далее в Кольский залив. При неудовлетворительном качестве очистки по результатам анализа проб производится подключение дополнительной колонны с сорбентом или замена одной из загрузок. При этом объем кондиционированных ТРО составляет около 3% от количества исходных ЖРО. Большие объемы ЖРО, образующихся на предприятии, ведут к образованию значительного количества вторичных РАО (в виде пульпы и отработанных сорбентов), передаваемых на захоронение. Это требует усовершенствования системы очистки с целью минимизации отходов. Так, например, применение баромембранных методов успешно зарекомендовало себя в технологических процессах очистки различных водных сред. Однако в области обращения с жидкими радиоактивными отходами включение в схему мембранных фильтрующих элементов приводит к образованию радиоактивных концентратов. Так как подобные системы исключают саму возможность отвода солей в гидросферу (в отличие, например, от опреснительных установок), накопление концентратов с означенными параметрами приводит к проблемам с его последующей переработкой. Поэтому основная роль дезактивации ЖРО должна передаваться сорбентам. К основным требованиям, предъявляемым к новым сорбционным материалам, относятся: высокая эффективность извлечения радионуклидов; селективность, главным образом к долгоживущим Cs и Sr, их химическая, механическая и радиационная устойчивость, а также доступность и невысокая стоимость материала. Эффективность извлечения радионуклидов зависит от селективности сорбентов в присутствии других компонентов, содержащихся в водных средах. Селективные свойства сорбционных материалов в значительной мере определяются природой матрицы сорбента и его функциональных групп. Большое значение для сорбционного извлечения имеет также состояние радионуклидов в водной среде, а также природа и концентрация солей других элементов. Помимо селективности сорбционные материалы должны обеспечивать высокую скорость извлечения веществ. Кинетические характеристики определяются природой сорбционного материала и формой его использования (гранулированная, мелкодисперсная, волокнистая и т.п.). При выборе сорбционного материала необходимо учитывать устойчивость сорбента в водных средах (химическую, механическую, радиохимическую), а также такие факторы, как простота получения сорбента, доступность и стоимость используемых для синтеза материалов. Кроме того, необходимо учитывать возможность дальнейшей переработки или длительного хранения сорбционного материала. В последнее время для переработки ЖРО все большее применение находят неорганические сорбционные материалы, имеющие определенные преимущества по сравнению органическими смолами. Они характеризуются высокими значениями обменной емкости и кинетики обмена, превосходят органические смолы по химической и радиационной стабильности, имеют хорошую совместимость с матрицами для захоронения, многие имеют невысокую стоимость. Для синтетических неорганических материалов возможно получение высокоселективных сорбентов за счет модифицирования химического состава или структуры. Однократное использование сорбента отвечает и сложившимся к настоящему времени взглядам на обеспечения максимальной безопасности процесса переработки ЖРО. Безопасность «вечной» изоляции отработанных сорбентов как вторичных РАО может быть обеспечена только неизменностью основных физико­ химических свойств отработанных материалов при долговременном воздействии температуры ионизирующего излучения, определяемой поглощением энергии радиоактивного распада. С точки зрения устойчивости к этим факторам неорганические ионообменные сорбенты находятся вне конкуренции. Для переработки низкоактивных ЖРО, поступающих на предприятие, нашли свое применение сорбенты марки НЖС и ЦМП, выпускаемые опытными партиями на НПО «ИТЭМ» (г.Москва). Это ферроцианидные продукты на силикагеле и цеолиты. НЖС селективен к радионуклидам цезия, а ЦМП к радионуклидам стронция. Коэффициент очистки растворов при солесодержании до 1 г/л для НЖС составляет более 100 за одну степень, для ЦМП - 50-100. Основной недостаток использования НЖС - пептизация (разрушение) носителя при длительном контакте с водными средами. Нерегулярность состава ЦМП, поступающего на эксплуатацию, приводит к сбоям в работе системы очистки, что вызывает необходимость поиска новых сорбентов. 165