Pochówek nuklearny

Pochówek jądrowy (określany również jako „bezpieczna obudowa”) to metoda likwidacji jądrowej , w której zanieczyszczenia radioaktywne są zamykane w konstrukcyjnie trwałym materiale, takim jak beton . Zapobiega to narażeniu materiałów radioaktywnych i innych zanieczyszczonych substancji na działanie człowieka i środowiska. Złożenie do grobu jest zwykle stosowane w reaktorach jądrowych , ale także w niektórych poligonach jądrowych . Pochówek jądrowy jest najrzadziej stosowaną z trzech metod likwidacji elektrowni jądrowych , pozostałe to demontaż i bezpieczna obudowa. Stosowanie pochówku jądrowego jest bardziej praktyczne w przypadku większych elektrowni jądrowych, które potrzebują pochówków zarówno długo-, jak i krótkoterminowych, a także w przypadku elektrowni, które chcą zakończyć licencje na obiekty. Złożenie do grobu jest stosowane w indywidualnych przypadkach ze względu na jego duże zaangażowanie z latami nadzoru i złożonością, dopóki radioaktywność nie będzie już poważnym problemem, umożliwiając likwidację i ostateczne nieograniczone uwolnienie mienia. Względy takie jak wsparcie finansowe i dostępność technicznego know-how są również ważnymi czynnikami.

Przygotowanie

Pierwszym krokiem jest zaprzestanie działalności i składowanie wypalonego paliwa jądrowego lub odpadów. Reaktory jądrowe wytwarzają wysokoaktywne odpady w postaci wypalonego paliwa jądrowego , które nadal uwalnia ciepło rozpadu ze względu na swoją silną radioaktywność. Przechowywanie tych odpadów pod wodą w basenie zużytego paliwa zapobiega uszkodzeniom i bezpiecznie pochłania promieniowanie. Z biegiem lat radioaktywność i wytwarzanie ciepła spadają, aż wypalone paliwo jądrowe można usunąć z wody i przechowywać w beczkach do zakopania. W przypadku likwidacji reaktora częściowo wypalone paliwo jądrowe można traktować w ten sam sposób. Reaktor jest uszczelniony, aby uniemożliwić wydostawanie się radioaktywnych cząstek lub gazów. Na koniec woda grzewcza jest następnie wypompowywana i umieszczana w zbiornikach w oczekiwaniu na właściwą dekontaminację. Dekontaminacja to proces usuwania zanieczyszczeń radioaktywnych z pozostałej powierzchni. Mycie i czyszczenie mechaniczne odbywa się w procesie dekontaminacji z wykorzystaniem reaktorów chemicznych, a celem globalnym jest ochrona bezpieczeństwa publicznego i środowiska. Płyn chłodzący jest również usuwany i przechowywany w celu odpowiedniej utylizacji. Procedura ta jest często wykonywana przez firmę, która jest właścicielem zakładu, a jeśli firma nie jest w stanie tego zrobić, zatrudnia odpowiednio wykwalifikowanych wykonawców. Po tej procedurze następuje kolejna, która zajmuje się promieniotwórczość i odpady promieniotwórcze .

Druga procedura to demontaż witryny. Projekt likwidacyjny ma na celu usunięcie materiałów radioaktywnych. Cięcie termiczne i cięcie mechaniczne to dwa techniczne sposoby demontażu i wyburzania. Cięcie termiczne stosuje się do metali poprzez spalanie z dużą energią w jednym obszarze koncentracji. Cięcie mechaniczne odbywa się w warsztacie za pomocą siły mechanicznej i tnie materiały reaktywne na dwie części lub na małe kawałki. Najbardziej niebezpieczne odpady umieszczane są w pojemnikach radioaktywnych, po czym pojemniki są transportowane do magazynów. Pozostałą część witryny można następnie odkazić. Miejsce to jest następnie dokładnie sprawdzane pod kątem jakichkolwiek oznak promieniowania. Większość pozostałych odpadów na miejscu można normalnie utylizować, ponieważ albo nie są skażone, albo poziomy radioaktywności spadły do ​​bezpiecznych granic. Proces ten jest często realizowany przy użyciu robotów, które są w stanie uzyskać dostęp do trudno dostępnych obszarów uznanych za zbyt radioaktywne dla ludzkich pracowników. Robot został wykonany przez WWER-440-type-NNR i znajduje się głównie w środkowej i wschodniej Europie, w Rosji. Główną ideą wykorzystania robotów do dekontaminacji jest zredukowanie radioaktywności do poziomu, dzięki któremu pracownicy mogą być narażeni. Energia robota została dostarczona z układu sterowania robota i umieszczona w manipulatorze. Manipulatorem można sterować za pomocą pilota. Robot „Decomler” pracuje w dekontaminacji z wykorzystaniem układu kołowego i układu gąsienicowego. Ponadto robot musi być ściśle licencjonowany przez krajowe organy regulacyjne, ponieważ materiały przetwarzane przez robota muszą zapewniać, że nie zostaną wyrzucone na zewnątrz. W przeciwnym razie spowoduje zanieczyszczenie jądrowe zarówno środowiska, jak i ludzi.

Złożenie do grobu

Złożenie do grobu jest procesem bardziej czasochłonnym niż przechowywanie ochronne i demontaż jako tryb likwidacji. Najprostszą procedurą jest zakopanie źródła odpadów radioaktywnych na miejscu. Po zabezpieczeniu i usunięciu źródeł wypalonego paliwa o niższym poziomie radioaktywności może rozpocząć się proces pochówku części elektrowni o wysokim poziomie radioaktywności. Sam pochówek składa się z wielu warstw wytrzymałych materiałów, wśród których zwykle znajduje się beton. Pierwszym krokiem jest pokrycie obszaru tarczą ochronną, która zwykle składa się z materiałów odpornych na promieniowanie - pozwala to pracownikom kontynuować pracę w znacznie niższym środowisku promieniotwórczym. Drugi krok jest najbardziej istotny i czasochłonny. Materiały cementowe są używane do obudowywania witryny cement , zaprawa chłonna i/lub wypełnienia. Każda warstwa cementu, fugi lub wypełnienia musi związać i utwardzić się przed nałożeniem kolejnej warstwy. Aby zapewnić bezpieczne zatrzymanie promieniowania w warstwach cementu, wymagany jest czas i odpowiednie testy. Ostatnim krokiem jest często otoczenie terenu gliną lub mieszanką piasku i żwiru, a następnie ułożenie gleby na terenie.

Projekty pochówków muszą być zdefiniowane i uzgodnione przez upoważnioną organizację, taką jak NRC. Projekty te muszą również stanowić zatwierdzoną alternatywę dla innych metod likwidacji. Ponadto, ponieważ obiekt jądrowy często znajduje się w pobliżu innych środowisk publicznych, społeczeństwo musi zaakceptować pochówek jako opcję odkażania i likwidacji (D&D) przed kontynuowaniem. Czasami przeprowadzane są testy na małą skalę, aby udowodnić organizacjom takim jak NRC, że standardowy proces może zostać przeniesiony. Podejście konsorcjalne jest również konieczne, aby zapewnić szersze zrozumienie i finansowanie składowania materiałów jądrowych. Miejsca potencjalnego pochówku zidentyfikowano w Wielkiej Brytanii, Japonii, Litwie, Rosji i na Tajwanie, ale od początku XXI wieku wezwano do dalszych badań i rozwoju metod pochówku jądrowego. Miejsca muszą być rutynowo sprawdzane pod kątem naruszeń bariery zabezpieczającej przez dziesięciolecia. Dlatego pochówek jest często uważany za ostateczne rozwiązanie likwidacji obiektu elektrowni jądrowej lub miejscu katastrofy jądrowej.

Obawy

Wiele obaw związanych z pochówkiem jądrowym koncentruje się wokół etyki i długoterminowej niezawodności. Biorąc pod uwagę z natury niebezpieczną zawartość budowli grobowych, stanowią one poważną przeszkodę dla pobliskich mieszkańców. Raz ustanowione konstrukcje grobowców praktycznie nie mogą być transportowane ani modyfikowane, dzięki czemu miejsca składowania są skutecznie trwałe przez zamierzony okres użytkowania, często do 1000 lat. Ponadto zamierzona trwałość takich struktur budzi obawy dotyczące integralności przecieków w długich okresach czasu. W przypadku wycieku zawartość odpadów radioaktywnych mogłaby potencjalnie skażyć radioaktywnie pobliskie źródła wody, stwarzając poważne zagrożenie dla zdrowia okolicznych mieszkańców i biosfery, prawdopodobnie naruszając zasadzie „zanieczyszczający płaci” . Opinia publiczna odgrywa ważną rolę w rozwoju miejsc pochówku jądrowego i może być trudno zapewnić stały dopływ zarówno funduszy, jak i chętnych pracowników.

Stały, dokładny monitoring i sanacja każdego miejsca pochówku jądrowego jest wymagane, aby zapewnić jego stabilność i skuteczność przez długi czas, co jest znacznym wydatkiem, który niekoniecznie jest przewidywalny przez cały okres życia tego miejsca, pozostawiając odpowiedzialność finansową dla przyszłych pokoleń. Problemem jest również zdrowie i bezpieczeństwo pracowników monitorujących konstrukcję; dla porównania, pracownicy zajmujący się składaniem do grobu w Czarnobylu otrzymują około 9,2 mSv miesięcznie, w porównaniu do przeciętnego mieszkańca USA otrzymującego 3,1 mSv rocznie.

Złożenie do grobowca nie jest rozwiązaniem dla każdego rodzaju odpadów radioaktywnych i nie jest opłacalne w przypadku długożyciowych radionuklidów.

Korzyści

Koszt nadzoru będzie niższy niż koszt nadzoru w przypadku opcji SAFSTOR (bezpieczne przechowywanie). Koszt pochówku jest niższy niż koszt demontażu, ponieważ do utylizacji wykorzystuje się ten sam obiekt, z którego pochodziły odpady. Koszt ten jest jednak wieczny i z biegiem lat może być wyższy. Korzystanie z pochówku wymaga mniejszej liczby pracowników i zapobiega ich poważnemu kontaktowi z odpadami radioaktywnymi. W niektórych przypadkach pochówek zapewnia również dalsze korzyści finansowe poprzez zmniejszenie kosztów związanych z kondycjonowaniem i gospodarowaniem odpadami, ponieważ odpady radioaktywne można umieszczać w pobliżu obudów grobowca, aby skorzystać z rozkładu. Oprócz obniżenia kosztów minimalizuje również interakcję społeczeństwa z projektem i ilość promieniowania jądrowego emitowanego z odpadów. Składowanie odpadów nuklearnych w tym samym obiekcie umożliwi inżynierom wzmocnienie obiektu w celu zapewnienia bezpieczeństwa publicznego i środowiska. Złożenie do grobu jest również preferowane w przypadku scenariuszy wrażliwych na czas, w których odroczony demontaż elektrowni jądrowej może potencjalnie zwiększyć obciążenie finansowe i/lub niebezpieczny rozpad promieniotwórczy. Poza bezpośrednimi korzyściami praktycznymi, pochowanie zostało również zbadane jako krok, który może przynieść korzyści w całym procesie odkażania i likwidacji, chociaż potrzebne są dalsze badania i rozwój, zanim będzie można uznać to za realną opcję.

Komisja Regulacji Jądrowej Stanów Zjednoczonych

Komisja Regulacji Jądrowych Stanów Zjednoczonych ( USNRC ) zapewnia licencje na proces pochówku, a także programy badawczo-rozwojowe (B+R) pomagające w likwidacji elektrowni jądrowych. USNRC będzie kontynuować opracowywanie zasad dotyczących pochówku. NRC prosi firmy prowadzące elektrownie o odłożenie pieniędzy na czas działania elektrowni na przyszłe koszty zamknięcia i oczyszczenia. NRC zdecydowało, że aby możliwe było składowanie odpadów jądrowych, należy stworzyć długoterminową strukturę specjalnie do zamykania odpadów radioaktywnych. Jeśli konstrukcje nie są prawidłowo zbudowane, woda może do nich przedostać się i zarazić społeczeństwo odpadami radioaktywnymi. NRC nałożyła akty takie jak Ustawa o polityce w zakresie odpadów jądrowych z 1982 r. oraz polityka dotycząca odpadów niskoaktywnych promieniotwórczych . Zasady te pomagają regulować rządy stanowe w zakresie procedur i środków ostrożności niezbędnych do usuwania odpadów jądrowych. Polityka dotycząca odpadów jądrowych z 1982 r. Stanowi, że obowiązkiem rządu federalnego jest zapewnienie stałego składowiska wysokoaktywnych odpadów promieniotwórczych i wypalonego paliwa jądrowego. Jeśli stany zgodziły się również przestrzegać §274 ustawy o energii atomowej, mogą wziąć na siebie odpowiedzialność za usuwanie odpadów niskoaktywnych i otrzymać w tym celu urządzenia od rządu federalnego.

Inne komisje dążące do ulepszenia grobowca jądrowego jako rozwiązania obejmują Cementitious Barriers Partnership (CBP) i Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE). Ośrodki badawcze, takie jak te w Savannah River i Lawrence Livermore Laboratory, przyczyniły się do zrozumienia bezpiecznego pochówku jądrowego.

Przykłady powstrzymywania

Istnieje kilka przykładów pomyślnie zakończonych procedur pochówku. W El Cabril w Hiszpanii zastosowano koncepcję wielobetonowej bariery, w której beczki na odpady radioaktywne są umieszczane w betonowych skrzyniach. Skrzynki te są następnie umieszczane w sklepieniu z żelbetu, uszczelnionym wodoodporną powłoką, aby zapobiec wydostawaniu się niebezpiecznych cieczy z beczek. W elektrowni jądrowej w Hallam do osłonięcia radioaktywnych pozostałości wykorzystano pęczniejący beton, spawanie uszczelniające przy przejściach, piasek, wodoodporne membrany poliwinylowe i ziemię. W Elektrowni Jądrowej Piqua ponownie zastosowano spoiny uszczelniające i piasek do uszczelnienia wewnętrznego reaktora, a na koniec uszczelniono wodoodporną membraną. W Boiling Nuclear Superheater Power Station (BONUS) w Rincón w Puerto Rico zbudowano betonową płytę, aby przykryć górną powierzchnię, podczas gdy spawanie uszczelniające zastosowano do zabezpieczenia penetracji dolnej powierzchni.

Katastrofa w Czarnobylu jest jedną z najgorszych katastrof nuklearnych. Początkowy budynek przechowawczy, powszechnie znany jako sarkofag, nie został sklasyfikowany jako właściwe urządzenie do pochówku. Naprawa i konserwacja była trudna lub niemożliwa z powodu bardzo wysokiego poziomu promieniowania. Nowa konstrukcja została ukończona konstrukcyjnie i oddana do użytku pod koniec 2016 r., a ukończono ją w 2019 r. Konstrukcja ma 108 metrów wysokości, 260 metrów długości i 165 metrów rozpiętości. Łuk główny składa się z trójwarstwowych paneli odpornych na promieniowanie wykonanych ze stali nierdzewnej pokrytej poliwęglanem , które zapewnią osłonę niezbędną do powstrzymania radioaktywności. Konstrukcja waży ponad 30 000 ton i całkowicie pokrywa reaktor numer 4. Ten nowy grobowiec został zaprojektowany na ponad 100 lat i ma specjalne systemy wentylacji i temperatury, aby zapobiec kondensacji radioaktywnych płynów wewnątrz, co mogłoby spowodować naruszenie zabezpieczenia. Nowa konstrukcja zabezpieczająca nadal ma być tymczasowa, a jej celem jest zapewnienie rządowi Ukrainy i UE czasu na opracowanie sposobów właściwej likwidacji elektrowni i oczyszczenia terenu.

Inne przykłady

  • Lucens , Szwajcaria - początkowo pochowany w jaskini, a później odkażony
  • Dodewaard , Holandia - pochowany przez 40 lat w oczekiwaniu na ostateczną likwidację; zwany także „bezpieczną obudową”
  • Runit Dome , Wyspy Marshalla - duży betonowy grobowiec zbudowany w 1980 roku w kraterze po wybuchu atomowym, otaczający skażoną glebę

Zobacz też

Dalsza lektura

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nuclear_entombment&oldid=1137051081 ”