Крис Сингх, Holtec

a generation ahead by design

1

д-р К.П. СингхПрезидент и Исполнительный директор

Holtec InternationalЮпитер, штат Флорида, США

([email protected])

Усовершенствование технологий обращения с растущими объемами отработавшего ядерного топлива в

условиях 21 века


2

СОДЕРЖАНИЕ ПРЕЗЕНТАЦИИ

1.Введение

2.Вопросы обращения с ОЯТ

3.Современные технологии обращения с ОЯТ

4.Проблемы и их решения в технологии сухого хранения

5.Заключение


3

1. Введение

• В настоящее время во всем мире накоплено порядка 225 000 тонн отработавшего ядерного топлива и каждый год эта цифра возрастает на порядка 6 000 тонн.

• Только в США в настоящее время накоплено около 63 000 тонн ОЯТ.

• Технологии переработки продвинулись не намного дальше военных разработок по программе PUREX в США в конце1940-х годов. Как следствие, перспективы переработки огромных запасов ОЯТ во всем мире ограничены.

• Проект национального хранилища ОЯТ «Юкка Маунтин» в штате Невада был остановлен под нажимом мнения определенных слоев общества.

• Американский проект реактора-размножителя на быстрых нейтронах «Клинч Ривер» был остановлен после 16 лет работы в 1982. Не смотря на то, что ряд стран продолжает работы по технологий реактора-размножителя, беспокойства в связи с нераспространением ограничивают развитие этих программ.


4

2. Вопросы обращения с ОЯТ

• Обращение с отработавшим ядерным топливом всегда было наиболее серьезным вопросом, влияющим на развитие атомной энергетики, сопоставимым по значению с ее преимуществами как электроэнергии, получаемой из экологически чистых источников.

• Прекращение программы «Юкка Маунтин» после десятилетия работы и потраченных на нее 7 миллиардов долларов создало в обществе впечатление того, что обращение с ОЯТ является неразрешимой проблемой.

• В демократических странах атомная энергетика сталкивается с необходимостью информирования общественности надлежащим образом, опираясь на факты, для обеспечения общественной поддержки атомной энергетики.

• Еще одним вызовом является необходимость создания и внедрения новых технологий для преодоления опасений в общественности в связи с возникающими рисками атак на жизненно важные инфраструктуры – уникальной проблемы, присущей нашему веку


5

3. Современные технологии обращения с ОЯТ

• Хранение ОЯТ в воде бассейнов выдержки на АЭС

• Сухое хранение ОЯТ на площадках АЭС

• Хранение ОЯТ за территорий АЭС

• Переработка ОЯТ


6


МОКРОЕ ХРАНЕНИЕ Топливо, выгружаемое из реакторов, необходимо выдерживать в глубоких

(как правило, 13 метров и глубже) бассейнах от 3 до 7 лет перед тем, как его можно переводить на сухое хранение

В Соединенных Штатах оборудование для хранения ОЯТ под водой (стеллажи хранения) являются свободно стоящими конструкциями. В странах Европы, в России и Японии стеллажи практически всегда закреплены на плитах бассейнов.


7


МОКРОЕ ХРАНЕНИЕ (продолжение) В США персонал АЭС проводит «уплотнение» (иногда даже по нескольку

раз) для увеличения емкости бассейнов выдержки. В странах Европы, в России и Японии во многом полагаются на ограниченное хранение в условиях площадки АЭС и переработку.

В США около 80% облученного ядерного топлива остается на мокром хранении.

Комиссия ядерного регулирования США стимулирует АЭС увеличивать долю сухого хранения как более надежного способа хранения ОЯТ.


8


СУХОЕ ХРАНЕНИЕ В обозримом будущем, сухое хранение станет основным вариантом

хранения отработавшего топлива в отрасли.

Сухое хранение предполагает размещение отработавшего топлива в среде инертного газа (гелий) в пассивной конструкции.

В странах Европы до недавнего времени для хранения ОЯТ использовались металлические контейнеры с топливной корзиной внутри, размещаемые в вентилируемом помещении.


9


СУХОЕ ХРАНЕНИЕ (продолжение)

Недостатком контейнерного хранения в помещении является необходимость создания крупной строительной конструкции на площадке АЭС и возникновения риска попадания в нее летательного аппарата или иных летающий объектов.

Долговременная локализация радиоактивного содержимого металлических контейнеров обеспечивается уплотнениями и прокладками

Металлические контейнеры являются дорогостоящими и не обеспечивают достаточной биологической защиты. Как следствие, европейские АЭС переходят на использование «вентилируемых модулей хранения».

Контейнер для транспортировки и хранения ОЯТ HI-STAR 180 с

топливной корзиной


10


СУХОЕ ХРАНЕНИЕ В ВЕНТИЛИРУЕМЫХ МОДУЛЯХ

Хранение ОЯТ в вентилируемых модулях предполагает упаковку топлива в герметично заверенные контейнеры, которые помещают в более крупный экранированный вентилируемый контейнер на хранение.


11


В США практически повсеместно используются наземные вентилируемые контейнеры хранения. Такое же решение принято в Испании, Великобритании и Украине.

В планируемом в Украине Централизованном хранилище ОЯТ будут использованы двустенные контейнерные системы HI-STORM 190. В контейнер помещается 31 ОТВС реактора ВВЭР-1000 или 85 ОТВС реактора ВВЭР440. Транспортировка ОЯТ в обоих случаях будет выполнятся с использованием транспортного контейнера HI-STAR 190 (на рисунке справа).


12

4. Проблемы и их решения в технологии сухого хранения

Технические проблемы, связанные с технологией сухого хранения:

I. Транспортабельность: Хранилище ОЯТ не должно превратится в «могильник». В этой связи, необходимо обеспечить упаковку ОЯТ в контейнеры, имеющие достаточный запас безопасности в условиях как хранения, так и транспортировки.

– К сожалению, значительное количество ОЯТ уже упаковано в контейнеры, которые не транспортабельны.

II. Длительный срок эксплуатации: системы хранения должны иметь длительный срок эксплуатации (не менее 100 лет), при этом обеспечивать минимальные потребности в техническом обслуживании.

III. Сокращение сроков выдержки в бассейне: сухое хранение считается более надежным, чем хранение в бассейнах

IV. Устойчивость к внешнему физическому воздействию: системы хранения должны выдержать террористическое нападение без утечек радиоактивного содержимого в окружающую среду.


13


I. ТРАНСПОРТАБЕЛЬНОСТЬ Любое хранилище ОЯТ, размещенное на территории промплощадки АЭС,

должно иметь возможность демонтажа и вывоза находящихся на хранении контейнеров в другое место (транспортабельность).

ОЯТ должно быть помещено в «первичные контейнеры», пригодные для перевозки в транспортных контейнерах, сертифицированных по нормам МАГАТЭ или стандартам КЯР США 10CFR71.

Решения:

Контейнер для транспортировки и

хранения ОЯТ HI-STAR 100 на железнодорожной

платформе


14


II. ДЛИТЕЛЬНЫЙ СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ Отрасль должна создать средства, обеспечивающие уверенность в

сроке эксплуатации не менее 100 лет без необходимости переупаковки ОЯТ

Похоже, эта проблема решена с началом использования для изготовления топливных корзин специальной нержавеющей стали и недавно разработанного композитного материала на основе металлической матрицы.

Топливная корзина для ОЯТ реакторов с водой под

давлением (37 ячеек для ОЯТ)

вид в перспективе

Топливная корзина для ОЯТ реакторов кипящего типа

(89 ячеек для ОЯТ)


В конструкциях последних моделей топливных корзин в США и Украине применяется нейтронный поглотитель Metamic-HT, выполненный с

применением нанотехнологий.


15


III. СОКРАЩЕНИЕ СРОКОВ ВЫДЕРЖКИ В БАССЕЙНЕ Топливные корзины для проекта Централизованного ХОЯТ в Украине

изготовлены из поглотителя нейтронов, выполненного на основе ненотехнологий, что также существенно повышает рассеивание тепла от системы.

Для снижения зависимости от приректорных бассейнов выдержки, необходимо сконструировать и изготовить топливные корзины с высокой способностью рассеивания тепла.

Существенное увеличение тепловой нагрузки в проектных основах контейнеров позволит выгружать топливо из бассейнов раньше.

Корзина для топлива ВВЭР-1000

(31 ячейка для ОЯТ)


Корзина для топлива ВВЭ440

(85 ячеек для ОЯТ)



16


IV. УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМ ХРАНЕНИЯ К ВНЕШНЕМУ ФИЗИЧЕСКОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ Отрасль решила данную проблему, создав подземную вентилируемую систему

для хранения ОЯТ.

Хранение ОЯТ в подземной полости открывает широкие перспективы для АЭС, расположенных в зонах высокой сейсмической активности или в зонах риска террористической атаки.

Первое подземное хранилище ОЯТ на территории США было создано на АЭС «Гумбольт Бэй» в Северной Калифорнии, расположенной в одном из наиболее сейсмически уязвимых регионов Соединенных Штатов.

Хранилище ОЯТ на АЭС «Гумбольт

Бэй»


17


• В 2009 году компания Holtec получила лицензию на создание на территории США усовершенствованных вариантов хранилищ сухого типа, аналогичных АЭС «Гумбольт Бэй», (решение КЯР США № 71-1014)


18


• Преимущества технологии подземного хранения ОЯТ– Крайне малая дозовая нагрузка в пределах площадки и существенное

снижение всех вероятных рисков для хранилища:

> Риск утечки радиоактивности из хранилища

> Риск повреждения вследствие пожара, наводнения, урагана, цунами и т.д.

> Риск подтопления грунтовыми водами

Контейнеры я ОЯТ опускают в полости подземного

хранилища


19

5. Заключение

• Развитие атомной энергетики во всем мире в предстоящие годы будет зависеть от общественного восприятия безопасности обращения с отработавшим топливом.

• Технологии переработки ОЯТ должны быть существенно улучшены, прежде чем их можно будет использовать в качестве вероятной альтернативы хранению. На сегодняшний день единственным достоверным вариантом является хранение ОЯТ.

• Для завоевания и удержания общественной поддержки, атомная энергетика должна разработать и внедрить технологии, делающие безопасность хранения отработавшего топлива очевидным фактом.

• Последние разработки в технологиях сухого хранения ОЯТ предвещают хорошие перспективы для отрасли: примером прогресса в вопросах безопасности является технология подземного хранения ОЯТ в заваренных контейнерах из нержавеющей стали.


20

5. Заключение (продолжение)

• Требование к увеличению срока эксплуатации систем хранения как минимум до 100 лет должно быть принято государственными регулирующими органами для стимулирования создания конструкций, мало подверженных старению.

• В ходе своей работы в Украине в течение последнего десятилетия компания Holtec узнала о целом ряде замечательных технических решений, существовавших на «востоке» и примерила их на технологии, созданные на «западе» с целью дальнейшего повышения безопасности сухого хранения и обеспечения долгосрочных средство обращения с ОЯТ. Полагаю, что преимущества от общего тесного сотрудничества двух доминирующих «технических культур», аналогичные повышению безопасности атомной энергетики во всем мире, реализуются и в других сферах.

Благодарю за внимание.

Крис Сингх, Holtec

Technology

Transcript of Крис Сингх, Holtec