Карлина О. К. и др.

КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ОТРАБОТАВШИХ РАДИОНУКЛИДНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Карлина О. К., Николаев О. А., Семенов В. Е., ГУП МосНПО «Радон», Сергиев Посад, Московская область, Россия

В настоящее время радиоактивные отходы, представленные отработавшими гамма- и бета-излучающими радионуклидными источниками (РНИ) закрытого типа с периодами полураспада до 30 лет, размещаются в приповерхностных хранилищах колодезного типа. Для повышения безопасности хранения отработавших РНИ они включаются в металлическую матрицу из сплавов на основе свинца, что обеспечивает надежную изоляцию источников от окружающей среды и 5—6-кратное повышение емкости хранилищ.
В ГУП МосНПО «Радон» разработана технология использования металлических матриц на основе свинца также и для долговременного контролируемого безопасного хранения радионук-лидных источников на основе радиоактивных материалов с большими периодами полураспада, в том числе и альфа-излучающих источников и материалов, например, радиевых источников. Для хранения долгоживущих отработавших РНИ разработан специальный контейнер, схема которого приведена на рисунке.

Рисунок. Конструкция контейнера для кондиционирования РНИ: 1 — корпус контейнера; 2 — металлическая матрица; 3 — внутренняя емкость; 4 — крышка внутренней емкости; 5 — герметизирующий элемент; 6 — крышка корпуса контейнера; 7 — отработавшие РНИ

Контейнер представляет собой корпус 1 из нержавеющей стали, в котором размещена внутренняя емкость 3 для отработавших РНИ 7. Внутренняя емкость окружена металлической матрицей 2. Внутренняя емкость и корпус контейнера закрываются крышками 4 и 6 соответственно. В контейнере размещается также герметизирующий элемент 5, обеспечивающий изоляцию внутренней емкости с отработавшими РНИ монолитной металлической оболочкой. Конструкция контейнера, в случае необходимости, позволяет извлекать РНИ из контейнера для дальнейшей переработки или использования. Способ кондиционирования и конструкция контейнера защищены патентом Российской Федерации.
Порядок кондиционирования отработавших РНИ в таком контейнере следующий. Отработавшие источники помещают во внутреннюю емкость контейнера, закрывают емкость крышкой, затем в контейнер помещают герметизирующий элемент и контейнер закрывают крышкой. Далее контейнер нагревают до плавления герметизирующего элемента, расплав которого надежно герметизирует внутреннюю емкость с отработавшими источниками. После кристаллизации расплава контейнер с отработавшими РНИ размещают в специальном хранилище.
Проведено обоснование предлагаемого способа долговременного безопасного хранения отработавших РНИ и определено возможное количество источников, размещаемых в контейнере Для этого разработаны методики оценки радиационного разогрева и температурного режима контейнера при его хранении, накопления и диффузии газов, образующихся при распаде радиоактивного материала источников, например, при альфа-распаде радиевых источников, и радиационных полей на внешней поверхности контейнеров и хранилищ. Методики расчета температурного режима контейнера, накопления и диффузии радиогенных газов основаны на решении соответствующих двумерных уравнений методом конечных разностей с учетом различных материалов, входящих в состав контейнера, и зависимости теплофизических характеристик материалов от температуры. Методика расчета радиационных полей основана на методе Монте-Карло в трехмерной геометрии. Проведенные оценки показали, что предлагаемая технология кондиционирования удовлетворяет предъявляемым требованиям по безопасности.
Для отработки технологии кондиционирования отработавших РНИ создан лабораторный стенд, основными элементами которого являются нагревательное устройство, противорадиационная защита и дистанционные захваты. Стенд оборудован также системой вытяжной вентиляции и системой визуального контроля радиационно опасных объектов. Использование стенда позволяет:
— осуществлять с помощью специального захвата перегрузку отработавших РНИ из транспортного контейнера в контейнер для кондиционирования;
— изолировать отработавшие РНИ в специальном контейнере путем создания вокруг них монолитной изолирующей оболочки из свинца и сплавов на его основе;
— обеспечивать радиационную безопасность персонала за счет противорадиационной защиты стенда и проведения технологических операций дистанционно, под контролем системы визуального наблюдения.

CONDITIONING OF SPENT RADIATION SOURCES

Karlina O. K., Nikolaev O. A., Semenov V. E., SUE MosSPA «Radon», Sergiev Posad, Moscow Region, Russia

This report presents the technology for conditioning spent radiation sources containing long-lived isotopes including alpha-emitting ones using containers with metal matrix. Presented results include data on container design, procedures for calculations of container radiation heating, accumulation and diffusion of radiogenic gases and fields of radiation on container surface. Report also presents data on laboratory scale installation for treatment of spent radiation sources.

Главная страница

Сведения об авторах

Карлина Ольга Константиновна, к. х. н., нач. отдела, ГУП МосНПО «Радон», Сергиев Посад, 141300, Московская обл., Россия. Тел. (496 54) 9-52-19, факс (495) 728-77-95. E-mail: Okarlinadogyandex.ru

Николаев Олег Александрович, к. т. н., зав. лабораторией, ГУП МосНПО «Радон», Сергиев Посад, 141300, Московская обл., Россия. Тел. (496 54) 5-62-95, факс (495) 728-77-95. E-mail: NikeOAdogconternet.ru

Семенов Валерий Евгеньевич, с. н. с., ГУП МосНПО «Радон», Сергиев Посад, 141300, Московская обл., Россия

Последние изменения внесены 24.04.07