Обращение с газообразными радиоактивными отходами и системы вентиляции. - презентация

1 Обращение с газообразными радиоактивными отходами и системы вентиляции

2 ГРО При работе АЭС радиоактивные газы и аэрозоли возникают как результат технологического процесса производства электроэнергии и должны удаляться из помещений и оборудования непрерывно или периодически. По источникам образования радиоактивные газоаэрозольные выбросы можно разделить на две группы: технологические сдувки и вентиляция производственных помещений, в которых расположено оборудование с радиоактивными средами. Технологические сдувки – большая радиоактивность, но относительно малый расход сдуваемого воздуха или газа. Вентиляция – малая активность воздуха, но очень большой его расход. Различные объемы и уровни загрязненности групп ГРО требуют разного подхода к их очистке. В настоящее время для проектируемых АЭС допустимый уровень радиационного воздействия на население от газоаэрозольных выбросов уменьшен в 4 раза ( с 200 до 50 мкзВ/год)

3 ГРО Технологический процесс на АЭС требует постоянного удаления из контура теплоносителя и технологического оборудования газов (не только радиоактивных). Эти газы и образуют технологические сдувки. На АЭС с ВВЭР расход этих газов достигает 70 куб.м/час. Активность этих газов велика, поэтому перед выбросом в атмосферу они должны подвергаться очистке. Аэрозоли образуются в результате неорганизованных протечек в помещения станции, в которых расположено оборудование радиоактивных контуров. Наибольший вклад в дозу облучения населения вносят инертные радиоактивные газы (ИРГ) – аргон, криптон, ксенон и радионуклиды 131 йода, 60 кобальта, 134 цезия, 137 цезия. Среди нуклидов, попадающих в помещения, из-за биологической значимости выделяют йод, который может находиться в различных физико-химических и агрегатных состояниях.

4 Контролируемый уровень выбросов в атмосферу за сутки ГБк (Ku) РадионуклидАЭС с ВВЭРАЭС с РБМК ИРГ ( аргон, криптон, ксенон ) 1,9*10 3 (51)10 4 (270) 131 I ( газовая + аэрозольная формы ) 0,05 (1,4*10 -3 )0,26 (7*10 -3 )

5 Способы снижения активности ГРО Основные классы ГРО: - инертные радиоактивные газы (ИРГ) - радионуклиды йода - аэрозоли. Снижение активности: ИРГ – выдержка некоторое время для распада короткоживущих нуклидов Йод - улавливание радионуклидов активированным углем, а также выведение его путем химических реакций с фильтрующими материалами Аэрозоли – очистка на аэрозольных (тонковолокнистых) фильтрах

6 Снижение активности ИРГ От ИРГ очищают в первую очередь технологические сдувки. В воздухе вентиляционных систем ИРГ мало. Для уменьшения активности ИРГ используют: - проточные камеры выдержки (герметичный объем, внутри которого для газового потока организован лабиринт); - ресиверы (газгольдеры) для выдержки газов (емкости для хранения и выдержки высокоактивных газов); - радиохроматография или газовая хроматография(процесс разделения газовых смесей при пропускании их через твердое активное вещество с развитой поверхностью. При прохождении газа через колонну с сорбентом газ адсорбируется, т.е. физически «прилипает» на поверхности сорбента. Кроме процесса адсорбции происходит и процесс десорбции, т.е. отрыв молекул газа и перемещение по колонне. В итоге время прохождения газа через колонну довольно велико. В качестве сорбента выступает активированный уголь)

7 Очистка от йода От йода очищается как газ технологических сдувок, так и вентиляционный воздух. Для очистки от йода в аэрозольной форме используются аэрозольные фильтры, молекулярный йод удаляется на угольных фильтрах, йод в составе органических соединений – на угольных фильтрах со специальной обработкой веществами, которые могут вступать в химическое взаимодействие с йодом, например, AgNO 3. Для АЭС характерны аэрозольная и молекулярная формы йода

8 Очистка от аэрозолей Очистке от аэрозолей подвергается прежде всего вентиляционный воздух технологических помещений, но при необходимости и технологические сдувки. Для аэрозольных фильтров используются тонковолокнистые ткани из волокон перхлорвинила (ФПП)и ацетилцеллюлозы (ФПА). Очистка воздуха аэрозольными фильтрами происходит в результате осаждения аэрозолей на волокнах, электростатического осаждения и прилипания частиц в поверхностном слое фильтра. Степень очистки достигает 99,99%

9 Спецгазоочистка блоков ВВЭР-1000 Предназначена для очистки от радиоактивных загрязнений технологических сдувок, поступающих из: - охладителей организованных протечек - бака организованных протечек - баков борсодержащей воды - системы дожигания водорода - гидроемкостей САОЗ - теплообменников бассейна выдержки. Система состоит из трех каналов – два рабочих, один резервный. Система функционирует во всех режимах нормальной эксплуатации, включая переходные режимы.

10 Канал спец газоочистки Вентиляционная труба, 2 – газодувка, 3- фильтр-адсорбер, 4- цеолитовый фильтр, 5- нагреватель контура регенерации, 6- теплообменники, 7- самоочищающийся фильтр, 8- теплообменник контура регенерации в баки из помещений

11 Очистка газов Очистка газов осуществляется на двух ступенях. Сначала воздух охлаждается до С в теплообменнике (6) и происходит грубая очистка на фильтрах (7). Фильтрующий элемент в (7) – стекловолокно. Здесь улавливаются аэрозоли и мелкие капельки влаги. Поэтому фильтр оборудован дренажем. На второй ступени для очистки воздуха от ИРГ используются фильтры- адсорберы (3) с активированным углем. Здесь также сорбируется и радиоактивный йод. Хуже сорбируется йод, находящийся в виде соединений. Перед подачей воздуха на фильтры-адсорберы его осушают от влаги, т.к. при увлажнении активированного угля ухудшаются его сорбционные свойства. Для поглощения влаги из воздуха используются цеолитовые фильтры (4). Желательно чтобы цеолит поглощал влагу и не поглощал ИРГ. По мере поглощения влаги из воздуха фильтр насыщается и его эффективность падает. При этом включается резервный фильтр, а рабочий ставится на регенерацию. Регенерация цеолитового фильтра осуществляется продувкой его воздухом с температурой С. После регенерации воздух охлаждается в выбрасывается в вентиляционную трубу.

12 Системы вентиляции Системы вентиляции можно разделить на общеобменную и специальную технологическую. Задача общеобменной вентиляции – создание нормальных санитарно-гигиенических условий работы персонала. Задачи специальной технологической вентиляции – удаление радиоактивных газов и аэрозолей из рабочих помещений АЭС и обеспечение радиационной безопасности, - исключение недопустимых выбросов ГРО в атмосферу.

13 Требования к cпецвентиляции Для очистки воздуха от радионуклидов применяют вентсистемы двух типов: рециркуляционную и приточно-вытяжную (прямоточную). В рециркуляционных системах очищенный на фильтрах воздух вновь поступает в помещения. Отсюда требования к фильтрам: - сохранять рабочие свойства при повышенных температурах (до С) - сохранять рабочие свойства при повышенной влажности (до 100%); Коэффициент очистки воздуха в рециркуляционных системах невелик и составляет В прямоточных вентиляционных системах очищенный воздух выбрасывается в вентиляционную трубу, поэтому коэффициент очистки воздуха должен быть выше, чтобы обеспечить требования безопасности.

14 Основные правила проектирования спец вентиляции 1. Спецвентиляция проектируется так, чтобы обеспечить разрежение в обслуживаемых помещениях; 2. К одной и той же вентсистеме допустимо параллельное подключение разных помещений при равном уровне их радиоактивности; 3. Чтобы уменьшить производительность вентиляционных установок, помещения с разными уровнями активности могут подключаться последовательно. При этом направление движения воздуха должно быть организовано так, чтобы воздух сначала поступал в более «чистые» помещения, а из них поступал в более «грязные», потом отсасывался вентиляционными агрегатами; 4. Поступление приточного воздуха в помещение и удаление загрязненного воздуха в вытяжную систему должно быть организовано так, чтобы надежно вентилировалось всё помещение. Особенно важно это требование для помещений, где скапливается водород;

15 Основные правила проектирования спец вентиляции (продолжение) 5. Производительность вентиляционных установок должна обеспечить не менее, чем однократный обмен воздуха в час в вентилируемых помещениях, а в открытых дверных проемах помещений при ремонте скорость воздуха должна быть не менее 1 м/с: 6. Вентиляционные агрегаты спец вентиляции имеют 100% резервирование с автоматическим включением резерва. 7. Запрещается заводить в спец вентиляцию сдувки технологического оборудования. Они после очистки отдельными трубопроводами подаются непосредственно в вентиляционную трубу.

16 Особенности вентиляции гермообъемов Пример с вентиляцией ГО реакторной установки ВВЭР-1000 Вентиляция должна обеспечивать: - нормальные санитарно-гигиенические условия работы персонала, включая превышение допустимых концентраций радионуклидов; - создание разрежения в герметичных необслуживаемых помещениях для предотвращения перетока загрязненного воздуха в более «чистые» помещения; - поддержание допустимой температуры во всех технологических помещениях не выше 40 0 С в периодически обслуживаемых помещениях и не выше 60 0 С в необслуживаемых помещениях. При работе энергоблока имеют место тепловые потери в ГО. По оценкам эти тепловые потери могут доходить до 4 МВт. Если это тепло не отводить, то через 3 суток температура в ГО повысится до С, а давление возрастет более чем на 0.3 ата, т.е. реактор должен быть остановлен.

17 Особенности вентиляции гермообъемов Для охлаждения ГО проектом предусмотрено несколько рециркуляционных вентсистем. При работе реактора все они должны находиться в действии. Рециркуляционная вентиляция выполнена по замкнутой схеме с отводом тепла к воде в воздухоохладителях. Эти системы должны работать и в аварийных режимах. Поэтому к ним предъявляются повышенные требования. Вентиляционные агрегаты выполняются в сейсмостойком исполнении с эксплуатацией при температуре до 75 0 С и влажности до 100% с повышенным требованием по надежности (наработка на отказ не менее часов). При потере собственных нужд они запитаны от дизель- генераторов.

18 Кроме четырех рециркуляционных вентсистем, служащих для отвода тепла, предусмотрена также система для очистки воздуха боксов ГЦН, ПГ и центрального зала от радиоактивных загрязнений. Система снабжена аэрозольными и йодными фильтрами. Очистка воздуха от радиоактивных аэрозолей и йода проводится фильтрами на основе активированного угля и ткани Петрянова. Применение рециркуляционных систем для отвода тепла и очистки воздуха в помещениях ГО позволяет существенно снизить количество радиоактивных выбросов в окружающую среду. Особенности вентиляции гермообъемов Упрощенная схема системы очистки воздуха от радиоактивных загрязнений 1- забор воздуха, 2 – калорифер, 3 – аэрозольный фильтр, 4 – йодный фильтр, 5 – вентилятор, 6 – выброс воздуха

19 Система вытяжной вентиляции ГО Для создания и поддержания необходимого разрежения в ГО во время работы энергоблока, обеспечения минимального воздухообмена и предотвращения скопления водорода в верхней части ГО предусмотрена вытяжная система вентиляции. Коэффициент очистки воздуха перед выбросом составляет Упрощенная схема системы вытяжной вентиляции 1 – забор воздуха из ГО, 2 – защитная оболочка, 3 – быстродействующий отсечной клапан, 4 – аэрозольный фильтр, 5 – йодный фильтр, 6 – вентилятор, 7 – выброс воздуха в вентиляционную трубу

20 Особенности вентиляции гермообъемов Воздуховоды вентсистемы пересекают стены гермооболочки. При аварии для герметизации оболочки на воздуховодах установлены отсечные клапаны (3). При аварии с разуплотнением первого контура закрытие герметизирующих клапанов происходит автоматически по сигналу роста давление под гермооболочкой. Помимо вентсистем нормальной эксплуатации для создания нормальных условий в ГО в режиме перегрузки и производства ремонтных работ, а также для очистки воздуха в возможный послеаварийный период предусмотрены специальные ремонтно-аварийные вытяжная и приточная системы.