Установка переработки натриевого теплоносителя реакторной установки БН-350 19-21 мая 2010 года АСТАНА КАЗАХСТАН Авторы: Васильев И.И., Плещенкова Л.К., - презентация

1 Установка переработки натриевого теплоносителя реакторной установки БН мая 2010 года АСТАНА КАЗАХСТАН Авторы: Васильев И.И., Плещенкова Л.К., Пугачев Г.П., Ровнейко А.В. 1-ая Международная выставка и конференция «Атомная энергетика и Промышленность» KazAtomExpo

2 БН первый в мире опытно-промышленный реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. БН первый в мире опытно-промышленный реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. Проектная тепловая мощность составляет Проектная тепловая мощность составляет 1000 МВт МВт. Физический пуск осуществлен Физический пуск осуществлен г г. Энергетический пуск осуществлен г. Энергетический пуск осуществлен г. Остановлен г. Остановлен г. Постановлением правительства РК Постановлением правительства РК решение о снятии с эксплуатации принято г. решение о снятии с эксплуатации принято г. Реакторная установка БН-350

3 Реактор БН-350 петлевого типа с трехконтурной схемой теплоотвода (натрий-натрий-вода) Принципиальная технологическая схема

4 Вывод РУ БН-350 Состоит из 5-и основных направлений, в которые включены следующие мероприятия: 1. Мероприятия по разработке Проекта вывода из эксплуатации РУ БН Мероприятия по обеспечению безопасности реактора в переходный период. 3. Мероприятия по обращению с жидкометаллическим теплоносителем. 4. Мероприятия по размещению отработанного топлива реактора БН-350 на долговременное хранение. топлива реактора БН-350 на долговременное хранение. 5. Мероприятия по подготовке зданий, сооружений и инженерных систем РУ БН-350 к безопасному длительному хранению.

5 Оценочные объемы натрия для переработки первый контур м 3, первый контур м 3, второй контур м 3, второй контур м 3, сплав натрий-калий (эвтектика) - 20 м 3 сплав натрий-калий (эвтектика) - 20 м 3 Оценочные объемы геоцементного камня Переработка 1 куб.м Na 6,4 куб.м обходов первый контур м 3, или 2603 НЗК второй контур м 3, или 2463 НЗК

6 Мероприятия по обращению с жидкометаллическим теплоносителем РУ БН-350 Проведена очистка теплоносителя первого контура от радионуклидов цезия. Удельная активность натрия 1 контура после завершения процесса очистки - 10 мкКи/кг (370Бк/г); Проведена очистка теплоносителя первого контура от радионуклидов цезия. Удельная активность натрия 1 контура после завершения процесса очистки - 10 мкКи/кг (370Бк/г); Изготовлено и смонтировано оборудование для сверления напорного коллектора реактора и выполнено уникальное сверление на глубине более 13,4 м в натриевой среде с температурой 280…300ºС для выполнения проекта по дренированию теплоносителя; Изготовлено и смонтировано оборудование для сверления напорного коллектора реактора и выполнено уникальное сверление на глубине более 13,4 м в натриевой среде с температурой 280…300ºС для выполнения проекта по дренированию теплоносителя; осуществлено дренирование теплоносителя из корпуса реактора БН-350. С учетом 100 м3 натрия, имевшегося в баках до начала дренирования, количество натрия в баках системы хранения после дренирования составляет 600…610 м3; осуществлено дренирование теплоносителя из корпуса реактора БН-350. С учетом 100 м3 натрия, имевшегося в баках до начала дренирования, количество натрия в баках системы хранения после дренирования составляет 600…610 м3; Выполнены мероприятия по безопасному хранению натрия до его переработки; Выполнены мероприятия по безопасному хранению натрия до его переработки; Поэтапно дренирован натрий из петель и ПТО второго контура; Поэтапно дренирован натрий из петель и ПТО второго контура; Реализован проект по розливу натрия второго контура в 100 литровые барабаны и отправка его на АО «УМЗ» для использования в танталовом производстве и утилизацию; Реализован проект по розливу натрия второго контура в 100 литровые барабаны и отправка его на АО «УМЗ» для использования в танталовом производстве и утилизацию; Реализуется проект по переработке содержимого (смесь натрий- калия и масла) барабана отработавших пакетов (ВОП) методом водомасляной отмывки на специальном стенде; Реализуется проект по переработке содержимого (смесь натрий- калия и масла) барабана отработавших пакетов (ВОП) методом водомасляной отмывки на специальном стенде; Реализуется проект по удалению остатков натрия методом парогазовой отмывки и гидрокарбонизации (СУОН); Реализуется проект по удалению остатков натрия методом парогазовой отмывки и гидрокарбонизации (СУОН); Успешно реализуется проект УПН и УП ГЦК по утилизации натрия первого контура Успешно реализуется проект УПН и УП ГЦК по утилизации натрия первого контура

7 Очистка теплоносителя 1-го контура от Cs-137 Цель проекта: Цель проекта: снижение количества радиоактивного цезия в первом контуре реакторной установки БН-350. снижение количества радиоактивного цезия в первом контуре реакторной установки БН-350. Начальная активность цезия в 1 контуре: Начальная активность цезия в 1 контуре: 3, Бк (10000 Ки), удельная активность – 7, Бк/кг натрия или ( 19 мКи/кг) 3, Бк (10000 Ки), удельная активность – 7, Бк/кг натрия или ( 19 мКи/кг) Удельная активность натрия 1 контура после завершения процесса очистки снижена в 2000 раз: Удельная активность натрия 1 контура после завершения процесса очистки снижена в 2000 раз: 3, Бк/кг (10 мкКи/кг) 3, Бк/кг (10 мкКи/кг) Сорбент RVC внутри ловушки

8 Дренирование натрия первого контура Стенд для сверления внутрикорпусных конструкций реактора

9 Начало строительства здания УПН 18 октября 2004 года.

10 Монтаж оборудования УПН

11 Завершение строительства

12 Экзотермическое взаимодействие щелочных металлов с водой Комплекс технологических систем УПН предназначен для переработки натрия первого контура и эвтектики натрий- калиевого контура холодных фильтр-ловушек реактора БН-350. Выбран метод растворения натрия при инжектировании его расплава в 50 % щелочной раствор гидроксида натрия. Физико-химическая основа процесса переработки – экзотермическое взаимодействие щелочных металлов с водой: 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H 2 + Q 2K + 2H 2 O 2KOH + H 2 + Q

13 Структура технологической части УПН

14 Состав УПН Химический реактор (5), в котором происходит равномерная управляемая химическая реакция натриевого теплоносителя с водой с постоянным расходом подаваемого натрия, отводимого гидроксида натрия и отходящих газов

15 Система подачи натрия (3) обеспечивает круглосуточную, бесперебойную подачу натрия с заданными параметрами в химический реактор и приём натрия из РУ БН Во время подачи натрия на переработку в химический реактор из одного расходного бака, второй заполняется натрием из бакового хозяйства РУ БН-350. Представлены суточные расходные баки натрия.

16 Система отвода и разбавления гидроксида натрия (6) обеспечивает рециркуляцию раствора гидроксида натрия в корпусе химического реактора, отвод полученного гидроксида натрия из химического реактора в емкость разбавления щелочи, разбавление 50% раствора гидроксида натрия до концентрации до 35 % и отвод разбавленного гидроксида натрия из емкости разбавления на УПГЦК. В случае остановки процесса переработки (кратковременной или на длительное время) гидроксид натрия циркуляционным насосом перекачивается в емкость хранения гидроксида натрия 7, а трубопроводы промываются водой, опорожняются и продуваются азотом для слива остатков воды через спускные трубопроводы.

17 Система очистки отходящих газов (10), обеспечивает очистку отходящих газов от вредных и радиоактивных частиц, сброс газов в атмосферу с содержанием вредных веществ, не превышающим значения предельно допустимых выбросов, образующихся в технологическом оборудовании УПН во время работы.

18 Система технологической, подпиточной и охлаждающей воды (1). обеспечивает подачу воды, необходимой для осуществления химической реакции, а также сбор конденсата из конденсатора и регенерата из фильтров СООГ.

19 Система подачи азота (4) от существующей азотно-кислородной станции РУ БН-350, где запас азота хранится в четырех специальных 4-х ёмкостях ПЕ-200, объемом 200 м3 каждая под давлением 16 кгс/см2.

20 Система подачи водяного пара (2), является вспомогательной системой и предназначена для подачи насыщенного водяного пара от парогенератора ПЭ-30 в кольцевую полость форсунки химического реактора для прогрева и промывки в случае её забивания.

21 Автоматизированная система управления и контроля технологических параметров Общая мнемосхема

22 Представление информации о процессе УПН Вывод технологической информации операторам УПН на два монитора максимально возможное отображение информации, необходимой для человеческого восприятия; максимально возможное отображение информации, необходимой для человеческого восприятия; структурирование отображаемой информации на мониторе, с выделением наиболее важной информации, требуемой повышенного внимания оператора. структурирование отображаемой информации на мониторе, с выделением наиболее важной информации, требуемой повышенного внимания оператора.

23 Описание процесса переработки 1. Приготовление исходного раствора гидроксида натрия. 2. Продувка всего оборудования азотом. 3. Подготовка к работе систем подпиточной, охлаждающей и технологической воды. 4. Разогрев оборудования и емкостей до температуры не менее 140 о С. 5. Заполнение химического реактора исходным раствором гидроксида натрия. 6. Заполнение натрием суточных баков УПН из емкостей хранения натрия РУ БН Пуск систем подачи подпиточной и охлаждающей воды. 8. Подача натрия в химический реактор, заполненный гидроксидом натрия и подача технологической воды в реактор. 9. Отвод гидроксида натрия из химического реактора в ёмкость разбавления. 10. Разбавление гидроксида натрия до требуемой концентрации. 11. Отвод гидроксида натрия на переработку.

24 Технология переработки Выбран метод растворения натрия при инжектировании его расплава в щелочной раствор гидроксида натрия. Физико-химическая основа процесса – экзотермическое взаимодействие щелочных металлов с водой: 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H 2 + Q 2K + 2H 2 O 2KOH + H 2 + Q Способ разработан и апробирован специалистами ANL-W, США Расплав натрия подаётся через форсунку с образованием мелкодисперсных частиц под слой кипящего щелочного раствора. Вода проникает внутрь частицы и вступает в реакцию внутри неё, это взаимодействие происходит очень активно с микровзрывом, что приводит к возникновению вибрации химического реактора.

25 Просмотр активности Система радиационного контроля

26 Вид рабочего экрана системы видеонаблюдения УПН

27 Приточно-вытяжная вентиляция Помещения УПН также оборудованы системами приточно- вытяжной вентиляции, радиационного и газового контроля, средствами пожаротушения, сигнализацией, средствами связи

28 Заключение Основной особенностью проекта по обращению с жидкометаллическим теплоносителем реактора БН 350 является международное сотрудничество. На первом этапе, при реализации проектов по удалению радионуклидов цезия, дренированию натрия первого контура и его переработке использовался как опыт США, полученный в результате вывода из эксплуатации реактора ЕВR-II, так и значительная финансовая поддержка США. В последствии был дополнительно использован опыт Великобритании, полученный при выводе из эксплуатации реакторов в г.Доунрей, и финансовая поддержка Британского Правительства. Основной особенностью проекта по обращению с жидкометаллическим теплоносителем реактора БН 350 является международное сотрудничество. На первом этапе, при реализации проектов по удалению радионуклидов цезия, дренированию натрия первого контура и его переработке использовался как опыт США, полученный в результате вывода из эксплуатации реактора ЕВR-II, так и значительная финансовая поддержка США. В последствии был дополнительно использован опыт Великобритании, полученный при выводе из эксплуатации реакторов в г.Доунрей, и финансовая поддержка Британского Правительства. Знания, полученные от иностранных коллег, и высокая квалификация специалистов Республики Казахстан стали важнейшими факторами успешного выполнения проекта по обращению с жидкометаллическим теплоносителем Знания, полученные от иностранных коллег, и высокая квалификация специалистов Республики Казахстан стали важнейшими факторами успешного выполнения проекта по обращению с жидкометаллическим теплоносителем

29 Реализация проекта переработки натрия на УПН позволяет обеспечить безопасность при выводе РУ БН-350 из эксплуатации; снижение эксплутационных расходов; решение проблемы обращения с большими объемами химически активных щелочных металлов; получение свободных объёмов для удаления остатков натрия. Реализация проекта переработки натрия на УПН позволяет обеспечить безопасность при выводе РУ БН-350 из эксплуатации; снижение эксплутационных расходов; решение проблемы обращения с большими объемами химически активных щелочных металлов; получение свободных объёмов для удаления остатков натрия. Построенная УПН - уникальна (как и сама реакторная установка БН-350), хотя она и является модифицированной версией установки переработки натрия ЕВR национальной лаборатории Айдахо. В мире еще нет установок, рассчитанных на переработку таких больших объемов радиоактивного натрия – на реакторной установке БН-350 предстоит переработать порядка шестисот кубических метров натрия первого контура. Построенная УПН - уникальна (как и сама реакторная установка БН-350), хотя она и является модифицированной версией установки переработки натрия ЕВR национальной лаборатории Айдахо. В мире еще нет установок, рассчитанных на переработку таких больших объемов радиоактивного натрия – на реакторной установке БН-350 предстоит переработать порядка шестисот кубических метров натрия первого контура. После завершения реализации проектов переработки всего объема жидкометаллического теплоносителя РУ БН-350 в геоцементный камень планируется выполнить комплекс работ по приведению УПН в состояние безопасного хранения, в соответствии с принятой для РУ БН 350 концепцией вывода из эксплуатации После завершения реализации проектов переработки всего объема жидкометаллического теплоносителя РУ БН-350 в геоцементный камень планируется выполнить комплекс работ по приведению УПН в состояние безопасного хранения, в соответствии с принятой для РУ БН 350 концепцией вывода из эксплуатации

30 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!