г. Айкен, штат Южная Каролина (22 февраля 2024 г.). Благодаря работе трех крупных установок с 2008 г. на площадке «Саванна-Ривер» (SRS) было переработано свыше 15 млн галлонов радиоактивных солесодержащих (солевых) отходов в рамках программы по переработке жидких РАО.
Знаменательного события в 15 млн галлонов переработанных отходов удалось достичь благодаря активному использованию в течение последних трех лет установки по переработке солевых отходов (SWPF) на площадке SRS, а также учитывая прошлую производительность процесса по удалению актинидов/модульной установки для экстракции из щелочных сред (ARP/MCU) и процесса удаления цезия из емкостей (резервуаров) (TCCR).
Жидкие РАО образуются на площадке «Саванна-Ривер» в качестве побочных продуктов переработки ядерных материалов, используемых в целях национальной обороны, научных исследований, медицинских программ и миссий NASA. Отходы в объеме 33 млн галлонов хранятся на площадке SRS в двух группах подземных резервуаров для РАО, так называемых «парках резервуаров».
Джим Фолк, помощник менеджера по утилизации отходов на площадке SRS Министерства энергетики США (DOE), сообщил, что отходы безопасно извлекают из стареющих резервуаров и проводят работы по переработке жидких отходов на площадке.
«Сейчас мы быстрее перерабатываем большее количество отходов, еще больше снизив риски для здоровья людей и охраны окружающей среды», − сказал он.
В финансовом году, который закончился 30 сентября прошлого года, установка SWPF поставила однолетний рекорд, переработав почти 3,2 млн галлонов солевых РАО. Это была конечная установка, необходимая для завершения переработки и утилизации жидких отходов.
На установке SWPF из менее радиоактивного солевого раствора выделяют и концентрируют высокоактивные отходы − в основном цезий, актиниды и отработавший шлам. Процесс начинается с передачи отходов из парка резервуаров H на установку SWPF, где отходы проходят двухступенчатую очистку.
На первом этапе, известном как альфа-атака, из отходов удаляются актиниды, такие как уран и плутоний. В ходе второго этапа, известного как экстракция из щелочной среды, удаляется радиоактивный цезий.
После завершения процесса выделения концентрированные высокоактивные отходы отправляются на расположенную поблизости установку по переработке оборонных отходов (DWPF). Там эти отходы смешивают со шламовыми отходами, остекловывают и хранят в контейнерах из нержавеющей стали в укрепленных подземных отсеках, называемых зданиями для хранения остеклованных отходов (GWSB). Такие контейнеры будут безопасно храниться в GWBS до тех пор, пока не будет определен федеральный пункт захоронения.
Деактивированный солевой раствор с установки SWPF смешивают с сухими материалами для создания цементного компаунда на близлежащей установке по производству солевого камня (SPF) для последующего захоронения на площадке. Цементный компаунд закачивают из SPF в установку для захоронения солевого камня (SDU). Там раствор затвердевает в монолитную, безопасную низкоактивную форму отходов, так называемый солевой камень.
Дейв Олсон, президент и менеджер по программе завершения миссии на площадке SRS от подрядчика по вопросам переработки жидких РАО Управления по природопользованию на площадке SRS Департамента энергетики США, сказал, что в настоящее время установка SWPF является основным объектом программы переработки жидких отходов SRS, который будет использоваться для переработки большей части от всего объема отходов из резервуаров.
«Установка SWPF перерабатывает гораздо большее количество отходов, чем предыдущие установки по переработке солесодержащих отходов, − сказал Олсон. − Мы продолжаем совершенствование SWPF, которое, как мы ожидаем, поможет нам достичь еще большей эффективности».
«Горячий» ввод установки SWPF в эксплуатацию начался в октябре 2020 г. За первые три года работы SWPF безопасно переработала почти 7,5 млн галлонов жидких РАО.
Чтобы достичь этих уровней, была проведена оптимизация для расширения существующих проектных возможностей объекта.
Оптимизация включает в себя изменение количества используемого мононатрийтитаната (MST) и дополнительное использование возможности переработки сбросов (SEC) на установке в режиме онлайн. В ходе удаления растворителя SEC улавливает небольшие капли растворителя и собирает их в более крупные капли, чтобы их можно было легко удалить из системы. Однако другие нежелательные частицы в отходах, такие как ртуть и титан, также скапливаются на поверхности SEC. Ранее необходимо было выполнять временный останов операций для проведения очистки SEC.
Вносимые улучшения уже демонстрируют, что для обслуживания SWPF требуется меньше времени простоя, что означает наличие большего времени для производства. Запланированные изменения SRMC помогут повысить производительность системы до еще больших объемов, приближаясь к цели обработки в 9 млн галлонов в год.
Обработка первых партий соли на ARP/MCU
Предшественниками SWPF были ARP/MCU, которые были введены в эксплуатацию в 2008 г. Установки ARP/MCU были разработаны в качестве демонстрационного проекта, чтобы показать, что солевые отходы в резервуарах с высокоактивными отходами могут быть отделены от более радиоактивных компонентов.
Несмотря на то, что ожидалось, что ARP/MCU будут работать временно, эти установки демонстрировали хорошую производительность в течение 11 лет, прежде чем операции на них были приостановлены в 2019 г. для подготовки к запуску SWPF.
Обе установки работали как комплексная система дезактивации солевых отходов.
В процессе ARP солевой раствор деактивировали путем сорбции актинидов и задержания на MST твердых частиц шлама с последующей фильтрацией или отстаиванием. Поток отходов, содержащих актиниды и задержанный на MST шлам, направляли на установку DWPF, в то время как оставшийся очищенный солевой раствор поступал на установку MCU.
Используя принципы действия центробежной силы и специально разработанный растворитель, MCU разделял раствор высокоактивной соли на два потока отходов. В ходе этого процесса цезий удаляли из очищенного солевого раствора путем экстракции химическими растворителями. Удаленный цезий направляли в DWPF для остекловывания, заливали в контейнеры из нержавеющей стали и перемещали в GWSB. Оставшийся дезактивированный солевой раствор передавали на установку SPF для смешивания с сухими материалами и цементирования для последующего безопасного захоронения на площадке в SDU.
За время своего существования на установках ARP/MCU было обработано 7,4 млн галлонов солевых РАО.
Помощь TCCR при переработке отходов
Проект TCCR, который использовался с 2019 финансового года до приостановки проекта в 2022 г., включал в себя автономный ионообменный процесс для удаления цезия из жидких солевых РАО с последующим проведением дополнительной очистки. В ходе работы TCCR удалось удалить цезий из более чем 371 тыс. галлонов жидких РАО.
Высокоактивные компоненты отходов, такие как цезий, должны быть удалены из резервуаров до момента прекращения их эксплуатации – вывода из эксплуатации. Характеристики цезия указывают на необходимость его удаления в первую очередь.
Установка TCCR была размещена рядом с питательным баком, что позволяло удалять цезий на выходе из бака. Отходы проходили через специальный модуль, а также через фильтр предварительной очистки и несколько ионообменных колонн. Поток жидких РАО обрабатывался с использованием ионообменных смол внутри ионообменных колонн для удаления цезия, а затем дезактивированные отходы передавались на установку SPF.