Кіріспе
Англиядағы ядролық отынды қайта өңдеу зауыты, Ұлыбритания. Термиялық оксидтерді қайта өңдеу зауыты, немесе THORP – Англияның Камбриядағы Селлафилдте орналасқан ядролық отынды қайта өңдеу зауыты. THORP компаниясы Nuclear Decommissioning Authority компаниясына тиесілі және оны Sellafield Ltd (жайында лицензиясы бар компания) басқарады. Ядролық реакторлардан алынған пайдаланылған ядролық отын 96% уран мен 1% плутонийді 3% радиоактивті қалдықтардан бөліп алу үшін қайта өңделеді, олар зауытта өңделіп сақталады. Уран тұтынушыларға жаңа отын жасау үшін беріледі, ал плутоний аралас отынға қосылады. 2018 жылдың 14 қарашасында THORP-та қайта өңдеу операциялары 9 миллиард фунт стерлинг кіріс тапқаннан кейін аяқталғаны жарияланды. Қабылдау және сақтау кешені (THORP-тың физикалық көлемінің шамамен жартысын құрайды) 2070 жылдарға дейін Ұлыбританияның PWR және AGR паркінен алынған пайдаланылған ядролық отынды қабылдау және сақтау үшін жұмыс істейтін болады.
The Thermal Oxide Reprocessing Plant, or THORP, is a nuclear fuel reprocessing plant at Sellafield in Cumbria, England. THORP is owned by the Nuclear Decommissioning Authority and operated by Sellafield Ltd (which is the site licensee company). Spent nuclear fuel from nuclear reactors was reprocessed to separate the 96% uranium and the 1% plutonium from the 3% radioactive wastes, which are treated and stored at the plant. The uranium is then made available for customers to be manufactured into new fuel, and the plutonium incorporated into mixed oxide fuel. On 14 November 2018 it was announced that reprocessing operations had ended at THORP after earning £9bn in revenue. The receipt and storage facility (which makes up nearly half of THORP's physical footprint), will operate through to the 2070s to receive and store spent nuclear fuel from the UK's PWR and AGR fleet.
Дизайн
THORP химиялық ағымдық схемасы бірінші циклдегі PUREX рафинатына ұшпайтын заттарды азайту үшін жасалған. Мұның бір жолы – плутонийді азайтушы заттар ретінде темір қосылыстарын пайдаланудан аулақ болу. Осы зауытта гидразин немесе HAN (гидроксиламиндік нитрат) қолданылып, тотығу процесі жүзеге асырылады. Зауыт криптон-85 газын шығарады, ол 10,7 жыл жартылай өмір сүретін радиоактивті бета-эмиттер. Ирландияның радиологиялық қорғау институты (RPII) 1993 жылы, зауыт іске қосылғанға дейін криптон-85 үшін тәулік бойы атмосфералық мониторинг жүргізуді бастады. Салқындатылған оксид отыны кесу камерасында ұсатылып, азот қышқылында ерітіледі. Химиялық бөлгіш зауытына жіберілгенге дейін ол химиялық тұрғыдан дайындалады. Импульстік бағаналар (HA/HS деп белгіленеді) уран мен плутонийдің көп бөлігін оқшаулау өнімдерінен бөліп алу үшін қолданылады, олар трибутилфосфаттан (TBP/OK) тұратын еріткіш фазаға көшіріледі. Бөлу процесі HA бағанында жүзеге асырылады, ал HS бағаны оқшаулау өнімдерін одан әрі жоюға мүмкіндік береді. 2 қосымша импульстік бағана (BS/BX деп аталады) және араластырғыш/қорыту құрылысы (1BXX) уран мен плутонийді жеке ағындарға бөледі. Плутоний +3 тотығу күйіне дейін тотықсыздандырылады, ол еріткіш фазасында ерімейді, сондықтан 1BX бағанынан шығатын сулы фазаға өтеді. 1BXX араластырғыш/қорыту құрылысы еріткіш фазадан Pu-ны толық жоюды аяқтайды. 1BS бағаны сулы фазадан қалған уранды жаңа еріткіш көмегімен алып тастайды. Импульстік бағаналар плутонийді тазартады, қалған қиын оқшаулау өнімдерін жояды. Араластырғыш/қорыту құрылысы (1C) уранды келесі сатыға дайын сулы фазаға көшіру үшін (жуу) қолданылады. Уранды тазарту үшін қолданыстағы Magnox қайта өңдеу зауытында қолданылатын сияқты үш араластырғыш (UP1 – UP3) пайдаланылады. Бұдан кейін екі өнім ағыны одан әрі өңдеуге түспей тұрып буланады. Уран UO3 ұнтағына, ал плутоний PuO2 ұнтағына айналдырылып сақтауға жіберіледі. Зауытта сыни жағдайдың туындау қаупін болдырмау үшін импульстік бағаналар таңдалды. Бұл жеткілікті мөлшердегі бөлінетін материал жиналып, бақыланбайтын тізбекті реакцияны бастағанда, көп мөлшерде нейтрон шығаруына әкелуі мүмкін. Қауіптер мен механизмдер жақсы түсініледі және зауыттың конструкциясы оның пайда болуын болдырмау үшін жасалған, яғни: қауіпсіздікке қатысты ішкі резервтер қарастырылған.
2005 жылғы ішкі ақау
2005 жылғы 9 мамырда THORP нысаны 2004 жылғы шілдеде басталган жоғары радиоактивті ерітіндінің ірі ағынына ұшырағаны хабарланды. Британдық ядролық тобының сараптамалық комиссиясы ағынның жобалау қатесінен туындағанын анықтады, ал нысанның бейжай көзқарасы анықтауды тоғыз айға кешіктірді. Операторлар қорғау қызметкерлері сұйықтықтарды есепке алудағы елеулі айырмашылықтарды хабарлағанға дейін ағынды байқамады. Барлығы 83 куб метр (82 966 литр) ыстық азот қышқылы ерітіндісі кішкентай сынықтанған қоректендіру құбырынан ағып шықты, ол 2005 жылғы 19 сәуірде THORP нысанының қоректендіру тазарту бөлімін тексеру үшін қашықтан басқарылатын камера жіберілген кезде анықталды. Барлық сұйықтықтар гравитация күшімен екінші деңгейдегі қорғанысқа жиналды, ол 2 метр қалыңдығындағы нығайтылған бетонға орнатылған тот баспайтын болаттан жасалған ванна, оның сыйымдылығы 250 куб метрге дейін жетеді. Ағыннан құйылған ерітіндіде 20 тонна уран және 160 килограмм плутоний бар екені бағаланды. Ағып шыққан ерітінді бастапқыда орнатылған бу шығару құралдарын пайдалана отырып, бірінші деңгейдегі қорғанысқа қауіпсіз түрде қайта жиналды. Бөлімдегі радиация деңгейі адамдардың кіруіне мүмкіндік бермеді. Құбыр көлемді салмақ бойынша өлшейтін және процесте көлденең және тік қозғалатын есептік резервуардың бүйірлік қозғалысынан зақымданды. Резервуардың бастапқы дизайнында бүйірлік қозғалысты шектеу үшін тоқтатушы бұрыштар болған, бірақ олар кейіннен сейсмикалық оқшаулау үшін жойылды. Оқиға Халықаралық ядролық оқиғалар шкаласы (INES) бойынша 7 деңгейдің 3-ші деңгейіне жатқызылды, бұл "айқын оқиға", себебі бірнеше ай бойы анықталмай, бірінші деңгейден екінші деңгейге көп мөлшерде радиоактивті материал ағып кетті. BNFL бастапқыда бұл көрсеткішті күтпегендей жоғары деп есептеді, бірақ шкаланың талаптары осылай болды. Британдық ядролық тобы апаттан кейін денсаулық пен қауіпсіздік ережелерін бұзғаны үшін кінәлі деп танылды және 500 000 фунт стерлинг айыппұл төледі. Нысанның өндірісі 2007 жылдың соңында қайта басталды, бірақ 2008 жылдың басында қайта өңдеуге арналған отынды тасымалдаған су асты лифтін жөндеу үшін қайта тоқтатылды.