Радиоактивты қалдықтарды сақтау әдісі

Кіріспе

Радиоактивті қалдықтарды сақтау әдісі

Құрғақ бөшкеде сақтау – жоғары деңгейдегі радиоактивті қалдықтарды, мысалы, пайдаланылған ядролық отынды сақтау әдісі. Отын алдымен кем дегенде бір жыл, көбінесе он жылға дейін пайдаланылған отын бассейнінде салқындатылады. Бөшкелер әдетте дәнекерленген немесе болттармен жабылатын болаттан жасалған цилиндрлер болып табылады. Цилиндрдің ішіндегі отын таяқшалары инерт газбен қоршалған. Идеалды жағдайда, болат цилиндр пайдаланылған отынның сыртқа шығуына толыққанды кедергі келтіреді. Әрбір цилиндр жұмысшылар мен халықты сәулеленуден қорғау үшін қосымша болат, бетон немесе басқа материалмен қоршалған. Құрғақ сақтау жүйелерінің әртүрлі конструкциялары бар. Кейбір конструкцияларда отынды қамтитын болат цилиндрлер бетон қақпаққа тік орналасады, ал басқаларында цилиндрлер көлденең орналасады. Бетон қақпалар сәулеленуден қорғауды қамтамасыз етеді. Тағы бір конструкцияда болат цилиндр құрғақ бөшке сақтау алаңындағы бетонды төсемеге тік орналасады және сәулеленуден қорғау үшін металл және бетоннан жасалған сыртқы цилиндрлер қолданылады. 2021 жылға дейін әлемде ұзақ мерзімді, тұрақты сақтау орны жоқ. Құрғақ бөшкеде сақтау – пайдаланылған отын бассейнінде сақтауға қарағанда уақытша, бірақ қауіпсіз шешім ретінде қарастырылады. Кейбір бөшке конструкцияларын сақтау және тасымалдау үшін де пайдалануға болады. Holtec International, NAC International және Areva Transnuclear NUHOMS сияқты үш компания тәуелсіз пайдаланылған отынды сақтау қондырғыларын (ISFSI) ұсынады. Бұл қондырғылар қалқандалмаған көп мақсатты контейнерлерге негізделген, олар болаттан және бетоннан жасалған тік немесе көлденең қалқандалған сақтау модульдерінде тасымалданады және сақталады.

Қолданылуы

2000-шы жылдары құрғақ бочкаларда сақтау АҚШ, Канада, Германия, Швейцария, Испания, Бельгия, Ұлыбритания, Жапония, Армения, Аргентина, Болгария, Чехия, Венгрия, Оңтүстік Корея, Румыния, Словакия, Украина және Литвада пайдаланылды.

Америка Құрама Штаттары

1970 жылдардың соңы мен 1980 жылдардың басында АҚШ-та көптеген ядролық реакторлардағы бассейнде сақталған пайдаланылған отын көлемі арта бастағанда, баламалы сақтау қажеттілігі күшейді. Ол кезде ұлттық ядролық сақтау нысаны істемегендіктен, энергия компаниялары пайдаланылған отынды сақтау мүмкіндіктерін іздей бастады. Құрғақ бөшкеде сақтау – пайдаланылған отынды сақтаудың тиімді тәсілі деп танылды және оны салқындату резервуарларында үлкен мөлшерде қалдырудан жақсырақ деп есептелді. АҚШ-тағы алғашқы құрғақ сақтау нысаны 1986 жылы Вирджиния штатындағы Сурри ядролық электр стансасында Ядролық реттеу комиссиясының (NRC) лицензиясын алды. Қазіргі уақытта пайдаланылған отын электр стансаларындағы көбейіп бара жатқан құрғақ бөшке жүйелерінде және Айдахо штатының Айдахо Фолс қаласының жанындағы Айдахо Ұлттық зертханасындағы уақытша нысанда сақталады. Ядролық реттеу комиссиясының бағалауынша, АҚШ-тағы көптеген атом электр стансалары 2015 жылға қарай пайдаланылған отын бассейндерінде орын жетіспейді, осылайша қандай да бір уақытша сақтау қажет болады. Юка тауы 2017 жылы ашылатын болып күтілген. Алайда, 2009 жылдың 5 наурызында Энергетика министрі Стивен Чу Сенаттағы тыңдауда Юка тауының реакторлық қалдықтарды сақтау үшін енді қарастырылмайтынын мәлімдеді. 2008 жылғы NRC нұсқаулығында отын құрғақ бөшкелерге көшірілмес бұрын кемінде бес жыл сақтау бассейнінде болуы керек делінген. Индустриялық норма – шамамен 10 жыл. NRC АҚШ-та қолданылатын құрғақ бөшкелерді «су тасқынына, дауылға, снарядтарға, температураның экстремалды өзгеруіне және басқа да ерекше жағдайларға төтеп беруге арналған» деп сипаттайды. Невада штатындағы Юка тауындағы ядролық қалдықтар қоймасының қаржыландырылуы тоқтатылғандықтан, ядролық қалдықтар инерт газбен толтырылған герметикалық металл бөшкелерге салынуда. Осы бөшкелердің көпшілігі тұзды ауа аймағындағы жағалау немесе көл жағалауларында сақталады, ал Массачусетс Технология институты мұндай құрғақ бөшкелердің тұзды ортада қалай жұмыс істейтінін зерттеп жатыр. Кейбіреулер бұл бөшкелерді 100 жыл бойы пайдалануға болады деп үміттенеді, бірақ коррозияға байланысты жарылу 30 жыл немесе одан да аз уақыт ішінде пайда болуы мүмкін. NRC веб-сайтында 2023 жылы жарияланған мәліметтерге сәйкес, Калифорниядағы Diablo Canyon электр стансасының құрғақ бөшкесінде сақталған пайдаланылған отын он жылдан астам сақтаудан кейін коррозияның ешқандай белгісін көрсетпейді және коррозияға ұшырамай 1800 жылға дейін сақталуы мүмкін. Компанияның бейнелері, бастапқы отын жүктеуден бастап, алып тастау және соңғы құрғақ бөшкеге сақтауға дейінгі процестерді және қашықтан басқаруды көрсетеді, оларды әртүрлі бейне хостинг платформаларында көруге болады.

In the late 1970s and early 1980s, the need for alternative storage in the United States began to grow when pools at many nuclear reactors began to fill up with stored spent fuel. As there was not a national nuclear storage facility in operation at the time, utilities began looking at options for storing spent fuel. Dry cask storage was determined to be a practical option for storage of spent fuel and preferable to leaving large concentrations of spent fuel in cooling tanks. The first dry storage installation in the US was licensed by the Nuclear Regulatory Commission (NRC) in 1986 at the Surry Nuclear Power Plant in Virginia. Spent fuel is currently stored in dry cask systems at a growing number of power plant sites, and at an interim facility located at the Idaho National Laboratory near Idaho Falls, Idaho. The Nuclear Regulatory Commission estimates that many of the nuclear power plants in the United States will be out of room in their spent fuel pools by 2015, most likely requiring the use of temporary storage of some kind. Yucca Mountain was expected to open in 2017. However, on March 5, 2009, Energy Secretary Steven Chu reiterated in a Senate hearing that the Yucca Mountain site was no longer considered an option for storing reactor waste. The 2008 NRC guideline calls for fuels to have spent at least five years in a storage pool before being moved to dry casks. The industry norm is about 10 years. The NRC describes the dry casks used in the US as "designed to resist floods, tornadoes, projectiles, temperature extremes, and other unusual scenarios." With the zeroing of the budget for Yucca Mountain nuclear waste repository in Nevada, more nuclear waste is being loaded into sealed metal casks filled with inert gas. Many of these casks will be stored in coastal or lakeside regions where a salt air environment exists, and the Massachusetts Institute of Technology is studying how such dry casks perform in salt environments. Some hope that the casks can be used for 100 years, but cracking related to corrosion could occur in 30 years or less. According to the NRC's website in 2023, spent fuel placed in dry cask storage from the Diablo Canyon power plant in Califorinia shows no sign of corrosion after more than a decade of storage and appears to be capable of lasting for 1800 years before succumbing to corrosion. Company videos, covering the processes and remote handling, from the initial fuel loading to the removal and eventual dry cask storage, are viewable on various video hosting domains.

Канада

Канадада жер үсті құрғақ сақтау қолданылған. Ontario Power Generation компаниясы Дарлингтон учаскесінде құрғақ сақтау ыдыстарын сақтау кешенін салуда, ол көп жағынан Пикеринг және Брюс атом электр станцияларындағы бар кешендерге ұқсас болады. NB Power Point Lepreau ядролық электр станциясы және Hydro Québec Gentilly ядролық электр станциясы да құрғақ сақтау кешендерін пайдаланады.

Германия

Ахауста құрғақ бочкаларды пайдаланатын орталықтандырылған сақтау орны орналасқан. CASTOR (радиоактивті материалдарды сақтау және тасымалдауға арналған бочка) – пайдаланылған ядролық отынды (ядролық қалдықтардың бір түрі) сақтау үшін қолданылатын құрғақ бочкалардың тіркелген сауда белгісі. CASTOR бочкаларын Германияның ядролық қызметтерді ұсынатын Gesellschaft für Nuklear Service (GNS) компаниясы өндіреді. CONSTOR – бұл пайдаланылған отынды және жоғары деңгейлі қалдықтарды тасымалдау және ұзақ мерзімді сақтауға қолданылатын бочка, оны да GNS өндіреді. Оның ішкі және сыртқы қабаттары болаттан жасалған, ал олардың арасында бетон қабаты орналасқан. 2004 жылы V/TC моделінің 9 метрден құлауын сынақтан өткізді; сынақ нәтижелері күтілгендей болды.

Болгария

2008 жылы Козлодуй атом электр станциясының өкілдері 2010 жылдың соңына дейін Козлодуй АЭС алаңында 34 CONSTOR контейнерін пайдалануға ниетті екендерін хабарлады.

Литва

2000 жылдары қазір жабық Игналина атом электр станциясынан алынған пайдаланылған ядролық отын CASTOR және CONSTOR сақтау контейнерлеріне салынды.

Ресей

Ресейдің Сібірдегі Красноярск өлкесінің Железногорск қаласындағы Тау-кен химия комбинатындағы HOT 2 пайдаланылған ядролық отынды құрғақ сақтау орны, өзіндік "кастрөл" нысаны емес, себебі ол пайдаланылған ядролық отынды (VVER және RBMK) бірнеше бөлімшелерде сақтау үшін жобаланған. Ықшамдылығы монолитті темір бетон қабырғалар мен жоғарғы және төменгі плиталардан тұрады, ал нақты сақтау бөлімшелері темір бетоннан жасалған ішкі қабырғалармен құрылған. Отынды ауаның табиғи конвекциясы арқылы салқындату көзделеді. Орнының жобалық сыйымдылығы 37 785 тонна уранды құрайды. Қазір құрылысы жүріп, іске қосылуға дайындалып жатыр.

Украина

Украинада 2001 жылдан бері алты бөлімді Запорожье атом электр станциясынан (VVER 1000 реакторлары) пайдаланылған ядролық отынды құрғақ сақтау орталығы қабылдап келеді, бұл бұрынғы Кеңес Одағындағы осындай қызмет ететін ең ұзақ мерзімді нысан. Жүйе қазір тоқтатылған Duke Engineering (АҚШ) компаниясымен жобаланған, ал сақтау контейнерлері жергілікті өндірісте жасалған. Holtec International (тағы да АҚШ) компаниясымен 1986 жылғы апатпен әйгілі Чернобыль атом электр станциясында құрғақ пайдаланылған ядролық отынды сақтау орталығын салу бойынша тағы бір жоба жүріп жатыр (RBMK 1000 реакторлары). Жоба бастапқыда Францияның Framatome (қазір AREVA) компаниясымен басталды, бірақ кейін техникалық қиындықтарға байланысты тоқтатылып, жойылды. Holtec бастапқыда пайдаланылған отынды кептіру үшін субподрядшы ретінде тартылды, бірақ ақырында жобаның барлық бөлігін өз мойнына алды.