Переработка ядерного топлива на заводе Sellafield: История и завершение работы установки Magnox.
Magnox Reprocessing Plant
Переработка ядерного топлива на Sellafield: история завода (1964-2022), технология PUREX, извлечение урана и плутония из отработанного топлива реакторов Magnox.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Завод по переработке ядерного топлива в Селлафилде
Nuclear reprocessing plant at Sellafield
Завод по переработке отработавшего ядерного топлива типа Magnox – бывший ядерный перерабатывающий комплекс, расположенный в Селлафилде на севере Англии, который функционировал с 1964 по 2022 год. На заводе использовалась технология PUREX (на основе трибутилфосфата (TBP)) для извлечения плутония и урана из отработавшего ядерного топлива, полученного главным образом из реакторов Magnox. Первоначально завод был построен и эксплуатировался Объединенным управлением по атомной энергии Великобритании (UKAEA), но в 1971 году управление было передано компании British Nuclear Fuels Limited (BNFL). С 2005 года завод эксплуатируется компанией Sellafield Ltd.
The Magnox Reprocessing Plant is a former nuclear reprocessing facility at Sellafield in northern England, which operated from 1964 to 2022. The plant used PUREX chemistry (based on tributyl phosphate (TBP)) to extract plutonium and uranium from used nuclear fuel originating primarily from Magnox reactors. The plant was originally constructed and operated by the United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA), but in 1971 control was transferred to British Nuclear Fuels Limited (BNFL). Since 2005 the plant has been operated by Sellafield Ltd.
Операция
Завод был введен в эксплуатацию в 1964 году как замена британского завода переработки первого поколения и для переработки отработавшего топлива с национального парка реакторов Magnox. Завод первого поколения был затем переоборудован в установку предварительной обработки для переработки топлива Magnox и вновь введен в эксплуатацию в 1969 году. В 1973 году, после того как оба завода были остановлены на год для проведения технического обслуживания, на заводе первого поколения произошла бурная реакция, известная как "откат" (blowback), в результате которой завод и 34 работника были загрязнены рутением-106. После этого инцидента завод первого поколения был окончательно закрыт. За время своей работы завод Magnox переработал более 55 000 тонн отработавшего топлива с 11 британских реакторов Magnox, а также топливо Magnox из Италии и Японии, и топливо для быстрых реакторов-размножителей из Дунери. В общей сложности завод вернул в топливный цикл более 15 000 тонн урана. По состоянию на 2019 год все реакторы Magnox были выведены из эксплуатации и выгружены, а последняя партия отработавшего топлива Magnox прибыла на Селлафилд в 2019 году. B205 прекратил свою деятельность 17 июля 2022 года, когда было объявлено, что он переработал все оставшиеся запасы отработавшего топлива Magnox. Таким образом, завершив свою миссию, которая длилась почти 6 десятилетий.
The plant was commissioned in 1964 as both a replacement for the UK's First Generation Reprocessing Plant, and to process spent fuel from the national fleet of Magnox reactors. The First generation Plant was then converted into a pre handling plant for Magnox reprocessing and was recommissioned in 1969. In 1973, after both plants had been shut down for one year for maintenance, a violent reaction called a "blowback" occurred in the First Generation Plant which contaminated that plant and 34 workers with ruthenium 106. Following this event the First Generation Plant was permanently closed. Over its lifetime, the Magnox plant handled over 55,000 tons of spent fuel from the UK's fleet of 11 Magnox plants as well as reprocessing Magnox fuel from Italy, Japan, and fast breeder fuel from Dounreay. In total, the plant has returned over 15,000 tons of uranium back into the fuel cycle. As of 2019, all Magnox reactors have now been retired from operation and defueled, with the last load of burnt up Magnox fuel arrived at Sellafield in 2019. B205 ceased operations on 17 July 2022, when it was announced that it had worked through the remaining spent Magnox fuel stockpiles. Thus completing its mission which spanned nearly 6 decades.
Процесс
В процессе использовались смесители-отстойники в качестве основы работы установки. Устройство состояло из набора смесительных отсеков, в которых смешивались растворитель и водные жидкости. Смесь затем поступала в соответствующий отстойный отсек, где растворитель отделялся от водной фазы, образуя два отдельных слоя. Затем эти слои покидали отстойный отсек и направлялись в следующие смесительные отсеки. Растворитель и водная фаза протекали в противоположных направлениях через стадии смесителя-отстойника (обычно 8 или более), что контролировалось тщательной конструкцией переливных портов между стадиями отстоя. Задача извлечения пригодного урана и плутония начиналась с процесса, известного как "деконсервирование", при котором магниевая оболочка топливного элемента отделялась от внутреннего уранового стержня. Затем урановый стержень подвергался резке и помещался в горячий раствор азотной кислоты в растворительной камере. Водная фаза доводилась до необходимой температуры и кислотности, а затем поступала в первую систему смесителя-отстойника, где продукты деления отделялись от урана (U) и плутония (Pu) путем экстракции U/Pu в растворитель, состоящий из трибутилфосфата в керосине без запаха. Это приводило к снижению уровня радиации на последующих стадиях процесса и, как следствие, к уменьшению деградации растворителей. Поток растворителя, содержащий U, Pu и оставшиеся продукты деления, направлялся на критические стадии смесителя-отстойника, где U и Pu переводились в водную фазу, а продукты деления оставались в растворителе. Разделение U и Pu достигалось путем добавления восстановителя, который вызывал переход Pu, но не U, в водную фазу. После разделения дальнейшее удаление продуктов деления осуществлялось с помощью дополнительных смесительных установок. Затем потоки U и Pu направлялись в испарители для концентрирования U и Pu перед дальнейшей переработкой на других предприятиях. Установка являлась основным источником жидких выбросов с площадки Sellafield, составляя около 132 терабеккерелей (TBq) в год.
The process used mixer settlers as the basis of the plant operation. The unit comprised a set of mixing compartments where the solvent and aqueous liquids mixed. The mix then passed to an associated settler compartment where the solvent separated from the aqueous and forms two separate layers. These then left the settler compartment to the next mixer compartments. The solvent and aqueous flowed in opposite directions through the mixer settler stages (typically 8 or more), controlled by careful design of the transfer ports between the settler stages. The task to extract usable uranium and plutonium began with a process known as "decanning" where the magnesium fuel can was separated from the inner uranium rod. The uranium rod was then sheared and dropped into a hot nitric acid solution within the Dissolver Cell. The aqueous stream was conditioned to the correct temperature and acidity and then passed to the first mixer settler system where fission products were separated from the uranium (U) and plutonium (Pu) by extraction of the U/Pu into the solvent phase comprising tri butyl phosphate in odourless kerosene. This had the effect of reducing the radiation levels in subsequent stages of the process and the resulting degradation of the solvents. The solvent stream of U, Pu and remaining fission products passed to the critical mixer settler stages where the U and Pu were transferred into the aqueous phase, and fission products remained in the solvent phase. Separation of the U and Pu was achieved by adding a reductant, which caused the Pu, but not the U, to transfer into the aqueous phase. Once separated, further removal of fission products was undertaken by more mixer settler units. The U and Pu streams were then passed to evaporators to concentrate the U and Pu before further processing in other plants. The plant contributed the majority of liquid discharges from the Sellafield site; around 132 Terabecquerels (TBq) annually.
50 не вышло
В 2014 году компания Sellafield Ltd отметила 50-летие переработки отработавшего ядерного топлива Magnox, начавшейся в 1964 году и продолжавшейся до 2014 года. Мероприятия, приуроченные к юбилею и получившие название "50 не вышло" (чтобы подчеркнуть, что предприятие не прекращает работу), были посвящены истории технологии Magnox и переработки, а также конструкторским решениям, обусловившим использование магниевой оболочки и общей информации о программе эксплуатации Magnox.
In 2014 Sellafield Ltd celebrated 50 years of Magnox Reprocessing from 1964 to 2014. Called "50 not out" to highlight that the plant was not shutting down, the events related to this celebration spoke about the history of Magnox and Reprocessing as well as design choices that led to the use of magnesium cladding and overall information about the Magnox Operating Programme.
2020 Контролируемое закрытие
В 2020 году из-за коронавируса компания Sellafield Ltd объявила о контролируемой остановке завода по переработке Magnox для минимизации объема технического обслуживания при его последующем перезапуске. В отличие от этого, быстрое отключение завода в связи с уменьшением количества персонала на площадке может привести к излишним работам по техническому обслуживанию или ремонту. Это отодвинет дату окончательного закрытия завода, так как в этот период переработка топлива не будет осуществляться.
In 2020 due to coronavirus, Sellafield Ltd announced that the Magnox reprocessing plant will undergo a controlled shutdown to ensure less maintenance when it is eventually restarted. Whereas turning the facility off quickly in a response to reduced staff members on site has a possibility to result in unnecessary maintenance or repair work. This will cause the closure date of the facility to be pushed back as no fuel will be reprocessed in this time.
Завершение переработки
Переработка топлива Magnox была завершена 17 июля 2022 года, когда перерабатывающий завод завершил обработку последней партии топлива после 58 лет работы. За эти годы было переработано в общей сложности 55 000 тонн топлива.
Magnox fuel reprocessing ceased on 17 July 2022, when the reprocessing plant completed its last batch of fuel after 58 years of operation. A total of 55,000 tonnes of fuel had been processed during those years.