Актуальность
Инициируемая программа «НИР по обоснованию выбора и реализации технологии переработки жидких радиоактивных отходов» (далее – Программа) направлена на обоснование выбора и реализации технологии переработки жидких радиоактивных отходов имеющееся на территории Республики Казахстан.
В ежегодных Посланиях Президента Республики Казахстан народу Казахстана сформулирована стратегическая задача, направленная на обеспечение защиты жизни и здоровья людей, реализацию практических мер по улучшению экологической ситуации. В то же время все более актуальным становится вопрос обеспечения различных отраслей экономики электрической и тепловой энергией, что предполагает наращивание генерирующих мощностей. Источником надежной генерации энергии, как показывает мировой опыт, является атомная энергетика. Строительство атомных электростанций (АЭС) в недалеком будущем и, соответственно развитие добывающих, перерабатывающих и других отраслей промышленности вызовет необходимость переработки и безопасного хранения различных отходов, в том числе и радиоактивных (РАО).
В Республике Казахстан уже имеется опыт эксплуатации трех исследовательских реакторов разных типов – импульсно-графитовый (ИГР), исследовательский реактор для испытаний элементов высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов, модернизированный (ИВГ1.М), водо-водяной реактор «Казахстанец» (ВВР-К) и опытно-промышленный энергетический реактор на быстрых нейтронах (БН-350). Два из них функционируют в РГП НЯЦ РК (ИГР и ИВГ1.М), один – в РГП ИЯФ (ВВР-К) и БН-350, выведенный из эксплуатации в 1999 году, находится на территории «Мангистауского атомного-энергетического комбината» (МАЭК).
В настоящее время в МАЭК остро стоит проблема разработки технологии иммобилизации жидких радиоактивных отходов (ЖРО) – как для временного хранения, посредством их отверждения в существующих емкостях, так и для долговременного хранения. Оба пути требуют пошаговой проработки отдельных этапов для приведения их в приемлемую форму для обеспечения безопасного обращения. Данные направления НИР поддержаны протокольными поручениями (№ ПР-169 от 03.08.2023 г. и № ПР-298 от 22.12.2023) Министерством энергетики РК в результате совещаний по вопросам переработки ЖРО РУ БН-350 с представителями подведомственных организаций.
Исследовательские реакторы также находятся в эксплуатации длительный период (47 лет – ИВГ1.М, 55 лет – ВВР-К и 62 года – ИГР) и в скором времени подлежат декомиссии, что приведет к необходимости разработок экологически безопасных и экономически выгодных подходов к обращению с разного типа РАО, в том числе и ЖРО.
Цель Программы – Обоснование выбора и реализации технологии переработки жидких радиоактивных отходов, имеющихся на территории Республики Казахстан.
Ожидаемые результаты
Прямые результаты:
по направлению 1. Оценка количества жидких радиоактивных отходов, наработанных на территории Республики Казахстан, их классификация по видам:
по направлению 2. Выработка предложений по технологии переработки жидких радиоактивных отходов, наработанных на территории Республики Казахстан:
по направлению 3. Выбор метода кондиционирования жидких радиоактивных отходов, наработанных на территории Республики Казахстан:
Конечный результат:
по направлению 1. «Оценка количества жидких радиоактивных отходов, наработанных на территории Республики Казахстан, их классификация по видам»
комплекс данных по видам, объему и физико-химическим свойствам жидких отходов, наработанных на территории Республики.
по направлению 2. «Выработка предложений по технологии переработки ЖРО»
предложения по оптимизации технологии кондиционирования жидких отходов с учетом их актуализированных свойств.
по направлению 3. «Выбор метода кондиционирования ЖРО, наработанных на территории Республики Казахстан»
составы/состав матрицы и рекомендации по оптимизации технологии кондиционирования жидких отходов.
Ожидаемый экономический эффект:
Ожидаемый экологический эффект:
Выработка решений, способствующих минимизации радиационной нагрузки от жидких отходов, на людей и окружающую среду, снижение потенциальной опасности.
Ожидаемый социальный эффект:
В результате реализации программы будут обеспечены:
Основные результаты НИР
При выполнении работ по программе «НИР по обоснованию и реализации технологии переработки жидких радиоактивных отходов» в 2024 году получены следующие важные результаты:
по задаче 01.01. Получение данных по видам и объему наработанных и планируемых к наработке жидких отходов, подлежащих переработке
В результате НИР получены данные по видам и количеству жидких радиоактивных отходов, имеющихся на территории Республики Казахстан. Оценочный прогноз наработки отходов показал, что растущие объемы ЖРО обусловлены развитием промышленности (горнодобывающих и ураноперерабатывающих производств) и научных исследований (объектов атомной отрасли. Принятая в Казахстане классификация ЖРО позволяет их делить по уровню радиоактивности (низко-, средне- и высокоактивные отходы), по химическим свойствам (органические и неорганические, по уровню солесодержания), по физическим свойствам (жидкие, маслосодержащие, шламы). Такая категоризация отходов позволяет более эффективно подходить к вопросам хранения и обращения с ЖРО. Внедрение современных методов переработки отходов и регулярный мониторинг с обновлением данных о ЖРО помогут выработать обоснованные прогнозы и меры для минимизации негативного воздействия на окружающую среду и повысит уровень безопасности для населения.
по задаче 01.02. Разработка методики исследования физико-химических свойств жидких радиоактивных отходов
Разработаны методика и программа исследования физико-химических свойств. Определены нормы и требования безопасности Республики Казахстан при обращении с ЖРО. Обозначены правила работы с ЖРО. В связи с различием физических и химических свойств ЖРО, в разработанные программы и методики включают методы химического количественного анализа неорганических ЖРО, методы анализа органических ЖРО и методы анализа маслосодержащих радиоактивных отходов (далее МРАО).
Методика основана на совокупности стандартных подходов к определению химического состава и свойств воды, состава и свойств нефтепродуктов, но указанные методы адаптированы под условия работы с ЖРО и современные методы исследования и оборудование.
Разработанная программа включает в себя перечень конкретных этапов исследования физико-химических свойств ЖРО, что минимизирует радиационное воздействие отходов на персонал. В дальнейшем это позволит рекомендовать способы обращения для конкретных типов ЖРО, с учетом требований, действующих в Республике Казахстан нормативных документов по безопасному обращению с ЖРО.
При выполнении работ по программе «НИР по обоснованию и реализации технологии переработки жидких радиоактивных отходов» в 2025 году получены следующие важные результаты:
по задаче 01.03. Результаты исследования физико-химических свойств отходов
Произведён отбор, транспортировка и приёмка образцов жидких радиоактивных отходов с объектов ТОО «МАЭК» и АО «УМЗ». Полученные образцы были исследованы в рамках научно-исследовательских работ, в результате чего актуализированы данные об их физико-химических свойствах, являющихся определяющими при выборе и обосновании технологий переработки и кондиционирования отходов. Проведённые исследования показали, что жидкие радиоактивные отходы, образующиеся на различных объектах атомной отрасли, характеризуются существенным разнообразием по химическому составу, солесодержанию и физическим свойствам, что требует дифференцированного подхода к их переработке и обращению. Представленный анализ подтверждает целесообразность классификации ЖРО по уровню радиоактивности, химическим и физическим характеристикам, что позволяет более эффективно решать задачи их хранения, переработки и последующего обращения.
по задаче 02.01. Выработка предложений по составу и свойствам матриц для кондиционирования жидких отходов, с учетом их актуальных свойств;
Определены основные требования, предъявляемые к составу, структуре и физико-механическим свойствам матричных материалов, предназначенных для кондиционирования жидких радиоактивных отходов. Установлены ключевые параметры матрицы, обеспечивающие перевод ЖРО в нетекучее состояние и соответствие требованиям нормативной и технической документации. На основании анализа характеристик жидких радиоактивных отходов и обобщения данных по существующим методам переработки разработана концепция перевода ЖРО реакторной установки БН-350 в нетекучее состояние на базе ТОО «МАЭК». Предложенная концепция учитывает особенности состава и свойств отходов, условия их образования и хранения, а также требования к безопасности процессов обращения с ЖРО. Проведённый анализ и сформированные предложения подтверждают целесообразность применения дифференцированного подхода к выбору технологий переработки и матричных материалов в зависимости от характеристик отходов.
по задаче 02.02. Методология получения кандидатных составов матриц и их испытаний на соответствие требованиям
Определены методические подходы к получению кандидатных матриц для кондиционирования ЖРО. Разработана программа испытаний, направленных на подбор оптимальных соотношений компонентов матрицы. Определены порядок проведения испытаний, перечень контролируемых параметров и критерии оценки эффективности предлагаемых составов матриц.
Разработанные программные и методические документы формируют основу для проведения экспериментальной отработки предложенных составов матриц, получения воспроизводимых результатов и последующего обоснования технологических решений по переработке жидких радиоактивных отходов.
Публикации: