Электрохимический завод (ЭХЗ) в ЗАТО Зеленогорск Красноярского края планирует к 2025 году решить проблему жидких радиоактивных отходов. Специалисты цеха регенерации ЭХЗ сейчас работают над технологией, которая позволит перерабатывать жидкие урансодержащие технологические растворы и получать обычную воду. Ее можно будет сливать в городские очистные сооружения, а предприятие избавится от необходимости хранить жидкие радиоактивные отходы, сообщает корпоративное издание «Страна Росатом»:
Переработкой урансодержащих технологических отходов, образующихся на основном производстве ЭХЗ, занимаются в цехе регенерации. Здесь жидкие и твердые отходы обрабатывают, чтобы перевести уран сначала в растворимую форму, а затем выделить из раствора максимум ураносодержащего вещества — этот процесс называется глубоким извлечением. Полученный таким способом уран возвращают в производство. Цех регенерации ЭХЗ возвращает в оборот до 10 т урана в год.
Сделать жидкое твердым
Однако пока ни один технологический процесс глубокого извлечения не эффективен на 100 %. После переработки все равно образуются так называемые сбросные растворы — рафинаты, или остатки исходных растворов без растворимых веществ. Они содержат кислоту, поэтому направляются на станцию нейтрализации. С помощью известкового молока (водного раствора извести с щелочными свойствами) кислоту нейтрализуют, и получается пульпа — смесь твердых солевых соединений с водой.
Известковую пульпу анализируют: определяют концентрацию урана и его удельную активность. Эти показатели не должны превышать нормативов, в противном случае придется радионуклиды доизвлекать. Содержание урана в пульпе, как правило, минимальное — не более 2 мг на литр, тем не менее такое вещество относится к жидким радиоактивным отходам, хоть и очень низкоактивным.
Атомщики давно пытаются решить проблему полной переработки ЖРО. Жидкие радиоактивные отходы опаснее, чем твердые: жидкости быстрее распространяются в окружающей среде и быстрее вовлекаются в биологические процессы, если, конечно, позволить им утечь.
Еще жидкие радиоактивные отходы, как правило, больше твердых отходов по объему, а значит, требуется больше места для их хранения и больше средств для обустройства таких хранилищ. Именно поэтому все уже придуманные и используемые способы переработки жидких радиоактивных отходов сводятся к тому, чтобы сделать жидкое твердым или хотя бы удалить максимум радиоактивных веществ в жидкой фазе.
Разделили на осадок и фугат
В начале 2000-х годов специалисты ЭХЗ приступили к исследованиям получаемой пульпы и выяснили, что радиоактивные и химические вещества распределяются в ней неравномерно. Изотопы урана концентрируются в твердой фазе пульпы, а в жидкой фазе остаются лишь короткоживущие продукты распада урана. То есть жидкая не относится к жидким радиоактивным отходам.
В 2008 году на основании полученных результатов и предложений специалистов руководство предприятия постановило модернизировать станцию нейтрализации, добавив к ней узел разделения пульпы. Разделять пульпу на фазы — твердую (осадок) и жидкую (фугат) — решили на вертикальной центрифуге Н‑350 производства «СвердНИИхиммаша». Эта установка была разработана для АЭС и обладала рядом технических преимуществ по сравнению с горизонтальными центрифугами. Идея специалистов ЭХЗ использовать Н‑350 для разделения пульпы оказалась удачной. Теперь данный опыт планируют применять на НЗХК.
«На родственных предприятиях существуют схемы разделения аналогичной пульпы при помощи барабанных вакуум-фильтров и горизонтальных центрифуг, но уйти от образования ЖРО пока не получилось. Изделие конструкторов „СвердНИИхиммаша“ Н‑350 оказалось более эффективным», — говорит инженер-технолог цеха регенерации ЭХЗ Максим Богатов.
В 2014 году узел разделения пульпы (УРП) был введен в эксплуатацию. И уже больше пяти лет Н‑350 избавляет предприятие от ЖРО. Причем ее производительности, отмечает Максим Богатов, достаточно, чтобы переработать весь объем пульпы, образующейся на станции нейтрализации за сутки.
Очистить от нерадиоактивной химии
Под действием центробежных сил пульпа в центрифуге Н‑350 разделяется на осадок и фугат. Осадок через патрубок выгрузки ссыпается в полиэтиленовый мешок, установленный в транспортный контейнер. После заполнения мешок запечатывают, контейнер закрывают крышкой и устанавливают на место временного хранения там же, в помещении УРП. Когда заполняется несколько контейнеров, их вывозят для размещения в хранилище твердых радиоактивных отходов предприятия.
Тем временем фугат поступает в две накопительные емкости. Как только одна из них заполняется, она выводится из работы. Фугат в ней проходит контрольный анализ на допустимое содержание урана, после чего передается на промежуточное хранение для выдержки, во время которой распадаются все короткоживущие радионуклиды.
Однако пока в фугате остаются химические примеси, он все равно относится к жидким отходам, пускай и не радиоактивным. Хранить их так же неудобно, как и ЖРО. Так что специалисты цеха регенерации ЭХЗ решили не останавливаться на достигнутом. В 2018—2019 годы ВНИИНМ им. Бочвара по заказу ЭХЗ провел НИОКР и в результате создал технологию очистки фугата от всех примесей — на выходе получается обычная вода. Причем эта вода соответствует нормам, которые позволяют сливать ее через канализационную сеть в городские очистные сооружения. Извлеченный в результате такой очистки сухой солевой остаток будут утилизировать.
Сейчас сотрудники цеха регенерации совместно со специалистами других подразделений завода проектируют установку доочистки фугата.
«Хотелось бы, чтобы в 2025 году установка заработала. Тогда использованная в технологическом процессе вода будет возвращаться и в хозяйственный оборот, например для приготовления используемых в производстве химрастворов, и в природу», — резюмирует Максим Богатов.
Дмитрий Кадочников («Страна Росатом»)