О криогенных технологиях утилизации ИРГ

Если радиоактивные аэрозоли могут быть задержаны путем усовершенствования методов фильтрации, то задержка ИРГ оказывается достаточно трудоемкой в силу особых их физико-химических свойств, требуя специальных технологий. Вместе с тем, используя известные технологии сжижения газов при низких температурах и, основываясь на том, что разные ИРГ имеют различную температуру, при которой они превращаются в жидкость* (см. рис. П.12.2), а также учитывая тот факт, что выбросы газоаэрозольной радиоактивной примеси в атмосферу на рассматриваемых производствах осуществляются не равномерно (в сутки, месяц, год), а имеют залповый характер, то, ограничивая время выброса и направляя в заданный период времени воздушный поток, загрязненный газоаэрозольной радиоактивной примесью, в установку сжижения газов, можно добиться как разделения ИРГ от воздуха, так и выделения радиоактивных аэрозолей.

Использование подобных технологий позволит полностью закрыть вопрос о радиоактивных газоаэрозольных выбросах в атмосферу и, таким образом существенно улучшить экологическую обстановку окружающей среды для персонала и населения в районе объектов использования атомной энергии.

из всей совокупности рассматриваемых ИРГ в выбросах ОИАЭ следует остановиться на технологиях, основанных на методе адсорбции, позволяющем утилизировать Кr и Хе и являющемся наименее затратным. Что же касается радиоактивных аэрозолей, сопровождающих выбросы ИРГ, то они будут задерживаться при предварительной осушке воздуха, а затем утилизированы как твердые радиоактивные отходы. технические предложения по комплексу концентрации и утилизации ИРГ, образующихся при штатных выбросах ОИАЭ, в соответствии с исходными данными сводятся к двум системам:

1. Системе концентрации и утилизации ИРГ, предназначенной для режима постоянной вентиляции энергоблока;

2. Системе концентрации и утилизации ИРГ, предназначенной для режима плановых продувок реактора (ППР).

Для каждой из систем общим является сжатие вентилируемого воздуха для возможности передачи его по коммуникациям и обеспечения процессов охлаждения и адсорбции (~1,5 бар для режима постоянной вентиляции и ~ 6-8 бар для режима плановых продувок).

Технологический процесс при работе каждой из систем сводится к следующему. Сжатый воздух проходит охлаждение в блоках предварительного охлаждения до +5°С, очистку и осушку от влаги до точки росы ≈ -70°С с применением холодильных установок. В теплообменниках производится охлаждение воздуха до приемлемой для качественной адсорбции температуры (-170°С) за счет утилизации холода, образующегося в процессе дросселирования или при работе турбодетандеров. Охлажденный воздух поступает в адсорберы с активированным углем, в которых происходит адсорбция газов, в основном, О₂, Kr и Хе. Очищенный от ИРГ воздух поступает в турбодетандер и далее в полость обратного потока теплообменника, где охлаждает воздух прямого потока. Прогретый очищенный от ИРГ воздух сбрасывается в атмосферу. Работа системы начинается забором воздуха из атмосферы по воздухопроводу 1 и, достигая рабочих характеристик, переключается затем на воздухозаборник 2, содержащий ИРГ. Такой метод работы обусловлен тем, технологический процесс сжижения газов прерывать нельзя, а потому система должна работать непрерывно.

По окончании времени защитного действия адсорбера производится переключение системы на другой адсорбер. Насыщенный смесью Kr и Хе а также кислородом адсорбер подвергается регенерации при температуре 50°С. Выделенная смесь газов - О₂+1% (Kr и Хе) удаляется в газгольдер, С целью дальнейшей концентрации ИРГ применяется вторая ступень адсорбции. Газ из газгольдера подается в теплообменник, охлаждается и поступает во второй адсорбер. При его насыщении и регенерации выделяется смесь газов - О₂+10% (Kr и Хе), которую возможно утилизировать. Утилизация производится в специальных криогенных сосудах, имеющих внешнее охлаждение жидким азотом. Такая система утилизации при условии ее полной герметичности по смеси и периодической подпитки жидким азотом позволяет надежно в течение длительного времени выдерживать ИРГ до безопасного состояния. На рис. П.12.3 приведена обобщенная схема системы концентрации и утилизации ИРГ.

В заключение следует еще раз подчеркнуть, что применение подобных технологий позволит полностью закрыть вопрос о радиоактивных газоаэрозольных выбросах в атмосферу и, таким образом существенно улучшить экологическую обстановку окружающей среды для персонала и населения в районе объектов использования атомной энергии, а также повысить конкурентноспособность российских АЭС.