4.3.2 Сжигание
Применение технологии сжигания позволяет уменьшить объём твёрдых радиоактивных отходов в (20÷90) раз, а массу в (10÷20) раз, что делает данный метод одним из самых эффективных. Образующуюся радиоактивную золу заключают в битумную или цементную матрицу [21].
Данный метод дорог и имеет некоторые недостатки [21]:
- образование в процессе сжигания большого объёма аэрозолей и газов, причём радиоактивных, поэтому метод требует организации системы газовой очистки;
- в зависимости от морфологического состава отходов режимы горения выбираются для обеспечения полноты сгорания топлива и вещества и отсутствия взрывоопасных концентраций водорода;
- сжигание некоторых типов твёрдых радиоактивных отходов приводит к образованию диоксинов и фуранов.
Запрещается сжигать радиоактивные отходы вместе с нерадиоактивными (промышленный, бытовой мусор), а также радиоактивные отходы, которые содержат взрывоопасные и сильно токсичные вещества [43].
Из-за разнообразного состава радиоактивных отходов и требований к методам сжигания имеется большое количество технологий и схем сжигания.
При сжигании используют печи с контролем, избытком воздуха, вращающиеся печи, печи с кипящим слоем, пиролизные печи [21].
Наибольшее распространение получило сжигание отходов в трёхкамерных печах. В первой камере происходит пиролитическое разложение или сжигание отходов, а во второй и третьей идёт дожег продуктов неполного сгорания, которые поступают из первой камеры [21].
Обычно сжиганию подвергаются твёрдые радиоактивные отходы органической и горючей составляющей, например, резиновые прокладки, различные пластмассы, спецодежда, деревянные поддоны, коробки, упаковки, ветошь с удельной активностью до 4 · 10-7 Бк/кг [21].
Также эффективным способом сжигания являются установки с плазменным источником нагрева. Это позволяет повысить коэффициент сокращения объёма отходов по сравнению с обычными печами и перерабатывать широкий диапазон несортированных отходов. Такие установки позволяют нейтрализовать загрязнённое стекло, металлический лом и различную изоляцию. После сжигания получается стеклоподобный шлак, в котором уже сконцентрированы радионуклиды и отходящие газы; такой шлак заметно превосходит композиции цементных компаундов; обладает хорошей химической стойкостью. После окончания операции шлак помещается в контейнеры и транспортируется в места хранения или захоронения [21].
4.3.3 Компактирование
Метод компактирования заключается в прессовке твёрдых радиоактивных отходов под давлением. В процессе компактирования объём отходов уменьшается в (2,5÷9) раз. На рисунке 4.3 представлен внешний вид спрессованных твёрдых радиоактивных отходов.
При прессовании необходимо специальными техническими средствами производить отвод жидкости и удаление влаги, которая выделяется из отходов. Также при осуществлении процесса могут образовываться радиоактивные аэрозоли, которые необходимо улавливать газоочистным оборудованием. Компактированию не подлежат отходы, содержащие взрывоопасные и легковоспламеняющиеся вещества [43].
Рисунок 4.3 - Внешний вид спрессованных твёрдых радиоактивных отходов
Обычно твёрдые отходы транспортируют в металлических бочках, которые затем могут быть использованы в качестве ёмкости компактора.
У данного метода имеются серьёзные недостатки [21]:
- компактирование неприемлемо для отходов, которые содержат различные взрывоопасные и легковоспламеняющиеся вещества;
- компактирование сложно осуществимо для отходов, содержащих загрязнённую арматуру, а также для крупногабаритных деталей и оборудования;
- компактирование сопровождается образованием больших объёмов пыли. Для устранения этого недостатка прессовальное оборудование должно размещаться в изолированных помещениях с пылеочистным оборудованием.
В Германии и Бельгии для уплотнения средне- и высокорадиоактивных отходов агрегатов реакторов применяется прессование в брикеты, после которого производится заливка пустот различными сплавами, включающие в себя свинец, сурьму и олово. После этого брикеты заключают в контейнеры для последующего захоронения или хранения. Применяется также включение твёрдых радиоактивных отходов в бетонную матрицу после прессования, а также включение в расплав стекла. Также возможно смешение измельчённых отходов с оксидом алюминия с последующим прессованием и спеканием при температуре (1100÷1200)°С [22].
При компактировании могут возникать некоторые проблемы – до закрытия бочки крышкой отходы могут увеличиваться в объёме из-за снятия усилия. Для устранения данного недостатка отходы смешивают с эластичными материалами и размещают их в нижней части бочки, также возможно усиление крышки специальной рамкой. Для прессов с низким усилием плотность обработанных отходов достигается (390÷790) кг/м3 [21].