1.3.2 Комплексная технология

Особого обсуждения требует проблема вторичных отходов, образующихся при очистке воздуха. Задача уменьшения их количества, равно как и переработки накопленных и хранящихся сегодня на разных объектах ЯТЦ больших объемов отходов тритированной воды, в принципе, имеет технологическое решение. В ряде стран, в том числе и в России, разработан метод, основанный на химическом изотопном обмене водорода с водой – так называемый СЕСЕ-процесс (combined electrolysis and catalytic exchange). Для его проведения требуется специальный катализатор, обладающий свойством гидрофобности. Такой катализатор был разработан в 70-х годах прошлого века сначала в Канаде, а затем во многих других странах, включая Россию. В Канаде СЕСЕ-технология применяется для изотопной очистки тяжеловодного теплоносителя реактора CANDU. В России с 1995 года в ПИЯФ имени Б. Константинова (Гатчина) работает опытно-промышленная установка депротизации и детритизации тяжеловодных отходов, в которой до сих пор без замены используется российский катализатор. В обоих случаях использование этой технологии оправдано целью – поддержанием необходимых ядерно-физических свойств теплоносителя либо получением достаточно дорогостоящей кондиционной тяжелой воды.

Как правило, концентрация трития в хранящихся отходах легководных реакторов невелика, и даже при большом объеме таких отходов его суммарное количество очень мало (например, в 1500 т отходов с исходной концентрацией трития 37 МБк/кг содержится всего 0.15 г трития). Таким образом, переработка хранящихся тритий содержащих отходов с целью значительного сокращения их объема всегда будет затратной, ее проведение определяется только экологическими соображениями. Однако с термодинамической точки зрения маловероятно появление в будущем технологии, более экономичной, чем та, что основана на изотопном обмене между водой и водородом. В связи с этим можно предложить комплексную технологическую схему переработки тритий содержащих отходов. В основе этой схемы лежат уже рассмотренные выше методы и, на финишной стадии, процесс криогенной ректификации водорода. Его необходимость обусловлена тем, что при использовании химического изотопного обмена в системе «вода-водород» степень концентрирования трития в воде ограничена, поскольку при высоких содержаниях трития идет процесс саморадиолиза воды. Максимальная концентрация трития в этой системе, по разным оценкам, не должна превышать 40 ТБк/кг. Процесс криогенной ректификации, также хорошо освоенный в России, позволяет проводить концентрирование вплоть до практически чистого трития.

В настоящее время подобная схема принята как составная часть системы тритиевой безопасности для проектируемого термоядерного реактора ITER (Кадараш, Франция). Согласно данным литературы в ближайшем будущем она будет реализована в научном центре в Кулхаме (UKAEA, Великобритания) для переработки тритий содержащих отходов, образовавшихся в ходе эксплуатации европейского термоядерного реактора JET.

Оба приведенных примера относятся к термоядерным реакторам, в которых используется или предполагается использовать большое количество чистого трития. В России, как правило, небольшая концентрация трития в отходах, и целесообразность реализации приведенной схемы определяется соотношением затрат на хранение или захоронение отходов и стоимости их переработки, для чего должна быть проведена соответствующая технико-экономическая оценка.

В России разработаны все технологии, необходимые для переработки различных тритий содержащих отходов. В настоящее время наиболее целесообразно предусматривать на действующих или строящихся ядерных объектах создание достаточно простых и недорогих систем детритизации газовых сбросов, предназначенных для аварийных ситуаций или проведения ремонтных работ. Эту позицию разделяют и в ГК «Росатом». В настоящее время планируется начало работ по созданию установок детритизации воздуха с использованием технологии изотопного обмена для нового производственного помещения ФГУП ПО «Маяк» и разрабатываемой установки вскрытия ОЯТ методом волоксидации на Горно-химическом комбинате (Красноярск).