ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАДИОНУКЛИДНОГО ВЕКТОРА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАСПОРТИЗАЦИИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ АЭС

к.т.н. Пырков И.В., Коротков А.С., Тихонов И.И.

ОАО «ВНИИАЭС», Москва

Актуальность работы

 Требование № 190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами…» (статьи 21, 25 ) о передаче РАО, снабженных паспортом, организацией-производителем отходов национальному оператору по обращению с РАО;  Требование СПОРО-2002 (п. 10.1.1) об указании в паспорте радионуклидного состава и удельных активностей радионуклидов в РАО;  Отсутствие обоснованного и всесторонне согласованного перечня контролируемых радионуклидов в РАО;

Состояние проблемы

 Процедура паспортизации РАО на АЭС , включая перечень контролируемых радионуклидов, не унифицирована. • • •  На АЭС отсутствуют методы и средства контроля удельных активностей труднодетектируемых радионуклидов, определяющих радиологическую опасность РАО после захоронения: чистые бета-излучатели (например, 63 Ni, 3 H, 90 Sr, 14 С); чистые альфа-излучатели (ряд радиоизотопов U, Pu); гамма-излучатели рентгеновского диапазона энергий ( 55 Fe).

 Контролируются и заносятся в паспорт РАО только гамма излучатели высоких энергий ( 60 Cо, 134 Cs, 137 Cs и др.)

Состояние проблемы

 Требованиями ФЗ ограничен срок промежуточного хранения РАО на промплощадке АЭС.

 Согласно требованиям ФЗ (ст. 25) в случае выявления национальным оператором несоответствий принимаемых РАО критериям приемлемости АЭС обязана устранить несоответствия.

 После начала работ по передаче РАО АЭС на захоронение потребуются многочисленные затраты для скорейшего приведения паспортов РАО в соответствие требованиями нормативно-правовой базы.

Для своевременного решения проблемы



необходимы

Исследование и выявление закономерностей в радионуклидном составе РАО АЭС  Оценка радиологической значимости радионуклидов в РАО в зависимости от времени и способов кондиционирования и захоронения  Обоснование необходимого и достаточного перечня радионуклидов, подлежащих контролю при паспортизации РАО  Оптимизация объема радиационного контроля при паспортизации РАО путем разделения перечня контролируемых радионуклидов на реперные (непосредственно измеряемые) и определяемые косвенным методом

Перечень контролируемых радионуклидов в РАО в США установлен исходя из их радиологической опасности после захоронения Долгоживущие радионуклиды (первостепенная категоризация) Альфа-излучающие трансурановые радионуклиды с периодом полураспада больше 5 лет Ni-59 Nb-94 Tc-99 I-129 C-14 Короткоживущие радионуклиды (второстепенная категоризация) Сумма радионуклидов с периодом полураспада меньше 5 лет H-3 Co-60 Ni-63 Sr-90 Cs-137 Pu-241 Cm-242

Co-60 Ni-63 Am-241 Pu-239 10 1 0,1 0,01 0,001 0,0001

отн. ед.

0 50 100 150 200 250

лет

300 350 400 450

Изменение во времени удельной активности радионуклидов в РАО

500

Co-60 Am-241 Pu-239 100 10 1 0,1 0

А уд /УО

5 10 15 20

лет

25 30 35 Изменение во времени отношения удельной активности радионуклидов к соответствующим УО 40

 Для выполнения измерений активности труднодетектируемых радионуклидов необходимы затратные работы по отбору и лабораторному анализу проб.

 Эти измерения могут быть выполнены в рамках отдельного научного исследования но не реализуемы при повседневной эксплуатации АЭС.

 Повышение оперативности и эффективности РК труднодетектируемых радионуклидов в РАО может быть достигнуто путем применения технологии радионуклидного вектора  Технология позволят свести контроль радионуклидного состава и активностей радионуклидов в РАО данного вида к измерению удельных активностей только отдельных реперных радионуклидов (например, 60 Co, 137 Cs), что требует на порядок меньше затрат, чем лабораторный анализ.

IAEA TECDOC-1537. Strategy and Methodology for Radioactive Waste Characterization.

Номер группы Перечень радионуклидов Общая характеристика радионуклидов в группе

1 2 3 4 5

Реперный радионуклид 55 Fe, 57 Co, 58 Co, 60 Co, 59 Ni, 63 Ni 106 134 244 242 242m 107 137 Pd, (Ru+Rh), 103 Ru 144 151 Ce, 147 Pm, Sm, 154 Eu, 155 Eu Cs, 135 Cs, Cs Cm, 243 Cm, Cm, 241 Am, Am, 243 Am

Продукты активации конструкционной стали

60 Co * *

отличия примесных концентра-ций в материале могут приводить к значительной неопределен-ности отношений активностей Металлы платиновой группы

103 Ru

Лантаноиды с сопоставимыми химическими свойствами Изотопы одного химического элемента

154 137 Eu Cs

Тривалентные актиноиды с одинаковыми химическими свойствами

241 Am * *

гамма-спектрометрические измерения требуют особых условий (низкоэнергетическая линия 59,6 кэВ)

Корреляция между активностями радионуклидов в РАО европейских стран Радионуклид 2 41 2 41 238 238 90 90 Am/ 60 Co Am / 137 Cs Pu/ 60 Co Pu/ 137 Cs Sr/ 60 Co Sr/ 137 Cs

Число измерений

PWR

Коэффициент корреляции 73 67 0,82 0,84 88 110 108 0,85 0,78 0,77 Число измерений

BWR

Коэффициент корреляции 35 34 0,67 0,63 35 34 29 17 0,63 0,62 0,74 0,76 NOÉ, M., MÜLLER, W. et al. Development of methods to provide an inventory of radiologically relevant radionuclides: Analytical methods and correlation of data

 Радионуклидные вектора, установленные для зарубежных РАО, не могут быть применены в России по причине особенностей проектирования и эксплуатации АЭС.

1,8E+05 1,6E+05 1,4E+05 1,2E+05 1,0E+05 8,0E+04 6,0E+04 4,0E+04 2,0E+04 0,0E+00 0,0E+00 1,0E+05 2,0E+05 3,0E+05 А ( 60 Co), Бк/кг 4,0E+05 5,0E+05

Заключение

 В связи с принятием ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами…» процедура паспортизации РАО должна быть переориентирована на их передачу национальному оператору для окончательного захоронения  В настоящее время на АЭС отсутствуют методы и средства контроля труднодетектируемых радионуклидов, которые определяют радиологическую опасность РАО после захоронения  Для выполнения требований законодательных и нормативно-правовых актов, исключения отказов национального оператора от принятия РАО АЭС, снижения потенциальных затрат на паспортизацию РАО предложен актуальный подход к радиационному контролю РАО.