proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 25 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[07/10/2005]     Радиоактивный металлолом: практика и экономика обращения

Существующая практика и экономические аспекты проблемы обращения с металлическими радиоактивными отходами

Д.Е.Андреев, А.Б.Гелбутовский, А.В.Трошев, П.И.Черемисин, ЗАО «ЭКОМЕТ-С»
В настоящее время многие из стран с развитой ядерной энергетикой занимаются исследованиями, разработкой технологий и созданием установок по переработке металлических радиоактивных отходов (МРО) с целью уменьшения объема твердых радиоактивных отходов (ТРО), подлежащих захоронению, и утилизации металла.

Оптимальным решением проблемы утилизации, обеспечивающим возврат металла в промышленность для повторного использования, является использование на заключительной стадии переработки МРО метода переплавки с получением в качестве конечной продукции слитков металла. В зависимости от остаточной загрязненности металл после переработки может направляться на использование в промышленности без ограничения, использование в ограниченных целях (напр., в атомной промышленности) или на выдержку до естественного распада находящихся в нем радионуклидов.

Слитки металла, направляемые на неограниченное использование в промышленности, являются экологически безопасными при их любой последующей переработке. Кроме того, благодаря глубокому удалению из металла при переплавке таких долгоживущих радионуклидов, как цезий, стронций, уран и плутоний, резко сокращается время необходимой выдержки некондиционных слитков до распада оставшихся в них радионуклидов (в основном, кобальта-60).

Использование при производстве стали в качестве металлолома полученных в результате переработки МРО слитков металла позволяет исключить из производственного цикла одно из самых энерго- и капиталоемких звеньев – доменное производство чугуна. Это, по расчетам экологов, обеспечивает снижение вредных выбросов в атмосферу более чем в шесть раз, загрязнение воды – в четыре раза, количество твердых отходов – в 16 раз, а затраты на нейтрализацию ущерба, наносимого окружающей среде при использовании чугуна, в тридцать раз больше, чем при использовании металлолома. К тому же сталь, выплавленная из металлолома, в 20 раз дешевле стали, полученной из руды.

Существующая практика переработки и утилизации МРО

Учитывая очевидные по сравнению с другими методами переработки преимущества, за последние десять лет переплавка загрязненного металла на специализированных предприятиях сформировалась в мировой практике как новая индустрия. В промышленном масштабе переплавкой МРО занимаются несколько предприятий, включая:

– Siempelcamp Nukleartechnik GmbH, Германия, (начало 1989 год);

– Studsvik RadWaste AB, Швеция (начало 1987 год);

– INFANTE, Маркуль, Франция (начало 1992 год);

– Scientific Ecology Group (SEG), Оук Ридж, США (начало 1992 год);

– BNFL,Capenhirst,Великобритания (начало 1994 год);

– Manufactoring Sciences Corporation (МSС), Оук Ридж,США (начало 1996 год);

– Duratek Inc,Оук Ридж, США (начало 1991 год);

– ЗАО "ЭКОМЕТ-С", г.Сосновый Бор, Ленинградская обл., Россия (начало 1994 год).

Характеристика производственных мощностей, количество переработанных МРО и область использования металла после переработки приведены в табл.1. Табл.1 составлена на основании данных, приведенных в Интернете на соответствующих сайтах компаний.



Таблица 1. Характеристика и результаты деятельности специализированных предприятий по переработке металлических радиоактивных отходов.

Из представленных в таблице данных видно, что применяемые на предприятиях технологии переплавки используются, в основном, для минимизации объемов МРО. Это приводит к тому, что на большинстве предприятий в результате переработки образуется металл, пригодный, главным образом, для использования в атомной промышленности при изготовлении контейнеров для радиоактивных отходов, защитных экранов и т.п.

Специализированные предприятия Западной Европы

Существующие для предприятий Западной Европы примеры по использованию металла после переработки для свободного использования (Studsvik, Siempelcamp) носят ограниченный характер, связанный как с типом, номенклатурой и уровнем исходной радиоактивной загрязненности МРО, так и с нормативно правовыми вопросами и процедурами допуска металла, которые приходится решать отдельно в каждом конкретном случае.

Опыт Siempelcamp Nukleartechnik обусловлен многолетней эксплуатацией установки по переплавке низкоактивных металлических отходов CARLA, расположенной в г.Крефельд. Установка эксплуатируется с 1989 г. По состоянию на 31.07.2003 г.на установке переплавлено более 16 тыс.тонн низкоактивных МРО. Обязательным условием для поставщика МРО является необходимость принять обратно все образующиеся вторичные РАО (шлак, пыль и т.д.). Поставка МРО на установку, в основном (до 90%), осуществляется в 200 литровых бочках или в 20 футовых контейнерах. В связи с отсутствием в составе установки CARLA участка дезактивации МРО практически весь образующийся в результате переработки металл направляется на использование в атомной промышленности. Из него изготавливают защитные элементы, экраны, плиты (до 90% из переработанных МРО), металлические контейнеры для транспортировки и хранения низко- и высокоактивных РАО (до 25 % из переработанных МРО), монолитные чугунные контейнеры для окончательного захоронения радиоактивных металлических отходов, напр., внутренние элементы активной зоны реактора, сегменты корпуса реактора, защитные бетонные контейнеры с наполнителем в виде гранул, полученных при переплавке МРО.

Существующий опыт BNFL по переработке и утилизации МРО связан с проектом демонтажа газодиффузионного завода, основное оборудование которого изготовлено из алюминиевых сплавов. Диффузионный завод был построен в Капенхерсте в начале 1950-х, и в то время являлся крупнейшим промышленным зданием в Европе.

Длина здания составляла 1200 м, а ширина – 150 м. Оборудование его насчитывало 4800 единиц установок различного размера, общая длина трубопроводов достигала 1800 км и была оснащена многочисленными клапанами и множеством сопутствующих технологических систем. Для снятия завода с эксплуатации BNFL разработал и внедрил комплекс оборудования, позволяющий осуществлять разборку и фрагментацию (автоматическая плазменная резка; дистанционная газовая резка; большая дуговая пила и др.), дезактивацию и последующую переплавку очищенного оборудования. Производительность установки жидкостной дезактивации, в которой контейнер с МРО проходит последовательно через несколько ванн с дезактивирующими растворами, составляет до 100 тонн металла в неделю. В технологии BNFL переплавка используется для того, чтобы получить слитки, благодаря чему придать обрабатываемому металлу определенную однородность, которая при соответствующих процедурах контроля позволяет перевести полученный в результате переработки металл в категорию "годен к неограниченному использованию". Чтобы поставить выпуск такого металла на поток BNFL создал промышленную установку, позволяющую осуществлять переплавку широкого спектра металлов, включая алюминий, свинец, медь, бронзу, чугун, различные стали. Производительность установки переплавки – до 150 тонн в неделю.

Из предприятий Западной Европы наиболее полный комплекс услуг по обращению с МРО может оказывать предприятие Studsvik, Швеция. Конечной продукцией этого предприятия являются слитки металла, остаточный уровень загрязнения которых, как и область использования очищенного металла, зависят от заказчика.

Studsvik располагает технологиями и техническими возможностями для проведения глубокой дезактивации с целью получения пригодного для свободного использования металла. Стоимость услуг по переработке МРО, соответственно, зависит от требований заказчика к конечной продукции. Studsvik также имеет возможность временного хранения (до 20 лет) полученных после переработки слитков металла.

Специализированные предприятия США

Среди предприятий США наибольший выход металла, пригодного для повторного неограниченного использования, достигается у МSС. Это предприятие располагает технологиями и техническими возможностями для проведения дезактивации с целью получения такого металла. Применение на МSС механических методов дезактивации с использованием, в основном, дробеструйной установки фирмы PANGBORN производительностью 5 тонн в сутки позволяет получать металл, пригодный для неограниченного использования в промышленности (выход чистого металла до 60% от исходного количества). Отдезактивированный металл после соответствующего контроля по загрязненности поверхности бета-, альфа-излучающими радионуклидами без переплавки направляется в качестве вторсырья в металлургическое производство. Для изготовления изделий из металла, не пригодного для неограниченного использования, МSС, кроме индукционной печи, имеет два прокатных стана (холодный и горячий), оборудование для сварки и резки металлов, станки для механической обработки металлов, с помощью которых изготавливают, главным образом, бочки (55 и 85 галлонов) и контейнеры для хранения РАО.

В настоящее время в США предприятием, которое оказывает полный комплекс услуг по приему и переработке МРО, включая кондиционирование и захоронение вторичных РАО, является Duratek. Это предприятие имеет ряд филиалов в различных штатах страны, большой парк контейнеров и транспортных средств для транспортирования РАО, в том числе МРО и крупногабаритного оборудования (парогенераторы, теплообменники), хранилища для захоронения РАО. Duratek имеет большую долю рынка Европы по услугам в области обращения с МРО.

Специализированные предприятия Российской Федерации

В Российской Федерации единственным специализированным предприятием по переработке и утилизации МРО является ЗАО "ЭКОМЕТ-С", г.Санкт Петербург. "ЭКОМЕТ-С" занимается вопросами обращения с МРО более 10 лет. Основным видом деятельности предприятия является оказание услуг по переработке и утилизации МРО в целях уменьшения объема ТРО, направляемых на захоронение, и возврата металла в промышленность для неограниченного использования. Разработанная на предприятии комплексная технология переработки и утилизации МРО, позволяет значительно сократить объем ТРО (в 20-80 раз),направляемых на захоронение, вернуть большую часть металла в промышленность для неограниченного использования и существенно уменьшить суммарные затраты на переработку и захоронение. Технология основана на использовании на заключительной стадии обращения с МРО способа переплавки и полностью соответствует действующим нормативно-правовым документам федерального уровня ОСПОРБ-99 и СПОРО-2002.

ЗАО "ЭКОМЕТ-С" имеет собственные производственные мощности по переработке МРО с низким уровнем активности (до 30 мкЗв/ч) и парк сертифицированных металлических транспортных контейнеров. За время своей деятельности предприятием переработано более 8,0 тыс.тонн загрязненных металлических отходов (~15 тыс.м3) с объектов концерна "Росэнергоатом" (Ленинградская АЭС, Курская АЭС), корпорации "ТВЭЛ" ("Чепецкий механический завод", г.Глазов, "Машиностроительный завод", г.Электросталь), ФГУ РНЦ "Курчатовский институт", ФГУП "СевРАО" (гб Андреева) и др. Предприятие имеет опыт по переработке крупногабаритного оборудования атомных станций (выемные части и баки ГЦН). Для осуществления своей деятельности ЗАО "ЭКОМЕТ-С" имеет Решение Министерства по атомной энергии о признании организацией, пригодной эксплуатировать объекты использования атомной энергии (статус эксплуатирующей организации), необходимую лицензию Ростехнадзора и соответствующие разрешительные документы от надзорных и контролирующих органов. Наличие производственных мощностей, имеющийся большой опыт и научно-технический потенциал позволяют "ЭКОМЕТ-С" принимать участие в решении широкого спектра проблем в области обращения с МРО. В настоящее время ЗАО "ЭКОМЕТ-С" фактически является основным подрядчиком в этой области для предприятий Росатома и других министерств и ведомств и готово оказывать заинтересованным предприятиям и организациям услуги по обращению с МРО, в том числе имеет все технические возможности принимать для переработки на своих производственных мощностях до 5 тыс. тонн в год отходов с низким уровнем активности.

Экономические аспекты переработки и утилизации МРО

Объекты, на которых образуются МРО, при выборе варианта обращения с ними, прежде всего, руководствуются экономическими критериями. В самом простом случае выбор происходит между двумя вариантами. Первый – передача МРО на специализированные предприятия по кондиционированию и захоронению РАО. Второй – передача МРО на специализированные предприятия, оказывающие услуги по переработке и утилизации МРО, с учетом необходимости решения вопроса по вторичным ТРО. Для предварительной оценки целесообразности переработки и утилизации МРО на специализированных предприятиях достаточно сравнить затраты на переработку 1 т МРО с затратами на прием, кондиционирование и долговременное хранение (захоронение) 1 м3 ТРО. Учитывая необходимость передачи на хранение (захоронение) определенного объема вторичных ТРО, образующихся в результате переработки МРО, и, принимая во внимание, что в среднем 1 м3 МРО = 0,8 .1,0 т МРО (исходя из опыта транспортировки МРО на производственные мощности "ЭКОМЕТ-С"), можно рассчитать затраты по обоим вариантам.

В табл. 2 на основании информации, полученной в процессе переговоров и посещений отдельных компаний, и данных, приведенных в Интернете, представлены технико-экономические показатели некоторых специализированных предприятий, оказывающих услуги по переработке МРО.



Таблица 2. Технико-экономические показатели специализированных предприятий, оказывающих услуги по переработке металлических радиоактивных отходов.

Стоимость услуг по переработке МРО зависит, прежде всего, от вида отходов и исходной активности. Стоимость переработки 1 тонны МРО на различных предприятиях является коммерческой информацией. Для европейских специализированных предприятий по данным немецкой компании GNS эта величина составляет от 4 тыс. Є. В эту величину не входят затраты на кондиционирование и захоронения вторичных РАО, образующихся в процессе переплавки. Вторичные РАО, как правило, возвращаются поставщику МРО.

Для американских специализированных предприятий по данным Duratek стоимость переработки 1 тонны МРО составляет 6,3 тыс. $. В эту величину также не входят затраты на кондиционирование и захоронение вторичных РАО, образующихся в процессе переработки. Полная стоимость услуг Duratek, включающих в себя прием и переработку МРО, кондиционирование и захоронение вторичных РАО, cоставляет от 10 тыс.$/тонну.

Как следует из данных, приведенных в табл.2, из всех специализированных предприятий, оказывающих услуги по переработке и утилизации МРО, наименьшую стоимость услуг по переработке МРО предлагает ЗАО "ЭКОМЕТ-С".

Для сравнения в табл.3 приведены обобщенные данные по затратам на обращение с низкоактивными ТРО, включающие в себя фактически тарифы специализированных предприятий на отдельные услуги и затраты на строительство хранилищ для ТРО. Табл.3 составлена на основании информации, полученной в процессе переговоров и посещений отдельных компаний, и данных, приведенных в Интернете.



Таблица 3. Затраты на обращение с низкоактивными твердыми радиоактивными отходами.

*В таблице приведены расчетные данные исходя из затрат на строительство хранилища SFR и годовых эксплуатационных расходов. Сравнительный анализ данных, приведенных в табл.2 и табл.3, показывает, что в настоящее время, в связи с ростом стоимости услуг, в первую очередь, на долговременное хранение/захоронение ТРО (за последнее десятилетие практически во всех странах произошло увеличение в несколько раз), при выборе варианта обращения с МРО более предпочтительным представляется передача отходов на специализированные предприятия, оказывающие услуги по переработке МРО. Учитывая то обстоятельство, что затраты на транспортирование МРО составляют не более 3-5 % от стоимости услуг по их переработке, можно говорить в целом об экономической целесообразности использования специализированных мощностей для переработки МРО.

Заключение

Мировая практика показывает, что вопросами переработки МРО занимаются специализированные частные компании, создание которых позволяет на высоком научно техническом уровне решать весь комплекс вопросов по обращению с МРО и успешно конкурировать с государственными предприятиями.

Анализ представленных данных показывает, что практически большинство западных специализированных предприятий используют переплавку МРО в качестве основной технологической стадии без предварительной глубокой дезактивации, обеспечивающей получение металла, пригодного для свободного неограниченного использования. По этой причине после переплавки МРО получается металл, главным образом, пригодный лишь для ограниченного использования, из которого изготавливают оборудование для применения в атомной промышленности. Усложнение процесса переработки МРО путем введения дополнительных стадии по дезактивации приведет к удорожанию стоимости услуг по переработке МРО. Кроме того, по различным причинам на Западе отсутствует спрос на выведенный из ядерного сектора "чистый" металл, полученный в результате переработки МРО.

Исходя из имеющейся информации можно сделать заключение, что, несмотря на высокие цены на услуги по переработке и утилизации МРО, обеспечивающие, в основном, только минимизацию объемов МРО, наличие самих специализированных предприятий и их устойчивое развитие говорит о востребованности и необходимости этого вида деятельности в условиях развивающейся мировой атомной энергетики и промышленности. По мнению западных специалистов, имеющийся опыт специализированных предприятий показывает, что переработка и повторное использование металлов, образующихся при выводе из эксплуатации ядерных объектов, безопасный, практичный и доходный вид бизнеса.

При этом необходимо учитывать, что помимо прямой экономической выгоды переработка МРО на специализированных предприятиях с использованием переплавки в качестве заключительной стадии переработки обеспечивает:

– уменьшение объема ТРО,направляемых на захоронение;

– снижение потребности в объемах хранилищ для ТРО;

– возврат металла в повторное использование;

– исключение попадания МРО в металлургическое производство в виде металлолома;

– повышение уровня радиоэкологической безопасности на всех стадиях обращения с МРО, вторичными ТРО и металлом, направляемом на повторное использование.

Многолетняя практика и достигнутые результаты в области обращения с МРО подтверждают, что деятельность специализированного предприятия ЗАО "ЭКОМЕТ-С" полностью соответствует и отвечает тенденциям мирового развития и практики в разделении сферы деятельности между генерирующими компаниями и компаниями, обеспечивающими их основную деятельность.

По материалам конференции «Безопасность ядерных технологий: экономика безопасности и обращение с ИИИ»  

 
Связанные ссылки
· Больше про Обращение с РАО и ОЯТ
· Новость от PRoAtom


Самая читаемая статья: Обращение с РАО и ОЯТ:
Снятие АЭС с эксплуатации: проблемы и пути решения

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 5
Ответов: 3


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 3 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Радиоактивный металлолом: практика и экономика обращения (Всего: 0)
от Гость на 24/10/2006
Переработка МРАО переплавом в печах противоречит действующему законодательству, т.к. большинство МРАО не имеют наведённой активности, а лишь поверхностное загрязнение. Металлическая основа под поверхностными загрязнениями, накапливающимися в коррозионных отложениях, краске и т.п. чистая. Переплавляя такие МРАО в печах происходит внедрение радионуклидов содержащихся в поверхностном загрязнении во внутрь металлической основы.


[ Ответить на это ]


Re: Радиоактивный металлолом: практика и экономика обращения (Всего: 0)
от Гость на 26/11/2009
Всё правильно, поэтому, допустим металл с АЭС - будет затруднено дезактивировать - там уже другое загрязнение, а этот металл: 1. Основная загрязняющая пыль всплывает за счёт использования флюсов и удаляется (переходит в шлак), а какие есть остатки (если они остаются) разбадяжатся на объём, т.к. там уже идёт замер : Бк/кг.
а радиация у нас везде присутствует и её  запас (ПДК) по испльзованию (после разбавления) достаточен


[
Ответить на это ]


Re: Радиоактивный металлолом: практика и экономика обращения (Всего: 0)
от Гость на 26/11/2009
Всё правильно, поэтому, допустим металл с АЭС - будет затруднено дезактивировать - там уже другое загрязнение, а этот металл: 1. Основная загрязняющая пыль всплывает за счёт использования флюсов и удаляется (переходит в шлак), а какие есть остатки (если они остаются) разбадяжатся на объём, т.к. там уже идёт замер : Бк/кг.
а радиация у нас везде присутствует и её  запас (ПДК) по испльзованию (после разбавления) достаточен


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.92 секунды
Рейтинг@Mail.ru