防水屏障TEPCO

说水是现代核能的基础,也许不会太简单。 这是绝大多数核反应堆的通用冷却剂,几乎和制冷剂和灭火液一样通用,最后,水具有非常重要的中子物理特性,可以用作减速剂和中子反射器。


特别是,VVER反应堆的调试始于“将水洒入开放式反应堆”,在照片中,此过程在罗斯托夫NPP的反应堆4上进行

在发生辐射事故的情况下,水仍然是放射性核素的通用转运体,可以对物体进行净化。

今天,我们将在消除福岛核电站事故的过程中关注由水引起的问题,因为这个话题被神话中的“污染整个海洋”浓密地围绕着。

2011年3月11日,当地时间14.46,距日本海岸130公里,发生了后来称为大东日本的地震,这是东京电力公司拥有的福岛第一核电站发生的历史上最严重的核辐射事故之一。

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东日本大地震的波高模拟图,普遍作为FAES事故造成的污染图呈现

地震发生时,第1,2,3号区块已上电,第4区块停止了现代化改造,并从活动区(AZ)的燃料中完全卸载,而独立式区块5,6正在进行预防性维修,但燃料仍保留在AZ中。 地震探测系统检测到地震冲击,并在1、2、3区例行引入紧急保护。 但是,后果并非没有后果-高压户外开关设备(开放式开关设备)的元件被地震破坏了,从而导致1,2,3,4 NPP单元失去了外部电源。 该站的自动化技术进入了下一道防线-启动了应急柴油发电机,并在不到一分钟的时间内恢复了辅助轮胎的动力,并开始了冷却反应堆的程序。 局势紧张,但或多或​​少是正常的。

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福岛核电站的总体计划。 块4最接近,之后是块3.2.1,其距离为5.6。 在海水冷却水进口的后面,可以看到抵挡海啸的墙壁,但没有帮助。

但是,地震发生50分钟后,海啸波到达了车站,淹没了柴油发电机和相关的配电板。 在15.37,该站将发生完全和最终的断电,这将导致反应堆冷却系统的关闭,以及有关反应堆系统状态的运行信息源的丢失。

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海啸福岛核电站湾的真实照片。 镜头是在第4街区和车站尽头附近拍摄的,通风管的底部可见,可以用作上面计划的指南。

接下来的几个小时将尝试向反应器单元1,2,3供应冷却水,但是它们不会成功。 失去循环冷却后约5小时,反应堆容器内的水将在燃料组件顶部下方沸腾。 燃料将随着残余的衰减和坍塌而开始过热。 特别是,在第一个区块的21.15,背景测量将显示急剧增加,这意味着从衰变的燃料中释放出裂变产物。 尽管作出了进一步的巨大努力,向反应堆中注满水(在15小时内将8万立方米的水泵入通往1号反应堆的管线中),但燃料仍将被完全破坏和融合,并用真皮燃烧反应堆壳,由于蒸汽-锆反应和爆炸性爆炸,氢气将被释放。 1、2和3区块的气体 (关于事故的详细描述在国际原子能机构的几份文件中: 1、2、3、4

在事故的初期,这种情况使人联想起切尔诺贝利事故的发生:由于缺乏对真实情况的了解,拼命试图用水填充所有东西的效率非常低,此外,到达燃料残留物的水携带了放射性裂变产物,使核电站的地窖转向进入充满放射性的地下墓穴。 在氢爆炸和大量裂变产物释放的背景下,该方案与遥控混凝土泵一起使用,该向水提供了70米的箭头。

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顺便说一下,这是一张来自美国的平面泵的照片,它带来了带有70米吊杆的混凝土泵,用于从上方浇筑砌块

由于日本和NPP本身的基础设施问题,使用添加了硼酸的海水将其全部泵入,此举将在以后再次出现。

事故发生的前15天,对福岛核电站的水倒注不了解后来的去向,因此确保供水十分重要。 但是在3月27日,污水的泵送开始,通过2号和3号区块的破旧起泡池和1号区块的损毁反应堆容器溢出。 进行此手术的动力是使电工再次暴露在放射性水中而被迫工作。

此外,事实证明,水通过各种通讯渗入海洋。 IAEA估计,2011年4月,大约10-20 PBq 131 I和1-6 PBq 137 Cs掉入水中-需要10 600亿吨水才能将这些体积稀释至安全浓度。

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海水中137 Cs分布的模拟之一。 鉴于铯137用于饮用水的MPC为100 Bq / l,您可以感觉到海洋作为稀释剂的力量

最初,将水泵入各种常规容器中,以在核电厂中储存活性水,但很显然,它们的体积在很长一段时间内都不够用。 开始建造更多的储罐,并于2011年4月开发和建造了三种用于净化最不愉快的放射性核素137 Cs, 134 Cs, 99 Tc和131 I的水的系统,第一个系统是基于沸石的from,铯和碘吸收剂。美国公司Kurion,第二家公司-阿海珐公司用于悬浮放射性颗粒DI的水净化系统,最后是日本人制造的另一种SARRY铯和碘吸收剂。 用于创造水循环的处理系统以创纪录的速度于2011年4月至5月建成,并于6月投入使用,从而部分关闭了车站的水循环。 为什么要部分?

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仓促组装的过滤设备的一些照片

在福岛第一核电站发生事故之前,存在地下室充满地下水的问题。 引入封闭循环后,出现令人不愉快的时刻,流入的水逐渐增加了放射性水的总量。 每天约有400立方米的水进入循环系统,因此,每年的水增长了约15万立方米。

尽管如此,可以说,自2011年夏季以来,从核电厂站点到海洋的放射性核素已基本停止。

当时,福岛核电站是一个相当奇怪的工厂,但是水循环,溢出反应堆和暴露池的工作系统中都充满了放射性水,而这些水一圈就只被清除了三个放射性核素,每月放射性核素约为15万立方米。 这样可以减少工人的过度暴露,但是由于水量的不断增加,使情况逐渐复杂化。 放射性水的活动量为每升数十兆贝克尔,储存在核电站范围内匆忙建造的储罐中。 该水被锶,钌,锡,碲,sa,euro的同位素污染-只有超过活动标准的63种同位素。 将它们全部滤除是一项极其艰巨的任务,首先,它需要清除最初阶段进入水中的海盐。 因此,已经在2011年夏天决定建造海水淡化厂,并在2011年底建造了一个ALPS复合装置,该装置可以立即从62种同位素中净化水-实际上,除了tri之外,所有其他问题都存在。

自2011年夏末以来,日立和东芝工厂通过膜上的反渗透进行脱盐,而阿海珐蒸发器工厂已开始进行脱盐,并逐步纠正了使用海水进行冷却的问题。

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基于反渗透(顶部)和蒸发(底部)的海水淡化厂。

2012年全年,ALPS综合大楼正在建设中。 与最初建造的处理系统不同,这里不再匆忙,因此,人们考虑了用于检测和防止放射性漏水的系统-这个问题经常折磨着水循环系统不同部分中的清算人。

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在这张照片中,根据2013年夏季的情况从核电站的空中拍摄了照片。 框架的整个右上角(仰角)被ALPS占据。

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早在2013年,福岛核电厂就已经放置了数量惊人的用于储存放射性水的水箱,显然泄漏是不可避免的,顺便说一下,这些水箱在转移到更干净的水中时必须进行去污,这需要开发新的无水去污技术。

通常,泄漏不仅将成为紧急工作的持续来源,而且还将成为神话化的主题。 在仔细考虑了应急核电站,3座水处理厂,数千个用于存储不同质量水的储罐的复杂性之后,很明显泄漏是现场的一个恒定条件。 但是,由于这种情况的严重复杂性,每次媒体都会泄漏。

但是,除了每天都会发生少量泄漏外,还有一些令人不愉快的较大事件。 最大的一次事故发生在2013年8月19日,当时在H4公园发现了容量为1200立方米的钢制储罐泄漏了300吨水,活度约为80 MBq /升。 基本上,这些水保留在公园中(坦克站在旁边被侧面包围的混凝土基座上),但是通过开放的排水龙头将几百升水倒在了地面上。 TEPCO诚实地报道,正是这数百升中的放射性核素可能以某种方式进入地下水然后进入海洋(当然是非常微不足道的部分),但是在对媒体的解释中,这起事故看起来像是“ 300吨放射性水从反应堆泄漏到海洋中” ”

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发生泄漏的水箱(红色圆圈),停放处H4和公园的混凝土围墙外的放射性水坑的照片,这些水通过未封闭的排水水龙头漏出。

但是回到纯净水。 2013年底,ALPS投入运行,并开始处理当时累积的40万吨水,例如从H4公园的水箱流出的水。

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非常通用的ALPS方案

但是,正如我们所记得的那样,独特的ALPS装置不能对do做任何事情,,以4 MBq /升的浓度存在于纯净水中。 实际上,这并不是一个很大的数目:例如,俄罗斯每年对人体的摄入量限制为0.11 GBq。 27.5升这样的水。 鉴于年度摄入量限制明显低于对人体的某些负面影响,我们可以假定这是工业用水。

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饮用水中Maximum的最大允许浓度。 它们是按照WHO的方法安装的,因此从此类水中辐射不会超过人类自然暴露的5%。 同时,欧盟和美国对如何设定体内of的摄入量有另一种意见。

但是,从监管机构的角度来看,这仍然是低放射性废物。 原则上,TEPCO可以选择稀释40倍(最高100 kBq / l或更低),然后将这种水释放到海洋中,但是在介质歇斯底里的背景下,这很难做到。

因此,自2014年以来,东京电力公司一直在尝试实施其他两项策略-寻找用于从水中提取t的技术,并最大程度减少地下水向NPP建筑物的流入,以减缓总储水量的增长。

存在exist浓缩技术,通常是电解方法,催化剂上水蒸气与氢气之间的同位素交换以及氢同位素的低温蒸馏的组合。 从重水中提取t的最大工厂位于加拿大(那里有许多必须从from中清除水的重水反应堆)和韩国(也有重水反应堆)。

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一个典型的水同位素分离厂看起来像这样(这是加拿大AECL冰川湾)。 有人提议在福岛核电站所在地建造TEPCO。

但是,现成的技术很难在福岛核电厂现场发现的低浓度下工作。 TEPCO 提出的各种建议(包括Rostom的RosRAO 提出的技术)不适合公司的性能和安装成本。

第二个方面-减少地下水流入,因此决定在1-4个NPP单位的建筑物周围建造“冰墙”。 该技术的本质是沿着壁的轮廓装备井网,并使用盐制冷剂冻结土壤。 该系统的建设在2015-2016年继续进行,伴随着不健康的媒体大肆宣传(由于某种原因,它被认为是“放射性水流入海洋的最后障碍”),并以失败告终:冻结全部计划体积后,地下水流量仅减少了10 -15%。

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冷冻过程-分配制冷剂的管道和井口。

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冰墙的轮廓在2016年春天。

结果,在过去的3年中,观察到水的状况保持一定的稳定性-出于冷却目的,每天将约300吨的净水泵入NPP,抽取,预处理和脱盐约700吨污染水,然后转移到放射性废物的中间存储中,逐渐减少,但是在8月2017年仍为〜15万吨。 此外,这些水流经ALPS综合设施并积聚在the水储罐中,那里现在已经有约82万吨的水。 现场总共有90万吨左右的水具有不同的容量和缓冲区。

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2017年8月福岛核电站的水循环总体方案

该过程的重要部分是放射性废物和过滤沉积物中吸收剂的积累,这些吸收剂也存储在福岛核电厂的混凝土容器中,其命运也将在以后的某个时候确定,但这是一个琐碎的话题,媒体对此几乎没有兴趣。

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福岛核电站水处理厂的放射性废滤液处理方案。 文章末尾的图中RW存储站点的位置。

水的积累逐渐导致组织水箱存储地点的地方用尽,显然,这个问题必须以某种方式解决。 2017年,TEPCO恢复了对土壤中3.4 PBq tri中的水分向海洋排放的测试,但听众似乎并没有为此做好准备。 我不知道是TEPCO的国际公关,还是国内的公关,但在公司交付的效果很差。

总而言之,我想说的是,东京电力公司在现场的经验表明,当今的放射性废物管理技术已经非常认真地开发,可以几乎立即组织水循环的清洁和封闭,但是另一方面,它们的缺点是缺乏解决tri和防漏水的解决方案。 最后,这种经验表明,为核工业投资正确的公关与投资技术同样重要:如果媒体至少正确地解释了福岛核电站的用水情况,那么使用tri排放水并节省能源将更加容易。东京电力将达数十亿美元。

附言:关于清算区设施位置的详细计划(尽管有些过时)。
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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN406613/


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