12/8/2013
Folyékony Radioaktív Hulladékvíz Feldolgozó Technológia üzembe helyezési, üzemeltetési tapasztalatai Otterbein János MVM Paksi Atomerőmű Zrt. Radioaktív Hulladékkezelési Osztály
XII. MNT Nukleáris Technikai Szimpózium
Budapest, 2013. 12. 5-6.
A kezdetek (az első 10 év)
2
1
12/8/2013
A kezdetek • 2003. évi kazetta sérülés a 2. blokki 1. aknában
3600 m3 folyékony hulladék tervezve
• Folyékony radioaktív hulladékvíz kezelő technológiák üzembe lépése csúszik
2003-2005 Tartálypark bővítés •
3×550 m3 és 3×400 m3 bepárlási maradék
•
1×550 m3 üzemzavari kapacitás
•
1×400 m3 dekontamináló oldat
3
A kezdetek FHFT bórax-leválasztó alrendszer aktív próba (2003) •
a bórax a komplex-bontás nélkül szennyezett marad
• szükség esetén az alrendszer használható a bepárlási maradékok térfogatának mintegy 20%-os csökkentésére
4
2
12/8/2013
Hulladékkezelő rendszer felépítése
5
Komplex-bontás Feladat • Komplexképzők elroncsolásával, megbontásával a Co-60 izotóp (és egyéb fémionok) oldott állapotból diszperz állapotba vitele, kiszűrése. Ok • A komplexképzők lerövidítik az FHF Technológia cézium-szelektív szűrő élettartamát • Az általuk megkötött aktivitás miatt a leválasztott bórax szennyezett marad. Cél • A Co-60 (és egyéb fémionok) aktivitáskoncentrációjának 100 Bq/l alá csökkentése
Laboratóriumi kísérletek (2002) •
G.I.C. Kft.
Szerves anyagok roncsolása váltóáramú elektromos ívben
•
Fortum
Co-szelektív ioncsere
•
Veszprémi Egyetem
KMnO4 kezelés magas hőmérsékleten
6
3
12/8/2013
Komplex-bontás
Működési elv •
Az elektróda és a folyadék között létrejövő ív (plazma) magas hőmérséklete, és UV-sugárzása oxidálja a szerves molekulákat
•
H2O2 adagolása segíti a folyamatot
•
A keletkező "termék" (aktív mangánt, kobaltot, vasat, ezüstöt tartalmazó iszap) eltávolítható a beépített szűrőkkel.
•
Polipropilén belső kialakítás, 48 elektróda reaktoronként
7
Komplex-bontás Az első üzembe helyezési tapasztalatok (2004-2005) - Az elégtelen elszívás miatt az elektródák gőztérben lévő sarkain át fázis-zárlat alakult ki > új típusú elektróda kell > autonóm elszívó és gáztisztító rendszer kell
A szabályozható felfűtés és ívgyújtás érdekében tirisztoros áramkorlátozó beépítése szükséges.
8
4
12/8/2013
Komplex-bontás Üzembe helyezési műveletek (2005-2007) Ideiglenes elszívó rendszerrel és tirisztoros szabályozással inaktív, modelloldatos próbák
1 bontókörrel elvégzett aktív közeges próbák
A technológia képes elbontani a komplexképzőket és hatékonyan csökkenteni a Co-60 aktivitáskoncentrációt.
Engedélyek és költségkeret a szükséges módosítások elvégzésére
9
Komplex-bontás Átalakítások (2007-2008) Tirisztoros áramkorlátozás Beadagolás-kiadagolás rendszere H2O2-átfejtés és adagolás Tartály szintmérések Autonóm elszívó és gáztisztító rendszer
10
5
12/8/2013
Komplex-bontás Tartampróbák és 3 reaktoros aktív próbák (2008-2009) A reaktorok stabilan indíthatóak és üzemeltethetőek A gőz a reaktorokból biztonságosan elvezethető A reaktor szerkezeti elemei elviselik a 48 órás folyamatos terhelést A stabil üzemeltethetőség felső tartománya 140-160 g/l bórsav-koncentráció. Felette 400 A-t meghaladó áramtüskék jelentkeznek
Az elektródák élettartama 36-48 óra folyamatos üzem A mérések alapján a rendszer a blokki betáplálásról üzemeltethető Az alátámasztó korvizit lapok élettartama a rugóerőtől jelentősen függ Az elektróda szárát szigetelő teflon megfelelő 11
Komplex-bontás Átalakítások II. (2010-2012) A tapasztalatok a stabil üzemmenet érdekében további módosításokat tettek szükségessé: Kiadagoló szivattyú cseréje Utókezelő szivattyúinak cseréje TK-adagolás módosítása Belső műanyag elemek cseréje „Belső nullázó fésű” kialakítása
12
6
12/8/2013
Komplex-bontás Összefoglalás •
Az elektródával kb. 40 óra üzemidő érhető el, a belső nullázó sínek élettartama 3 hét
•
Kapacitás: 50-80 l/h körül
•
Felvett villamos teljesítmény: kb. 800 kW (ebből kb. 200 kW reaktoronként)
•
Beadagolt H2O2-mennyisége: kb. 20 -40 l/h
•
A villamos betáplálási rendszeren a több éves üzemeltetés során nem lépett fel meghibásodás (felharmónikus zavarok keltette hiba, kábelmelegedés, stb.)
•
Az ívgyújtás során keletkező zavarok mértéke nem követelte meg aktív, illetve passzív szűrők beépítését sem a 0,52 kV-os, sem a 0,6 kV-os rendszerbe.
•
A technológiával kezelt bepárlási maradék mennyisége: kb. 550 m3.
Fejlesztési lehetőségek • •
Titán bevonatú elektród alkalmazása, magasfrekvenciás berendezés kifejlesztése, cserélhető elektródatalp Fotokatalitikus reaktorok kifejlesztése
13
Komplex-bontás Keletkező hulladékok
A szűrők kisaktivitású hulladékot képeznek Átlagos üzemidejük: 40 óra Az elektródák üzemideje: 40 óra Az elhasználódott elektródák dekontaminálást követően kiszállíthatóak
14
7
12/8/2013
Nuklid-eltávolítás Aktív próbák (2010-2012) Feladat Az ultraszűrő valamint a cézium-szelektív szorbens hatékonyságának igazolása pH=12 értéken A nuklid-eltávolító rendszer az eredeti technológiai sorrendtől eltérően, a kristályosítás előtt kerül alkalmazásra Cél Radioaktív izotópoktól mentes szűrlet, ennek következtében felszabadítható bórax kinyerése
15
Nuklid-eltávolítás Cézium-szelektív ioncsere Fortum Cs-treat cézium-szelektív szorbens • • •
töltet: kálium-kobalt-hexacianoferrát szemcsék mérete: 0,25-0,85mm közeg pH: 1 - 12
BME Cs-fix cézium-szelektív szorbens • • •
töltet: alkáli-nikkel-hexacianoferrát szemcsék mérete: 0,20-0,80mm közeg pH: 7 - 13 Termoxid-35 cézium-szelektív szorbens
•
töltet: cirkónium-oxid alapú kálium-nikkel-
• •
szemcsék mérete: 0,4-1,00mm közeg pH: 8 - 11
hexacianoferrát
16
8
12/8/2013
Nuklid-eltávolítás
Tapasztalatok Cs-Treat és a Cs-fix szűrési hatásfoka magas: DF>1000 (105 Bq/l-ről 0-500 Bq/l-re) Az oszlop kialakítása nem megfelelő A gyanta megfelelő előkészítése elengedhetetlen
17
Nuklid-eltávolítás Kimerült szorbensek tárolása Az eldobott céziumoszlopok átlagos felületi dózisteljesítménye kb. 1030 mSv/h Végleges ólombéléses konténer
tárolás: vasbeton
18
9
12/8/2013
Nuklid-eltávolítás Összefoglalás •
Az ultraszűrő berendezés tehermentesítése, és a szorbensek megóvása érdekében kiemelten fontos a vas-hidroxid csapadék eltávolítása a komplex-bontott közegből az előszűrők segítségével.
•
Az ultraszűrő membrán alkalmas a magas pH értékű és sótartalmú közeg tisztítására, élettartama kb. 200-250 m3
•
A Cs-szelektív szűrőoszlopok üzemeltethetőségét nagyban befolyásolja a gyanta előkészítése, és az indítási procedúra. Az üzembe vételt követően a gyanta kiszámíthatóan, stabilan viselkedik.
•
Feldolgozási teljesítmény: 100-120 l/h
•
Cs-szelektív oszlop kapacitása: 40-50 m3 DF=50-ig (soros üzemmel az oszlopok jobban kihasználhatóak)
•
Kezelt bepárlási maradék mennyisége: kb. 450 m3.
Fejlesztési lehetőségek • • •
Célszerű megváltoztatni az ioncserélő oszlop kialakításának néhány elemét Új szűrőállomás telepítésével kapacitás növelése Sr-szelektív, illetve alfa-szelektív (pl. tannix) szorbensek vizsgálata, üzembe vétele
19
Kristályosítás, bórax leválasztás Aktív próbák (2011-2012) Feladat A kristályosító, valamint a présszűrő berendezés alkalmasságának igazolása Cél Felszabadítható bórax 80-90 %-os arányú kinyerése a kezelt közegből
20
10
12/8/2013
Kristályosítás, bórax leválasztás Kristályosítás tapasztalatai A kristályosítás folyamata alatt keletkező kristályok gyorsan ülepednek, állandó keveréskeringtetés szükséges A rendszerelemek kímélése érdekében a kristályosított sarzs mielőbbi leszűrése szükséges A rendszer leállítását követően alapos tisztítás szükséges
21
Kristályosítás, bórax leválasztás Bórax leválasztás tapasztalatai A berendezés a mintegy 10 éves kényszerszünetet követően is üzembiztos Saválló acélból készült bórax tároló konténer kiváltása BigBag zsákra Bórax lepény mosási, szárítási ciklusidők megfelelőek
22
11
12/8/2013
Kristályosítás, bórax leválasztás Összefoglalás •
A kristályosító- bórax leválasztó alrendszer stabilan üzemeltethető.
•
A kinyert bórax, valamint a szűrlet kibocsátható/felszabadítható.
•
A kristályosítás folyamata során kiemelten kell figyelni a kezelt közeg keverésének-keringtetésének meglétét.
•
Üzemszünet esetén a csővezetékrendszer kézi tisztítása szükséges.
•
Feldolgozási teljesítmény: 4 m3/műszak
•
Bórsav mentesített bepárlási maradék mennyisége: 50 m3, ebből kinyert bórax mennyisége: kb. 7 t.
•
A szűrlet kibocsátása az erőmű vízkibocsátási rendjében foglaltak alapján folyamatos, a bórax kiszállításának előkészítése megkezdődött.
Fejlesztési lehetőségek •
Manipulációs és közbenső tárolási lehetőségek bővítése mind a folyékony, mind a szilárd oldalon (részben megvalósult)
23
Bórax felszabadítás Bórax felszabadítás •
•
Évi 150 tonna bórax hatósági felügyelet alóli felszabadítása, és veszélyes hulladék lerakóban történő elhelyezése engedélyezett. Lehetséges lerakók: Győr-Aszód, Sajóbábony
24
12
12/8/2013
Anyalúg kibocsátás Anyalúg kibocsátás • •
Engedélyezett az évi mintegy 500 m3 hulladékvíz kibocsátása A kialakuló koncentráció értékek a hatósági ellenőrző pontnál jelentős mértékben alatta maradnak az engedélyezett határértéknek
V2 V4
MF akna
25
13
