핵폐기물은 일반적으로 핵연료 채굴, 생산, 가공, 사용 후 핵시설 폐기, 원자로에서 사용한 불필요한 방사성 폐기물을 말한다. 일반적으로 핵폐기물은 저방사성 핵폐기물, 중방사성 핵폐기물, 고방사성 핵폐기물의 세 가지로 구성되어 있다. 첫 번째 범주는 일반적으로 원자력 발전소 생산 과정에서 조사된 일부 물품과 일부 배기가스, 액체이다. 두 번째는 일반적으로 발전 과정에서 발생하는 폐액 중 일부입니다. 세 번째는 코어에서 교체 된 사용 후 연료입니다. 사용률이 겨우 몇% 에 불과하기 때문에 방사능이 강합니다.
핵폐기물은 방사능, 방사능 위험, 열 방출이 특징이다.
지하에 깊이 파묻힌 핵폐기물의 방사성 핵종은 쇠퇴 과정에서 쇠퇴열을 방출하는데, 이는 지하 매체장에 열원을 추가하는 것과 같다. 열원의 존재는 먼저 지하 매질장의 온도 분포를 변화시켰고, 온도 변화는 유체의 점도와 밀도에 영향을 주어 유체의 이동에 영향을 미치고, 일부 물질의 화학적 성질을 변화시켜 지하 매질장의 핵종 이동에 직접적인 영향을 미쳤다. 온도 변화는 또한 균열을 열어 지하 응력장에 영향을 줄 수 있다. 따라서 열원의 존재는 환경에 큰 영향을 미치지만, 주로 현장 근처 지역 지역에 집중되어 있다.
또한 고화 폐기물의 핵종은 포장 용기에서 침출될 수 있으며 지하수가 생물권으로 이동함에 따라 인간 환경에 영향을 미칠 수 있습니다.
핵폐기물의 종류는 방사성 폐기 처리, 방사성 폐액 처리, 고화 처리, 처리 후 또는 처리되지 않은 최종 폐기 방법으로 나뉜다.
1, 방사성 배기 가스 처리
방사성 배기가스는 보통 작은 방울, 에어러졸, 휘발성 기체의 형태로 존재한다. 주로 원자로의 공예 시스템과 각 작업장의 배기 시스템에서 유래한다. 공예 시스템의 배기가스는 주로 방사능보다 높은 불활성 가스 네온과 요오드이며, 공장의 배기 시스템은 일반적으로 활성화 가스와 에어러졸, 요오드-13 1 위험이 크지만 양이 적다. 요오드-13 1 반감기가 길다. 그것의 함량은 다른 것보다 낮지만 독성이 매우 강하여 사람에게 농도 효과가 있다. 따라서 배기가스에서 요오드-13 1 처리를 중요하게 생각해야 한다. 일반적으로 집진기, 냉응기, 질산수은 요오드 세척기, 질소산소 화합물 흡수기를 거쳐 처리한 뒤 제 2 요오드 세척기, 은비석 요오드 흡수기, 고효율 입자 필터를 거쳐 100 미터 높이의 큰 굴뚝을 통해 대기로 배출된다.
2, 방사성 폐기물 처리
방사성 폐액은 쉽게 담그고 부식성이 강하며 보관하기 쉽지 않기 때문에 그 처리가 가장 중요하다.
한 가지 방법은 유성 폐수를 초보적으로 중화시켜 실온에서 석회유로 섞어서 PH 값이 10.0 ~ 10.5 가 될 때까지 섞는 것이다. 중화 과정에서 침전이 빠르게 진행되면서 생성된 불용성 수산화물이 함께 가라앉는다. 이런 방법은 폐액 중의 우라늄 라듐 등 유해 물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
원자력 발전소 방사성 폐액 처리 시스템에서 이온 교환 수지 처리 공정 배수 및 배수를 자주 사용한다. 이온 교환의 수명과 정화 효율을 높이기 위해 이온 교환상 앞뒤에 전면 필터와 후면 필터를 설치하는 경우가 많다. 사전 필터는 부유 물질 및 고체 입자를 제거하는 데 사용됩니다. 후면 필터는 수지 입자의 분산을 방지하는 데 사용됩니다.
전기 침투가 저수준 방사성 폐액을 처리하는 방법은 보통 두 단계로 진행된다. 첫 번째 단계는 전기 침투를 통해 염량이 높은 방사성 폐액의 소금 농도를 충분히 낮은 수준으로 낮추는 것이고, 두 번째 단계는 이온 교환 수지를 통해 남아 있는 소금과 방사성 물질을 제거하는 것이다.
진산 3 호 원전의 독특한 점은 외국의 중수로 기술을 채택하여 중국 최초의 상업용 중수로 원전으로 핵폐수 처리 설계에 있어서 매우 참신하고 특색이 있다는 점이다. 2 차 폐기물 양을 크게 줄이고 원자력 발전소의 부지 사용 비용과 폐수 처리 비용을 크게 낮출 수 있다.
진산 제 3 원전소에서는 두 개의 보관함에 높은 수준의 방사성 폐수를 저장하고, 세 개의 보관함은 낮은 수준의 방사성 폐수를 저장한다. 폐수 수위가 일정 높이에 도달하면 저장 탱크 내 폐수의 단수명 방사성 물질이 완전히 붕괴될 경우, 폐수 저장 순환 펌프를 가동하여 1 시간 이상 가동하여 저장 탱크 내 폐수가 완전히 혼합될 수 있도록 합니다. 각 지표가 배출 기준에 도달하면 샘플 분석 상자 내의 폐수를 직접 실외로 배출할 수 있습니다.
중도 방사성 폐수를 처리한 후 직접 배출 기준에 맞지 않는 것은 반드시 다시 정화하여 더러움을 제거해야 한다. 방사성 폐수 정화 회로의 공정 과정은 그림 1 에 나와 있습니다. 장비 작동 중 시스템 필터 포트의 압력 차이가 비정상인 경우 필터가 차단되었으므로 시스템 필터를 제때에 교체해야 합니다. 흡수 재료가 고장나면 교체해야 한다. 샘플링 분석은 정화 주기 횟수와 정화 효과를 결정하는 직접적인 참고 자료입니다.
도시도로교와 홍수 방지' 5 월 5 호에는 20 1 1 이라는 낮은 키 소식이 있다. 우리나라는 핵오염 폐수를 빠르고 효율적으로 흡착하는 신기술을 개발하여 방사성 물질 요오드-13 1 등 방사성 요오드 동위원소의 확산을 막는 데 사용할 수 있으며 핵사고 응급, 핵폐수 처리, 핵시설 보호에 광범위하게 적용될 수 있다. 이 물질은 요오드-13 1 의 흡착 효율에 매우 충격적이다. 이 신기술로 만든 10g 신소재-촉매 바이오 세라믹 입자, 12640bq/L 방사성 요오드-13 1 실험에 따르면 이 신소재는 방사능이185 만 Bq/L 인 요오드-125 폐수를 여과하는 데 사용할 수 있으며, 빗물은 5 회, 방사성 요오드-125 의 제거율은 2 에 달한다.
ALPS 폐수 처리의 핵심은 활성탄, 티타늄산염, 아철불화물, 함침 활성탄, 산화티타늄, 수지, 수지 등 7 가지 흡착제의 흡착이다. 일본 후쿠시마의 핵오염폐수는 핵제거 시스템 (ALPS) 을 통해 처리된 물이라도 방사성 원소인' 플루토늄' 만 희석할 수 있어 제거 효과가 없다는 연구결과가 나왔다. 한국 정부는 후쿠시마 핵오수가 제때 처리된 후에도 오염치가 여전히 2 만배를 초과했고, 후쿠시마 원자력발전소의 다핵종 처리 시스템에 최대 8 번의 고장이 발생했다고 보고 있다.
3. 방사성 폐기물 경화
방사성 폐액의 고화는 반드시 두 가지 목적을 달성해야 한다. 하나는 고정폐액이고, 다른 하나는 장기적으로 방사성 핵종을 감금하는 것이다. 상술한 요구를 만족시키기 위해서, 고체화 제품은 충분한 내손상성을 가져야 한다. 경화 후 운송, 보관 및 최종 처분이 용이합니다. 그 성능은 일반적으로 방사선 안정성, 열 안정성, 기계적 안정성 및 화학적 안정성으로 측정됩니다. 경화 과정에는 폐액 증발 농축, 질소 제거, 건조, 소성, 용융 경화 및 퇴화가 포함됩니다. 이 방법에는 시멘트, 플라스틱, 아스팔트, 유리 및 인공 암석의 경화가 포함됩니다.
1978 세계 최초의 산업 규모 연속 유리 경화장치 (AVM) 가 Makor 에서 생산된다. AVM 은 이미 2000 m 이상을 처리했습니까? 폐액. 운영 경험에 따르면 AVM 장치는 공정이 완벽할 뿐만 아니라10000H H 보다 수명이 긴 것으로 나타났습니다. 프랑스는 경수로 산화물 연료 요소를 경화시켜 발생하는 고준위 폐기물을 처리하기 위해 AVH 장치를 개발했습니다. AVH 의 프로세스는 AVM 과 유사하며, 주요 부품은 AVM 을 참조하여 비례적으로 확대됩니다. 주요 차이점 중 하나는 UP-2 공장에서 건설한 R7 유리 고체화 공장에서 각기 다른 하소첨가제 (R7 은 캔 사용) 를 사용하여 텅스텐의 휘발을 줄인다는 것이다. 프랑스 UP3 공장과 UP2-800 공장 T7 과 R7 은 각각 세 개의 유리 경화 라인을 건설하여 AVH 설비를 채택하고 있다. 유리 경화는 유연함을 입증했다. 사용 후 연료 용해로 인한 미세한 입자와 용제 처리로 인한 알칼리성 폐액이 이미 유리 체내에 경화되었기 때문이다.
영국은 배합재 유리의 고화법을 연구하여 고체화된 텅스텐을 유리체의 저장 용기로 삼았다. 이 방법은 고방폐액 증발, 정광 하소, 유리 용융을 위해 각기 다른 단면을 이용하여 용융 단면 온도가 65438 0050 C 에 달한다. 나중에 영국은 세라필드의 폐기물을 처리하고 WVP 장치를 짓기 위해 프랑스의 연속 AVM 공정을 사용하기로 했다.
독일, 미국, 일본은 1970 년대 중반부터 도자기로 경화를 사용하는 방법을 연구하기 시작했다. 칼스루에는 두 개의 경화 설비가 건설되었다. 첫 번째 도자기로의 처리 능력은 20-40kg/h 이고, 두 번째 도자기로의 처리 능력은 100kg/h ... 폐액과 유리를 도자기 용융로에 넣고 폐액은 난로에서 증발하고, 유리는 녹고, 유리는 용기에 붓는다.
미국의 실험 결과는 유리공업에 사용된 도자기로 용광로와 비슷한 광범위한 응용 전망을 가지고 있음을 증명했다. 연구결과에 따르면 미국은 건설될 모든 고체화 장치에 1 단계 도자기로 공예를 채택하기로 했다. 미국은 서바나 강 기지에 국방폐기물 처리장치인 고방폐액유리경화장치를 설치했는데, 이는 세계에서 가장 큰 유리경화장치다. 미국 서고유리경화공장은 이미 2300m 를 넣었습니까? 고방사성 폐액의 처리를 거쳐 * * * 250 개의 유리 경화통을 생산했다.
일본의 고방폐액의 다양한 유리 고화 방법을 연구한 후 도자기 용해로 유리 고화법을 선택하여 동해 후처리 공장의 폐기물을 고화시켰다.
1974 부터 러시아는 두 가지 폐액의 유리 경화 방법, 즉 2 단계 및 1 단계 방법을 연구했다. 1987 년 러시아는 마야크에 유리 경화시설 EP-500 줄 가열 도자기 용해로를 건설해 현재 3 개의 용해로가 가동되고 있다. 1999 가 끝나고 12500m 가 굳었나요? 고준위 폐액.
현재 미국, 러시아, 프랑스, 영국은 고방폐액 유리 경화장치를 건설했을 뿐만 아니라 일본 벨기에 인도 등에서도 이런 시설을 짓고 있다.
4. 처분 방법
폐기 방법에는 해양 덤핑, 표면 근처 처분, 지질 처분 및 공간 처분이 포함됩니다.
해양투기는 이미 국제원자력기구에 의해 금지되었지만 일본은 감히 천하를 앞질렀다. 독일의 한 해양과학기관의 계산에 따르면 방사성 물질은 배출일로부터 57 일 이내에 태평양의 대부분 지역으로 확산될 것이며, 3 년 후에는 미국과 캐나다도 핵오염의 영향을 받을 것으로 보인다.
근지표 처분의 주요 대상은 중저수준 방사성 폐기물을 위주로 지상 10 미터 이내에만 깊이 묻혀 있다. 안전 감독 기간은 300 ~ 500 년이다.
지질처분의 주요 처분 대상은 지하 수백 미터, 심지어 수천 킬로미터에 깊이 파묻힌 지각암층의 고준위 폐기물과 중장수명 폐기물이지만, 고준위 폐기물과 중장수명 폐기물의 지질처분은 여전히 세계적인 난제다.
우주 처리는 핵폐기물을 운반용 로켓에 넣어 우주로 발사하고 우주에 영구히 저장하는 것이다. 이 사상은 구소련 과학원사 카비자가 1959 년에 처음으로 제기했다. 1989 년, 이 방안은 다시 한 번 미국의 저명한 물리학자 슐레싱거가 제기한 것으로, 관련 논증이 첨부되어 있다. 실제 자료에 따르면 발사체의 발사 사고율은 보통 2% 정도이다. 이에 따른 핵재해를 해결하기 위해 전문가들은 밀폐 용기 설계 및 건설에 많은 노력을 기울이고 고강도 티타늄 강철로 껍데기를 만들기로 했다. 표면에는 다층 단열재가 칠해져 있다. 디자인에 따르면 밀폐용기는 총알 모양, 높이 3.4m, 내경 3m 로 세 개의 격리창고로 나뉜다. 그러나 이런 처분 방식은 현재 상황에서는 단지 하나의 생각일 뿐이다.
초기 미국은 탄소강 탱크로 알칼리성과 중성고방폐액을 저장했다. 한포드와 사바나 강 공장의 183 탄소강 탱크 중 20 여 개가 유출된 것으로 밝혀졌다. 중성폐액은 진흙 침전을 일으키고, 진흙 침전에는 대부분의 방사성 핵종을 휴대한다. 이런 상황은 한포드, 서바나 강, 서고공장에서 발생했다. 한포드 공장에서 사용하는 탄소강 라이닝 탱크 지름은 23m, 깊이는 6- 12m, 용량은 1800-3700m? 。 한포드 공장은 폐액이 저금통에서 끓도록 허용하고, 쇠퇴열은 배기 냉응기를 통해 배출된다. 자증발 농축이 허용되면 저장 탱크에서 더 많은 침전이 발생할 수 있다. 이 고체들이 탱크 바닥에 가라앉으면 내부 냉각 장치가 없는 탱크가 무너질 것이다. 끓어오르는 문제를 해결하기 위해 한포드 공장은 내부 공기가 휘젓는 방법을 채택하여 폐액 충전 후 끓어오르는 것을 완화시켰다.
미국, 영국 등의 국가에서 고농축 폐액을 저장한 경험은 스테인리스강 탱크가 현재 유일하게 널리 사용되고 있는 중간 저장 기술이라는 것을 증명했다. 잠재적인 유출 사고를 막기 위해서는 반드시 두 가지 안전 조치를 취해야 한다. 첫째, 탱크는 반드시 지하 설비 사이에 놓아야 하고, 스테인리스강 포층은 전체 탱크를 수용할 수 있다. 둘째, 사용 중인 저장 탱크는 유출을 방지하기 위해 빈 캔과 연결되어야 합니다. 고방폐액이 끓지 않도록 온도를 60 C 이하로 유지하려면 저장 장치에 충분한 여유를 갖춘 냉각 시스템이 있어야 한다. 냉각 시스템은 외부 열 교환기에 연결해야 합니다. 저금통에는 공압혼합 시스템과 자동감시 시스템도 갖추어져 있다.
나노 소재는 핵폐기물 처리 방면에서 뚜렷한 장점을 가지고 있으며, 어떤 면에서는 기존 소재를 대체할 수 없고, 관련 방면에서는 체계적인 심층 연구가 필요하다.
5. 사용 후 연료 관리
사용 후 연료는 핵폐기물 중에서 가장 해결하기 어렵고, 피해가 가장 크며, 반감기가 가장 길다.
사용 후 연료는 자연히 핵폐기물 관리의 우선 순위가 되었다. 사용 후 연료는 일반적으로 최종 처분 전에 사후 처리가 필요하다.
사용 후 연료 사후 처리도 원자력의 지속 가능한 발전을 보장하는 중요한 부분이다. 사후 처리를 통해 조사된 사용 후 연료에서 유용한 우라늄과 플루토늄을 회수한 다음 새로운 연료 요소를 만들어 열더미나 고속 힙에 사용할 수 있어 우라늄 자원의 활용도를 크게 높일 수 있다.
앞으로 고속 핵연료 폐회로 순환이 이뤄지면 우라늄 자원 활용률이 60 배 정도 높아질 수 있다. 즉 50 ~ 60 년 동안 쓸 수 있었던 천연 우라늄은 3000 년 이상 쓸 수 있었다. 사용 후 연료 후 처리는 대량의 유용한 우라늄과 플루토늄을 회수할 뿐만 아니라 처분해야 할 고방폐기물의 독성과 부피도 크게 줄였다.
사용 후 연료 후처리 기술은 이미 50 여 년의 역사를 가지고 있다. 현재 세계에서 상업후처리에 종사하는 국가는 프랑스 영국 러시아 일본 인도 등이다. 프랑스와 영국의 대규모 상업 사후 처리 수준은 세계 선두에 있다. 1970 년대 중반에 미국은 정치적 이유로 상업 후처리 활동을 완전히 중단했지만 후처리 기술에 대한 연구는 멈추지 않았다. 2006 년에는 재개 후 처리 계획을 명시적으로 발표했습니다.
현재 운영되고 있는 대형 상업화 후처리 공장은 프랑스 아그 공장으로, 처리 능력은 매년 1700 톤의 중금속이다. 영국의 세라필드 후처리 공장의 연간 처리 능력은 900 톤이다. 현재 일본 수촌에는 6 개의 후처리공장이 있으며 연간 처리능력은 800 톤이다.
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