Проект коммерческого завода по переработке ОЯТ в Японии

Отработавшего ядерного топлива

Для строительства и эксплуатации первого промышленного завода по переработке ОЯТ в 1980 г. была создана частная фирма Japan Nuclear Fuel Service, 70% акций которой принадлежит девяти региональным энергетическим фирмам и фирме Japan Atomic Power Co. Позже фирма была переименована в Japan Nuclear Fuel Ltd – JNFL. Завод в настоящее время называют по месту строительства RRP (Rokkasho Reprocessing Plant) вблизи поселка Роккашо в префектуре Аомори. Кроме завода RRP здесь будут построены:

хранилище ОЯТ вместимостью 3000 т (3 модуля по 1000 т каждый);

хранилище отходов, возвращаемых в Японию фирмами COGEMA и BNFL из Франции и Великобритании;

промышленный завод по изотопному обогащению урана;

хранилище низкоактивных отходов первоначальной емкостью 200000 м^З, затем оно будет расширено до 600000 м^З.

Проектированию завода предшествовало изучение опыта французских и других заводов по переработке. В результате были выработаны основные требования к технологии завода и его основным параметрам:

производительность завода – 800 т U/год или 4,8 т U/сут;

емкость бассейна хранения ОЯТ – 3000 т (3 бассейна по 1000 т);

размеры бассейна – 27 м´11 м´12 м (глубина);

продолжительность выдержки топлива – > 1 года до доставки на RRP;

продолжительность выдержки топлива – > 4 лет до переработки;

выгорание ОЯТ – 45 ГВт^.сут/т (среднее), 55 ГВт^.сут/т (максимальное);

технология переработки ОЯТ – PUREX-процесс;

технология переработки ВАО – остекловывание;

вместимость хранилища ВАО – 1440 канистр со стеклопродуктом;

тип ОЯТ – ОЯТ реакторов PWR и BWR;

штат – 2000 человек.

Стоимость завода была оценена в 4,2-5,2 млрд. дол., включая стоимость строительства хранилища отходов, возвращаемых из Европы.

Основное проектирование RRP началось в 1987 г, детальное проектирование – в 1989 г. а строительство завода – в апреле 1993 г. Хранилище отходов начали строить в мае 1992 г. По нашим данным завод должен быть сдан в эксплуатацию в 2003 г., что на 6 лет позже первоначально планируемого срока.

Фирма JNFL решила использовать на заводе:

технологию французской фирмы SGN во всех главных технологических процессах;

упарку под пониженным давлением английской фирмы BNFL;

процесс извлечения иода немецкой фирмы KEWA;

процесс смешанной денитрации плутониевых и урановых растворов японской фирмы PNC;

технологию хранения ОЯТ в бассейне-хранилище RRP японской фирмы Хитачи;

технологию остекловывания ВАО японской фирмы PNC.

Технологическая схема RRP корректировалась по мере накопления опыта заводами UP 3 и UP 2. В первоначальном проекте предусматривался пятицикличный PUREX-процесс с разделением урана и плутония в I цикле и очисткой уранового и плутониевого продуктов в двух аффинажных циклах. В окончательном варианте в каждой аффинажной ветви было оставлено по одному циклу. Это сокращение циклов очистки не отразится на чистоте уранового и плутониевого продукта, что подтверждено опытом эксплуатации завода UP 3, где также вторые циклы теперь не используются (табл. 2.7.1).

Таблица 2.7.1

Спецификации уранового и плутониевого продуктов для RRP

Технология завода RRP по аналогии с французскими заводами предусматривает:

резку ТВЭЛов на горизонтальном столе, снабженном магазинами разных размеров для зажима разных по величине сборок ОЯТ PWR и BWR;

предварительное удаление хвостовиков сборок, которые по специальному желобу подают в камеру для промывки;

растворение разрезанных на 3-4 см отрезки ТВЭЛов в непрерывно вращающемся кольцевом аппарате-растворителе, разделенном на 12 отсеков (как на UP 3);

использование в I цикле экстракции пульсационных колонн, в том числе, на стадии экстракции, промывки экстракта и восстановительной реэкстракции Pu – кольцевых пульсационных колонн;

использование в плутониевом цикле пульсационных колонн и смесителей-отстойников в урановом цикле.

В первом цикле экстракции, так же как на заводах UP 3 и UP 2, будет проводиться промывка экстракта от технеция и попутно от трития. Ядерную безопасность обеспечивают геометрические размеры колонн в плутониевом цикле. В первом цикле в центре кольцевых колонн будет установлен борсодержащий бетонный цилиндр, а на внешней поверхности – кадмиевые пластины.

Урановый продукт первого цикла будет концентрироваться упариванием перед и после окончательной очистки.

Концентрат после окончательной очистки будет поступать в узел денитрации в аппарате с кипящим слоем. Полученный порошок UO₂ будет загружаться в контейнеры и направляться на хранение. После концентрирования плутониевого продукта предполагают смешивать его с уранилнитратом в соотношении 1:1, а затем проводить денитрацию смеси в микроволновом нагревателе. Смесь после денитрации будут прокаливать и восстанавливать. Полученный порошок PuO₂-UO₂ –размалывать и упаковывать в контейнеры (рис. 2.7.1).

Рис. 2.7.1. Схема переработки ОЯТ на заводе RRP

В 1995 г. на площадке завода был пущен в эксплуатацию исследовательский центр, целью которого стала проверка безопасности и надежности технологических операций и оборудования. Здесь установлены полномасштабные образцы оборудования: подъемный кран, агрегат резки, аппарат-растворитель, узлы промывки оболочек и хвостовиков, центрифуга для осветления раствора, система пробоотбора; центр оснащен также мобильными системами для замены оборудования.