Переплавка металлических твердых радиоактивных отходов

При выходе из эксплуатации АЭС и проведении демонтажных работ образуется большое количество металлических радиоактивных отходов. На один блок мощностью 1000 МВт количество загрязненных металлоконструкций и оборудования может составлять до 50000 тонн. В основном это углеродистые и легированные стали, а также цветные металлы. При переплавке металлических изделий объем отходов сокращается в 5 - 10 раз, что существенно сокращает затраты на их захоронение.

Однако, более перспективным и экономически оправданным является переработка металлических отходов для повторного использования металлов. При переплавке сталей с добавкой алюмосиликатных флюсов с отношением (SiO₂+Al₂O₃)/(Cao+Mgo) равным 0,5 - 2,0 происходит практически полная (на 3 - 5 порядков) дезактивация металла от ⁹⁰Sr, ¹⁴⁴Ce, ¹³⁷Cs, ⁹⁵Zr, ²³⁹Pu. Для ⁵¹Cr, ⁹⁵Nb, ⁵⁴Mn и ⁶⁵Zn коэффициенты дезактивации незначительны, а ⁵⁹Fe, ⁶⁰Co, ¹²⁵Sb и ¹⁰⁶Ru практически полностью остаются в металле и определяют его остаточную радиоактивность. В то же время, такие цветные металлы как медь, алюминий, свинец и др. при переплавке дезактивируются практически полностью.

Высокая температура процесса плавки для сталей (около 1500⁰С) приводит к тому, что при переплавке улетучивается до 45% ¹³⁷Cs, до 50% ⁶⁵Zn и до 15% ¹²⁵Sb, которые и определяют загрязненность газовой фазы. Однако, проведение плавки под слоем шлака, экранирующего металл от атмосферы, позволяет снижать унос этих радионуклидов в 10-30 раз. При переплавке более легкоплавких цветных металлов унос в газовую фазу радионуклидов существенно ниже. Наименьшее загрязнение газовой фазы пылью достигается при индукционной переплавке около 0,75-1,5 кг на 1 т металла, а количество шлаков, образующихся при индукционной плавке составляет около 10 - 30 кг на 1 т металла.

Для переплавки радиоактивных металлических отходов в России используют индукционные сталеплавильные тигельные печи типа ИСТ. Так как при индукционной плавке металла практически не происходит выделения химически вредных газов, то для улавливания радиоактивных аэрозолей можно использовать “сухие” методы газоочистки, включающие циклонный фильтры тонкой очистки. Радиоактивные шлаки и пыли составляют менее 3% от массы исходного металла и перед захоронением подлежат включению в цементную матрицу. Опытная установка переплавки радиоактивных металлических отходов уже несколько лет успешно работает на Белоярской АЭС.