Тази публикация в блога обяснява защо технологията за дезактивация се счита за най-важната стъпка в процеса на извеждане от експлоатация на стареещи атомни електроцентрали. В нея се разглеждат принципите на отстраняване на радиацията и свързаните с това технически предизвикателства, като се очертават основните условия за безопасно извеждане от експлоатация.
На 19 юни 2017 г. Блок 1 на атомната електроцентрала Кори в Южна Корея окончателно прекрати експлоатацията си. Работейки в продължение на 40 години, Блок 1 в Гори претърпя множество инциденти, включително пълно спиране на електрозахранването през февруари 2012 г. Тези случаи послужиха като ключово доказателство в подкрепа на аргумента за затваряне и извеждане от експлоатация на стареещи атомни електроцентрали. След спиране на експлоатацията, Блок 1 в Гори сега навлиза в процес на извеждане от експлоатация, който ще отнеме поне 30 години, докато обектът бъде възстановен. Извеждането от експлоатация на атомна електроцентрала се отнася до процеса на безопасно и икономично боравене с различни видове ядрени съоръжения, които са достигнали края на експлоатационния си живот. Тъй като работата трябва да се извършва при условия, включващи радиационно облъчване, извеждането от експлоатация на ядрени съоръжения изисква технология, която интегрира множество дисциплини като химия, радиационно инженерство и машиностроене. Тази публикация в блога има за цел да обясни стратегиите и процесите на извеждане от експлоатация на ядрени съоръжения, както и бъдещето на технологиите за извеждане от експлоатация на ядрени съоръжения.
Стратегиите за извеждане от експлоатация на атомни електроцентрали се определят въз основа на регионални технически и политически променливи. Те се категоризират най-общо в незабавен демонтаж и отложен демонтаж, въз основа на периода на изчакване преди започване на извеждането от експлоатация. Незабавният демонтаж включва изчакване, докато нивата на радиация в сградите и на обекта паднат под определен праг, преди да се пристъпи към демонтаж. Тази стратегия позволява демонтаж в рамките на относително кратък период от около 15 години и улеснява възстановяването на околната среда след това. Тя обаче е критикувана за високия риск от облъчване с радиация, тъй като работата трябва да продължи, докато е налице известна радиоактивност, и за генерирането на големи количества радиоактивни отпадъци. За разлика от това, отложеният демонтаж включва изчакване, докато радиоактивните материали се разпаднат по естествен път, преди да се пристъпи към демонтаж. Управлението на съоръжението, докато се чака разпадането на радиоактивните материали, изисква приблизително 60 години, докато запечатването на съоръжението с бетонни конструкции изисква над 100 години. Въпреки че дългосрочният процес на дезактивация намалява рисковете от облъчване с радиация и генерирането на отпадъци, той има ограничения: високи текущи разходи за управление и трудности при възстановяването на околната среда след извеждане от експлоатация и повторната употреба на обекта.
Извеждането от експлоатация на атомни електроцентрали включва шест етапа: спиране, подготовка за извеждане от експлоатация, деконтаминация, демонтаж, обезвреждане на отпадъци и възстановяване на околната среда. Основните процеси са деконтаминация и демонтаж, които отстраняват радиацията от вътрешността на централата. Деконтаминацията е технология, която селективно премахва само замърсените с радиация части; количеството радиоактивни отпадъци може да бъде намалено в зависимост от приложената технология за деконтаминация. Ключови цели за деконтаминация включват стари тръбопроводи за охлаждаща вода и тънкия, твърд оксиден филм с дебелина няколко микрометра (μm), образуван върху повърхността на отработеното ядрено гориво. Този оксиден филм съдържа различни замърсители, включително радиоактивен кобалт, изтекъл от ядреното гориво. За да се отстрани този материал, който е трудно за директно отстраняване от хора или машини, са разработени няколко технологии за деконтаминация. Представителни методи включват редуващо се инжектиране на разтвори, съдържащи редуктори и окислители, за почистване на съдове и тръбопроводи или пръскане на вода под високо налягане вътре в съоръжението за аблация на повърхности. В ход са и изследвания за повишаване на ефективността на деконтаминацията чрез използване на разтвори за деконтаминация във формата на пяна, които имат по-голяма повърхност от течностите.
Извеждането от експлоатация е процес на рязане и демонтиране на цялото съоръжение след дезактивация. Най-предизвикателният елемент за работа в този процес е отработеното ядрено гориво. Реакторите са трудни за пълно обеззаразяване, а самото ядрено гориво излъчва силна радиация, създавайки среда, в която човешките работници не могат да извършват задачи по извеждане от експлоатация директно. Следователно, роботизираните ръце заместват човешките работници при извеждането от експлоатация. Работниците отварят капака на реактора, поставят роботизирана ръка, свързана с кран, и след това я запечатват. Роботизираната ръка прецизно отрязва само замърсените секции, поставя ги в контейнери и след приключване на работата ги транспортира до съоръжение за преработка на радиоактивни отпадъци. Роботите за извеждане от експлоатация на атомни електроцентрали трябва да работят стабилно при тежки условия, като например излагане на радиация, и тъй като боравят с радиоактивни материали, възможностите за дистанционно прецизно управление са от съществено значение. В Корея Корейският институт за изследвания на атомната енергия (KAERI) разработва робот за рязане за извеждането от експлоатация на първи блок на атомната електроцентрала в Гори, докато Националният институт за наука и технологии в Улсан (UNIST) също обяви планове за разработване на роботи за извеждане от експлоатация на ядрени съоръжения. Забележително е, че роботът, разработван от KAERI, е предназначен да извършва инспекции на реактори по време на експлоатация на централата, а по време на фазата на извеждане от експлоатация да бъде оборудван с рамена, способни да режат и заваряват.
Погребването на радиоактивни отпадъци, останали след извеждането от експлоатация, е друго критично предизвикателство. Радиоактивните отпадъци се класифицират като нискоактивни или високоактивни въз основа на тяхната концентрация на радиоактивност. Нискоактивните отпадъци могат да бъдат уплътнени, втвърдени в цимент и заровени на няколко метра под земята. Проблемът обаче е с високоактивните радиоактивни отпадъци. Повечето високоактивни отпадъци се състоят от остъклени твърди отпадъци, генерирани по време на преработката на отработено гориво. Технологията за пълното им погребване все още не е разработена. Най-реалистичният метод включва погребване на отпадъците в дълбоки геоложки формации на поне 300 метра под земята и инсталиране на бетонни стени за блокиране на изтичането на радиация. Това обаче също не се счита за цялостно решение поради проблеми като неадекватни критерии за избор на места за погребване.
Радиоактивните отпадъци не се ограничават само до твърди вещества. Както се вижда при ядрената авария във Фукушима, могат да се генерират и големи обеми замърсена вода, съдържаща радиоактивни материали. Във Фукушима работят пречиствателни съоръжения, които отделят радиоактивните вещества чрез преминаване на замърсената вода през силно абсорбиращ зеолит. Този метод обаче не премахва радиоактивните вещества; вместо това, той ги натрупва във филтрите или водните пътища на съоръжението, като в крайна сметка създава нови радиоактивни отпадъци. През 2017 г. Корейският институт за атомна енергия разработи технология за пречистване на радиоактивно замърсена вода с помощта на микроорганизми. Тази технология включва въвеждането на радиационно-устойчиви микроорганизми в замърсената вода. Чрез биологични реакции на сулфидиране, той превръща радиоактивния цезий в кристална форма и го утаява. Счита се за екологично чиста технология, тъй като ефективно премахва цезия, който обикновено е трудно да се утаи, без да генерира допълнителни отпадъци.
Според Центъра за ядрена безопасност и информация, експлоатационният живот на 12 корейски ядрени реактора, включително Блок 1 на Гори, е планиран да изтече до 2030 г. С увеличаването на броя на стареещите реактори, търсенето и необходимостта от технологии за извеждане от експлоатация на ядрени съоръжения ще нараснат значително. Не само Корея, но и страни, силно зависими от ядрената енергия, като Франция, Великобритания и САЩ, са изправени пред нарастваща тежест от стареещите реактори. За разлика от Корея обаче, където институционалната основа все още не е напълно установена, тези страни вече са разработили политики и технологии за извеждане от експлоатация на ядрени съоръжения. Представителни модели включват подход, ръководен от правителството (Франция, Великобритания), при който правителството ръководи проектите за извеждане от експлоатация, и подход, ръководен от частния сектор (САЩ, Германия), при който частни компании ръководят извеждането от експлоатация, докато правителството се занимава с регулирането, управлението и надзора.
Разработването на технология за извеждане от експлоатация на ядрени съоръжения далеч не е просто, изисква сложна интеграция на технологии в различни области и протича на фази в продължение на десетилетия. За безопасното извеждане от експлоатация на остарелите ядрени централи в Корея и, освен това, за да се допринесе за решаването на глобалното предизвикателство за извеждане от експлоатация на ядрени съоръжения, непрекъснатото развитие и инвестиции в тази технология са от съществено значение.
