Проблема трития на АЭС с ВВЭР

  
Проблема трития на АЭС с ВВЭР  

 

КОЧЕТКОВ О.А.

 

МОСКВА 2012 г.

 

ФМБЦ  им. А.И. Бурназяна ФМБА России

Тритий 

 

•  Максимальный пробег в воздухе: 5,7 мм
• Максимальный пробег в воде: 6 µм
• Эффективный период полувыведения HTO: 10 суток (исчезновение в теле 50%)
• Эффективный период полувыведения OСТ: от 40 дней и более
• Критические органы: все тело

 

•  Открытие в 1934 г. Э. Резерфордом
• Радиоактивный изотоп H (с дейтерием)
• Чистый бета-излучатель (Eгр = 18,6 кэВ)
• Продукт распада: ³He
• Период полураспада: 12,312  0,025 лет
• 1 г ³H = 359 ТБк

 

2

Происхождение трития

 

•  Естественное происхождение
• Естественное происхождение под воздействием космических лучей;
• Образование в верхнем слое атмосферы в стратосфере;
• Образование - в основном путем реакций:

¹⁴N + n  3 ⁴He + ³H

   ¹⁴N + n  ¹²C + ³H

• Образование трития теллурического происхождения незначительно и количественно трудно определяемо;
• Годовое образование трития - 150 – 200 г ( 7.10¹⁶ Бк макс.);
• Природный фон в России, по данным НПО «Тайфун», на 2010 год составляет 2,2 Бк/л, а техногенный фон - 5 Бк/л;
• При удельной концентрации трития в моче 1 Бк/л доза составляет около 0,1 мкЗв/год.

 

 

3

Происхождение трития

 

•  Искусственное происхождение
• Испытания ядерного оружия
• Большая часть ³H в окружающей среде обусловлена испытаниями в атмосфере;
• Поступление в атмосферу (1/4 в тропосферу, ¾ в стратосферу);
• Быстрый обмен с водяным паром и вовлечение в гидрологический цикл;
• Производство оценивается в 650 кг ( 2.10²⁰ Бк);
• Запасы, по оценке на сегодняшний день, < 30 кг.
• Ядерная индустрия
• АЭС с реакторами на легкой воде (типа ВВЭР);
• Заводы по переработке ядерного топлива.
• Сбросы и выбросы в атомной энергетике
• В водную среду: 40 г в год;
• В атмосферу: 20 г в год.

Напоминаем: естественное образование = 150 – 200 г в год!

 

 

4

5

 

Происхождение углерода-14

 

Углерод-14 образуется в природе и активной зоне реактора в результате взаимодействия нейтронов, в основном в результате реакций ¹⁴N (n,p) ¹⁴C, ¹⁷O(n,β) ¹⁴C.

Опасность ¹⁴С определяется его распространением  в виде газа ¹⁴СО₂   или угольной кислоты во влаге воздуха  ³Н₂ ¹⁴СО₃. Это и есть основные соединения трития Н-3 и ¹⁴С, которые  затем с помощью фотосинтеза или другим способом внедряются в органические вещества. Прямая и обратная реакция перехода угольной кислоты в углекислый газ широко известны: Н₂СО₃=>СО₂+Н₂О.  Пути миграции трития и ¹⁴С пересекаются в органических веществах, в органически связанном тритии (ОСТ).

Нормативы по тритию

 

Страна	Соединение	Норма, Бк/л
Россия (НРБ-99/2009)	НТО	7600
Россия (НРБ-99)	ОСТ	3300
МКРЗ, Канада	НТО	7000
США (EPA)	НТО	740
МАГАТЭ	НТО	100

 

6

 

Нормативы для питьевой воды

 

Нижняя граница  отнесения к РАО

Тритий  в объектах живой природы

 

7

Накопление  радионуклидов цезия объектами  живой природы

 

8

Объемная  активность трития в объектах внешней  среды

 

Объект	НТО колодезная, питьевая – водопроводная вода, Бк/л	НТО поверхностная вода, Бк/л	НТО подземная вода, Бк/л
Маяк1	1-200	20-2000	2000
Белоярская АЭС1	1-25	20-600	-
Калининская АЭС2	1-10	10-100	1600
ФЭИ3	1-130	10-400	1500
Braidwood АЭС (США) 4	-	10-60	2150

 

¹По данным Чеботиной М.Я.

²По данным Мамонтова Ю.Д.

³По данным Катрича И.Ю.

⁴По данным atominfo.ru от 30.06.11

 

9

Содержание  трития и углерода – 14 в выбросах АЭС Козлодуй с реактором ВВЭР-1000*

 

 

• ТРИТИЙ

 

10

 

	НТО, *%	Нормализированный выброс, ГБк/(Блок·год)	Среднегодовая концентрация, Бк/м3
V блок,	88	173	290
VI блок	99	98	175

 

	Органическая форма 14CxHy,* %	Нормализированный выброс, ГБк/(Блок·год)	Среднегодовая концентрация, Бк/м3
V блок,	94	369	607
VI блок	95	289	400

 

*По данным Любомира Попова, Руководителя сектора “Радиохимия” Управления “Безопасность” АЭС Козлодуй, представленным 29.05-01.06.2012 в Севастополе

 

- В ВВЭР работающих при высоком давлении и температуре весь углерод в форме СО₂ трансформируется в CH₄ (реакция Себатие) ;

- При работе реактора на мощности ниже номинальной, а также в период ремонта содержание ¹⁴С составляет 50 % в форме ¹⁴СО₂ .

 

• УГЛЕРОД-14

 

* Отношение к нерадиоактивным формам элементов

Сбросы  и выбросы трития на атомных станциях (данные EDF*)

 

11

 

	Gravelines	Golfech	Flamanville	Cattenom	Chinon
Сброс за 2011год, ТБк/год	55.2	43.8	6	55.1	5.9
Допустимый сброс, ТБк/год	120	80	60	140	14
Выброс за 2011год, ТБк/год	1.41	0.518	-	0.386	0.075
Допустимый выброс, ТБк/год	12	8	-	2.3	0.292

 

По данным EDF, вклад трития в форме ОСТ составляет 15%.

 

*Данные из  доклада  Р. Ле Менена, представленного на семинаре ЭДФ – РЭА 4 – 5 мая 2011 г.

Программа работ по совершенствованию обращения  и контроля тритийсодержащих дебалансных вод на АЭС с ВВЭР (утверждена 10.06.2011)

 

На АЭС с  реакторами ВВЭР образование трития происходит в первом контуре. Основными  источниками образования трития являются:

• реакция захвата нейтронов в изотопе ¹⁰B, используемом для управления реактивностью и поступающим в теплоноситель первого контура с борной кислотой;
• ядерные реакции на  литии ⁶Li, ⁷Li;
• образование трития из дейтерия, небольшие количества которого присутствуют в природной воде;
• реакции тройного деления изотопов урана и плутония в топливе:

  ²³⁵U + ¹n  X + Y + ³H

  ²³⁸U + ¹n  X + Y + ³H

  ²³⁹Pu + ¹n  X + Y+ ³H

²⁴¹Pu + ¹n  X + Y+ ³H

 

 

12

Программа работ по совершенствованию обращения и контроля тритийсодержащих дебалансных вод на АЭС с ВВЭР (утверждена 10.06.2011)

 

13

 

Основные этапы  программы:

 

«Анализ содержания трития в поверхностных и подземных  водах в районе расположения АЭС  с ВВЭР»

 

«Оценка влияния  соотношения химических соединений трития в сбросах АЭС на расчет норматива допустимых сбросов»

 

«Разработка обосновывающих документов по сбросу тритийсодержащих вод в окружающую среду с учетом оптимизации обращения с тритийсодержащими дебалансными водами на АЭС с ВВЭР, изучение содержания трития в поверхностных водах районов расположения АЭС, его форм химических соединений»

 

Основные  итоги работы по программе в 2011 году

 

14

 

 

Обобщены и  проанализированы результаты регламентных измерений содержания трития в поверхностных  и грунтовых водах за последние 5 лет.

Показано, что  в поверхностной воде в районе расположения АЭС с ВВЭР концентрация трития составляет десятки Бк/л, что  в целом незначительно превышает  техногенный фон по тритию, но максимальные значения достигали порядка 200 Бк/л, что значительно превышает техногенный  фон по тритию.

 

Выполнен анализ средств, методов и объема контроля содержания трития в поверхностных  и подземных водах в районе расположения АЭС с ВВЭР.

Все МВИ и МВК  аттестованы для проведения измерений  на соответствующих установках. Все  счётчики на АЭС с ВВЭР, за исключением  счётчика Quantulus 1220 на Ростовской АЭС, не позволяют проводить современный контроль трития на уровне природного и техногенного фона.

Основные  итоги работы по программе в 2011 году