Nukleáris létesítmények leszerelése

Nukleáris létesítmények leszerelése

A leszerelés definíciója Azon műszaki és adminisztratív műveletek összessége, melyek szükségesek, hogy a hatósági ellenőrzésből részlegesen vagy teljesen kivonható legyen a nukleáris létesítmény. Ez a definíció nem vonatkozik radioaktívhulladék-tárolókra, melyeket lezárnak és nem leszerelnek. A műveletek magukban foglalják a dekontaminálást, a radioaktív részek/komponensek szétszerelését és eltávolítását, a radioaktív hulladékok elszállítását. A folyamat során biztosítani kell, hogy a radiológiai veszély, melyet a telephely jelent, folyamatosan és szisztematikusan csökken. A műveleteket előre kell tervezni a biztonsági szabályok figyelembe vételével.

A leszerelés célja A leszerelés célja A telephely véglegesen biztonságos állapotba hozása A telephely helyreállítása a célszerűségnek megfelelően újrahasznosításhoz Ennek megfelelően a folyamat vége lehet Restricted (korlátozott) vagy Unrestricted (korlátlan) release, azaz telephelyhasználat

Jelenlegi helyzet 435 atomerőmű működik (2015. február) 31 ország, összesen 375 000 MWe kapacitás 70 reaktort építenek 56 országban 240 kutatóreaktor 180 reaktor anyahajókon és tengeralattjárókon

Jelenleg működő atomerőművek

Leszerelési tapasztalat Ezidáig leállítottak: ~100 bányát 110 erőművi reaktort 46 kísérleti/prototípus reaktort ~250 kutatóreaktort + üzemanyagciklusban érintett berendezést Ezek közül bizonyosakat teljesen le is bontottak: ~15 erőművi + prototípust teljesen lebontottak ~50-et jelenleg szerelnek szét ~50 a Védett megőrzés fázisában van Egy atomerőmű legnagyobb része nem válik radioaktívvá, vagy csak nagyon alacsony szinten kontaminálódik. A fémek legnagyobb része újrahasznosítható Ismert és kipróbált technológiák állnak rendelkezésre az erőművek biztonságos lebontásához/szétszereléséhez; ezek használatát számos helyen demonstrálták

Leszerelési tapasztalat Fr: Chinon, Bugey and St: partial dismantling and postponed final dismantling and demolition for 50 years. A recycling plant for steel from dismantled nuclear facilities is at Marcoule, in France. This metal will contain some activation products, but it can be recycled for other nuclear plants. UK: 29 reactors, 25 of them early Magnox types with graphite moderators. One of the first was Berkeley nuclear power station (2 x 138 MWe), The reactor buildings are in an extended Safstor period. E: Vandellos 1, a 480 MWe gas-graphite reactor, was closed down in 1990. After 30 years Safestor, when activity levels have diminished by 95%, the remainder of the plant will be removed. D: Eleven of Germany s 19 decommissioned units are subject to immediate dismantling. (EUR 30 billion set aside for decommissioning and waste disposal.) Germany chose immediate dismantling over safe enclosure for the closed Greifswald nuclear power station in the former East Germany, where five reactors had been operating. Similarly, the site of the 100 MWe Niederaichbach nuclear power plant in Bavaria was declared fit for unrestricted agricultural use in mid-1995. The 250 MWe Gundremmingen A unit was Germany's first commercial nuclear reactor, operating 1966-77. Decommissioning work started in 1983, and moved to the more contaminated parts in 1990, using underwater cutting techniques. This project demonstrated that decommissioning could be undertaken safely and economically without long delays, and recycling most of the metal.

Leszerelési tapasztalat Japan's Tokai 1 reactor, a 160 MWe UK Magnox design, is being decommissioned Experience in the USA has varied, but 13 power reactors are using the Safestor approach, while 16 mostly single-unit plants are using, or have used, Decon. Procedures are set by the Nuclear Regulatory Commission (NRC), and considerable experience has now been gained. A total of 32 power reactors have been closed and decommissioned. NRC requires that the operating license of a closed reactor be terminated and decommissioning activities be completed within 60 years Rancho Seco (single 913 MWe, PWR) was closed in 1989, and in 1995 NRC approved a Safestor plan for it. However, the utility subsequently decided upon incremental dismantling and this was completed in 2009, leaving about 3 ha still under NRC licence for waste storage. About 32 ha has been released for unrestricted use. Thus, after 14 years of comprehensive clean-up activities, including the removal of fuel, debris and water from the 1979 accident, Three Mile Island 2 was placed in Post-Defuelling Monitored Storage (Safstor) until the operating licence of Unit 1expires, so that both units can be dismantled together. San Onofre 1, which closed in 1992, was put into Safestor until licences for Units 2 and 3 expired in 2022-23. The cost of fully decommissioning them is estimated at $4 billion. A US Decon project was the 60 MWe Shippingport reactor, which operated commercially from 1957 to 1982. It was used to demonstrate the safe and costeffective dismantling of a commercial scale nuclear power plant and the early release of the site. Defuelling was completed in two years, and five years later the site was released for use without any restrictions. Because of its size, the pressure vessel could be removed and disposed of intact

Miért állítottak le reaktorokat? Country Reactor Type MWe net Years operating Shut down reason Germany Greifswald 5 VVER-440/V213 408 0.5 11/1989 Partial core melt Gundremmingen A BWR 237 10 1/1977 Botched shutdown Japan Fukushima Daiichi 1 BWR 439 40 3/2011 Core melt from cooling loss Fukushima Daiichi 2 BWR 760 37 3/2011 Core melt from cooling loss Fukushima Daiichi 3 BWR 760 35 3/2011 Core melt from cooling loss Fukushima Daiichi 4 BWR 760 32 3/2011 Damage from hydrogen explosion Slovakia Bohunice A1 Prot GCHWR 93 4 1977 Core damage from fuelling error Spain Vandellos 1 GCR 480 18 mid 1990 Turbine fire Switzerland St Lucens Exp GCHWR 8 3 1966 Core Melt Ukraine Chernobyl 4 RBMK LWGR 925 2 4/1986 Fire and meltdown USA Three Mile Island 2 PWR 880 1 3/1979 Partial core melt

NAÜ dokumentumok

A folyamat 1. A létesítmény felmérése, jellemzése 2. Az üzemanyag eltávolítása 3. A konténment karbantartása és módosítása 4. Dekontaminálás 5. Szétszerelés, lebontás 6. Végső radiológiai felmérés

A létesítmény felmérése, jellemzése A radioaktív anyagok leltárának és elhelyezkedésének felmérése kulcsfontosságú Üzemeltetési tapasztalatok és feljegyzések, dokumentumok tanulmányozása Radiológiai felmérés: meg kel határozni a maximális és átlagos dózisteljesítményeket, a radionuklidokat, a kontamináció mértékét a felületeken a teljes létesítményben A kontamináció mélységét is meg kell határozni A veszélyes anyagok elhelyezkedését és mennyiségét is meg kell határozni (azbeszt, stb.)

Building wall clearance through ISOCS (Vandellos NPP, Spain)

A1 NPP Slovakia, Aladin gamma camera

Az üzemanyag eltávolítása Célszerű a leszerelési műveletek megkezdése előtt megtenni, de sok esetben a műveletek párhuzamosan folynak Az üzemanyag meglétét minden esetben figyelembe kell venni A nukleáris biztonságot (kritikusság!) garantálni kell

A konténment karbantartása és módosítása A létesítmény egyetlen mérnöki gátja lehet a konténment Amennyiben módosítani kell a műveletekhez, biztosítani kell a radioaktív anyagok védettségét A leszerelés elhúzódhat akár 30-40 élvet is a tervezett üzemidőhöz képest, ezért a konténment eredeti üzemidején túl is működnie kell

The Vaporsphere at ANL, USA, a former nuclear facility, now a warehouse

Dekontaminálás A dekontaminálás céljai: A dolgozókat érő dózisterhelés csökkentése a műveletek során A magasabb kategóriákba (nagy ill. közepes aktivitású) tartozó, szilárd radiokatív hulladékként eltemetendő hulladék mennyiségének minimalizálása Az újrafelhasználás lehetőségének növelése Mindig meg kell vizsgálni a haszon/költség elvet, figyelembe véve a másodlagosan keletkező radioaktív hulladékokat is

Szétszerelés, lebontás Sokféle szétbontási, vágási technika létezik Bizonyos technikák alkalmazhatók távirányítással is Másodlagos hulladékok keletkezése, mennyisége Az alkalmazott berendezések, robotok, távirányítás, vezérlés, vágó szerszámok stb. költségei, elérhetősége Karbantartás Egyszerűség: KISS elv A hulladék elszállítására alkalmas szállítókonténerek, a befogadó hely kapacitása

Handheld mechanical cutting equipment for small contaminated pipes (decommissioning with limited resources)

Example: Projection of CO 2 ice or water ice CO 2 ice pellets are projected at high speed against the surface The CO 2 pellets evaporate and remove the contamination The operator works in ventilated suit inside a ventilated room to remove CO 2 and contamination Needs some decontamination tests before selecting the process (not efficient for deep contamination)

New techniques are currently developed to improve the efficiency and reduce the effluents Methods based on laser ablation Increasing the pressure of the water jetting New chemical or electrochemical methods; new effluents treatment methods Other methods... But they are still under development!

Examples of Hand scabbling (labour intensive) Courtesy from Belgoprocess

Automatic wall shaver Close up view of the machine Use on a reprocessing cell wall Courtesy from Belgoprocess

Remote controlled jackhammer Courtesy from Belgoprocess

The cut pieces must match the material handling and removal requirements Output dismantling = Input material management e.g. Belgian standard : 400-l drum

Journalists watching decommissionin g activities at Vandellos NPP, Spain

Végső radiológiai felmérés Fel kell mérni a telephelyet Meg kell határozni a megmaradt radioaktív anyagok mennyiségét, elhelyeztkedését Bizonytani kell, hogy a törvényi szabályozásnak megfelel-e Unrestricted release esetében a telephelyet később akár óvodának is használhatják

Időszükséglet A jellemző időszükséglet néhány évtől néhány évtizedig tart Függ attól, hogy a bomlásra hagynak-e időt Ennek megfelelően a leszerelés végrehajtható egy lépésben vagy több, egymástól időben akár távoli lévő lépésben is Az adott ország jogszabályi környezetétől, konkrét rendelkezéseitől függően akkor is leszereltnek lehet tekinteni egy létesítményt, ha az belefoglaltatik egy már meglévő vagy épülő létesítménybe, amely hatósági ellenőrzés alá tartozik (pl. olyan esetben, ahol a telephelyen több létesítmény is van)

Opciók 1. Immediate dismatling (IAEA) DECON (NRC DOE) A létesítményt gyakorlatileg a leállítás után elkezdik leszerelni Minimális várakozási idő Várhatóan ez vezet a leggyorsabb eredményre A radioaktív izotópoknak nincs sok idejük lebomlani 2. Deferred dismantling - Safe enclosure SAFSTOR A létesítmény egy részét vagy egészét védett megőrzés állapotába helyezik Biztosítani kell az őrzést, biztonságot Költségcsökkentés! 3. Entombment ENTOMB Csak kivételes esetekben: Csernobil

Greifswald lebontási projekt https://www.iaea.org/ourwork/st/ne/nefw/wts- Networks/IDN/idnfiles/CuttingTechniqueWkp- Germany2011/EWN_Dismantling_of_the_reactors_on_ the_greifswald_nuclear_power_plant_site.pdf