Embed Size (px)
Citation preview
Опыт Центра технологических исследований Финляндии VTT в области обработки и удаления РАО – новаторские решения в Финляндии
Кари Рисалайнен, Маркус Олин, Эрика Хольт, Илона Линдхольм Центр технологических исследований Финляндии VTT
2 03/03/2015
Почему следует уделять внимание обработке и удалению РАО на начальной стадии ядерного проекта?
Опыт по работе с программами в области ядерной
энергетике и удаления ядерных отходов показывает, что это целесообразно
Ключевые преимущества: Экономия денежных средств в долгой
перспективе Возможность балансирования аспектов
производства энергии и требований по утилизации отходов
Упрощение процесса лицензирования ядерных реакторов
Помощь для инстанций при формулировке предписаний,
Упрощение планирования всего жизненного цикла ядерного топлива
Повышение степени приемлемости ядерных проектов
3 03/03/2015
Типичное поэтапное осуществление программы по обработке и удалению РАО
Источник: IGD-TP Vision 2011, 44 p.
N.B. Применима к хранилищам для всех типов РАО, в том числе: • Высокорадиоактивные отходы
(отработанное топливо) • РАО средней и низкой
активности • Эксплуатационные отходы • РАО при выводе АЭС из
эксплуатации
4 03/03/2015
Метод захоронения отработанного топлива KBS-3 в гранитной коренной породе
Source: Posiva Oy
5 03/03/2015
БЕЗОПАСНАЯ УТИЛИЗАЦИЯ
ДОЛГОВРЕМЕННАЯ ГЕРМЕТИЗАЦИЯ И ИЗОЛЯЦИЯ БЛ
АГО
ПР
ИЯ
ТНЫ
Е У
СЛО
ВИ
Я
ДЛЯ
КО
НТЕ
ЙН
ЕРА
В Б
ЛИЖ
НЕ
Й
ЗОН
Е
ИС
ПЫ
ТАН
НЫ
Е Т
ЕХН
ИЧ
. ХА
РАКТ
ЕР
ИС
ТИКИ
И
СКУ
СС
ТВЕ
НН
ЫХ
БАР
ЬЕРО
В
БЛАГОПРИЯТНЫЕ ПРЕДСКАЗУЕМЫЕ УСЛОВИЯ КОРЕННОЙ ПОРОДЫ И ГРУНТОВЫХ ВОД
ХОРОШО ИЗВЕСТНЫЕ КАЧЕСТВЕ МАТЕРИАЛОВ
ГЛУБИНА
ПРИЕКТИРОВАНИЕ НАДЕЖНОЙ СИСТЕМЫ
УДЕРЖАНИЕ, ЗАМЕДЛЕНИЕ ПРОЦЕССОВ И РАЗБАВЛЕНИЕ ПРИ ПОМОЩИ ПРОЧИХ
БАРЬЕРОВ
НИ
ЗКИ
Й У
РОВ
ЕНЬ
П
ЕРЕД
АЧИ
В Г
ЕОС
ФЕР
У
МЕД
ЛЕН
НО
Е В
ЫС
ВО
БО
ЖД
ЕНИ
Е И
З ТО
ПЛ
ИВ
НО
Й М
АТРИ
ЦЫ
НИ
ЗКИ
Й У
РОВ
ЕНЬ
Д
ИФ
ФУЗ
ИИ
В Б
УФЕР
Е
Концепция безопасности
Схема:Posiva Oy
6 03/03/2015
ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ: метод KBS-3 в Финляндии
Объекты: под землей, инкапсуляция
Определение размеров и сроков
Принципы безопасности и функции
Знания: участок и материалы Технические решения Функционирование Обоснование проекта Сценарии работы Оценка безопасности в
эксплуатации Эффективность
функционирования и жизненный цикл
Система утилизации Знания: материалы и
коренные породы Предполагаемые условия и
процесс изменения Функция безопасности:
системы искусственных барьеров и коренная порода
Технический проект Сценарии Демонстрация безопасности Характеристики и
оптимизация
Участок Исходное положение:
концепция безопасности, необходимые мощности
Знания: минералы, геохимия, поток грунтовых вод
Модели коренных пород Доминирующие процессы
в коренных породах Перспективные процессы
изменения: влияние строительства
Анализ пригодности Целевые качества
коренной породы Анализ пригодности к
эксплуатации
7 03/03/2015
Демонстрация безопасности системы утилизации Основная задача: демонстрация безопасности
системы утилизации Решение: техн.обоснование безопасности.
Международные исследования в области методологии техн.обоснования безопасности, в частности в МАГАТЭ и ОЭСР. Численная оценка безопасности как часть техн.обоснования безопасности. Ответственность за техн.обоснование безопасности несет соискатель лицензии Ключевые преимущества: техн.обоснование
безопасности связывает вместе все исследования в области безопасности. Понимание методологии способствует применению of поэтапного подхода. Ведется запись выполненных работ для соискателя, а также для инстанции, отвечающих за безопасность, последующее ознакомление заявлением о предоставлении лицензии. Техн.обоснование безопасности будет пополняется деталями в ходе последующих стадий в процессе получения лицензии
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм ([email protected]), Кари Расилайнен ([email protected])
Источник: NEA, 2012. Methods for Safety Assessment of Geological Disposal Facilities for Radioactive Waste. Outcomes of the NEA MeSA Initiative. ISBN 978-92-64-99190-3. (http://www.oecd-nea.org/rwm/reports/2012/nea6923-MESA-initiative.pdf)
8 03/03/2015
Основная задача: Гидрогеологические условия трещиноватых пород в Олкилуото являются значимым фактором принимая во внимание функциональные характеристики хранилища отработанного топлива в Финляндии. Решение: Программа расчета методом
конечных элементов FEFTRA , разработанная VTT для симуляции соединенных потоков жидкости, теплопроводность, передвижение растворенных веществ в трещиноватой гетерогенной среде. Программа включает новейший генератор сетки и метод калибровки (EnKF). Ключевые преимущества: помощь при
описании характеристик объекта Posiva и для проектов по анализу безопасности при захоронении ядерных отходов в Финляндии.
Моделирование потоков грунтовых вод в трещиноватых породах
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм ([email protected]), Кари Расилайнен ([email protected] FEFTRATM – Verification – Update 2013: http://www.posiva.fi/files/3455/WR_2013-60.pdf, Simulations of Hydrogeological Evolution at Olkiluoto: http://www.posiva.fi/files/3074/WR_2012-35_2.5.pdf
Геометрия гидрогеологических зон
Объект Олкилуото в Эурайоки
ОНКАЛО
Моделированный объем породы и Гидропроводность породы
Моделированная минерализация
9 03/03/2015
Процессы в установке по инкапсуляции РАО
Основная задача: отсутствие образца Решение: Обращение с отработанным ядерным топливом Инкапсуляция Дизайн канистры Противорадиационная защита Полное содержание радиоактивности Остаточное тепловыделение Анализ процесса охлаждения Безопасность в эксплуатации
Ключевые преимущества:
Понимание технических решений и требований для получения лицензии. Средства анализа для оценки безопасности.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм ([email protected]), Кари Расилайнен ([email protected])
Источник: Posiva Oy
10 03/03/2015
Механическая характеристика и оценка срока эксплуатации медной канистры для РАО
Основная задача: оценка срока эксплуатации канистры для РАО в сложном напряженном состоянии, обусловленном внутренним нагревом в результате остаточной активности содержимого и буфера из бентонита Решение: Экспериментальное тестирование
медной канистры и типов повреждения. Моделирование ползучести и релаксации напряжения, основанных на опытных данных, конечно-элементарное моделирование давления и нагрузки во время захоронения. Оценка срока эксплуатации канистры сварочных швов. Ключевые преимущества:
Усовершенствованные модели для определения предполагаемого уровня напряжения и механических характеристик для создания надежной медной канистры.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм ([email protected]), Сату Туурна ([email protected])
11 03/03/2015
Структура монтмориллонита
Основная задача: Структура глинистого материала отличается симметричным сложением пачек слоев. Перемещение радионуклидов в насыщенном водой монтмориллонита зависит среди прочего от пропорции воды внутри и снаружи груды монтмориллонита. Важно понять, как различные физико-химические параметры влияют на эти два типа воды.
Решение: В исследованиях структуры монтмориллонита, проводимых институтом VTT, сочетается несколько методов: определение пористости анионов, малоугловое рассеяние рентгеновских лучей, ядерно-магнитный резонанс, поперечный электромагнитный тип колебаний и рентгеновская микротамография.
Ключевые преимущества: Применение различных технических методов позволяет лучше понимать структуру монтмориллонита нежели применение одного метода. Результаты исследований позволят лучше понять макроскопическое поведение монтмориллонита.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм ([email protected]), Кари Расилайнен([email protected])
Томографическое изображение, полученное прибором SkyScan microCT, показывающее MX-80 с плотностью в сухом состоянии of 0.7 г/см3. Светло-синий и синий: эпоксид/вода и глина, Зеленый, желтый и красный: примеси с более высокой плотностью. Ссылка: Olin et al. 2011.
12 03/03/2015
Микробиологическая безопасность при утилизации ядерных отходов
Основная задача: Микроорганизмы могут оказать негативное влияние на многобарьерную защиту, усилить газообразование и оказать значительное воздействие на миграцию радиоизотопов с геологического захоронения РАО. Решение: Методы взятия проб из глубоких
слоев биосферы Земли. Характеристика микробного разнообразия и метаболической активности микроорганизмов в месте геологического захоронения РАО. Воздействие микроорганизмов на многобарьерную защиту, в особенности на бентонит и медь. Ключевые преимущества: Понимание
рисков, сопряженных с жизнедеятельностью микроорганизмов при окончательном удалении высоко-, средне- и низкорадиоактивных отходов. Применение этих знаний для проектирования и моделирования многобарьерной защиты.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм ([email protected]), Пяйви Киннунен ([email protected])
13 03/03/2015
Проектирование сооружений и геотехника инженерных защитных систем Основная задача: проектирование сооружений и
геотехника компонентов объекта захоронения, а именно буфера, засыпки и затычек туннеля с целью сохранения работоспособного состояния объекта для обеспечения долгосрочной безопасности.
Решение: Компоненты буфера и засыпки спроектированы таким образом, чтобы они соответствовали требованиям долгосрочной безопасности после насыщения и набухания. Плотность компонентов при водонасыщении должна оставаться в пределах, свидетельствующих об их достаточной насыщенности для заполнения всего пространства с определенными характеристиками, а также о достаточной эластичности для защиты канистры, например, в случае сдвижения пород.
Ключевые преимущества: Тщательное проектирование компонентов позволяет создать предсказуемые и благоприятные для канистры механические, геохимические и гидрогеологические условия, а также позволят защитить канистры от внешних процессов, которые могут поставить под угрозу полную герметичность отработанного топлива и связанных с ним радионуклидов, а также ограничить и замедлить выброс радионуклидов в случае поломки канистры.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм ([email protected]), Эрика Хольт ([email protected]) POSIVA 2012-14. Posiva Oy, Eurajoki.
14 03/03/2015
Производство компонентов из бентонита Основная задача: Система искусственных
барьеров состоит из нескольких компонентов вокруг канистры и наполнителя туннеля и включает в себя буферные блоки и диски, закладочные блоки и гранулы.
Решение: Узнать организации, занимающиеся развитием методов и свойств материалов при линейном сжатии и с равномерно распределенным статическим давлением, оказываемым на блоки из бентонита, а также производством гранул методом уплотнения и прессования.
Ключевые преимущества: Оптимальные качества компонентов могут быть достигнуты с использованием различных типов материалов, абсолютной влажности, достижимой плотности и прочности в соответствии с требованиям монтажа и эксплуатации. Проектирования систем и прогнозирование качества, достигаемых в процессе производства, осуществляются за счет моделирования.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм ([email protected]), Эрика Хольт ([email protected])
Производство и измерение качества изостатических блоков (сверху), необработанный бентонит и одноосевые блоки с покрытием (в центре), готовые прессованные гранулы (внизу).
15 03/03/2015
Блоки из бентонита Гранулы из бентонита Бетонные балки Дренующий слой Бетонные балки Медная пластина
Демонстрации концепции искусственных барьеров по месту установки Основная задача: Планирование и проведение
демонстрационных испытаний в хранилище.
Решение: Демонстрационные тесты компонентов системы искусственных барьеров были выполнены в неполном и полном объеме. Цель – получение информации о процессах в бентоните на ранней стадии, сравнение конструкции с чертежом и выполнение экспериментов для сбора данных для последующих анализов и разработки модели. Тестирование по месту установки позволяет получить информацию о взаимодействии в реальном времени буфера и наполнителя и прочих компонентов системы искусственных барьеров. Анализ свойств (водопоглощение, набухание, эрозия, утечка воды, влияние нагревания канистры, нагрузочное сопротивление и влияние условий в ближайшей зоне.
Ключевые преимущества: Результаты демонстрационного тестирования позволяют получить представление о проектировании, правилах безопасности и функционировании хранилища.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм ([email protected]), Эрика Хольт ([email protected]) EU DOPAS project (http://www.posiva.fi/dopas)
Сверху: Демонстрация на месте среднего по размеру буфера KBS-3V . Внизу: Чертеж крышки туннеля в полную величину для конструкции 2014 construction. (Onkalo, Finland).
16 03/03/2015
Нормативный контроль Основная задача: Нормативный орган
нуждается в независимом анализе и в обширных знаниях технических специалистов в ходе строительства и в период рассмотрения заявки на предоставление лицензии на эксплуатацию ядерной установки.
Решение: Институт VTT финансируется
государством, оказывает поддержку отечественной организации в области ядерного регулирования и ядерным компаниям, а также зарубежным предприятиям. В целях избежания конфликта интересов и соблюдения беспристрастности, конфиденциальности и прозрачности, VTT соблюдает следующие принципы:
- Иной анализ, - Иной персонал, - Иное оборудование и - Иное компьютерное обеспечение. Ключевые преимущества: В ходе процесса лицензирования нормативный орган получает независимую оценку безопасности и анализы с целью обеспечения выполнения установленных требований и гарантии соответствия ядерной установки аттестационным критериям.
Контакты и ссылки: Илона Линдхольм ([email protected])
Оценка продолжительности процесса лицензирования ядерных установок в Финляндии:
17 03/03/2015
Примеры последних проверок хранилища отработанного топлива на соответствие требованиям законодательства,
проведенных VTT Обзор современного состояния:
коррозия меди Обзор процесса сбора
информации экспертом Posiva Обзор процесса составления
сценариев Posiva Протокол анализа обеспечения
пожарной безопасности Posiva
Source: Posiva Oy.
18 03/03/2015
ОПЫТ ФИНЛЯНДИИ: Прием в эксплуатацию
Posiva Oy: История и будущее При поддержке SROY & VTT
19 03/03/2015
ЗАКЛЮЧЕНИЯ ИЗ ФИНЛДЯНДИИ Повышение степени приемлемости ядерных проектов при условии
наличия достоверного плана по управлению РАО Срок эксплуатации двух хранилищ низко- и среднеактивных отходов
превышает 15 лет Планируется продлить срок эксплуатации для РАО,
образующихся при выводе АЭС из эксплуатации Успешное выполнение плана по захоронению высокоактивных
ядерных отходов (отработанного топлива в Финляндии) Posiva Oy совместно с S&R Oy и VTT ставит перед собой целью
начать строительство примерно в 2015 году и ввод в эксплуатацию в 2022 году Было решено множество технических и инженерных проблем,
продолжается обширная исследовательская работа Эти знания могут применяться и в других программах по утилизации
отходов
20 03/03/2015
Спасибо за Ваше внимание!
Контакты: Кари Расилайнен
Эл. почта: [email protected] Моб.: +358 40 503 5246
www.vtt.fi
