При переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) АЭС свыше 99 % общей активности образующихся продуктов деления урана концентрируется в жидких высокоактивных отходах (ВАО). Согласно нормативам МАГАТЭ, жидкие РАО подлежат отверждению. В настоящее время иммобилизация ВАО в матрицы возможна на основе стекла двух типов: боросиликатного и алюмофосфатного. На ФГУП «ПО «Маяк» в настоящее время используется второй тип.
В статье Ремизова М. Б., Мелентьева А. Б., Шайдуллина С. М., Вербицкого К. В., Козлова П. В., Бендасова Д. И. рассматриваются вопросы разработки и испытания эвакуируемого малогабаритного плавителя прямого джоулевого нагрева дизайна ФГУП «ПО «Маяк» для отверждения ЖРО от переработки ОЯТ в боросиликатное стекло в рамках создания нового комплекса остекловывания ВАО.
На заводе РТ-1 для получения алюмофосфатного стекла применяют неэвакуируемые электропечи типа ЭП-500, в которых нагрев происходит за счет прямого прохождения тока промышленной частоты через расплав. Четыре такие печи уже отработали проектный срок и были выведены из эксплуатации, в 2020 г. была остановлена пятая печь. В 2025 году планируется ввод в эксплуатацию шестой промышленной электропечи данного типа.
Перспективные решения в области остекловывания ЖРО предусматривают демонтаж отработанного плавителя, его фрагментацию и размещение наиболее активных частей совместно с отвержденными высокоактивными отходами. В связи с этим в 2028 году на заводе планируется запуск нового комплекса остекловывания в составе двух малогабаритных удаляемых плавителей типа ЭП на алюмофосфатном стекле для переработки «проблемных» ВАО сложного состава, накопленных на предприятии, и некоторых растворов от текущей переработки ОЯТ энергетических реакторов. Для отверждения большей части этого потока жидких ВАО предполагается использовать новый малогабаритный плавитель прямого электрического нагрева на боросиликатном стекле, что позволит включать в матрицу существенно большее количество радионуклидов по сравнению с алюмофосфатным стеклом.
В 2015 году на предприятии была начата разработка нового эвакуируемого малогабаритного плавителя собственного дизайна со сроком службы не менее трех лет. Первый прототип с максимальной мощностью 250 кВт испытывался в 2018-2019 гг. Общая продолжительность его эксплуатации составила 200 суток. За это время были установлены оптимальные электрические и временные параметры системы управления электропечи, проверена работоспособность всех электродов, испытаны разные варианты их коммутации. Существенным недостатком первого прототипа являлась необходимость длительной подготовки к сливу стекломассы.
В 2019-2020 гг. был изготовлен и подвергнут испытаниям второй доработанный прототип правителя. Модернизации подверглась в первую очередь его донная часть. Производительность плавителя по исходному раствору составила 15 дм3/ч.
В 2022 году был разработан проект третьего варианта малогабаритного удаляемого плавителя. Существенным изменениям подверглись его кладка, корпус, крышка, теплоизоляция, электроды и сливное устройство. Для испытаний был предложен новый состав боросиликатного стекла. Испытания третьего прототипа будут проведены в 2024 году. По плану после испытаний он будет включен в состав нового комплекса остекловывания ФГУП «ПО «Маяк», создаваемого в рамках ФЦП ЯРБ-2. Запуск нового комплекса в эксплуатацию запланирован на 2028 год.
Подробнее об эволюции конструкции и результатах испытаний трех прототипов новых плавителей прямого джоулева нагрева читайте в журнале «Радиоактивные отходы».
