Целью настоящего проекта является разработка и внедрение нового метода плазменной обработки радиоактивных элементов конструкций реакторов, в частности реакторов типа РБМК. Актуальность поставленной задачи обусловлена рядом важных задач: вывод из эксплуатации и утилизация отработавших элементов конструкций ядерных энергетических установок типа РБМК, утилизация отработанной графитовой кладки, содержащей ряд активных изотопов ¹⁴C,  ⁶⁰Со, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs и др.

Описание разработки:

Предлагаемая разработка направлена на плазменную очистку и переработку отработавших активных элементов ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Одним из направлений исследования является поверхностная плазменная обработка конструкций ЯЭУ, имеющих поверхности сложной геометрии и выполненных из различных сплавов металлов. Использование плазмы газового разряда, обеспечивающей ионное распыление поверхности с любой сложной геометрией благодаря формированию области катодного падения напряжения, позволит проводить дезактивацию на месте расположения ЯЭУ и избежать предварительной подготовки (распиливание, транспортировка) для последующей обработки.

Второе актуальное направление связано с проблемой вывода из эксплуатации АЭС с реакторами типа РБМК. Одним из возможных механизмов загрязнения поверхности графитовой кладки и других элементов конструкции выводимого из эксплуатации реактора является нейтронная активация атомов азота из охлаждающей газовой смеси, а также процесс интеркаляции мигрирующих радиоактивных изотопов между графен-графеновыми слоями, формирующими пространственную структуру графита. Вероятно, это приводит к тому, что графитовая кладка РБМК приобретает значительную активность именно в приповерхностных слоях. Методика эффективной дезактивации поверхности графитовой кладки, а также поверхностей элементов конструкции реакторного блока (трубопроводы, насосы и турбогенераторы), значительно снижает класс опасности остающихся РАО. Также среди наиболее поверхностно загрязненных элементов конструкции ЯЭУ радиоактивными элементами являются оболочки канала и ТВЭЛов, выполненные из дефицитного сплава циркония с ниобием, которые целесообразно дезактивировать для вторичного использования. Можно оценить, что данная методика позволяет значительно уменьшить (сконцентрировать) конечный объем выделяемых активных изотопов, относящихся к Классу 1 и Классу 2 РАО (долгоживущие отходы с периодом полураспада отдельных радионуклидов более 30 лет) и подлежащих размещению в пунктах глубинного захоронения РАО (ПГЗРО). В результате применения предлагаемой технологии активность элементов конструкций ЯЭУ будет существенно снижена, что позволит характеризовать обработанные конструкции по Классу опасности 3 и значительно упростить условия их хранения и последующей переработки.