Потенциально пожаровзрывоопасные технологические процессы радиохимических производств

Одним из важнейших вопросов, решаемых на каждом из предприятий атомной промышленности, является безопасность, составная часть которой - пожаровзрывобезопасность технологических процессов. Вопросы безопасности решаются путем комплексной защиты биологических объектов и, прежде всего, человека для создания безопасной среды обитания, включающей землю, воду и воздух.

Правильная организация противовзрывопожарных мероприятий невозможна без понимания сущности радиохимических и физических процессов и их потенциальной опасности. Знание этих процессов дает возможность обеспечения требуемой безопасности. Основной опасностью при нормальном осуществлении радиохимических процессов (РХП) является воздействие на персонал радиационных факторов, что определяет организацию контролируемых зон доступа:

  • • Необслуживаемые помещения (первая зона) - размещение технологического оборудования и коммуникаций. Условия эксплуатации и радиационная обстановка не допускают в них пребывание персонала.
  • • Периодически обслуживаемые помещения (вторая зона) - размещение технологического оборудования и коммуникаций. Эксплуатация и радиационная обстановка допускает ограниченное время пребывания в них персонала.
  • • Помещения постоянного пребывания персонала (третья зона, control RM). Радиационная обстановка допускает возможность постоянного пребывания персонала в течение всего рабочего времени

При такой организации процесса большое значение имеет организация вентиляции. Основными критериями Обеспечение безопасного ведения радиохимического процесса при трехзональном размещении оборудования достигается выполнением следующих принципов организации вентиляции:

  • • соотношение давления между зонами обеспечивает направление его перетоков от менее к более загрязненным участкам;
  • • сохранение устойчивого соотношения по направлению движение воздуха при внезапном выходе из строя одной из вентиляционных систем.
Контролируемые зоны доступа

Рис. Контролируемые зоны доступа

Технологические процессы РХП предприятий являются потенциально пожаровзрывоопасными в случаях, если при их проведении:

  • 1) образуются или используются горючие газы (водород, аммиак, метан, оксид углерода и др.);
  • 2) используются горючие жидкости (экстрагенты, углеводородные разбавители и другие органические жидкости);
  • 3) используются смеси восстановителей с азотнокислыми окислителями (смеси экстрагентов и органических сорбентов с азотной кислотой и нитратами; азотнокислые растворы, содержащие органические продукты и др.).

К современным технологическим операциями РХП относят:

  • • хранение отработавших тепловыделяющих сборок;
  • • рубка топлива и термохимическая обработка;
  • • растворение металлсодержащего сырья;
  • • фильтрование;
  • • переработка методами жидкостной экстракции и сорбции;
  • • подготовка исходных растворов, а также растворов, содержащих восстановители и окислители;
  • • образование и применение газовоздушных систем;
  • • использование осадительных процессов с последующей прокалкой осадков;
  • • хранение отработавших растворов, перлитных суспензий, используемых в процессах передела;
  • • упаривание высокоактивных и среднеактивных растворов.

Представленные процессы характеризуются потенциальной пожаровзрывопасностью (см. Таблицу), связанной с применением в реакциях химических реагентов (восстановителей и окислителей) или образование таких веществ в результате реакции и превышение их безопасных концентраций. Результаты исследований потенциальной пожаровзрывопасности процессов до их внедрения позволяет получить характеристики веществ и смесей, используемых в технологических процессах радиохимических производств такие как нижний концентрационный предел распространения пламени (величины срн для водорода, аммиака, оксида углерода и метана составляют соответственно 4,0; 13,0; 12,0 и 4,0 объемных процента); минимальная флег- матизирующая концентрация - наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении компонентов; объем воздуха (инертного газа), необходимый для разбавления одного объема газовой смеси до ПБЭ; температурой вспышки и нижним температурным пределом распространения пламени. В совокупности эти показатели позволяют решать практические задачи по оценке воспламеняемости газовых смесей и обеспечению безопасных условий работы с ними.

Таблица. Перечень потенциально пожаровзрывоопасных технологических процессов радиохимических производств предприятий ядерного топливного цикла

Операция

Потенциальная опасность

Растворение отработавшего ядерного топлива

Интенсивное газовыделение при наличии органических веществ в регенерированной азотной кислоте; выделение водорода

Осветление растворов (фильтрование)

Выделение водорода; интенсивное газовыделение при окислении флокулянтов азотной кислотой; осушение содержимого фильтра и нагрев за счет тепла радиоактивного распада

Денитрация плава уранилнитрата

Тепловой взрыв при наличии в плаве экстрагента или продуктов его превращения в виде отдельной фазы

Отделение U и Ри от других актинидов и продуктов деления методом жидкостной экстракции

Выделение водорода; образование горючей смеси паров экстрагента с воздухом; создание избыточного давления в закрытом аппарате (или при недостаточной пропускной способности сду- вок) за счет окислительных процессов в смеси экстрагента и/или восстановителя с азотной кислотой;возникновение теплового взрыва в смеси экстрагента с азотной кислотой

Получение плава уранилнитрата

Тепловой взрыв при содержании в упариваемом растворе экстрагента (или продуктов его превращения) сверх пределов растворимости

Аффинаж Ри

Выделение водорода; создание избыточного давления в аппарате за счет газовыделения при окислении экстрагента азотной кислотой, в том числе и в результате теплового взрыва;

Образование и накопление горючей газовоздушной смеси в сдувочных коллекторах

Сорбционное извлечение продуктов деления (на примере Cs-137, Pm-147, Am-241 в виде диоксида)

Выделение водорода; создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного процесса газовыделения в азотнокислом растворе при окислении восстановителя;

создание избыточного давления в аппарате за счет газовыделения при окислении сорбента азотной кислотой; тепловой взрыв при осушении органического сорбента в нитратной форме или из азотнокислого раствора и нагревании

Хранение высокоактивных жидких растворов, перлитных суспензий, отработавшего экстрагента

Выделение радиолитического водорода и метана;

образование горючей смеси паров отработавшего экстрагента и продуктов его гидролиза и радиолиза с воздухом тепловой взрыв при наличии в азотнокислом растворе экстрагента в виде отдельной фазы и нагревании

Упаривание растворов средней активности и высокоактивных растворов

Выделение водорода; тепловой взрыв при наличии в упариваемом растворе экстрагента или продуктов его превращения в виде отдельной фазы и нагревании.

Остекловывание высокоактивных отходов

Образование способной к воспламенению газовой смеси с оксидом углерода (СО) при недостаточном окислении восстановителей азотнокислыми окислителями; создание избыточного давления в печи при попадании восстановителя в количестве, превышающем регламентное

Денитрация плава уранилнитрата

Тепловой взрыв при наличии в плаве экстрагента или продуктов его превращения в виде отдельной фазы

Приготовление раствора гидразин- нитрата

Создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного газовыделения при окислении гидразина азотной кислотой

Упаривание азотнокислых растворов, содержащих восстановители

Создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного газовыделения при окислении восстановителей азотной кислотой

Электрохимическое и каталитическое восстановление урана

Выделение водорода

Использование гидразина в качестве восстановителя

Образование азотистоводородной кислоты и взрывоопасных азидов; создание избыточного давления в аппарате за счет интенсивного газовыделения при окислении гидразина азотной кислотой

Для обеспечения пожаровзрывобезопасности РХП рекомендуется соблюдать следующие условия:

  • • содержание горючих газов в газовых смесях не должно превышать величины ПБЭ; величина ПБЭ не должна превышать 50 % величины фн для горючего газа или смеси горючих газов с учетом динамики их выделения;
  • • температура горючих жидкостей не должна превышать величины ПБЭ (величина ПБЭ принимается на 10 °С ниже величины Тн, наименьшей температуры жидкости, при которой происходит воспламенение паровоздушных смесей);
  • • пропускная способность сдувок аппаратов должна обеспечивать отвод выделяющихся газов в момент их максимального выделения;
  • • время нахождения смесей экстрагентов, сорбентов и восстановителей в закрытых аппаратах должно быть обусловлено технологической необходимостью при контроле за температурой содержимого и давлением в аппарате;
  • • наличие органических веществ сверх пределов растворимости в азотнокислых растворах, подаваемых на высокотемпературные операции (упаривание, ректификация HN03, получение плава уранилнитрата, денитрация), должно быть исключено;
  • • нагревание в закрытых аппаратах азотнокислых растворов до температур выше 120 °С должно быть исключено;
  • • хранение сорбентов в нитратной форме допускается при влажности не менее 50 %
  • • осушение органических сорбентов, содержащих нитратные группы, должно быть исключено;
  • • во избежание осушения сорбента за счет теплоты радиоактивного распада допустимые количества радионуклидов в сорбционных колоннах должны быть обоснованы теплофизическими расчетами;
  • • содержание восстановителей при упаривании азотнокислых растворов должно быть ограничено такими величинами, чтобы в случае возникновения экзотермических процессов окисления восстановителей давление в аппарате не превысило допустимого;
  • • высушивание смесей органических веществ (восстановителей) с нитратами с последующим нагреванием должно быть исключено;
  • • при хранении растворов и суспензий не допускается осушение осадков.

Литература

  • 1. РБ-060-10 Положение об оценке пожаровзрывобезопасности технологических процессов радиохимических производств
  • (действующая редакция).
  • 2. НПБ 113-03. Пожарная безопасность атомных станций. Общие требования (действующая редакция).
  • 3. ППБ-АС-2011 Правила пожарной безопасности при эксплуатации атомных станций.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >