Репортаж от Wedoany，Управление по охране окружающей среды Министерства энергетики США (DOE-EM) опубликовало запрос информации (RFI) для получения мнений промышленности о полезном повторном использовании до 530 000 галлонов тяжелой воды, в настоящее время хранящейся на площадке Саванна-Ривер (SRS) в Южной Каролине. Эта тяжелая вода ранее использовалась в качестве замедлителя в реакторах по производству трития и плутония.
Помощник министра EM Тим Уолш (Tim Walsh) заявил, что запасы тяжелой воды на площадке Саванна-Ривер являются важным национальным стратегическим активом, и этот RFI является ключевым шагом в определении отраслевых партнеров, которые могут помочь максимизировать ценность этого ресурса для поддержки энергетической безопасности США. RFI приглашает к участию широкий круг заинтересованных сторон, включая отрасли с четкими потребностями и опытом в обработке тяжелой воды, а также субъекты, заинтересованные в изучении возможности создания новых объектов или прямой аренды земли на SRS. Тяжелая вода обладает уникальными свойствами и может использоваться в передовых ядерных приложениях, передовых исследованиях и производстве медицинских изотопов. DOE заявляет, что этот RFI является ключевым шагом к максимизации ценности этого стратегического ресурса путем определения путей внутренней переработки, очистки и повторного использования.
DOE-EM стремится изучить инновационные пути повторного использования тяжелой воды для удовлетворения критических внутренних потребностей. RFI направлен на определение потенциальных применений тяжелой воды, дейтерия или производных изотопов, которые могут напрямую принести пользу внутреннему рынку США и укрепить национальные цепочки поставок; оценку технических возможностей по обработке, переработке, удалению трития и очистке тяжелой воды, особенно в присутствии трития; оценку рамок сотрудничества с внешними партнерами, включая создание потенциальных объектов на площадке SRS для содействия эффективному использованию тяжелой воды; предоставление информации для будущих стратегий долгосрочного управления запасами тяжелой воды, что может привести к будущим тендерам или возможностям для сотрудничества.
В настоящее время на SRS хранится около 530 000 галлонов тяжелой воды (оксида дейтерия, D2O), находящейся на уровне -40 в баках-замедлителях реакторных зданий C, K и L, а также в бочках, хранящихся в реакторных установках L и K. Эти объекты имеют прочные, толстостенные инженерные конструкции для изоляции радиоактивных материалов. Баки-замедлители на уровне -40, расположенные в реакторных зданиях C, K и L, содержат большие объемы тяжелой воды. Уровень -40 относится к подземной отметке тяжелых бетонных реакторных конструкций, обеспечивающих превосходную радиационную защиту и физическую безопасность от внешних воздействий. Хотя реакторы C, K и L больше не работают, их укрепленные технологические зоны были преобразованы в хранилища долгосрочных стратегических материалов. Реактор C служит основным узлом для централизованного хранения тяжелой воды-замедлителя. Часть запасов содержит различные степени загрязнения тритием и обогащения и хранится в герметичных промышленных бочках. Эти бочки размещаются в пределах установленных границ объектов в комплексах реакторов K и L, что позволяет гибко классифицировать материалы по уровням чистоты.
Хранение тяжелой воды интегрировано в более широкую инфраструктуру обращения с ядерными материалами на этих конкретных площадках. Помимо бочек с тяжелой водой, Национальное управление по ядерной безопасности (NNSA) использует укрепленное здание реактора K для безопасной интеграции и проверки неплутониевых лунок. Бассейн выдержки, расположенный в бывшем здании реактора L, имеет бетонные стены толщиной от 2,5 до 7 футов и вмещает 3,4 миллиона галлонов легкой воды, используемой для экранирования и безопасного охлаждения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) из отечественных и зарубежных исследовательских реакторов перед химической переработкой.
DOE отмечает, что запасы тяжелой воды хранятся в различных баках-замедлителях и бочках, демонстрируя различные степени загрязнения, обогащения тритием и дейтерием. Эта тяжелая вода ранее использовалась в качестве замедлителя в реакторах по производству трития и плутония и была сохранена из-за высокой концентрации дейтерия, что делает ее ценным ресурсом. В настоящее время у DOE нет специализированных объектов для удаления трития из тяжелой воды. Хотя Национальная лаборатория Саванна-Ривер (SRNL) продемонстрировала опыт в удалении трития и может поддерживать разработку планов проектов, оценок затрат и независимых экспертиз, любое сотрудничество с SRNL по прямому участию в таких услугах должно согласовываться отдельно заинтересованной стороной с SRNL. DOE заявляет, что отраслевые партнеры могут свободно сотрудничать с любым субъектом, который они сочтут подходящим, для удовлетворения потребностей в удалении трития или других видах обработки. Кроме того, как только отраслевой партнер успешно отделит тритий от тяжелой воды, DOE может быть заинтересован в получении и использовании трития; такое потенциальное соглашение обеспечит полезный путь утилизации трития и поддержит программные требования внутри DOE.
В начале 1950-х годов на SRS было построено пять ядерных реакторов для производства плутония и трития, необходимых для ядерного оружия. Однако ни один из этих реакторов не мог производить эти материалы или даже войти в начальный процесс запуска до ввода в эксплуатацию зоны 400/D на SRS. Огромная зона 400/D была одной из первых завершенных производственных зон на SRS, и ее единственной целью было снабжение реакторов тяжелой водой. Реакторы SRS отличались от реакторов на Хэнфордском комплексе (Hanford Site) в штате Вашингтон, которые использовались для производства плутония для испытания «Тринити» и атомной бомбы, сброшенной на Нагасаки; те реакторы были с графитовым замедлением. Реакторы SRS были с тяжеловодным замедлением; тяжелая вода значительно превосходит графит по способности замедлять нейтроны в процессе деления, а также охлаждает реактор. Строительство реакторов SRS было завершено с разницей во времени, чтобы они могли постепенно вводиться в эксплуатацию по мере того, как зона 400/D производила необходимое для каждого из них количество тяжелой воды. Операции с тяжелой водой на SRS были прекращены в 1982 году, когда было произведено необходимое количество со значительным избытком. Большая часть была использована в реакторах SRS или для других целей внутри страны, в то время как значительные объемы были экспортированы в другие страны. К 1989 году все реакторы были остановлены, что еще больше увеличило запасы тяжелой воды.
Тяжелую воду можно утилизировать путем ее фиксации в геополимерах, но это дорого и трудоемко. Управление науки DOE связалось с группой по обработке водорода SRNL для изучения методов удаления трития из тяжелой воды с целью ее повторного использования. Группа по обработке водорода изучила существующие методы удаления трития, включая простую дистилляцию, комбинированный электролизно-каталитический обмен и криогенную дистилляцию, и отдала предпочтение методу, сочетающему все три подхода. Технический руководитель проекта SRNL Лукас Анжелетт Анжелетт (Lucas Angelette Angelette) заявил, что их комбинация позволяет обрабатывать 100% воды, рекуперировать 100% тяжелой воды и получать газообразный тритий, который DOE может продавать. Кроме того, тяжелая вода содержит редкие и ценные изотопы кислорода, которые, как и дейтерий, полезны в медицине. Один из этих изотопов используется в ПЭТ-сканировании и может стоить тысячи долларов. Группа проводит оценку затрат для пилотной системы и полноценного производственного объекта. Некоторое финансирование уже доступно для приобретения капитального оборудования для пилотной системы. Тем временем DOE теперь хочет, чтобы промышленность взяла на себя эту задачу; крайний срок подачи ответов на RFI — 21 сентября.
