Радиоактивная металлургия – подотрасль, стоящая на границе радиохимии и металлургии, пока еще не появилась в России, но все предпосылки для ее появления в ближайшем будущем уже есть.
За десятилетия развития атомной энергетики образовалось несколько десятков миллионов тонн стали, загрязненной радиоактивными изотопами. Это и конструкции реакторов, различного промышленного оборудования, связанного с производством радиоактивных материалов, ядерного топлива или оружейных изотопов, а также большое количество загрязненной при ликвидации радиационных аварий техники. Например, только в Чернобыле находится около 1 млн тонн радиоактивного металлолома.
Просто переплавить его нельзя, поскольку готовое изделие из такого сырья тоже получается радиоактивным. Потому радиоактивный металл просто выводится из оборота и складируется как радиоактивные отходы. Считалось, что очистить металл от радиоактивных изотопов нельзя. Но это оказалось не так.
ООО «Промышленная компания «Технология металлов» недавно опубликовала работу группы исследователей, посвященную как раз дезактивации радиоактивного металлолома. Авторы отметили, что производится дезактивация высоколегированных сталей, но в несколько стадий и с большими затратами, что делает невыгодным переработку обычных сталей. Они пошли дальше и разработали метод дезактивации в одну стадию.
Если кратко, то их подход состоит в следующем. Во-первых, радиоактивное загрязнение металлов, как правило, поверхностное, неметаллическими компонентами: оксидами, гидроксидами и солями.
Во-вторых, при подборе режима плавки можно добиться, чтобы эти радиоактивные компоненты перешли в газ или в шлак, тогда как металл отделяется чистым.
В-третьих, они выявили, что основные загрязнители отделяются от металла: стронций-90 – переходит в шлак, цезий-137 – в газ, кобальт-60 – в газ, а потом конденсируется в виде пыли. Группа исследователей сконструировала гарнисажный плавильный агрегат производительностью до 10 тонн в час, оснащенный раздельным сливом радиоактивного шлака и чистого металла, а также системой газоудаления и газоочистки. После переплава образуется некоторое количество твердых радиоактивных отходов, примерно до 10% от веса металла, которые надлежит захоронить. Отходы – это твердый шлак и пыль из системы газоочистки.
Один плавильный агрегат может обеспечить переработку порядка 50–60 тысяч тонн в год (с ежегодным образованием около 6 тысяч тонн шлаков или 2 000 кубометров твердых отходов). Десять печей могут создать завод с мощностями порядка 500 тысяч тонн перерабатываемого металла в год. Более мощный завод вряд ли имеет смысл строить, поскольку могут возникнуть сложности с доставкой металла на переработку. Лучше построить вместительное хранилище для сырьевого металла.
Экономически завод может работать по нескольких схемам. Первая схема, требующая законодательного регулирования: собственники радиоактивного металлолома обязаны сдать его на переработку и заплатить за нее (включая также хранение отходов). Завод осуществляет дезактивацию и сдает заказчику чистый металл, который тот может употребить по своему усмотрению.
Вторая схема состоит в том, что завод приобретает радиоактивный металлолом со значительной уценкой по сравнению с обычным металлоломом, перерабатывает его и продает готовый металлопрокат из него.
Третья схема состоит в том, что завод принимает за плату металлические радиоактивные отходы на хранение, а лишь затем их очищает и продает продукцию из металла, прошедшего дезактивацию. Эти схемы могут сочетаться, в особенности при том, что можно принимать радиоактивный металл из-за рубежа.