Într-o instalaţie nucleară, probabilitatea contaminării suprafeţelor materialelor, structurilor şi echipamentelor se creează în principal în reactorul nuclear, prin reacţii ale neutronilor cu materialele aflate permanent sau temporar în zona activă a acestuia. Radioizotopii formaţi în materialele cu staţionare temporară, în special fluidele de răcire şi de moderare, sunt transferaţi la componentele din circuitele exterioare reactorului; prin scăpări, scurgeri sau operaţii tehnologice, aceştia ajung în afara acestor circuite, contaminând alte instalaţii precum şi clădirile reactorului şi a serviciilor nucleare

Sursele primare de contaminare la o centrală nucleară de tip CANDU sunt reprezentate de zona activă şi de principalele sisteme tehnologice prin care circulă agentul primar de răcire, respectiv agentul moderator. Având în vedere că în centralele CANDU agentul primar de răcire şi moderatorul este apa grea (D₂O), din punct de vedere al radioprotecţiei tritiul constituie una din problemele acestor centrale. Eliberările radioactive sunt datorate produşilor de fisiune, respectiv a produşilor de activare, inclusiv tritiul şi radiocarbonul.

Proiectul a urmărit în această etapă determinarea zonelor de lucru afectate de contaminarea cu tritiu şi cu radiocarbon sub aspectul suprafeţelor materialelor, structurilor şi echipamentelor din instalaţiile nucleare.

Controlul contaminării radioactive la centralele nucleare tip CANDU se face în principal prin:

• - reducerea la minim a pierderilor de apă grea din circuitele tehnologice;
• - recuperarea vaporilor de apă grea din anumite încăperi;
• - colectarea scurgerilor de apă grea;
• - compartimentarea spaţiilor care conţin sisteme tehnologice care vehiculează apă grea;
• - ventilarea controlată a spaţiilor centralei;
• -monitorizarea tritiului cu aparatură fixă, semiportabilă (amplasată temporar) şi portabilă.

Aceste măsuri conduc în mod intrinsiec la reducerea nivelului de radiaţii gamma din încăperile părţii nucleare a CNE.

 În acelaşi timp prezenţa tritiului şi a radiocarbonului, radioelemente foarte mobile, generează răspândirea pe suprafeţe mai mari a nivelului de contaminare cu radionuclizi beta activi  decât în cazul altor tipuri de reactoare.

Principalele surse de radiaţii localizate în diferite instalaţii ale CNE Cernavodă sunt: zona activă a reactorului, circuitul primar de răcire, circuitul moderatorului, maşina de încărcare/descărcare combustibil, bazinele de combustibil uzat, sistemele de purificare a circuitelor active, sistemele de manipulare şi stocare a deşeurilor radioactive, etc.(vezi figura 4).

Estimarea suprafeţelor încăperilor, greutăţilor şi volumele echipamentelor, materialelor şi structurilor contaminate radioactiv, realizată în cadrul acestei etape a studiului, reprezintă date de intrare pentru sistemul de management a deşeurilor radioactive ce se va implementa la CNE Cernavodă în momentul dezafectării centralei; implicit, aceasta va avea impact şi asupra dimensionării depozitului de suprafaţă, destinat stocării definitive a deşeurilor slab şi mediu active şi a depozitului geologic de adâncime, destinat stocării definitive, sigure, pe perioade foarte lungi de timp a deşeurilor radioactive de viaţă lungă şi a combustibilului nuclear uzat.

Tritiul şi radiocarbonul sunt produse prin reacţii chimice nucleare care apar natural în mediu, în funcţionarea  instalaţiilor nucleare precum şi în urma testelor cu armament nuclear. ln cazul eliberării în mediu, aceşti radioizotopi sunt distribuiţi global datorită timpului îndelungat de înjumătăţire şi timpului de remanenţă în atmosferă şi hidrosferă.  Deoarece atât tritiul cât şi C-14 sunt mobili în mediu, este important să se controleze eliberarea lor din instalaţiile nucleare şi din amplasamentele de management a deşeurilor , prin cele mai adecvate proceduri operaţionale, strategii şi practici de gestionare a deşeurilor.

În evaluarea impactului eliberărilor de tritiu şi C-14 se vor lua în considerare consecinţele expunerilor unei persoane în imediata vecinătate din exteriorul zonei de excludere şi a populatiei. Sunt necesare programe adecvate de monitorare a efluenţilor şi mediului (exemplu: pentru tritiu şi C-14) pentru fiecare instalaţie nucleară în parte, pentru a se asigura protecţia populaţiei şi a mediului împotriva eliberărilor radioactive.

Limitele de evacuare pentru radioizotopi sunt stabilite în majoritatea ţărilor conform recomandărilor Comisiei Internaţionale pentru Protecţie Radiologică (ICRP) şi prin considerarea altori factori de ţară sau cerinţe specifice amplasamentului. Aceste limite diferă de la un amplasament la altul, în funcţie de ipotezele asupra naturii efluentului şi mediului în care se face evacuarea.

Deşeurile care conţin nivele scăzute de tritiu şi C-14 şi care satisfac cerinţele de acceptare a deşeurilor (WAR), pot fi depozitate definitiv în depozitele existente de depozitare definitivă a deşeurilor (exemplu: depozite de suprafaţă pe amplasament).

O atenţie specială se acordă depozitării definitive a deşeurilor de tritiu, datorită mobilităţii tritiului. Se recomandă depozitarea acestui deşeu în containere etanşe la scurgeri şi stabile, care pot  împiedica dispersia tritiului în apă sau într-un sistem acvifer. Pentru eliberare şi diluţie este preferabil să se elibereze tritiu gazos în loc de HTO.

În cazul deşeurilor care conţin nivele ridicate de tritiu şi C-14, cum ar fi răşini schimbătoare de ioni de la PHWR, care depăşesc WAR aferente depozitării definitive de suprafaţă, nu există disponibilă, la acest moment, nici o instalaţie de depozitare definitivă.

Pentru o unitate de tip CANDU 600, similară cu cele existente la CNE Cernavodă, în lucrare s-au estimat suprafeţele structurilor (cladiri – camere) posibil a fi contaminate puternic sau slab. De asemenea  s-a calculat greutatea totală a principalelor echipamente şi materiale contaminate (s-au împărţit acestea în trei categorii – puternic contaminate (H), slab contaminate (L) şi cu probabilitate redusă de contaminare (N)) – vezi tabel 1. Este de notat că aceste estimări trebuie să fie considerate doar orientative, pentru că un calcul exact al suprafeţelor structurilor contaminate şi a greutăţilor materialelor şi echipamentelor contaminate radioactiv nu se poate face decât după oprirea din funcţionare definitivă a fiecărui grup nuclear şi caracterizarea radiologică prin măsurători de radioactivitate riguroase. Această activitate se va desfăşura înainte de începerea oricărei operaţii de dezafectare în cadrul Planului Integrat de Decontaminare, Dezafectare şi Management a Deşeurilor radioactive ce se va implementa la CNE Cernavodă. Caracterizarea radiologică a instalaţiei nucleare este obligatorie după oprirea definitivă din funcţionare a grupului nuclear, iar aceasta nu se poate face decât la acel moment, pentru că trebuie să ţină cont de istoria de funcţionare a instalaţiei, de eventualele incidente sau accidente majore survenite pe toată durata de viaţă a instalaţiei, evenimente care ar putea conduce la contaminarea radioactivă şi a altor structuri sau sisteme tehnologice care în mod normal nu ar fi fost contaminate.

Tabelul 1, Estimarea gradului de contaminare  a componentelor  tehnologice din zonele radiologice I şi II (Clădire Reactor şi Clădire Servicii)

m_H – Masa totală a componentelor tehnologice estimate cu gradul de contaminare H,

          exprimată în tone;

m_L  – Masa totală a componentelor tehnologice estimate cu gradul de contaminare L,

        exprimată în tone;

m_N – Masa totală a componentelor tehnologice estimate cu gradul de contaminare N,

        exprimată în tone;

% – Procentajul gradului de contaminare al componentelor tehnologice

 De asemenea se va determina activitatea indusă de neutroni pentru calculul dozelor de radiaţii estimate (vezi figura 5).

 Gradul de contaminare a circuitelor principale se va determina pe baza modelelor de calcul privind acumularea activităţii şi creşterea câmpului de radiaţii la centralele tip CANDU (vezi figura 6).

 Prin decontaminare se pot recupera unele materiale şi componente, reducându-se totodată volumul de deşeuri radioactive, dar în acelaşi timp se creează noi deşeuri care urmează a fi procesate. Acest aspect trebuie luat în considerare la alegerea procedeului de decontaminare, în fiecare caz în parte. Decizia de selectare a unei metode de decontaminare se va face în urma unei analize tehnico-economice comparative, ţinând seama de gradul de îndeplinire a obiectivelor şi a criteriilor de selectare cât şi de factorii de influenţă pentru fiecare procedeu analizat.

Deşeurile radioactive provenite din dezafectare, sunt adesea, diferite faţă de deşeurile generate în timpul funcţionării normale sau de întreţinere de rutină ale sistemelor centralei nucleare. Diferenţele apar datorită diversităţii caracteristicilor chimice, fizice sau radiologice, formei fizice sau cantitãţilor şi volumelor diferite generate în cele două tipuri de activităţi.

 Datorită acestor caracteristici specifice, anumite deşeuri sunt considerate problematice, de exemplu, deşeurile pentru care aplicarea metodelor de rutinã la manipulare, tratare şi condiţionare nu sunt adecvate, şi deci, necesită consideraţii speciale pentru alegerea opţiunilor de management specifice. Pentru astfel de materiale şi deşeuri rezultate de la dezafectare, planificarea şi alegerea corectă a opţiunilor de management  a deşeurilor sau  materialelor, au o importanţă specială din punct de vedere economic, de securitate nucleară şi de organizare.

 Dimensiunile Planului Integrat de Decontaminare, Dezafectare şi Management a Deşeurilor Radioactive, conţinutul său şi gradul de detaliere cerut depind de complexitatea şi riscurile potenţiale ale instalaţiei nucleare şi de reglementările naţionale ce vor exista la momentul implementării sale.

 În cadrul etapelor din acest proiect se va ţine seama de evoluţia legislativă în domeniul dezafectării CNE şi al managementului deşeurilor radioactive generate prin dezafectarea CNE.

La dezafectarea unei centrale nucleare, pentru optimizarea conceptului integrat de dezafectare, Planurile de Decontaminare şi de Management a Deşeurilor Radioactive, vor face parte din Planul de Dezafectare. Planul de Decontaminare, luat in considerare în cadrul Planului de Dezafectare, conduce, funcţie de gradul de contaminare şi tipul de deşeu rezultat, la determinarea şi clasificarea volumelor de deşeuri radioactive necesare a fi procesate şi depozitate. Planul Integrat de Decontaminare, Dezafectare şi Management a Deşeurilor Radioactive asigură cã sunt îndeplinite condiţiile de dezafectare pânã la eliberarea necondiţionatã a amplasamentului de sub regimul de autorizare şi depozitare definitivã a tuturor deşeurilor radioactive în condiţii de securitate nuclearã şi radiologicã.

Important în dezafectarea instalaţiilor nucleare este eliminarea progresivă a riscurilor, prin intermediul unor succesiuni de acţiuni de decontaminare şi dezafectare, care trebuie realizate conform unui Plan Integrat de Decontaminare, Dezafectare şi Management a Deşeurilor Radioactive.

Distribuţia spaţială a radioactivităţii în toate materialele reactorului utilizează coduri pentru calculul activităţii induse de neutroni în componentele sistemului. Unul dintre codurile cel mai des utilizat pentru a efectua calcul activităţii este codul ORIGEN, care este extrem de folositor pentru că poate să determine foarte multi radioizotopi şi timpii lor de dezintegrare.

In concluzie, procesul de caracterizare radiologică şi radiochimică privind contaminarea superficială şi în adâncime a suprafeţelor materialelor, structurilor şi echipamentelor în cazul instalaţiilor nucleare reprezintă un pas important în proiectul de definire a planului de dezafectare a unui reactor nuclear, acesta având un rol esenţial în stabilirea criteriilor de clasificare a deşeurilor radioactive şi care să permită estimarea costurilor privind managementul deşeurilor.

Informaţiile, datele şi concluziile etapei elaborate vor completa elementele necesare etapei ulterioare a proiectului de cercetare în progres. În etapa următoare se vor materializa activităţile preconizate a se realiza pentru argumentarea ştiinţifică şi tehnică a metodologiilor de decontaminare în vederea decontaminării şi dezafectării instalaţiilor nucleare. Prin conţinutul său, lucrarea va susţine elaborarea studiilor de cercetare care urmează să definească şi să evalueze metodele de decontaminare şi eficienţa acestora în cazul dezafectării instalaţiilor nucleare, considerând consecinţele acestor activităţi asupra efortului tehnic şi uman. Toate acestea vor fi tratate în Etapa III a proiectului, “Dezvoltarea metodologiilor de decontaminare la dezafectarea instalaţiilor nucleare”, în următoarele activităţi:

Activitate III.1 – elaborare coordonator proiect RAAN-SITON

“Studiu privind bazele ştiinţifice şi tehnice ale metodologiilor de decontaminare în cazul dezafectării instalaţiilor nucleare. Evaluări cost-beneficiu”,

Activitate III.2 – elaborare partener RAAN-SCN Piteşti

“Metode de decontaminare aplicabile în cazul suprafeţelor contaminate cu tritiu şi radiocarbon. Mãsuratori si analize a diferitelor suprafeţe contaminate”

Activitate III.3 – elaborare partener SC EDATA SRL

“Evaluarea eficienţei metodelor de decontaminare a suprafeţelor în cazurile de decontaminare superficială şi de adâncime”

cu termen de finalizare 28.02.2009.