Multi-phased, post-accident support of the Fukushima Dai-Ichi nuclear power plant

¹ AREVA
² Veolia Water DT
³ SKS (Veolia Water Japan)

Abstract

In the wake of the March 11^th earthquake and tsunami and the subsequent flooding of several of the Fukushima Dai-Ichi reactors, Japan and the Japanese utility TEPCO faced a crisis situation with incredible challenges: substantial amounts of radioactive mixed seawater and freshwater accumulated in the basements of four reactor and other buildings on the site. This water held varying levels of contamination due to the fact that it had been in contact with damaged fuel elements in the cores and with other contaminated components. The overall water inventory was estimated at around 110,000 tons of water with contamination levels up to the order of 1Ci/l. Time was of the essence to avoid overflow of this accumulated water into the ocean.

AREVA proposed, designed and implemented a water treatment solution using a proven chemical co-precipitation process with ppFeNi reagent, which is currently in use for effluent treatment on several nuclear sites including AREVA sites. In addition to the extremely short schedule the other challenge was to adapt the chemical treatment process to the expected composition of the Fukushima water and, in particular, to evaluate the impact of salinity on process performance. It was also necessary to define operating conditions for the VEOLIA equipment that had been selected for implementation of the process in the future facility. The operation phase began on June 17^th, and by the end of July more than 30,000 tons of highly radioactive saltwater had been decontaminated – the Decontamination Factor (DF) for Cesium was ~10⁴. It allowed recycling the contaminated water to cool the reactors while protecting workers and the environment.

This paper focuses on the Actiflo^TM-Rad water treatment unit project that was part of the TEPCO general water treatment scheme. It presents a detailed look at the principles of the Actiflo^TM-Rad, related on-the-fly R&D, an explanation of system implementation challenges, and a brief summary of operation results to-date.

Résumé

Suite au séisme du 11 mars 2011 et au tsunami qui ont engendré l’inondation de plusieurs réacteurs et bâtiments de la centrale de Fukushima Dai-Ichi, le Japon et l'électricien japonais TEPCO ont été confrontés à une situation de crise majeure. TEPCO a dû mettre en place en urgence un système de refroidissement des réacteurs par arrosage en eau de mer, puis en eau douce. Cette eau, contaminée lors de la mise en contact avec les coeurs endommagés des réacteurs, a été entreposée dans les sous-sols des bâtiments. L’inventaire global a été estimé à environ 110 000 tonnes d’eau avec un niveau de contamination pouvant atteindre plus de 107 Bq/cm³ (environ 1 Ci/L). Afin d’éviter le débordement dans l’océan de ces effluents qui s’accumulaient sur le site, TEPCO a très rapidement lancé un projet visant à rétablir le refroidissement des réacteurs en circuit fermé, ce qui nécessitait de traiter les effluents contaminés.

AREVA a proposé à l’électricien TEPCO une solution de traitement de l'eau utilisant un procédé de co-précipitation chimique éprouvé car utilisé pour le traitement d'effluents sur plusieurs sites nucléaires d’AREVA et du CEA. La situation d’urgence a imposé d’adapter le procédé à la composition attendue des effluents et de fournir une installation industrielle dans un délai très court. Afin de relever ce défit, AREVA a sollicité VEOLIA pour la fourniture d’équipements existants. Ces équipements ont été modifiés pour tenir compte des spécificités du procédé AREVA et de leur utilisation dans un milieu nucléaire. La mise au point du procédé, les études, les modifications des équipements, la livraison et l’installation sur site et les essais ont été réalisés en moins de trois mois.

La phase d’exploitation industrielle a commencé le 17 juin. Fin septembre, près de 80 000 tonnes d'eau salée fortement radioactive avaient été décontaminées avec un Facteur de Décontamination (FD) pour le Césium d’environ 10 000. Associé aux autres installations du traitement d’effluents mises en place par TEPCO, ce dispositif a permis de recycler l'eau contaminée pour refroidir les réacteurs.

Cet article présente les différentes phases du projet ayant conduit à la réalisation de l’installation Actiflo-rad^TMsur le site de la centrale de Fukushima Dai-Ichi.