№ 2
ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА
2013
УДК 621.039.58 + 621.039.76
© 2013 г. ИВАНОВ К.Е.1, ВАРНАВИН А.П.1, КОРОЛЁВ А.В.1, СТЕПЕННОВ Б.С.1, СУХОРУЧКИН А.К.1, ТЕТЕРИН Ю.А.1, ТЕТЕРИН А.Ю.1, ХАРИТОНОВ В.В.1, СЕЛИЩЕВ В.А.1, ФЕДОСЕЕНКОВ А.Н.1, КРАСНОЩЁКОВ А.Н.2, КОСНИКОВ А.С.2, КОСТИКОВ Д. А.2
ДИСТАНЦИОННЫЙ ПОИСК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ДОЗЫ ИСТОЧНИКОВ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ НОРМАЛИЗАЦИИ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ НА БСХ-3А В ГУБЕ АНДРЕЕВА
При нормализации радиационной обстановки блока сухого хранения (БСХ-3А) отработавших тепловыделяющих сборок (ОЯТ) в отделении Губы Андреева Мурманской области СЗЦ "СевРАО" филиала ФГУП "РосРАО" проведено дистанционное обновление защитного перекрытия емкости БСХ-3А на новое покрытие горизонтальной биологической защиты из железа с применением дистанционно-управляемого оборудования: робота-манипулятора BROKK и крана-манипулятора HIAB с помощью видеосистемы наблюдения. Контроль за радиационной обстановкой осуществлялся системой АСКРО с датчиками гамма-излучения и контроля воздуха, а также гамма-визора CARTOGAM. C использованием гамма-визора CARTO-GAM на всех этапах работы в условиях повышенного радиационного фона проводился поиск месторасположения наиболее интенсивных источников гамма-излучения и определялась их мощность. Для отдельных точек радиометрическое обследование проводилось с использованием переносных датчиков гамма-излучения и отбора проб воздуха. Совместное применение системы АСКРО и гамма-визора CARTOGAM позволило избежать неконтролируемого повышения радиационного фона на площадке емкости БСХ-3А и несанкционированного превышения облучения выполняющего реабилитационные работы персонала.
Введение. Использование ядерной энергии в народном хозяйстве приводит к накоплению отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов (РАО). Их долгосрочное хранение требует проведения мониторинга радиационной обстановки вокруг хранилищ для того, чтобы исключить развитие нежелательных ситуаций с радиоактивными материалами и экологических проблем. Обращение с отходами сопряжено с возможностью возникновения высоких радиационных полей, опасных для здоровья персонала. Актуально применение механизмов дистанционного управления и методов дистанционного контроля мощности эквивалентной дозы (МЭД) у-излуче-ния в зоне проведения работ по обращению с радиоактивными материалами, особенно на объектах с высоким радиационным потенциалом. По результатам разработки Стратегического мастер-плана к таким объектам на Северо-Западе России отнесены блоки сухого хранения (БСХ) ОЯТ в Губе Андреева Мурманской обл. В 2005 г. на БСХ-3А максимальное значение МЭД у-излучения над бетонным перекрытием достигала 3,2 мЗв/час, под перекрытием — 38 мЗв/час. (отчет 16.14540От ОАО НИКИЭТ им.
1НИЦ "Курчатовский институт".
2Центр по обращению с РАО — отделение Губа Андреева СЗЦ "СевРАО" филиала ФГУП "РосРАО", Мурманская обл.
Доллежаля). На одной трети площади перекрытия МЭД превышал 1 мЗв/час. Начиная с 2004 г. на хранилищах ОЯТ в губе Андреева началась систематическая работа по улучшению радиационной обстановки с финансовой и технической помощью западных доноров и Госкорпорации "Росатом".
В период с 2009 г. по апрель 2012 г. российские специалисты НИЦ "Курчатовский институт", СЗЦ СевРАО - филиал ФГУП РосРАО, ФГУП ФЦЯРБ, ОАО НИПТБ ОНЕГА и др. при финансовой поддержке НУВИА — Лимитед (Великобритания) выполнили работу по нормализации радиационной обстановки на емкости блока сухого хранения отработавших тепловыделяющих сборок (НРО БСХ-3А) в отделении губы Андреева СЗЦ "СевРАО" — филиала ФГУП "РосРАО".
Работа по НРО БСХ-3А выполнялась с применением дистанционно-управляемого оборудования в составе робота-манипулятора ВЯОКК и крана-манипулятора Н1АВ с помощью видеосистемы наблюдения. Контроль за радиационной обстановкой на БСХ-3А осуществлялся датчиками объектовой и локальной (установленными на БСХ-3а) АСКРО (автоматическая система контроля радиационной обстановки), системой визуализации источников гамма-излучения САЯТООАМ (гамма-визором САЯТООАМ), переносными дозиметрами-радиометрами, системой контроля аэрозолей в воздухе на базе установок УДА-1АБ (установка для измерения объемной активности радиоактивных аэрозолей). На всех этапах работы в условиях повышенного радиационного фона гамма-визором САЯТООАМ проводился поиск месторасположения наиболее интенсивных источников у-излучения и определялась их мощность. Применение системы АСКРО и гамма-визора позволило непрерывно контролировать состояние и динамику изменения радиационного фона в местах выполнения работ на площадке емкости БСХ-3А и исключить возможность несанкционированного превышения облучения персонала.
При проведении работ был использован опыт определения мест расположения ряда источников у-излучения на площадке временного хранения твердых радиоактивных отходов (ПВХТРО) в отделении "Гремиха СЗЦ СевРАО" — филиала ФГУП "РосРАО" с использованием методики дистанционного определения координат источника излучения на основе гамма-визора СаГ^аш [1, 2], который позволил на основе спектрометрического комплекса ISOCS дистанционно провести регистрацию у-спектров от этих источников излучения и установить изотопный состав у-активных компонентов некоторых контейнеров [3].
Целью настоящей работы являлось дистанционная замена старого бетонного покрытия емкости БСХ-3А ОЯТ на СЗЦ "СевРАО" в Губе Андреева Мурманской обл. на новое покрытие из металла и свинца. При нормализации радиационной обстановки на емкости БСХ-3А на поверхности горизонтальной биологической защиты (ГБЗ) получена средняя величина МЭД ~7,4 мкЗв/час.
Дистанционное обновление покрытия емкости БСХ-3А
На площадке емкости БСХ-3А в процессе работы предполагалась возможность появления высокого радиационного фона, поэтому присутствие персонала должно было быть исключено (рис. 1). Вначале над емкостью БСХ-3А были построены временное блочное здание высотой 8—10 м и дополнительные металлические модульные помещения: модуль твердых радиоактивных отходов (ТРО); модуль Н1АВ, модуль ВЯОКК, модуль управления и модуль вентиляции (см. рис. 2). В модуле ТРО находилась тележка на рельсах для перемещения наружу с площадки емкости БСХ-3А твердых радиоактивных отходов, в т.ч. бетонных плит, блоков и ригелей, контейнеров с мусором и грунтом с площадки, и с проемов между площадкой и возведенными блочными стенами временного здания. В этом модуле проводились замеры гамма- и бета-активности ТРО, маркировка, заворачивание в полиэтилен и вывоз наружу, где обычным краном помещали на грузовик и вывозили в места хранения. В модуле Н1АВ находился кран-манипулятор Н1АВ, который по рельсам мог выезжать из модуля к самой емкости
Старое Железо- Внутреннее Сегменты Оят Пробки Крышки Мусор из Доп.
укрытие бетонное кольцо бетонно- зацита
кольцо кирпичной
смеси
Рис. 1. Источники у-излучения емкости БСХ 3А с укрытием (27.02.2012 г.): а — у-источник 1 со средней величиной МЭД < 7,44 мкЗв/час; б — у-источник 2 со средней величиной МЭД 20—60 мкЗв/час
Рис. 2. Схема расположения емкости БСХ-3А, модулей и рабочих мест: 1 — модуль управления; 2 — модуль обращения с ТРО; 3 — модуль обслуживания Н1АВ; 4 — модуль обслуживания ВЯОКК; 5 — санпропускник; 6 — технологический пролет; 7 — емкость 3А, обнесенная бетонными стенами с крышей; 8 — открытая площадка; 9 — стена здания; 10 — гамма-визор; К — расстояние от центра емкости БСХ-3А, м (27.12.2012 1 г.)
БСХ-3А и проводить перемещение удаленных до 22 м больших грузов весом более 2 т (бетонных плит, блоков, ригелей, контейнеров с мусором) с площадки емкости БСХ-3А на тележку или необходимого оборудования с тележки на поверхность емкости. В модуле ВЯОКК находился робот-манипулятор ВЯОКК, который мог на своем гусеничном ходу выезжать из модуля, заезжать на поверхность емкости БСХ-3А и с помощью различного навесного оборудования проводить работы, такие как уборка мусора
Рис. 3. Поверхность емкости БСХ-3А: а — после снятия плит перекрытия (20.11.2011 г); б — установка крышек и сегментов горизонтальной биологической защиты с помощью Н1АВ (20.12.2011 г.)
19 18 17 16 мкЗв/час
Рис. 4. Распределение мощности дозы у-излучения на высоте 0,10 м емкости БСХ-3А (02.12.2011 г.)
и радиоактивного грунта, раздвижение плит, для того, чтобы в дальнейшем их смог своим захватом взять кран Н1АВ, бурение и долбление отдельных мест, перекусывание арматуры и т.п. (рис. 3).
В модуле управления находился персонал (рис. 2), который осуществлял дистанционное управление роботом ВЯОКК и краном Н1АВ с использованием системы видеонаблюдения. На всех этапах работ проводился постоянный мониторинг радиационной обстановки с помощью системы датчиков локальной АСКРО и гамма-визора Саг-1о§аш, установленного в верхней части стены на высоте 3 м от поверхности емкости БСХ-3А (рис. 2). Периодически создавались картограммы интенсивности гамма-излучения на площадке емкости БСХ-3А в различное время (рис. 4).
В процессе выполнения работ по демонтажу перекрытия из плит и вскрытия бетонного основания с ячейками с ОТВС наблюдалось значительное повышение радиационного уровня (рис. 3а). В этой обстановке осуществлялась очистка поверхности от бетонно-кирпичных фрагментов мусора, выемка бетонных пробок из ячеек с последующей установкой металлических крышек на них. Затем на ячейки с крышками краном Н1АВ размещались сегменты горизонтальной биологической защиты — стальные конструкции фигурной конфигурации толщиной 15 см и весом 380 кг. Они укладыва-
лись в виде пазл-мозаики (рис. 3б). Установка ГБЗ привела к существенному понижению радиационного уровня. Это позволило начать работы по дальнейшему демонтажу плит перекрытия. Такой метод укладки ГБЗ был выбран для минимизации дозовых нагрузок на персонал. Технологически было проще в один заход полностью снять все бетонные плиты, а потом устанавливать сегменты ГБЗ. При таком варианте расчетные оценки показали, что радиационный фон был бы высоким не только на емкости, но и в технологических модулях. Было принято решение демонтаж бетонных плит и установку ГБЗ выполнить как минимум в два этапа — от бетонных плит освоб
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.