№ 2
ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА
2013
УДК 621.039.58
© 2013 г. ЗАБУДЬКО А.Н.1, ЗАХАРЧЕВ А.А.2, КОБРИНСКИЙ М.Н.3, МАРТЫНЕНКО С.В.2, СОМОВ И.Е.1, ШВЕДОВ П.А.3
ДОСТИЖЕНИЯ И ИННОВАЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ В ХОДЕ УТИЛИЗАЦИИ АПЛ И РБ
Дана общая характеристика состояния утилизации АПЛ в соответствии с разработанной стратегией. Рассмотрены уникальные работы по выгрузке ОЯТ из реакторов АПЛ класса "Альфа". Сделан вывод о возможности разделки остальных отработавших выемных частей реакторов АПЛ класса "Альфа" в условиях ПВХ ОЯТ и РАО в пос. Гремиха.
Процесс вывода атомных подводных лодок (АПЛ) и надводных кораблей с ядерными энергетическими установками (НК с ЯЭУ) из состава ВМФ начался в 1985 г. В 90-е годы прошлого столетия были достигнуты самые высокие темпы прекращения эксплуатации отслуживших свой срок АПЛ. Ежегодно в отстой отправлялись в среднем ~10 подводных лодок, количество не утилизированных подводных лодок в пунктах отстоя и на судоремонтных заводах (СРЗ) в 90-х годах увеличивалось, и в 1998 г. достигло 138, из которых 118 были с невыгруженным ОЯТ [1]. Производственные мощности судоремонтных предприятий России оказались не готовы к выполнению такого объема утилизационных работ. Проблема комплексной утилизации вышла за рамки Министерства обороны России и превратилась в задачу государственного масштаба.
Опыт проведения работ показал, что утилизация является технически сложным комплексным процессом, требующим скоординированной работы большого числа исполнителей, разветвленной промышленной инфраструктуры, определения приоритетных направлений работ, обеспечения всех видов безопасности и повышения эффективности использования финансовых средств. Поэтому в 1998 г. Постановлением Правительства Российской Федерации № 518 Минатом России (Госкорпорация "Рос-атом") был определен государственным заказчиком—координатором работ по комплексной утилизации АПЛ и НК с ЯЭУ, повышению радиационной безопасности в местах их дислокации, а также по экологической реабилитации объектов Минобороны России, связанных с временным хранением отработавшего ядерного топлива, твердых и жидких радиационных отходов (ТРО и ЖРО).
В период 1998—2002 г. Минатом России для увеличения темпов утилизации АПЛ, снятых с эксплуатации, консолидируя средства, выделяемые из федерального бюджета, и средства, поступающие от стран—доноров по программам международной помощи России для уничтожения стратегических наступательных вооружений и оружия массового поражения, выполнил следующие основные первоочередные работы:
1ГНЦ РФ - ФЭИ.
2Госкорпорация "Росатом".
3ИБРАЭ РАН.
— Создан береговой комплекс выгрузки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) из реакторов утилизируемых АПЛ с водо-водяными реакторами на ФГУП "МП "Звездочка" и ФГУП "ДВЗ "Звезда".
— Восстановлен комплекс выгрузки отработавших выемных частей (ОВЧ) из реакторов с жидкометаллическим теплоносителем в пос. Гремиха, на котором выгружены ОВЧ трех АПЛ класса "Альфа", в т.ч. из реактора аварийной АПЛ "Альфа" № 910, в 2012 г. в основном создана инфраструктура по разборке ОВЧ.
— На предприятиях—исполнителях работ по утилизации АПЛ созданы и оборудованы специальными техническими и технологическими средствами производственные участки разделки корпусных конструкций, оборудования, кабелей, цветных и драгоценных металлов, подготовки их к реализации и др.
— Восстановлена работоспособность трех плавучих технических баз (ПТБ) проекта 326М для выгрузки и временного хранения ОЯТ утилизируемых АПЛ.
— Создана открытая стапельная плита, с передаточным узлом для проведения утилизации АПЛ, формирования и передачи реакторных отсеков (РО) на транспортное средство на ФГУП "СРЗ "Нерпа".
— Разработаны проекты и начато выполнение работ по созданию береговых пунктов долговременного хранения (ПДХ) РО утилизированных АПЛ в Сайда-Губе на Северо-Западе и в бухте Разбойник на Дальнем Востоке России.
Созданная инфраструктура на предприятиях — исполнителях работ по утилизации АПЛ позволила обеспечить ежегодно утилизацию до 12—16 АПЛ в год. В 2012 г. практически должны быть завершены первые этапы утилизации АПЛ, выведенных из состава ВМФ — выгрузка ОЯТ из реакторов и формирование трех- и многоотсечных реакторных блоков (РБ), хранящихся на плаву в ожидании завершения утилизации.
В результате к настоящему времени:
— количество не утилизированных АПЛ сократилось до четырех, но в 2012 г. Минобороны России вывело из боевого состава еще одну АПЛ и общее количество в настоящее время составляет пять АПЛ;
— ОЯТ не выгружено из двух АПЛ (Оскар № 617 и Дельта-Ш № 393, выведенной из эксплуатации в 2012 г.) и РБ АПЛ класса "Папа" № 501;
— введен в эксплуатацию ПДХ РО в Сайда-Губе, в котором размещены на долговременное хранение 54 специально подготовленных блока РО;
— в ноябре 2012 г. сдана первая очередь ПДХ РО "Устричный" в Приморском крае, в котором предусмотрено формирование блоков РО из плавучих РБ, два трехотсечных РБ были установлены на разделку в 2012 г.
Стратегия утилизации АПЛ и РБ
Стратегия комплексной утилизации выведенных из состава ВМФ АПЛ и РБ [2] основана на реализации одного или нескольких общих последовательных процессов:
— безопасное контролируемое хранение АПЛ в базе до передачи на СРЗ для утилизации;
— выгрузка ОЯТ с использованием берегового комплекса выгрузки (на МП "Звездочка" и ДВЗ "Звезда") или ПТБ (СРЗ "Нерпа", 10 СРЗ МО РФ, Северо-Восточный ремонтный центр (СВРЦ));
— утилизация (разделка корпуса) АПЛ с формированием плавучего РБ или РО (на СРЗ "Нерпа"). При этом образующиеся ТРО помещаются в реакторный отсек;
— временное хранение РБ на плаву в ПВХ, в ожидании разделки их до РО;
— формирование РО и установка его в ПДХ РО на срок не менее 70 лет.
В вышеописанной общей стратегии не учтены особенности обращения с проблемными АПЛ и РБ такими как АПЛ класса "Ноябрь" № 289, "Альфа" № 910 и РБ АПЛ класса "Альфа" № 900 на Северо-Западе и АПЛ класса "Эхо-П" № 171 и "Виктор" № 610 на Дальнем Востоке. На всех этих объектах имели место инциденты, из-за которых они не могли быть утилизированы в рамках общей стратегии комплексной утилизации.
2 6
2 3
Рис. 1. Экспериментальная установка для отработки технологии дезактивации: 1 — сборка ИМ СУЗ, 2 — насос; 3, 5, 7 — вентили; 4 — емкость для исходного дезактивирующего раствора; 6 — съемный шланг; 8 — накопительная емкость использованного раствора (ЖРО)
Общее состояние этих судов и наличие на борту ОЯТ требует разработки специальных технологий и комплекса подготовительных операций, а в отношении АПЛ класса "Ноябрь" № 289, затонувшей в Баренцевом море при переводе ее на утилизацию из п. Гремиха, принятие решения о ее дальнейшей судьбе.
После двадцатипятилетнего ожидания решен вопрос размещения двух аварийных АПЛ в береговом укрытии. АПЛ класса "Эхо-П" № 175 и "Виктор" № 610 были утилизированы до трехотсечных РБ, которые установлены в специально созданном Пункте изоляции на м. Устричный в Приморском крае. В ближайшие годы вопрос выгрузки ОЯТ из этих АПЛ не рассматривается.
Из РБ АПЛ класса "Альфа" № 900, подготовленного к затоплению, и АПЛ класса "Альфа" № 910 предполагалось сформировать РО без выгрузки ОЯТ и разместить на долговременное хранение в ПДХ РО. Однако впоследствии были предприняты мероприятия и разработаны соответствующие технологии, которые позволили не оставлять эти проблемы будущим поколениям.
Дезактивация и выгрузка ОВЧ из аварийного блока АПЛ класса "Альфа" № 910
Выгрузке ОВЧ из реакторного блока АПЛ класса "Альфа" № 910 препятствовал высокий уровень радиационного облучения на крышке реактора в результате инцидента, который произошел в 1989 г. во время плановых заводских ремонтных работ. Специальные исследования показали, что радиационная обстановка обусловлена попаданием изотопов Еи152 и Еи154 из поглощающего материала (гексаборид европия) стержней системы управления и защиты (СУЗ) в исполнительные механизмы (ИМ) всех приводов групповых стержней СУЗ. Максимальная мощность дозы составила 3500 Р/час у основания стойки КС-4 на крышке реактора. При этом внешнее поверхностное загрязнение оборудования РО отсутствовало.
Радиационная обстановка была нормализована укладкой дополнительной биологической защиты из мешочков со свинцовой дробью и допустима для регламентного обслуживания, контроля состояния ЯЭУ и безопасности хранения АПЛ на плаву. На АПЛ регулярно проводились радиационные обследования (в 1989, 2001, 2003 и 2007 гг.), которые подтверждали допустимую радиационную обстановку внутри и вокруг АПЛ.
За этот период была предпринята попытка нормализовать радиационную обстановку путем засыпки дроби из тяжелых материалов (свинец, вольфрам, уран) внутрь исполнительных механизмов стержней СУЗ. Однако специальные исследования на натурных макетах ИМ не дали положительных результатов по самой осуществимости полной засыпки дроби внутрь и по их защитной эффективности.
В 2006 г. в ФЭИ было выдвинуто предложение о дезактивации (отмывке) внутренних поверхностей загрязненных ИМ СУЗ. Экспериментальная отработка методики
: ;1 • ; ¡¡1 КС-4 Удалено 1,2 Кюри
-1 КС-7 -.......... Удалено 0,7 Кюри
0 24 48 72 96
Время дезактивации, час
Рис. 2. Дезактивация КС-4 и КС-7
дезактивации проводилась на специальном стенде (рис. 1), основу которого составляли ИМ СУЗ стенда—прототипа КМ-1, загрязненные в процессе его эксплуатации. Внутрь ИМ СУЗ заливался дезактивирующий раствор, выдерживался там определенное время, а затем с помощью вакуумного насоса передавливался в накопительную емкость. Эффективность дезактивирующего раствора оценивалась по величине его радиоактивности в накопительной емкости. В качестве дезактивирующих средств при отработке методики использовались современные эффективные рецептуры растворов моющего и химически агрессивного класса. Для отработки методики на внутренние поверхности использованных ИМ СУЗ дополнительно могли наноситься радиоактивные метки Еи152 и Еи154.
В результате всесторонних исследований было установлено, что загрязнение ИМ СУЗ носит слабо и прочно фиксированный (>70% по активности) характер. Слабо фиксированное загрязнение де
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.