№ 2
ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА
2013
УДК 621.039
© 2013 г. БИЛАШЕНКО В.П.1, СОТНИКОВ В.А.1
ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ЗАТОПЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ -ПЕРВЫЙ ШАГ К РЕАБИЛИТАЦИИ И ВОЗМОЖНОСТИ ОСВОЕНИЯ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА
Затопленные ядерные и радиационно опасные объекты (ЗЯРОО) следует рассматривать, как источники потенциальной опасности, масштабы и последствия которой будут зависеть от состояния защитных барьеров, отделяющих радиоактивные вещества от морской среды. В связи с интересом к хозяйственной деятельности в Арктическом бассейне, необходимо уделить внимание сбору и классификации данных о ЗЯРОО. В статье рассмотрен подход к систематизации и классификации данных о ЗЯРОО: начальные активности в момент затопления, определение уточненных характеристик мест затоплений ЯРОО в Арктических морях и разработка критериев ранжирования затопленных объектов по степени радиационной опасности и возможности проведения работ по реабилитации. Предложенная типизация затопленных объектов дополнена размерами, так как это может быть необходимо при расчете опасности их нахождения на морском дне, сложности определения местоположения при малых объемах или трудностях подъема при больших.
В связи с предстоящим активным освоением Арктики актуальность приобретает реабилитация акватории северных морей от затопленных радиационно-опасных объектов с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) и радиоактивными отходами (РАО). Выполненные в разное время экспедиционные обследования затопленных ядерных и радиационно опасных объектов (ЗЯРОО) свидетельствуют, что в настоящее время они не представляют реальной радиоэкологической опасности для населения и окружающей природной среды. Вместе с тем часть из них, в особенности, содержащие ОЯТ, следует рассматривать, как источники потенциальной опасности, масштабы и последствия которой будут зависеть от состояния защитных барьеров, отделяющих радиоактивные вещества от морской среды. В связи с тем, что возрастает интерес к хозяйственной деятельности в Арктическом бассейне [1], необходимо уделить внимание сбору и классификации данных о ЗЯРОО. Необходимы уточненные характеристики мест затоплений ЯРОО в Арктических морях (координаты, глубины, гидрология и пр.), и разработка критериев ранжирования затопленных объектов по степени радиационной опасности и возможности проведения работ по реабилитации [2]. Такую классификацию необходимо дополнить размерами затопленных объектов, так как это может быть необходимо при расчете опасности нахождения их на морском дне, сложности определения местоположения при малых объемах или трудностях подъема при больших.
Затопление объектов с ОЯТ осуществлялось только в северо-западном регионе Арктики, в настоящее время на дне морей находятся около 18 тыс. объектов различной степени радиационной опасности, которые в основном были затоплены в период
1 ИБРАЭ РАН.
Размеры АПЛ, находящихся на дне морей северо-западной Арктики [3]
АПЛ
Водоизмещение, т
Длина, м Ширина, м
надводное подводное
Осадка, м
"Комсомолец", проект 685 5750 8000 117, 5 11,1 9,0
К-27, проект 645 3420 5078 109,8 8,3 5,85
К-159 (Б-159), проект 627 3065 4750 107,4 7,9 5,65
"холодной войны" и содержат РАО от эксплуатации АПЛ Северного и ледокольного флотов [4, 5]. Семь из объектов радиационного "наследия" содержат делящиеся вещества, входящие в отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) на основе обогащенного урана, и относятся к классу ядерно опасных. Прежде всего, это три АПЛ, одна из которых ("К-27" с двумя корабельными ядерными жидкометаллическими реакторами) была затоплена в 1981 г. в заливе Степового у восточного побережья Новой Земли. Две другие АПЛ аварийно затонули — "К-278" ("Комсомолец") в 1989 г. в Норвежском море, "К-159" в 2003 г. в Баренцевом море (табл. 1).
В 60-х годах прошлого века в бухтах восточного побережья Новой Земли были затоплены пять реакторных отсеков с корабельными и судовыми ядерными энергетическими установками, две из которых содержат ОЯТ, и специальный контейнер с экранной сборкой, содержащей часть ОЯТ одного из реакторов атомного ледокола "Ленин". В Новоземельской впадине Карского моря затоплена баржа с содержащим ОЯТ аварийным реактором, выгруженным из АПЛ (заказ № 421).
В работе [5] подробно описана подготовка к затоплению, технологии и материалы, используемые при консервации объектов с ОЯТ. В Арктике было захоронено 31 033 м3 отходов без ОЯТ, в т.ч. 17105 контейнеров, активностью 33,5 кКи (1,24 ПБк). Часть твердых радиоактивных отходов (ТРО) содержалась в 19 затопленных списанных судах различного назначения. Гораздо меньшие размеры, вес и активности имели металлические контейнеры с ТРО, которые наполнялись навалом или цементировались внутри (цементировались до 10% от общего количества, преимущественно отходы ледокольного флота). Основная масса захоронений была произведена в соответствии с нормативным документом ВСТЗ-66 [6].
В табл. 2 приведены данные [4] о месторасположении контейнеров ТРО, затопленных в Карском море и о крупногабаритных ТРО.
Из табл. 2 видно, что часть ТРО затапливалась в трюмах (загрузка осуществлялась навалом) списанных судов различного типа. По данным [4] (см. табл. 2) баржа "Никель" затоплена в Баренцевом море у острова Колгуев на глубине около 50 м с семью крышками реакторов [4].
Приблизительные размеры плав. средств, загружавшиеся ТРО, приведены в табл. 3.
Таким образом, можно выделить несколько групп затопленных объектов: объекты с ОЯТ, объекты без ОЯТ и ТРО, нагружавшиеся навалом в контейнеры и лихтеры (типизация представлена на рис. 1).
Первыми известными данными об объектах с ОЯТ были опубликованные в работе "Факты и проблемы, связанные с захоронением радиоактивных отходов в морях, омывающих территорию Российской Федерации" (БК-93) [4]. В результате исследований, которые были выполнены российскими и зарубежными учеными за годы, прошедшие после выхода БК-93, получен большой объем дополнительной информации о затоплениях РАО и их последствиях. В табл. 4 приводятся активности объектов на момент затопления по данным различных исследований. Сведения о затоплениях АПЛ,
4* 99
Место расположения затопленных крупногабаритных ТРО и контейнеров с ТРО в районах Карского моря по данным [4]
Район
Географическое положение
Контейнеры с ТРО, шт.
Крупногабаритные ТРО и реакторные конструкции в районах захоронения Карского моря
№ 1 Карское море, Новоземель- 4834 ская впадина
№ 2 Восточное побережье Новой 1100
Земли, залив Седова № 3 Восточное побережье Новой 2190
Земли, залив Ога № 4 Восточное побережье Новой 5242
Земли, залив Цивольки № 5 Восточное побережье Новой 1917
Земли, залив Степового № 6 Восточное побережье Новой 646
Земли, залив Абросимова
№ 7 Восточное побережье Новой 992
Земли, залив Благополучия № 8 Восточное побережье Новой 194
Земли, залив Течений
306 крупногабаритных предметов (2 корпуса реактора,
4 насоса первого контура, парогенератор и т.д.), 9 плавсредств (лихтер "Саяны"; танкер ТНТ; ТНТ "Горынь"; лихтер "Ома"; баржа МБСН-378250)
112 крупногабаритных предметов
1 плавсредство, 101 крупногабаритный предмет
2 плавсредства, 166 крупногабаритных предметов
5 крупногабаритных предметов
10 крупногабаритных предметов из которых 5 парогенераторов, 3 плавсредства (баржа — проект требует уточнения, баржа МНН-231500, баржа МБСН 378250) 2 крупногабаритных предмета
31 крупногабаритный предмет, 1 плавсредство
Размеры затопленных плавательных средств, нагружавшиеся навалом ТРО
Таблица 3
Плавсредство
Размеры, м
Лихтер "Саяны" 78 х 12 х 6
Танкер ТНТ-15 39,2 х 7,3 х 3,5
ТНТ "Горынь" 54,8 х 10,0 х 5,0
Лихтер "Ома" 50,8 х 8,9 х 4,3
Баржа МБСН-378250 40,0 х 9,3 х 4,1
РО и реакторов с ОЯТ вместе с данными о выходе радионуклидов на момент затопления в окружающую среду представлены в табл. 4. На рис. 2 показан вклад активностей (по данным МНТЦ-101 [7], указанных в табл. 4) каждого из затопленных объектов в суммарную активность всех затопленных объектов с ОЯТ в северо-западном регионе Арктики. На диаграмме отдельно выделена экранная сборка АЛ "Ленин", так как она составляет ~40% от общей активности всех затопленных объектов.
Представленную форму (табл. 4) необходимо дополнить уточненными координатами затопления и характеристиками этих мест в Арктических морях: координаты, глубины, гидрология и др. Необходимо разработать критерии ранжирования затопленных объектов по степени опасности. В качестве основного подхода ранжирования ЗЯРОО по степени опасности представляется целесообразным принять оценку деградации защитных барьеров, что при обобщении и анализе информации о защитных барьерах и материалах их изготовления позволит ввести временной критерий. Более того, позволит
Рис. 1. Типизация ЗЯРОО по активности
Экранная сборка ледокола "Ленин" 39%
Рис. 2. Диаграмма вклада активности (по данным МНТЦ-101 [7]) каждого из затопленных объектов в суммарную активность всех объектов с ОЯТ в северо-западном регионе Арктики
оценить время разгерметизации объектов с ОЯТ и начало поступления (интенсивность) радионуклидов в морскую воду. Это даст возможность не только оценить современное состояние объектов, но и получить данные без затрат на экспедиционные работы.
Инвентаризационная форма ЗЯРОО (с ОЯТ и крупногабаритных ТРО)
Наименование Размеры Затопление Суммарная активность, кКи (ТБк) по данным
объекта Местонахождение Год БК-93 [4] МНТЦ-101 [7] МНТЦ-101 на 2000 г.
Объекты с ОЯТ
РО АПЛ заказ № 901 12,5 х 9 х 9 м Арх. Новая Земля, 1965 400 98,5 20,5
с двумя реакторами с ОЯТ залив Абросимова (14800) (3644) (759)
РО АПЛ заказ № 285 12 х 8 х 8 м Арх. Новая Земля, 1966 800 107,2 17
с двумя реакторами залив Абросимова (29600) (3968) (628)
(ОЯТ в реакторе ЛБ)
Экранная сборка реактора 5 х 3 м Арх. Новая Земля, 1967 100 304,5 42,7
№ 2 ОК-150 ледокола залив Цивольки (3700) (11267) (1579)
Реактор ЛБ с ОЯТ АПЛ ~ 1,5 м3 Новоземельская 1972 800 24,0 6,8
заказ № 421 впадина (29600) (884) (251)
АПЛ заказ № 601 (2 реак- Водоизмеще- Арх. Новая Земля 1981 200 54,5 22,5
тора РМ-1 с ЖМТ и ОЯТ) ние 4400 т (7400) (2018)
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.