№ 1
ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА
2G15
УДК 621.039.74/78
НОРМАЛИЗАЦИЯ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ ХРАНИЛИЩА
ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСТАНЦИОННО УПРАВЛЯЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ
© 2G15 г. В.А. СЕЛИЩЕВ1, А.П. ВАРНАВИН2, А.И. ВАСИЛЬЕВ2, А.В. КОРОЛЕВ2, Б.С. СТЕПЕННОВ2, А.К. СУХОРУЧКИН2, А.Н. ФЕДОСЕЕНКОВ2, С.П. ЗАОЧИНСКИЙ3, А.Б. ИВАНОВ3, К.Н. КУЛИКОВ3, О.М. САЛЫКИН3, В.В. ЕРЕМЕНКО4, И.Л. КАЗАКОВ4, А.С. КОСНИКОВ4, А.Н. КРАСНОЩЕКОВ4, В.К. ЛЮБИМОВ4, Б.М. ЛЕСОХИН5
1Госкорпорация "Росатом", Москва 2НИЦ "Курчатовский институт", Москва 3НПТБ "Онега", г. Северодвинск 4 СЗЦ "СевРАО" - филиал ФГУП "РосРАО", Мурманск 5 "Нувиа Лимитед", представительство, Санкт-Петербург E-mail: Stepennov_BS@nrcki.ru
Показана подготовка и последовательность выполнения радиационно-опасных работ по нормализации радиационной обстановки (НРО) на хранилище отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) — емкости БСХ-3А в Отделение губа Андреева СЗЦ "СевРАО" — филиала ФГУП "РосРАО". Впервые в отечественной практике работы по НРО с заменой старого плиточного покрытия и установке новой (штатной) горизонтальной биологической защиты (ГБЗ) на хранилище ОЯТ осуществлялись с помощью дистанционно управляемого оборудования в составе крана-манипулятора HIAB-700E-9 (HIAB) и устройства BR0KK-90N (BROKK) по системе видеонаблюдения (без визуального обзора). Приведены характеристики ГБЗ, робототехни-ческого комплекса и даны рекомендации по их эффективному использованию.
Ключевые слова: экологическая реабилитация, нормализация радиационной обстановки, радиационно опасные работы, отработавшее ядерное топливо, биологическая защита, робототехнические комплексы с дистанционно управляемым оборудованием.
IMPROVEMENT OF RADIOLOGICAL CONDITIONS OF THE SPENT NUCLEAR FUEL STORAGE FACILITY USING REMOTELY CONTROLLED EQUIPMENT
V.A. SELISCHEV1, A.P. VARNAVIN2, A.I. VASILYEV2, A.V. KOROLEV2, B.S. STEPENNOV2,
A.K. SUKHORUCHKIN2, A.N. FEDOSEENKOV2, S.P. ZAOCHINSKY3, A.B. IVANOV3, K.N. KULIKOV3, O.M. SALYKIN3, V.V. ERIEMENKO4, I.L. KAZAKOV4, A.S. KOSNIKOV4, A.N. KRASNOSCHEKOV4, V.K. LUBIMOV4, B.M. LESOKHIN5
1Rosatom, Moscow
2NRC "KurchatovInstitute", Moscow
3NPTB "Onega", Severodvinsk
4NWC "SevRAO" - RosRAO Branch, Murmansk
5 NUVIA Ltd., St.-Petersburg Office, St.-Petersburg E-mail: Stepennov_BS@nrcki.ru
The paper describes preliminary works and the sequence of radiation-hazardous operations aimed at improving radiological conditions at the spent nuclear fuel (SNF) storage facility - DSU-3A tank at the Andreeva Bay Division of NWC "SevRAO" - RosRAO Branch. For the first time in the domestic practice, radiological situation improvement operations involving replacement of the old roofing slabs and installation of a new (standard) horizontal biological shielding (HBS) on the SNF storage facility were carried out using remotely controlled equipment, such as HIAB-700E-9 articulated crane (HIAB) and BRO-KK-90N robot (BROKK), and a CCTV system in conditions of an obstructed field of view. Characteristics of the HBS and robotic system are listed, and recommendations for their efficient use are provided.
Key words: ecological rehabilitation, improvement of radiological conditions, radiation-hazardous operations, spent nuclear fuel, biological shielding, robotic systems with remotely controlled equipments.
ВВЕДЕНИЕ
Одной из первоочередных задач по снижению угроз ядерной, радиационной и экологической опасности на Северо-Западе России является вывоз отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) с бывших береговых баз ВМФ в губе Андреева и губе Червяная (Гремиха) на переработку в ФГУП "ПО "МАЯК". Принятая ГК "Росатом" концепция обращения с ОЯТ в губе Андреева предусматривает выгрузку отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) из чехлов в ячейках хранилища БСХ- 2А, -2Б, -3А, загрузку ОТВС в новые штатные чехлы, упаковку их в транспортные контейнеры и отправку на переработку. Для реализации принятой концепции планируется построить здание комплекса выгрузки ОЯТ, которое будет перекрывать емкости БСХ-2А, -2Б, -3А и пространство между ними. Первый этап подготовки объекта к вывозу ОЯТ заключался в нормализации радиационной обстановки (НРО) на емкостях. Предприятие ОАО «НИПТБ "Онега"» разработало принципиальную технологию НРО в хранилищах ОЯТ, которая включала демонтаж старого плиточного покрытия и установку новой радиационной защиты на поверхность емкости хранения. В связи с тем, что радиационная обстановка на БСХ-3А была существенно напряженнее, чем на БСХ-2А и -2Б, было предложено работы по НРО на БСХ-3А выполнять с использованием оборудования в составе крана-манипулятора HIAB — 700E9 (HIAB) и устройства BROKK — 90 N с дистанционным управлением по системе видеонаблюдения.
Работа выполнялась при финансовой поддержке правительства Великобритании через компанию "Нувия Лимитед" в рамках Соглашения о многосторонней ядерно-экологической программе в Российской Федерации (МНЭПР).
Основные участники работ — Госкорпорация "Росатом", НИЦ "Курчатовский институт", СЗЦ "СевРАО" — филиал ФГУП "РосРАО", ОАО «НИПТБ "Онега"», ФГУП "ФЦЯРБ".
Обоснование выбора робототехнического оборудования по НРО на БСХ-3А
Схема расположения и конструкция БСХ-3А со старым ( нештатным ) перекрытием из сборного железобетона в начале работ представлены на рис. 1.
В железобетонную емкость диаметром ~20 м и высотой ~6 м было установлено 1100 труб (ячеек). В ячейках размещались чехлы с ОТВС. Всего в чехлах хранилось ~7000 шт. ОТВС. Биологическая защита от мощного суммарного источника излучения, составленного из этих ОТВС, была организована следующим образом. В ячейки на чехлы устанавливались дополнительные пробки из бетона. Далее на поверхность емкости на ригели устанавливались бетонные плиты перекрытия из трех слоев.
Первый слой, уложенный после заполнения ячеек емкости чехлами с ОТВС в 1985 г, состоял преимущественно из многопустотных плит размером 3,0 х 1,2 х 0,2 м или 6,0 х х 1,2 х 0,2 м. Второй и третий слои, уложенные в 1995 г. и 2004 г., состояли преимуще-
Плиты перекрытия
Рубероид Ригели Блоки опор перекрытия
Стеновые блоки 6 м
Пробки
\ \ Т \ \
Блоки Блоки Каналы Железобетонная Облицовка
наружного внутреннего с ОТВС стена суглинком
емкости
кольца емкости
кольца емкости
Рис. 1. Схема вертикального разреза БСХ-3А по состоянию на 2009 г.
1999 г.
мкЗв/ч---
3072 1536 768 384 192 96 48 24 12 6 3
2005 г.
мкЗв/ч
3072 1536 768 384 192 96 48 24 12 6 3
Рис. 2. Картограммы мощности дозы гамма-излучения над бетонным перекрытием БСХ-3А на высоте 10 см, по данным измерений 1999 и 2005 г. (показаны) точки измерений; контур — дополнительные бетонные плиты, уложенные в 2003 г.
ственно из сплошных плит и блоков. Вес плит и блоков находился в пределах от 700 до 2200 кг. Общее количество плит и блоков ~260 шт. На высоте 2,0 м от поверхности плит третьего ряда в 2004 г возведена крыша временного укрытия от атмосферных осадков. Таким образом, с 2004 г. атмосферные осадки в виде дождя и снега не попадали в емкость. Возведение укрытия было своевременным, так как измерения МЭД на поверхности емкости и на плитах, полученные при обследованиях в 1999 г. и 2005 г., показали ухудшение радиационной обстановки на БСХ-3А ( рис. 2).
Усредненная по площади БСХ-3А мощность дозы увеличилась в 1,5 раза, максимальные значения МЭД — в 2 раза. На перекрытии МЭД достигла уровня 3,2 мЗв/ч, на поверхности емкости — до 42,0 мЗв/ч [1]. В этих условиях персонал мог находиться на рабочем месте лишь короткое время. Из-за высоких значений МЭД емкость БСХ-3А
Рис. 3. Пенопластовые макеты ГБЗ
до окончания установки горизонтальной биологической защиты относилась к классу необслуживаемых помещений. В этих условиях предстояло демонтировать старую и установить новую биологическую защиту, которая обеспечивала бы радиационную обстановку со значением МЭД не более 12 мкЗв/ч [2]. Анализ вариантов показал, что основная часть работ должна выполняться с помощью дистанционно управляемого оборудования без присутствия персонала на емкости. Выбранное оборудование должно было обладать необходимым набором сменных приспособлений для выполнения всего комплекса работ по НРО, включая демонтаж старой и установку конструкции новой биологической защиты, быть достаточно надежным и простым при эксплуатации и в техническом обслуживании.
При демонтаже железобетонного перекрытия и удалении контейнеров с твердыми радиоактивными отходами (ТРО) необходимо было дистанционно захватывать и перемещать изделия массой 700—2200 кг с размерами под захват от 250 мм до 1200 мм.
Сложными к реализации ожидались технологические операции по дистанционной подготовке железобетонного перекрытия к демонтажу, сбору мусора в контейнеры, установке сегментов горизонтальной биологической защиты (ГБЗ).
Выбор оборудования был ограничен конструктивными особенностями хранилища БСХ-3А:
— прочность перекрытия недостаточна для размещения на его поверхности тяжелой техники и/ или экранирующего ( защитного ) материала;
— высота помещения недостаточна для размещения и работы грузоподъемных механизмов.
С учетом требований и ограничений основным оборудованием с дистанционным управлением ОАО «НИПТБ "Онега"» при разработке технологии работ по НРО были использованы кран-манипулятор Н1АВ-700Е-9 Н1рго, установленный на рельсовую тележку (КМУ Н1АВ), и робототехническое устройство ВЯ0КК-90М с набором соответствующего навесного оборудования. Управление оборудованием и навесными приспособлениями предусматривалось дистанционное с использованием видеокамер, установленных на внутренних стенах БСХ-3А, на приборном кожухе корпуса и стреле робота ВЯОКК и внутри технологических модулей обслуживания КМУ Н1АВ и ВЯ0КК-90М.
Выбор конструкции горизонтальной биологической защиты
Для создания горизонтальной биологической защиты ОАО «НИПТБ "Онега"» была выполнена опытно-конструкторская работа [3] по выбору оптимального варианта ГБЗ для емкостей БСХ-2А, 2Б и 3А. Вариант ГБЗ выбирался, исходя из:
— конструкции, обеспечивающей снижение мощности дозы до регламентируемых значений для временного пребывания персонала;
2 Эн
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.