научная статья по теме ОЦЕНКА ВЫХОДА РАДИОНУКЛИДОВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ АВАРИИ В ХОДЕ ПОДЪЕМА ТОС \О "1-5" \H \Z И ТРАНСПОРТИРОВКИ ЗАТОПЛЕННОЙ АПЛ “К-27” Энергетика

Текст научной статьи на тему «ОЦЕНКА ВЫХОДА РАДИОНУКЛИДОВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ АВАРИИ В ХОДЕ ПОДЪЕМА ТОС \О "1-5" \H \Z И ТРАНСПОРТИРОВКИ ЗАТОПЛЕННОЙ АПЛ “К-27”»

ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК № 2 ЭНЕРГЕТИКА 2015

УДК 629.039

ОЦЕНКА ВЫХОДА РАДИОНУКЛИДОВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ АВАРИИ В ХОДЕ ПОДЪЕМА И ТРАНСПОРТИРОВКИ ЗАТОПЛЕННОЙ АПЛ "К-27"

© 2015 г. А.А. САРКИСОВ1, С.В. АНТИПОВ1, В.П. БИЛАШЕНКО1, В.Л. ВЫСОЦКИЙ1, А.Ю. КАЗЕННОВ2, О.Е. КИКНАДЗЕ2, М.Н. КОБРИНСКИЙ1, А.В. КОРОЛЕВ2, В.А. СОТНИКОВ1, Б.С. СТЕПЕННОВ2, П.А. ШВЕДОВ1

1Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук (ИБРАЭ РАН), Москва 2Российский национальный центр "Курчатовский институт" (РНЦ "КИ"), Москва

E-mail: bilvp@ibrae.ac.ru

Ускоренное развитие Арктического региона России повышает требования к обеспечению экологической безопасности акваторий арктических морей и прилегающих территорий. Одной из важных, требующих решения проблем, является устранение потенциальных угроз, исходящих от затопленных в этих акваториях ядерно и радиационно-опасных объектов. Безопасное выполнение необходимых для этого мероприятий требует оценки рисков всех технологических операций.

Рассмотрены сценарии возможных аварийных ситуаций, включая возникновение самопроизвольной цепной реакции (СЦР), в ходе подъема и транспортировки затопленной атомной подводной лодки (АПЛ) "К-27". На основе имеющихся оценок остаточной активности радионуклидов в реакторах "К-27" для максимально возможной аварии оценены выходы радионуклидов в окружающую среду. Полученные результаты могут быть использованы как исходные данные для оценки воздействия потенциальной аварии на население, персонал и окружающую среду, а также при выборе вариантов и разработке соответствующей проектной документации по обращению с затопленной АПЛ.

Ключевые слова: радиационная опасность, радионуклиды, акватория арктических морей, экологическая безопасность, затопленные радиационные опасные объекты.

ASSESSMENT OF RADIONUCLIDE RELEASE INTO THE ENVIRONMENT

IN RESULT OF POTENTIAL EMERGENCY IN COURSE OF LIFTING AND TRANSPORTATION OF THE DUMPED NUCLEAR SUBMARINE "K-27"

A.A. SARKISOV1, S.V. ANTIPOV1, V.P. BILASHENKO1, V.L. VYSOTSKY1,

A.Yu. KAZENNOV2, O.E. KIKNADZE2, M.N. KOBRINSKY1, A.V. KOROLEV2, V.A. SOTNIKOV1, B.S. STEPENNOV2, P.A. SHVEDOV1

1Nuclear Safety Institute of the Russian Academy of Sciences (IBRAE RAS), Moscow

2NationalResearch Centre "KurchatovInstitute", Moscow E-mail: bilvp@ibrae.ac.ru

Accelerated development of the Arctic region of Russia increases requirements to environmental protection of sea water areas and adjacent territories. One of the acute important challenges is elimination of potential threats related to the nuclear and radiation hazardous objects dumped in this region. Safe implementation of the required activities requires risk assessment for all technological operations.

Possible emergency situations are considered, including ignition of spontaneous chair reaction (SCR) in course of lifting and transportation of the dumped nuclear submarine (NS) "K-27". Radionuclide release to the environment for the maximum emergency are estimated on the base of available assessment of the residual activity content of the "K-27" cores. The obtained results might be used as input data for assessing the impact of the potential emergency on the population, personnel, and the environment, and for the choice of variants for further treatment of the dumped NS and development of the relevant design documentation.

Key words: radiation emergency, radionuclide, Arctic water territories, ecological safety, dumped radiation-hazardous objects.

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важных задач экологической реабилитации Арктического региона России является приведение в безопасное состояние радиационно опасных объектов, затонувших или затопленных на дне Баренцева и Карского морей [1, 2].

Приоритет среди таких объектов имеет АПЛ "К-27", затопленная в Карском море, в заливе Степового архипелага Новая Земля. В реакторном отсеке (РО) АПЛ находятся два реактора с жидкометаллическим теплоносителем (ЖМТ), содержащих отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) в активных зонах. Приоритетность этого АПЛ "К-27" определяется несколькими факторами:

— ОЯТ, находящееся в активных зонах реакторов, имеет высокий уровень обогащения по 235U, что снижает минимальный объем воды, проникновение которого в активную зону может вызвать возникновение СЦР;

— глубина затопления АПЛ "К-27" невелика (~30 м), что делает ее более доступной для несанкционированного доступа;

— ресурс инфраструктуры, необходимой для извлечения ОЯТ из реакторов, близок к исчерпанию, что накладывает определенные ограничения на предельные сроки осуществления подъема корабля и его транспортировки к пункту дальнейшего обращения.

Кроме того, в ходе расконсервации (2011 г.) реактора АПЛ № 900, аналогичного реакторам "К-27", было обнаружено, что консервант на основе фурфурола, применявшийся при консервации таких реакторов, частично утратил адгезию с элементами конструкции активной зоны. При этом становится возможным образование щелей между консервантом и стенками конструкций, в которые может проникать вода.

Определяющим фактором принятия решения о выборе варианта обращения с ядерно и радиационно опасными объектами (ЯРОО) является обеспечение безопасности всех технологических операций. Анализ радиационной безопасности требует, в частности, реалистических оценок последствий возможных аварий с выходом активности в окружающую среду. Такие оценки должны содержать объемы, изотопный состав и локализацию выброса радионуклидов в различных аварийных ситуациях, которые могут произойти в ходе работ по обращению с ЯРОО.

В статье приведены оценки выхода радионуклидов в окружающую среду в результате потенциально возможных аварий в ходе работ по подъему и транспортировке АПЛ "К-27" к месту дальнейшего обращения.

Проанализированы оценки активности и изотопного состава радионуклидов, накопленных в активных зонах реакторов "К-27" в период их эксплуатации.

Исходная информация, использованная в проектах IASAP (МАГАТЭ) и МНТЦ-101 для оценки активности*

Эксплуатация Общая энерговыработка, МВт • сут.

начало конец

1АЗАР МНТЦ !А5АР МНТЦ 1АЗАР МНТЦ

Дата затопления

1А5АР

МНТЦ

ЛБ ПБ

12.1962 12.1962

09.1963 09.1963

05.1968 06.1968

05.1968 12.1971

1580 1580

6459 6459

09.1981

1981

* По данным МНТЦ-101 в реакторах АПЛ К-27 находится отработавшее ядерное топливо второй загрузки, энерговыработка которого составляет по 917 МВт ■ сут в каждом реакторе, по данным 1А8АР (МАГАТЭ) — по 875 МВт ■ сут. Перегрузка топлива была выполнена в марте 1967 г.

Рассмотрены сценарии различных радиационных аварий, определяется "максимальная" авария, в которой ожидается наибольший выход активности в окружающую среду, сценарии аварий, происходящих на различных глубинах нахождения АПЛ, с возникновением СЦР и без нее.

Приводятся консервативные расчетные оценки выхода активности в окружающую среду при максимальной аварии на АПЛ "К-27".

Активность и изотопный состав накопленных радионуклидов

Наиболее полная документированная информация по радиационному потенциалу АПЛ "К-27" получена в проектах БАЗАР (МАГАТЭ) в 1997 г. и МНТЦ-101 в 1998 г. [3], исходные данные для расчетов приведены в табл. 1.

Использованный в проектах 1АЗАР и МНТЦ-101 комплекс расчетов по определению активности в реакторах АПЛ "К-27" включал:

— определение нейтронных полей в материалах конструкций реакторной установки и реакторного отсека;

— расчет наведенной активности в материалах конструкций реакторной установки и реакторного отсека;

— расчет активности продуктов деления и актиноидов в активных зонах с облученным ядерным топливом.

Расчеты МНТЦ-101 проведены с учетом фактических режимов эксплуатации реакторных установок по данным эксплуатирующих предприятий, уточненных при выполнении авторского надзора предприятиями-проектантами этих установок (ОКБМ и ОКБ "Гидропресс") в ходе работ по проекту.

Расчеты накопления продуктов деления и актиноидов в активных зонах выполнены с использованием методик и ядерно-физических констант, приведенных в справочниках [4, 5]. Результаты расчетных оценок активности радионуклидов, накопленных в реакторах АПЛ "К-27", даны для актиноидов, продуктов деления и продуктов активации в табл. 2—5 в сравнении с оценками, выполненными в проекте 1АЗАР.

Таким образом, выполненные ранее оценки радиоактивности реакторов АПЛ "К-27" противоречивы и составляют (суммарно для двух реакторов):

1,37 ПБк (37 кКи) — по оценкам ФЭИ, выполненным в 1981 г. (на момент затопления);

7,4 ПБк (200 кКи) — по данным Белой Книги-93;

2,02 ПБк (54,5 кКи) - на 1981 г. по данным проекта МНТЦ № 101;

0,83 ПБк (22,5 кКи) - на 1998 г. по данным проекта МНТЦ № 101;

1,37 ПБк (36,9 кКи) - на 1981 г. по данным проекта БАЗАР (МАГАТЭ);

0,61 ПБк (16,6 кКи) - на 1994 г. по данным проекта БАЗАР (МАГАТЭ).

Активность актиноидов в реакторах АПЛ "К-27" на момент затопления (ГБк)*

ЛБ ПБ

Исполнитель 238Pu 239Pu 240Pu 241Pu 241Am Всего

IASAP 4,73 169,5 3,25 25,5 0,42 635

МНТЦ-Е1 - 246,5 7,60 102 3,17 845

IASAP 4,73 169,5 3,25 25,5 0,42 635

МНТЦ-Е1 - 246,5 7,60 102 3,17 845

* В графе "Всего" для данных МНТЦ приведена активность всех рассчитанных актиноидов (не только указанных в заголовке табл. 2).

Таблица 3

Активность продуктов деления в реакторах АПЛ "К-27" на момент затопления (ТБк)*

Борт

Исполнитель 144Ce ** 147Pm 137Cs ** 90Sr ** 134Cs 85Kr 125Sb 151Sm

Всего

ЛБ

ПБ

IASAP МНТЦ-Е1 IASAP МНТЦ-Е1

14,5

14,5

85,0 243

85,0 243

74,0 248 74,0 248

0,11 0,18 0,11 0,18

8,15

8,15

0,8

0,8

2,05

2,05

317,5 530 317,5 530

* В графе "Всего" для данных МНТЦ приведена активность всех рассчитанных продуктов деления (не только указанных в заголовке табл. 3).

** Означает, что для данного радионуклида приведена суммарная активность с учетом дочернего радионуклида.

Оценка остаточной радиоактивности на 2013 г., дает величину не более 370 ГБк (10 кКи), включая:

продукты деления (137С8+137шВа, 908г+91^ - 270 ТБк (7,3 кКи) регулирующие стержни (152,154Еи) — 40 ТБк (1,1 кКи) корпусные конструкции реактора (63№, 60Со) —11 ТБк (0,3 кКи) актиноиды (238.т240.241ри, 241Лш) — 4,6 ТБк (0,12 кКи)

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.

Показать целиком