Организация вывоза ОЯТ российских исследовательских реакторов (пилотная перевозка ОЯТ ИР ФГУП «ГНЦ РФ – ФЭИ»)

   

Сарбеев А.А. , Комаров С.В. , Комаров С.Н. , Худяков А.В. (ООО НПФ «Сосны»), Гусаков-Станюкович И.В. (Госкорпорация «Росатом»), Мамаев В.М. (ФГУП «ГНЦ РФ – ФЭИ»), Голубкин К.В. (ФГУП «ПО «Маяк»)

Сборник докладов VII Международного ядерного форума «Безопасность ядерных технологий: транспортирование радиоактивных материалов – «АТОМТРАНС-2012», С.-Петербург, 17-21 сентября 2012 г.

Введение

Концепция обращения с отработавшим ядерным топливом Госкорпорации «Росатом» предусматривает вывоз ОЯТ с площадок эксплуатирующих организаций для экологически безопасного обращения с ним на централизованных объектах инфраструктуры ФГУП «ПО «Маяк» и ФГУП «Горно-химический комбинат».
При реализации мероприятий Федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 год и на период до 2015 года» применительно к Федеральному государственному унитарному предприятию «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского» (далее – ФЭИ) указанная стратегия реализуется путем подготовки к вывозу и последующему вывозу на переработку на ФГУП «ПО «Маяк» ОЯТ, находящегося на хранении в ФЭИ. Практические работы в этом направлении российские организации (Госкорпорация «Росатом», ФГУП «ГНЦ РФ – ФЭИ», ФГУП «ПО «Маяк», ООО НПФ «Сосны») начали в 2008 году.

1. Описание хранилища и ОЯТ

Отработавшее ядерное топливо в ФЭИ находится на сухом хранении в отдельно стоящем здании – хранилище ОЯТ. Одноэтажное здание, включающее в себя хранилище ядерных материалов, было спроектировано и построено в 60-е годы прошлого века для временного хранения тепловыделяющих сборок и экспериментальных твэлов после облучения в исследовательских реакторах. Хранение ОЯТ осуществляется в подвальной части сооружения, выполненного из монолитного железобетона, в чехлах из нержавеющей стали различной длины. В настоящее время заканчивается разрешенный срок эксплуатации хранилища ОЯТ, что требует принятия скорейших мер по его полному освобождению и вывозу содержимого на перерабатывающие предприятия.
За много лет эксплуатации исследовательских реакторов, критических стендов и «горячих» камер ФЭИ в хранилище накопилось значительное количество отработавшего ядерного топлива различных композиций с различным обогащением. Поскольку многие из установок являлись исследовательскими, эксплуатация топлива осуществлялось в жестких технологических режимах. ОЯТ по большей части негерметично и обращение с ним требует подходов, соответствующих обращению с некондиционным топливом.
Из-за радиационного распухания за длительный период хранения (в некоторых случаях – до 50 лет) топливо из многих чехлов не может быть извлечено без нарушения конструкции чехла. Еще одна проблема состоит в том, что большая часть ОЯТ не включена в отраслевой стандарт поставки на перерабатывающее предприятие, в основном, из-за отсутствия технологии его переработки. Перед отправкой ОЯТ из ФЭИ на переработку необходимо проведение соответствующей подготовки производства и оформление разрешительной документации.

2. Задачи, требующие решения

В связи с непосредственной близостью хранилища к городу Обнинск наиболее актуальной является задача снижения радиационной угрозы от накопленного за долгие годы отработавшего ядерного топлива путем его вывоза на перерабатывающее предприятие (ПО «Маяк»). Для организации перевозки ОЯТ необходимо:
1) провести комплексное инженерно-радиационное обследование хранилища;
2) разработать оборудование, технологии и подготовить топливо к отправке;
3) разработать транспортно-технологическую схему доставки порожних ТУК, загрузки ОЯТ и вывоза загруженных ТУК;
4) осуществить перевозку подготовленного топлива на перерабатывающее предприятие.

3. Основные проблемы

Учетными единицами ОЯТ в хранилище ФЭИ являются чехлы, размещенные в ячейках с индивидуальным порядковым номером. Вся документация, включая данные о массе и содержимом чехла, ведется применительно к учетной единице, в которой может находиться ОЯТ нескольких типов. При этом идентифицировать ОЯТ по типу путем визуального осмотра зачастую не представляется возможным. В связи с этим возникает опасность отправки на перерабатывающее предприятие топлива, для которого в настоящее время не существует технологии переработки. Для паспортизации ОЯТ необходимо, во-первых, провести анализ учетной документации (паспорта на ячейки с чехлом, журнал загрузки, картограмма расположения чехлов в хранилище, документы о проведенных ранее работах с ОЯТ и др.). Во-вторых, необходимо провести дистанционное фотографирование ячейки и последующий визуальный анализ содержимого чехла. В-третьих, для чехлов, в которых невозможно провести паспортизацию ОЯТ указанными выше методами, необходимо разработать неразрушающие методы идентификации топливной композиции и топливной матрицы в условиях защитной камеры. Разрушающие методы исследования нежелательны ввиду жестких ограничений на выбросы радиоактивных аэрозолей в черте города Обнинск.
При отправке на переработку необходимо обеспечить наличие барьера герметичности для безопасного размещения ОЯТ в ТУК, а также в период временного хранения на перерабатывающем предприятии. Поэтому большую часть ОЯТ из хранилища перед отправкой на переработку необходимо разместить в герметичных пеналах.
По действующей в ФЭИ нормативной документации, производить работы с содержимым чехлов непосредственно в самом хранилище нельзя. После анализа объектов на территории ФЭИ было определено, что для работ по подготовке и пеналированию ОЯТ наиболее пригодно здание комплекса физических исследований (далее – КФИ) после существенной модернизации оборудования его защитной камеры.
Основной же проблемой, препятствующей реализации масштабного вывоза ОЯТ из ФЭИ, является крайне неудовлетворительное состояние подъездных железнодорожных путей станции Обнинское до территории промплощадки. Железная дорога на протяжении многих лет не эксплуатировалась и пришла в полную негодность. Ситуация осложняется еще и тем, что железнодорожные пути проходят по территории, принадлежащей различным организациям, которые не заинтересованы в ее восстановлении.

4. Решения в рамках пилотного проекта

Для осуществления пилотного вывоза ОЯТ из хранилища ФЭИ была разработана специальная технология, которая предусматривала выполнение следующих работ:
1) проведение инспекции ОЯТ в хранилище для определения топлива, пригодного к поставке на ПО «Маяк»;
2) извлечение чехлов с ОЯТ из ячеек хранилища;
3) загрузка чехла с ОЯТ во внутриобъектовый транспортный контейнер и его доставка в КФИ;
4) подача чехла с ОЯТ в защитную камеру с использованием перегрузочного контейнера;
5) выполнение работ по пеналированию ОЯТ;
6) загрузка пеналов с ОЯТ в ТУК.
Для осуществления первого (пилотного) вывоза ОЯТ была актуализирована существующая транспортно-технологическая схема. Результаты проведенных исследований, изучения маршрутов и возможных площадок перегрузки показали, что вывоз ОЯТ с территории ФЭИ в настоящее время возможен только с использованием автомобильного транспорта. Так как значительное расстояние между городами Обнинск и Озерск не позволяет осуществить всю перевозку ОЯТ на автомобилях, предстояло найти подходящую площадку перегрузки на железнодорожный транспорт, оформить необходимые разрешительные документы, доставить порожние ТУК в ФЭИ, произвести загрузку ОЯТ и организовать перевозку на перерабатывающее предприятие.

5. Реализация пилотного вывоза ОЯТ

В ходе выполнения работ, предусмотренных ФЦП ОЯРБ, по подготовке к пилотному вывозу ОЯТ с промплощадки ФЭИ за период с 2009 по 2011 г. были достигнуты значительные результаты. В первую очередь, определен перечень ОЯТ, которое ПО «Маяк» может принять и переработать без корректировки штатной технологии. Из всего ОЯТ, находящегося в хранилище, были отобраны часть ОТВС типа ВМ и все ОТВС ЭК 10, подлежащие вывозу в первый рейс. В связи с тем, что ОТВС типа ВМ по габаритным размерам не помещались в ТУК-19, было разработано, изготовлено и поставлено в ФЭИ специальное оборудование, включающее в себя:
- приёмно-поворотное устройство (рис. 1);
- переходник чехла;
- страховочное устройство;
- подъемный стол;
- зажимное устройство;
- отрезное устройство;
- пеналы для упаковки топливной части ОТВС типа ВМ.
Дополнительно была оформлена необходимая сопроводительная и разрешительная документация. Разработана методика проверки герметичности контейнеров ТУК-19 перед отправкой применительно к условиям КФИ ФЭИ.
Маршрут доставки порожних ТУК-19 в ФЭИ включал в себя железнодорожный участок, площадку перегрузки и автомобильный участок. После проведения необходимых подготовительных работ ОТВС ЭК-10 и пеналы с ОТВС типа ВМ были загружены в шестнадцать ТУК-19 (рис. 2). ТУК-19 с ОТВС были помещены в специализированные грузовые крупнотоннажные контейнеры (СГКК). СГКК – модернизированный 20-футовый ISO-контейнер, в который устанавливается до трех ТУК-19. Перевозка была произведена с привлечением двух тягачей марки MAN TGA19.390 и двух полуприцепов SW240GRKR – по одному СГКК на каждом (рис.3). После доставки контейнеров на территорию перегрузочной площадки была выполнена их перегрузка на железнодорожные платформы с использованием автомобильного крана (рис. 4).
Затем был сформирован специальный железнодорожный эшелон и вагоны отправлены в адрес грузополучателя. Таким образом, впервые за последние 15 лет, часть ОЯТ из ФЭИ была отправлена на перерабатывающее предприятие – ФГУП «ПО «Маяк» – с использованием комбинированного автомобильно-железнодорожного маршрута.

Количество просмотров: 228

Перезвоните мне
Спасибо! Ваша сообщение отправлено, в ближайшее время мы свяжемся с Вами!