Подготовка и вывоз ОЯТ из ФГУП «ГНЦ РФ – ФЭИ»

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

Журнал "Безопасность ядерных технологий и окружающей среды", №3, 2012

Федеральная целевая программа «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 год и на период до 2015 года» предусматривает реализацию мероприятий по повышению безопасности хранения, подготовке к вывозу и последующему вывозу на переработку отработавшего ядерного топлива, находящегося на территории ФГУП «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского». Практические работы в этом направлении российские организации начали в 2008 году.

Хранилище и ОЯТ

Отработавшее ядерное топливо в ФЭИ находится на «сухом» хранении в отдельно стоящем здании – хранилище ОЯТ. Одноэтажное строение, 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.
За много лет эксплуатации исследовательских реакторов, критических стендов и «горячих» камер ФЭИ в хранилище накопилось значительное количество отработавшего ядерного топлива различных композиций с разным 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 перерабатывающие предприятия, в основном, из-за отсутствия технологии его переработки. Перед отправкой ОЯТ из ФЭИ на переработку необходимо проведение соответствующей подготовки производства и оформление разрешительной документации.

В настоящее время заканчивается разрешенный срок эксплуатации здания хранилища, что требует принятия скорейших мер по его реконструкции и последующему освобождению от ОЯТ. В связи с непосредственной близостью расположения хранилища к Обнинску наиболее актуальной является задача снижения радиационной угрозы от накопленного за долгие годы отработавшего ядерного топлива за счет его вывоза на перерабатывающее предприятие. Для этого необходимо провести комплексное инженерно-радиационное обследование хранилища, подготовить топливо к отправке и осуществить его перевозку в ПО «Маяк».

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 (паспортов на ячейки с чехлом, журнала загрузки, картограммы расположения чехлов в хранилище, документов о проведенных ранее работах с ОЯТ и т.д.). Во-вторых, следует осуществить 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 Обнинска.
При отправке на переработку нужно обеспечить барьер герметичности для безопасного размещения ОЯТ в ТУК и временного хранения на перерабатывающем предприятии. Поэтому большую часть ОЯТ перед вывозом следует поместить в герметичные пеналы. По действующей в ФЭИ нормативной документации производить работы с содержимым чехлов непосредственно в самом хранилище нельзя. После анализа объектов на территории института было определено, что для работ по подготовке и пеналированию ОЯТ наиболее пригодно здание комплекса физических исследований (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 от 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 их восстановлении.

Решения

Для осуществления вывоза ОЯТ из хранилища ФЭИ разработана специальная технология, которая предусматривает выполнение следующих мероприятий:
– проведение инспекции ОЯТ в хранилище;
– извлечение чехлов с ОЯТ из ячеек хранилища;
– загрузка чехла с ОЯТ во внутриобъектовый транспортный контейнер и его доставка в КФИ;
– подача чехла с ОЯТ в защитную камеру с использованием перегрузочного контейнера;
– пеналирование ОЯТ;
– загрузка пеналов с ОЯТ в ТУК.

Для подготовки ОТВС типов ВМ и АМ к перевозке было разработано, поставлено и введено в эксплуатацию насколько десятков видов оборудования и систем, включая:
– телевизионные системы для безопасной инспекции содержимого ячеек в хранилище ОЯТ и контроля технологических процессов в защитной камере КФИ;
– четыре манипулятора А201 фирмы Wälischmiller Engineering Gmbh для защитной камеры КФИ, имеющие более совершенную и надежную конструкцию по сравнению с исчерпавшими свой ресурс манипуляторами М-22;
– систему аварийной сигнализации о возникновении СЦР в защитной камере КФИ;
– вспомогательное оборудования для безопасного перемещения в центральном зале КФИ и установки на перегрузочный люк защитной камеры защитного перегрузочного контейнера;
– вспомогательное оборудования для перемещения в центральном зале КФИ и установки ТУК-108/1 и ТУК-19, а также для безопасной загрузки пеналов с ОЯТ в эти контейнеры (рис. 1);
– герметичные пеналы для размещения в ТУК-19 деформированных и недеформированных ОТВС типа ВМ, а в ТУК-108/1 – твэлов ОТВС типа АМ;
– комплекс оборудования защитной камеры для обращения со штатными чехлами, выгрузки из них ОЯТ, обрезки верхних концевиков ОТВС типа ВМ в габарит, пеналирования ОТВС типа ВМ и твэлов ОТВС типа АМ, а также герметизации пеналов крышкой (рис. 2). Дистанционное управление оборудованием осуществляется персоналом посредством электро- и пневмоприводов со щитов в операторских помещениях;
– специальный полуприцеп для автомобильной перевозки одного ТУК-108/1 в вертикальном положении либо 20-футового контейнера с тремя ТУК-19.
Кроме того, была выполнена модернизация штатного защитного перегрузочного контейнера.

Результаты реализации задач ФЦП ЯРБ

В ходе выполнения работ по подготовке к вывозу и последующему вывозу ОЯТ с площадки ФЭИ, предусмотренных ФЦП ЯРБ, в 2009-2012 годах были достигнуты значительные результаты. В первую очередь, определен перечень ОЯТ, которое ПО «Маяк» может принять и переработать без корректировки штатной технологии. Часть ОЯТ типа БН была подготовлена к пеналированию, упакована в герметичные пеналы и размещена на временное хранение. Для организации доставки порожних ТУК и вывоза ОЯТ из хранилища ФЭИ была актуализирована транспортно-технологическая схема обращения с контейнерами ТУК-19.
Для реализации «пилотного» вывоза были отобраны часть ОТВС типа ВМ и все ОТВС ЭК-10. 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, с помощью которого была произведена обрезка ОТВС в габарит и их размещение в герметичных пеналах. После оформления необходимой сопроводительной и разрешительной документации ОТВС были загружены в 16 ТУК-19 (рис. 4) и в августе 2011 года, впервые за последние 15 лет, вывезены на автомобильном транспорте на площадку перегрузки, а затем на железнодорожном транспорте доставлены на перерабатывающее предприятие – ПО «Маяк».

В результате выполнения работ по государственному контракту «Повышение безопасности хранения и подготовка к вывозу на переработку облученных тепловыделяющих сборок исследовательских реакторов в ФГУП «ГНЦ РФ-ФЭИ» (г. Обнинск, Калужская область)» была показана возможность использования тяжеловесных контейнеров типа ТУК-108/1 для вывоза крупногабаритного ОЯТ (ОТВС типа АМ) без выполнения предварительной резки по топливной составляющей. Разработана транспортно-технологическая схема доставки порожних и вывоза загруженных ТУК-108/1. Показано, что вывоз ОЯТ с территории ФЭИ с использованием тяжелых контейнеров возможен только после восстановления подъездных железнодорожных путей. В результате проведенного обследования железнодорожных путей был определен объем требуемых работ и составлена смета.
В хранилище проведена инспекция части ОЯТ. Отобрана и подготовлена для отправки с территории ФЭИ партия ОТВС типа ВМ для загрузки 16 ТУК-19 и партия ОТВС типа АМ для загрузки одного ТУК-108/1. В ФЭИ доставлен порожний контейнер ТУК-108/1, разработано и изготовлено необходимое оборудование для обращения с ним. Отобранные в результате инспекции чехлы с ОТВС типа АМ доставлены в КФИ, ОЯТ запеналировано и загружено в контейнер ТУК-108/1.

***

Для обеспечения дальнейшего вывоза ОЯТ необходимо разработать и аттестовать методику идентификации ОЯТ в чехлах, по которой можно будет проводить разделение и паспортизацию топлива. Для приема неперерабатываемого ОЯТ в ПО «Маяк» необходимо либо разработать технологию обращения с ним, либо обеспечить его длительное хранение. Выполнение этих работ позволит приступить к осуществлению крупномасштабных вывозов и последующему полному освобождению хранилища ФЭИ от отработавшего ядерного топлива.

Количество просмотров: 300

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