Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА «СОСНЫ» (ООО НПФ «Сосны»)

Основано в 1992 году

Ликвидация последствий разрушения ОТВС ВВЭР-440 на АЭС «Пакш»

АЭС "Пакш" расположена в самом центре Венгрии на реке Дунай. За все годы эксплуатации российских блоков ВВЭР-440 АЭС "Пакш" имела наилучшие показатели надежности и эффективности. Однако проблема появления на поверхности оболочек твэлов отложений магнетита в последние годы все более волновала персонал АЭС.

Для очистки облученных ТВС от отложений на дне колодца №1 блока №2 АЭС "Пакш" был установлен бак очистки, разработанный и изготовленный фирмой Framatome ANP, в который одновременно можно было загружать до 30 ОТВС. Работы проводились сотрудниками Framatome ANP, персонал АЭС полностью доверял разработчику технологии и оборудования. Ранее в баке было совершено пять успешных операций по очистке ОТВС без каких-либо признаков повреждения, но при выполнении шестой операции случилось непредвиденное.

Как было сказано в дальнейшем в официальном отчете по расследованию инцидента: "10 апреля 2003 года в процессе отмывки во время ежегодного планового обслуживания блока №2 произошло серьезное повреждение кассет, при котором выделилась радиоактивность, превышающая значение нормального выхода радиоактивности для работающего блока". При попытке снять крышку бака были зафиксированы значительные выбросы в спецвентиляцию, произошло увеличение мощности дозы вблизи колодца и увеличение объемной активности в воде бассейна выдержки. Обстановка с ядерной безопасностью также была неясной. После снятия крышки на основе анализа состояния ОТВС эксперты отнесли данное событие к Уровню 3 – "инциденты". Эксплуатация блока была приостановлена.

17 апреля 2003 года руководство АЭС "Пакш" в лице генерального директора доктора Иштвана Кочиша обратилось в Корпорацию "ТВЭЛ" с просьбой о помощи "...в решении ситуации, возникшей на АЭС "Пакш". Ровно через два часа после получения письма российская сторона подтвердила свою готовность участвовать в международном тендере по ликвидации последствий разрушения ОТВС на АЭС "Пакш" и приступила к разработке предложений.

Для разработки предложений в России под руководством Корпорации "ТВЭЛ" была создана команда, включающая в себя ведущие предприятия отрасли: ГНЦ НИИАР, ОКБ "Гидропресс", РНЦ "Курчатовский институт". Большая роль в проекте отводилась специалистам НПФ "Сосны" под руководством В.П. Смирнова. Кроме названных выше российских предприятий, в дальнейшем к работе были привлечены ГИ ВНИПИЭТ, Озерский завод нестандартного оборудования, ОАО "Машиностроительный завод" (г.Электросталь) и ПО "Маяк", как потенциальный грузополучатель отработавшего ядерного топлива.

Исследования, проведенные на ранней стадии проекта, показали, что практически все ОТВС в той или иной степени разрушены. Пространство в центральной части бака представляло собой нагромождение фрагментов твэлов и топливных таблеток, выпавших из оболочек. Нижние части ОТВС не претерпели видимых разрушений.

 9 сентября 2003 года между Корпорацией "ТВЭЛ" и АЭС "Пакш" был подписан контракт, согласно которому российские специалисты, соблюдая все требования радиационной и ядерной безопасности, должны были извлечь разрушенные фрагменты ОТВС из бака и перегрузить их в специальные пеналы, пригодные для хранения под водой на АЭС "Пакш" в течение пяти лет, а также обеспечить принципиальную возможность их транспортирования на переработку или сухое хранение. Для этого необходимо было силами российских и венгерских организаций выполнить большой объем конструкторских и технологических работ.

Подписание контракта между АЭС "Пакш" и Корпорацией "ТВЭЛ", сентябрь 2003 г.

Совещание венгерских и российских специалистов в офисе НПФ "Сосны", апрель 2004 г.

 

Эскизный и рабочий проекты рабочей площадки, пеналов, оборудования и инструмента разрабатывались в НПФ "Сосны". С целью отладки технологии и обучения персонала макет рабочей площадки, необходимое оборудование и инструмент были изготовлены, смонтированы и испытаны в ГНЦ НИИАР.

 

Макет рабочей площадки для проверки технологии и обучения персонала

 

Комплект разработанного инструмента составил более 100 наименований. В него входили захваты для перемещения фрагментов ОТВС разной формы, пеналов с ОЯТ и емкостей ТРО; манипуляторы со сменными насадками; грейфер с ковшом для сбора обломков твэлов; устройства для резки дистанционирующих плит в баке; устройства для отделения головок и хвостовиков от целых и разрушенных ОТВС и многое другое. Расчёты, подтверждающие безопасность выбранной технологии, были выполнены специалистами НПФ «Сосны», Курчатовского института и ГИ ВНИПИЭТ.

 

Комплект инструментов для обращения с фрагментами ОТВС

Приемка оборудования

 

Наиболее сложной и громоздкой частью технологии являлась рабочая площадка, технический проект которой разрабатывался в ОКБ "Гидропресс". Рабочая площадка и крупногабаритное оборудование были изготовлены и испытаны на Озерском заводе нестандартного оборудования. Рабочая площадка имела поворотную платформу, на которой находились операторы во время работы. Высота платформы могла изменяться. Для удаления аэрозолей с поверхности воды служила система сдувки. Комплекс вспомогательного оборудования включал системы видеонаблюдения и непрерывного радиационного контроля обстановки на рабочей площадке. По периметру рабочей площадки были установлены мониторы, на которые передавалось изображение от подводных видеокамер.

Для размещения поврежденного ОЯТ были разработаны негерметичные водозаполненные пеналы двух типоразмеров. Внутренняя полость пеналов соединялась с водой бассейна выдержки с помощью специального компенсирующего устройства, конструкция которого была запатентована (патент № 135838 РФ). Компенсатор обеспечивал отвод газообразных продуктов, образующихся в пенале при радиолизе воды, и предотвращал выход растворенных в воде пенала радионуклидов в воду бассейна в течение расчетного срока хранения. Пеналы были изготовлены и испытаны в ОАО «МСЗ».

 

Пеналы для ОЯТ. Эскиз компенсирующего устройства

 

Обучение персонала проводилось на макете рабочей площадки в ГНЦ НИИАР, а затем на реальной площадке, установленной на АЭС "Пакш". Весь процесс монтажа рабочей площадки в баке отмывки блока №2 и отладки оборудования проходил при непосредственном участии и под техническим руководством сотрудников ГНЦ НИИАР и НПФ "Сосны".

 

Российские специалисты на АЭС "Пакш"

Практические работы по разборке содержимого бака очистки были начаты 1 октября 2006 года после получения разрешения надзорными органами Венгрии. Специально подготовленные сотрудники российских предприятий работали круглосуточно в 4 смены. Бригада из трех операторов, находясь на рабочей площадке, установленной в колодце на высоте около 3 м от верхнего фланца бака, проводила работы по удалению фрагментов ОТВС с использованием длинномерных инструментов. Непрерывное наблюдение за ходом выполнения работ и видеозапись событий производились с помощью телекамер.

 

Практические работы

 

Топливные фрагменты ОТВС, отдельные куски твэлов, а также ОЯТ в балк-форме помещались в пеналы. Головки и хвостовики отделялись от топливной части и помещались в емкость ТРО. В процессе работ велся строгий учет ОЯТ путем его взвешивания перед загрузкой в пеналы.

Большую сложность вызывало наличие в баке массивной дистанционирующей плиты, в которой плотно сидели распухшие после теплового удара ОТВС. Эту плиту пришлось разрезать на несколько фрагментов и удалить из бака. Для окончательной зачистки возникла необходимость вскрыть нижнюю массивную плиту, что было сделано с помощью корончатого сверления специально разработанной пневматической сверлильной машиной.

Основные этапы выполнения работ заключались в следующем:

  • В первую очередь была проведена очистка верхней плиты бака от фрагментов ОТВС и твэлов, которые перегружались в выемные части пеналов. Более мелкие фрагменты ОЯТ в виде балк-формы также сгребались в выемные части пеналов. Головки ОТВС отделялись от топливной части и загружались в емкости для ТРО. Выемные части загружались в пеналы.
  • Очистка центральной части бака от ОЯТ, представляющего собой "завал" из фрагментов твэлов, проводилась с помощью устройства типа "грейфер" и манипуляторов.
  • Далее последовательно удалялись фрагменты верхней плиты и расположенные под ними фрагменты ОТВС. На этом этапе был обеспечен доступ к нижним частям ОТВС, которые с помощью силового захвата устанавливались в устройство резки, где производилось отделение хвостовика от топливной части.
  • Удаление ОЯТ в балк-форме и фрагментов ОТВС с нижней плиты бака очистки выполнялось так же, как и с верхней.
  • После освобождения необходимого пространства производилось высверливание и удаление центральной части нижней плиты.
  • После сбора из-под нижней плиты ОЯТ в балк-форме были удалены все оставшиеся фрагменты ОТВС и продолжено удаление ОЯТ в балк-форме. В итоге на дне бака осталось незначительное количество ОЯТ, которое позднее было удалено с помощью системы "водосос".

Практические работы по ликвидации последствий инцидента в колодце №1 блока №2 в рамках Контракта были завершены подписанием акта приемки работ 30 марта 2007 года.

В процессе выполнения практических работ контроль радиационной безопасности персонала осуществлялся в полном соответствии с нормами и правилами, действующими в России и Венгрии. Максимальная индивидуальная доза за весь период работ не превысила 10 % от годового предела дозы, а средняя – 5 %.

 

Руководитель работ со стороны НПФ "Сосны" В.П. Смирнов (крайний справа) награжден Орденом Дружбы

 

Работа была выполнена в запланированные сроки, в полном объеме и на высоком научно-техническом уровне. В результате работы из бака было удалено более 5 тонн ОЯТ. Блок №2 АЭС "Пакш" 29 декабря 2006 года в 13 часов 07 минут был выведен на минимальный контролируемей уровень, а с 1 января 2007 года - запущен на номинальную мощность.

 

 

Следующим этапом подготовки ОЯТ к перевозке на переработку стала его осушка. Для определения количества остаточной влаги в пенале, не превышающего безопасные пределы на всех этапах обращения с ОЯТ, в защитных камерах ГНЦ НИИАР были проведены исследования поведения разрушенного топлива в условиях, моделирующих хранение ОЯТ в герметичном пенале, и получены экспериментальные данные, необходимые для обоснования безопасных режимов транспортирования отработавшего ядерного топлива.

Для минимизации дозовых нагрузок на персонал, количества образующихся РАО и времени на выполнение работ было принято решение о выполнении термовакуумной осушки ОЯТ без предварительного слива воды. Проведенный анализ показал ядерную и радиационную безопасность разработанной технологии.

Для реализации технологии осушки ОЯТ была модифицирована рабочая площадка, использовавшаяся при извлечении поврежденного ОЯТ из бака отмывки.

 

Модифицированная рабочая площадка с оборудованием


Для выполнения работ по осушке пеналов с ОЯТ было разработано специализированное оборудование, в том числе:

  • оборудование для демонтажа компенсаторов с пеналов с ОЯТ и замены крышек пеналов;
  • оборудование для термовакуумной осушки, заполнения газом и герметизации пеналов, включая защитный технологический модуль, устройство  втягивания пенала, нагревательные модули, устройство фильтрации и компенсации, устройство управления вентилем, устройство поворота пенала, систему отвода и конденсации пара, систему откачки неконденсируемых газов, систему заполнения газом, систему контроля и регистрации технологических параметров;
  • оборудование для промывки и измерения гидравлического сопротивления устройства фильтрации и компенсации;
  • оборудование для контроля герметичности пеналов;
  • вспомогательные системы (освещения, видеонаблюдения, связи);
  • чехлы для размещения пеналов в транспортном контейнере ТУК-6.

Сушка и герметизация пеналов с ОЯТ выполнялись с использованием защитно-технологического модуля, обеспечивающего защиту от ионизирующих излучений. Нагрев корпуса пенала осуществлялся при помощи электрических нагревателей, установленных в нагревательном модуле. Для каждого типа пенала был разработан и изготовлен специальный нагревательный модуль.

 

Нагревательный модуль

Парогазовая смесь из пенала с ОЯТ через устройство фильтрации и компенсации поступала в блок конденсаторов. В состав устройства фильтрации и компенсации входил блок фильтров, обеспечивающий очистку пара от радиоактивных аэрозолей и частиц ОЯТ, которые поток пара выносил из пенала в процессе осушки. Аэрозоли представляли собой летучие продукты деления (137Cs и 134Cs) и продукты активации (60Со). Эффективность очистки парогазовой смеси от частиц размером более 0,01 мкм составляла не менее 99,999 %; эффективность очистки от 137Cs — не хуже 99,95 %, от 60Со — не хуже 94 %.

По окончании осушки выполнялись заполнение пенала инертным газом и контроль герметичности всех возможных стыков и зазоров в пенале, а именно нижнего сливного узла, вентиля крышки пенала, соединения крышки пенала с корпусом. В результате контроля герметичности, выполненного с использованием гелиевого течеискателя ASM142, было установлено, что утечка из всех осушенных пеналов с ОЯТ не превышает 6,7х10-7 Па·м3/с.

Основные этапы работ по подготовке пеналов с ОЯТ к перевозке были следующими:

1) Демонтаж компенсаторов с пеналов, размещенных в бассейне выдержки.

2) Перемещение пеналов из бассейна выдержки в колодец для выполнения замены крышек, осушки и герметизации пеналов.

3) Замена крышек пеналов.

4) Сушка, заполнение инертным газом, герметизация и контроль герметичности пеналов с ОЯТ.

5) Перемещение осушенных пеналов из колодца в бассейн выдержки.

6) Временное хранение пеналов в бассейне выдержки с периодическим контролем их герметичности.

7) Контроль герметичности пеналов с ОЯТ в бассейне выдержки перед загрузкой в транспортные контейнеры.

8) Загрузка пеналов в транспортные контейнеры и подготовка к транспортированию.

 

Практические работы по осушке пеналов с ОЯТ. Рабочее место диспетчера

 

В 2013 году на АЭС "Пакш" были успешно выполнены практические работы по подготовке пеналов с ОЯТ к транспортированию. Работы выполнялись специалистами НПФ "Сосны" под руководством персонала АЭС "Пакш" в соответствии с утвержденной в надзорном органе Венгрии технологией. За время проведения работ не было зафиксировано отказов, существенно повлиявших на общий темп подготовки пеналов с ОЯТ к перевозке. В 2014 году пеналы с ОЯТ были перевезены во ФГУП "ПО "Маяк" на переработку.

Главный итог совместного российско-венгерского проекта заключается в том, что удалось снять угрозу ядерной и радиационной опасности, так как в результате работ ядерное топливо было переведено в контролируемое безопасное состояние. Данные, полученные в ходе работ, позволят по-новому взглянуть на поведение ядерного топлива в сложных аварийных условиях.

 

Публикации:

Л.Секе. Вывоз дефектного топлива в пеналах с АЭС «Пакш» на переработку в Россию

Программа "Горизонты атома" от 10.10.2015

Программа "Горизонты атома" от 28.09.2014

Количество просмотров: 2936

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