+7 (84235) 3-98-29
Технологии и оборудование для атомной отрасли
Общество с ограниченной ответственностью
Научно-производственная фирма «Сосны»

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 на АЭС "Пакш": "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.

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. Был также создан комплекс вспомогательного оборудования, включающий в себя системы видеонаблюдения и непрерывного радиационного контроля обстановки на рабочей площадке. Разработанный комплект разнообразного инструмента для обращения с различными типами фрагментов ОТВС составил более 100 наименований.

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.

Для перетаривания ОЯТ были разработаны негерметичные водозаполненные пеналы, внутренняя полость которых соединялась с водой бассейна выдержки с помощью компенсатора. Компенсатор обеспечивал отвод из пенала газообразных продуктов, образующихся при радиолизе воды, и предотвращал выход растворенных в воде пенала радионуклидов в воду БВ. Пеналы для ОЯТ изготовили и испытали в ОАО "МСЗ".

 

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".


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.

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%.

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.

paks


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.

paks

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.

 

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 по теме:

Л.Секе. Вывоз дефектного топлива в пеналах с АЭС «Пакш» на переработку в Россию (2015)

Программа "Горизонты атома" от 10.10.2015

Программа "Горизонты атома" от 28.09.2014

Количество просмотров: 2654

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