Альтернативный маршрут транспортирования ОЯТ

18 января 2010

Внедрение ядерной энергетики в отечественное военное и гражданское судостроение в Российской Федерации сопровождалось разработкой сложной инфраструктуры, охватившей как базирование, так и техническое обеспечение атомного флота.

С этой целью были созданы специальные береговые и плавучие объекты: пункты базирования, береговые и плавучие технические базы, судоремонтные заводы, суда для сбора, хранения, переработки и транспортировки радиоактивных отходов (РАО), включая отработавшее ядерное топливо (ОЯТ). Следует отметить, что на всех этапах развития атомного флота чрезвычайное внимание уделялось вопросам безопасного обращения с ОЯТ и РАО.

В настоящее время программой развития ядерной энергетики Российской Федерации для экономического развития районов Крайнего Севера России и приравненных к ним предусмотрено строительство значительного количества плавучих атомных станций электротеплоснабжения (ПАТЭС) на базе судовых ядерных энергетических установок типа КЛТ-40С. Для внедрение данной программы в жизнь потребуется разработка и создание инфраструктуры обслуживания ПАТЭС. Очевидно, что при этом проблема безопасного захоронения РАО и обращения с ОЯТ также получит дальнейшее развитие.

Радиоактивные отходы, а также ОЯТ являются непременным завершающим звеном любой ядерной и радиационной технологии. Под термином «обращение с РАО и ОЯТ» понимается весь технологический цикл, включающий получение, переработку, транспортирование, хранение и захоронение этих материалов, контроль обеспечения ядерной и радиационной безопасности. Без решения этих проблем будущее ядерной энергетики, как в России, так и во всем мире, не имеет перспективы.

В мировой ядерной энергетике принято два возможных варианта обращения с ОЯТ:

  • первый вариант заключается в длительном хранении ОЯТ с последующим его захоронением без переработки и называется открытым топливным циклом;
  • второй вариант заключается в переработке ОЯТ на радиохимических заводах с последующим извлечением и сепарированием урана и плутония с возможностью их повторного использования в ядерном топливе и называется замкнутым топливным циклом.

Следует отметить, что у каждого из этих вариантов есть свои преимущества и недостатки.

Замкнутый топливный цикл реализуется в России не до конца. Извлеченный из ОЯТ плутоний накапливается в специальных хранилищах и не поступает вновь в топливный цикл.

В схеме открытого топливного цикла в настоящее время не реализуется конечная стадия захоронения. Таким образом, можно сделать вывод, что на практике в обеих схемах реализован некий промежуточный топливный цикл.

ОЯТ транспортных реакторных установок частично вывозились на переработку, но значительная часть ОЯТ хранится в настоящее время на береговых и плавучих технических базах.

Согласно [1] на Севере и на Дальнем Востоке хранение ОЯТ осуществляется на:

  • судах атомно-технологического обслуживания (АТО) ледокольного флота временно хранится приблизительно 5500 ОТВС (на конец 2000 г.);
  • береговой технической базе в губе Андреева – проектная мощность на 3000 ячеек под чехлы ОТВС (более 100 активных зон);
  • береговой технической базе в поселке Гремиха (хранилище ОТВС) – в настоящее время решаются вопросы с выгрузкой поврежденных ОТВС;
  • береговой технической базе в бухте Сысоева (Приморье) – проектная мощность на 1400 ячеек под чехлы ОТВС (на 2000 год было заполнено менее 900 ячеек);
  • ремонтно-технологическом предприятии (РТП) «Атомфлот».

В связи с истечением сроков службы, а также с выполнением Российской Федерацией международных обязательств по сокращению вооружений, со второй половины 80-х годов XX века начался интенсивный процесс снятия с эксплуатации и вывода из состава ВМФ атомных подводных лодок (АПЛ).

Госкорпорация «Росатом» в качестве государственного заказчика - координатора работ, обеспечивает комплексную утилизацию выведенных из эксплуатации АПЛ, надводных кораблей с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ) и судов АТО и экологическую реабилитацию бывших береговых технических баз ВМФ, связанных с временным хранением ОЯТ, твердых и жидких РАО.

В период 1999 - 2003 гг. удалось существенно увеличить темпы выгрузки ОЯТ и утилизации АЛЛ, для чего была восстановлена и создана дополнительная инфраструктура по обеспечению выгрузки, временного хранения и вывоза ОЯТ на переработку, а также для разделки корпусов АПЛ и обращению с РАО.

С этой целью на предприятиях судостроительной промышленности (ОАО «ЦС «Звездочка» и ОАО «ДВЗ «Звезда») были построены береговые комплексы выгрузки ОЯТ и площадки временного хранения транспортных упаковочных комплектов (ТУК) с ОЯТ.

В табл. 1 приведены данные об утилизации АПЛ на 1 февраля 2009 г. [2].

Таблица 1
Количество АПЛ Всего
Выведено из состава ВМФ 199
Утилизировано 173
В стадии утилизации 11
Ждут утилизации 15

Для решения проблем хранения реакторных отсеков, обращения с ОЯТ и РАО необходимо создание дополнительной инфраструктуры (пунктов хранения реакторных отсеков, региональных центров по кондиционированию и хранению РАО, площадок временного хранения ОЯТ, пункта изоляции аварийных АПЛ, строительство и реконструкция железнодорожных коммуникаций и т.д.). Ряд проблем уже решается (например, строительство наземного хранилища реакторных отсеков в Сайда-губе), но основной проблемой остается решение вопросов, связанных с обращением ОЯТ.

Отработавшее ядерное топливо, извлеченное из ядерного реактора – самый высокоактивный материал во всей последовательности технологических операций от добычи урановой руды до получения атомной энергии. И одна из ключевых проблем в обеспечении безопасности атомной энергетики – решение вопроса о дальнейшей судьбе ОЯТ.

Следует отметить, что береговые и плавучие хранилища ОЯТ ВМФ и гражданского атомного флота практически полностью заполнены. В них накоплено несколько более 600 тонн ОЯТ [3].

С учетом географии размещения объектов, осуществляющих ядерную деятельность, состояния и развития в России транспортных схем перемещения промышленных грузов главенствующую роль в перевозках ядерных материалов с самого начала играли перевозки железнодорожным транспортом.

История транспортирования ОЯТ железнодорожным транспортом, извлеченного из реакторов АПЛ и атомных ледоколов, началась с 70-х годов прошлого века с вводом в эксплуатацию буферного хранилища на заводе РТ-1 на ПО «Маяк».

Протяжённость маршрута от ПО «Маяк» до баз Северного флота и РТП «Атомфлот» составляет около 3000 км, до баз Тихоокеанского флота в Приморском Крае – 7500 км.

Транспортировка ОЯТ является одним из важнейших компонентов ядерного топливного цикла, которая требует создания специальных технологий. Обеспечение безопасности транспортирования ОЯТ имеет большое значение в связи с наличием потенциального риска нанесения ущерба людям, окружающей среде и имуществу в процессе перевозки, выполнения погрузочно-разгрузочных операций и промежуточного хранения. Наличие подобного риска обусловлено возможностью аварии транспортного или погрузочного средства, воздействием на упаковки разрушающих механических и/или тепловых нагрузок. Это может привести к рассеянию радиоактивных веществ в окружающую среду, облучению персонала и населения сверх установленных норм при нарушениях правил безопасного обращения с упаковками.

Радиационная безопасность при транспортировании делящихся материалов, включая ОЯТ, обеспечивается выполнением комплекса технических, организационно-технических и организационных мероприятий по обеспечению безопасности перевозок, включая выбор оптимального маршрута и графика следования транспортного средства.

Безопасность транспортировки ОЯТ имеет еще один важный аспект — межведомственный. Это связано с тем, что в процессе транспортирования ОЯТ участвует целый ряд ведомств: ВМФ, Минпромторг России, Минтранс России, Госкорпорация «Росатом» и МВД России.

Процесс транспортирования ядерных материалов является наиболее слабым звеном с точки зрения подверженности несанкционированным действиям по сравнению со стационарными объектами использования атомной энергии. Начиная с конца ХХ века из-за нарастающей угрозы террористической деятельности стала очевидной необходимость принятия дополнительных мер по защите транспортных средств, перевозящих ядерные материалы. Необходимо отметить, что для безопасного транспортирования ОЯТ особое значение имеет выбор безопасного маршрута и тщательно продуманный график движения контейнерного поезда.

В настоящее время парк средств транспортирования ОЯТ транспортных реакторных установок включает в себя [1]:

  • контейнеры типа ТК-18, сертифицированные под все типы ОЯТ, перерабатываемого на ПО «Маяк»;
  • контейнеры типа ТУК-108/1 сертифицированные под ОЯТ АПЛ первого и второго поколений;
  • контейнеры типа ТУК-120, предназначенные для ОЯТ атомных ледоколов;
  • два эшелона, каждый состоящий из четырех грузовых вагонов типа ТК-ВГ-18 и ТК-ВГ-18А;
  • один эшелон из шести грузовых вагонов типа ТК-ВГ-18-2.

Необходимо отметить, что техническое состояние контейнеров (на примере 10 лет эксплуатации ТК-18) можно считать вполне удовлетворительным. Однако техническое состояние грузовых вагонов ТК-ВГ-18 и ТК-ВГ-18А требует к себе повышенного внимания.

Чтобы вывезти вышеупомянутый объем ОЯТ на ПО «Маяк» для переработки или захоронения, необходимо отправить более 100 эшелонов, для чего при условии равномерной отправки и жесткого выполнения графика движения понадобится около 10 лет. При этом ОЯТ можно вывозить по железной дороге только с Кольского полуострова, поскольку обеспечение безопасной транспортировки ОЯТ с Дальнего Востока проблематично.

В комплексе проблем, связанных с обращением с ОЯТ транспортных реакторных установок, все большую остроту приобретает проблема длительного хранения ОЯТ, которое в настоящее время не может быть переработано промышленностью, главным образом, по причине отсутствия необходимых технических средств по его утилизации на ПО «Маяк».

С целью обеспечения безопасных условий хранения ОЯТ была сформирована концепция обращения с ОЯТ, согласно которой до создания необходимых мощностей для его переработки возможно контейнерное хранение топлива на срок до 50 лет. Данная концепция базируется на использовании двухцелевых металлобетонных контейнеров, предназначенных для транспортирования, хранения и/или захоронения ОЯТ транспортных реакторов. В рамках этой концепции предполагается создание открытых накопительных площадок для временного хранения контейнеров с ОЯТ на нескольких специализированных предприятиях.

Одним из вариантов ускорения процесса вывоза ОЯТ с Севера может служить создание базы длительного хранения ОЯТ в отдаленных районах, например, на архипелаге Новая Земля, в отдаленных местах на Кольском полуострове, в районе Приполярного Урала и на полуострове Ямал.

На Тихоокеанском флоте возможным местом хранения ОЯТ может являться Камчатка или отдаленные места на побережье и островах Дальнего Востока.

Для перевозки ОЯТ из береговых технических баз (например, в бухте Андреева или в Гремихе) к местам погрузки в спецпоезда и/или в места временного и длительного хранения ОЯТ необходима постройка специализированного судна для перевозки контейнеров с ОЯТ.

Между государственной корпорацией «Росатом» и Министерством экономического развития Италии 28 июля 2008 г. было подписано соглашение о проектировании и строительстве судна для перевозки контейнеров с ОЯТ (18 контейнеров по 40 т) и РАО [4].

Судно проектируется как универсальный перевозчик контейнеров с ОЯТ и РАО любого типа и будет построено при строгом соблюдении российских и международных норм безопасности, предъявляемых к перевозчикам подобного рода грузов. Контейнеровоз сможет развивать скорость до 12 узлов и способен находиться в автономном плавании до двух месяцев; дальность плавания – 3000 морских миль.

Благодаря ледовому усилению корпуса контейнеровоз сможет работать в арктических морях в период летне-осенней навигации. Госкорпорация «Росатом» предполагает осуществлять морские перевозки ОЯТ и РАО в основном на маршрутах между поселком Гремиха, губой Андреева, губой Сайда, Северодвинском и другими пунктами, где располагаются предприятия по утилизации АПЛ. Судно обеспечит все потребности российского Северо-Запада в контейнеровозах подобного назначения, однако предполагаемые маршруты этих перевозок ограничены, в то время как данное судно способно осуществлять более дальние перевозки, в том числе и по рекам Сибири.

Такое специализированное судно-контейнеровоз могло бы осуществлять перевозки контейнеров с ОЯТ непосредственно на территорию, находящуюся в непосредственной близости от ПО «Маяк». Подобный маршрут транспортирования ОЯТ имеет ряд преимуществ перед железнодорожным маршрутом:

  • при относительно небольшом водоизмещении судна и малой его осадке, позволяющей пользоваться внутренними водными путями, грузоподъемность по ОЯТ может быть не меньше, чем у железнодорожного эшелона, состоящего из 4 – 6 специализированных вагонов;
  • возможность транспортирования ОЯТ в район ПО «Маяк» позволит отказаться от строительства пунктов временного хранения ОЯТ, что приведет к существенной экономии материальных и финансовых ресурсов;
  • большая часть водного маршрута транспортирования будет проходить в ненаселенных или малонаселенных местах в отличие от железнодорожного пути, проходящего через населенные пункты;
  • водный маршрут транспортирования ОЯТ упростит физическую защиту от несанкционированных действий и снизит вероятность террористической угрозы.

Предлагается использовать проектируемый контейнеровоз для транспортирования ОЯТ и РАО в район ПО «Маяк» для их дальнейшей переработки или захоронения. С этой целью судно-контейнеровоз должно обеспечивать возможность перевозок в бассейнах рек Обь, Иртыш, Тобол и Тура. В этом случае маршрут транспортирования ОЯТ и РАО может быть следующим: Кольский полуостров (Архангельская область) – Обская губа – реки Обь – Иртыш – Тура до Тюмени и далее железнодорожным транспортом в Челябинскую область на ПО «Маяк». В этом случае протяженность железнодорожного маршрута составит приблизительно 400 км.

Необходимо отметить, что суда водоизмещением до 3000 т могут достичь г. Курган; в этом случае расстояние до ПО «Маяк» составит несколько десятков километров.

Схема возможного маршрута транспортирования ОЯТ морским и речным путем приведена на рис.1.

Рисинок 1. Схема альтернативного маршрута транспортирования ОЯТ (нажмите, чтобы посмотреть)

Преимущества указанного маршрута и предложенного средства транспортирования заключаются в следующем:

  • транспортирование грузов водным транспортом дешевле, чем железнодорожным транспортом;
  • при транспортировании водным транспортом легче осуществить мероприятия по физической защите ОЯТ, что будет способствовать повышению безопасности транспортирования;
  • в случае серьезной аварии судна, перевозящего ОЯТ, последствия окажутся менее значительными, чем при аварии железнодорожного эшелона с ОЯТ;
  • значительное сокращение железнодорожной части маршрута транспортирования (с 3000 км до примерно 400 км) позволит более рационально использовать специализированные железнодорожные эшелоны и, тем самым интенсифицировать процесс вывоза ОЯТ.

Кроме того, было бы целесообразно построить еще, как минимум, одно такое судно для транспортирования ОЯТ из Тихоокеанского региона в летние навигации по Северному морскому пути до того же конечного пункта.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Ю.В. Сивинцев, С.М. Вакуловский, А.П. Васильев и др. Техногенные радионуклиды в морях, омывающих Россию. М., Изд-во по атомной науке и технике, 2005.
  2. Госкорпорация «Росатом». Отчет по безопасности за 2008 г. М., Изд-во «Комтехпринт», 2009.
  3. И.Н. Бекман. Ядерная индустрия. Курс лекций. МГУ им. М.В. Ломоносова. М., 2005 г.
  4. Сайт www.minatom.ru Пресс-центр атомной энергетики и промышленности. 29.07.2008 г.