19 мая 2011

Мультимодальные перевозки - стимул к совершенствованию

Atomic-Energy.ru
Рис. 1a. Погрузка контейнеров ТУК-19 на автомобиль

Реализация программы RRRFR позволила получить богатый опыт перевозок ОЯТ. На начало 2011 года в рамках программы вывезено более 600 кг высокообогащенного урана в составе ОТВС различных типов и конфигураций, с использованием различных транспортных средств. Таким образом, у нас есть возможность обобщить накопленный опыт подготовки и организации перевозок: выделить типы используемых упаковок и средств транспортирования, особенности их адаптации, сертификации и обеспечения безопасности, а также наметить перспективы их дальнейшего использования.

Рис. 1б. Погрузка контейнеров ТУК-19 в вагон-контейнер ТК-5 Рис. 2. Размещение контейнера SKODA VPVR/M в ISO-контейнере Рис. 3 Транспортирование ISO-контейнеров автомобильным транспортом Рис. 4. Датское судно «Lynx» Рис. 5. Транспортирование ISO-контейнеров по железной дороге Рис. 6. Транспортные пакеты с ТУК-19, загруженные в грузовой ­отсек самолета АН-124-100 «Руслан» Рис. 7а. Трюм российского судна проекта JS86-063 после переоборудования: дополнительная переборка Рис. 7б. Трюм российского судна проекта JS86-063 после переоборудования: загрузка ISO-контейнеров и плит биологической защиты Конструкция ЗДК

Эволюция средств и маршрутов транспортирования ОТВС

К началу программы возврата топлива в Российскую Федерацию российский парк транспортных упаковочных комплектов для перевозки ОТВС ИР был, в основном, представлен российскими контейнерами ТУК-19, ТУК-32, ТУК-18, ТУК-108, ТУК-128. Причем фактически использовался только один тип – ТУК-19. Это определялось его небольшой массой (4,5 т), простотой обращения, достаточным количеством имеющихся контейнеров (их в России 20 штук) – и, соответственно, минимальными организационно-техническими мероприятиями для приемки и обращения с ними на объектах грузоотправителей.

Первый опыт перевозки по программе RRRFR был получен в 2006 году при вывозе ОЯТ из Узбекистана. ОТВС транспортировались в ТУК-19 традиционным способом – по железной дороге в вагонах-контейнерах ТК-5. Перевозка между исследовательским институтом и железнодорожной станцией осуществлялась автомобилем в специально для этого изготовленных рамах из металлического уголка. Аналогичные схемы были применены при транспортировании ОТВС из Латвии (2008 год) и Казахстана (2008–2009 годы). В каждом случае автомобильная перевозка контейнеров ТУК-19 требовала разработки специальных технических средств (указанных выше рам, см. рис. 1), которые не были универсальными и исключали возможность дальнейшего использования в других проектах.

Очевидно, что использование одного типа контейнера в столь масштабной программе, как RRRFR, было бы недостаточным. Специально для целей программы Министерством энергетики США было профинансировано создание 16 ТУК SKODA VPVR/M, спроектированных и изготовленных в Чехии.

Иностранный контейнер для перевозки ОЯТ использовался в России  впервые. Для использования ТУК SKODA VPVR/M в перевозках ОТВС ИР в Российской Федерации был получен сертификат на конструкцию упаковки и перевозку, а также адаптирована технология приемки этого контейнера на ФГУП «ПО «Маяк»1.

Контейнер SKODA VPVR/M был приспособлен к мультимодальным перевозкам изначально: его проект предусматривал перевозку контейнера в грузовом 20-футовом ISO-контейнере (рис. 2), обращение с которым унифицировано практически на всех видах транспорта.

С использованием чешских контейнеров SKODA VPVR/M в 2007 году было вывезено облученное топливо из Института ядерных исследований в городе Ржеже (Чешская Республика). ОТВС в 16 ТУК  SKODA VPVR/M, попарно упакованных в восьми ISO-контейнерах, были перевезены автотранспортом до железнодорожной станции и по железной дороге транзитом через территории Словакии и Украины доставлены на российский радиохимический завод (рис. 3). Аналогичная схема использовалась при транспортировании ОТВС ИР из Украины.

При вывозе ОТВС из Болгарии в 2008 году был получен первый опыт транспортирования чешских контейнеров SKODA VPVR/M водным транспортом. Контейнеры SKODA VPVR/M с ОТВС были перевезены из исследовательского института ИЯИЯЭ в речной порт Козлодуй на автомобилях и перегружены на баржу типа «река-море». По реке Дунаю контейнеры были доставлены в украинский порт Измаил, откуда по железной дороге перевезены на российский перерабатывающий завод.

В некоторых проектах из-за сложностей реализации транзита единственно возможной является морская перевозка. Морской транспорт впервые в программе RRRFR использовался в 2008 году при вывозе ОЯТ Будапештского исследовательского реактора из института KFKI AEKI5.

Морской участок маршрута был реализован с использованием датского судна «Lynx» (рис. 4) класса INF-2, оснащенного в соответствии с требованиями Международного кодекса по безопасной перевозке отработавшего ядерного топлива, плутония и высокорадиоактивных отходов в таре на судах (Кодекса ОЯТ).

Поскольку большая часть морского пути протекала вне российских территориальных вод, в российском сертификате-разрешении было поставлено условие об использовании международных аварийных карт в соответствии с требованиями правил Международного кодекса морской перевозки опасных грузов. Особое внимание уделялось вопросу передачи ответственности за физзащиту; российскими специалистами  была специально разработана и утверждена соответствующая процедура.

ОТВС в контейнерах SKODA VPVR/M, упакованных в ISO-контейнеры, были доставлены из исследовательского института до венгерской железнодорожной станции автотранспортом, где были перегружены на железнодорожные платформы. По железной дороге ISO-контейнеры были перевезены в словенский порт Копер (рис. 5). Морской участок маршрута проходил вокруг Европы до порта Мурманска, откуда ISO-контейнеры были доставлены на радиохимический завод по железной дороге. Все перегрузочные операции с контейнерами и в России, и за рубежом прошли без каких бы то ни было инцидентов. Аналогичная транспортно-технологическая схема использовалась при вывозе ОЯТ из Сербии в декабре 2010 года.

В рамках проекта по вывозу ОТВС румынского реактора ВВР-С в 2009 году была решена задача унификации транспортно-технологических операций с контейнерами ТУК-19 путем создания транспортного пакета на основе специализированного грузового крупнотоннажного 20-футового контейнера. Контейнеры ТУК-19, загруженные ОТВС и упакованные в ISO-контейнеры, были перевезены автотранспортом в румынский аэропорт, после чего самолет благополучно доставил их в аэропорт «Кольцово», расположенный сравнительно недалеко от ПО «Маяк». Для авиаперевозки использовался самолет АН-124-100, сертифицированный для перевозки грузов класса 7 (рис. 6). Из аэропорта «Кольцово» до радиохимического завода транспортные пакеты были транспортированы автомобильным транспортом. Аналогичная транспортная схема с использованием воздушного транспорта была применена при транспортировании ОТВС из Ливии и планируется при вывозе ОЯТ из Вьетнама.

В реализации программы RRRFR были также задействованы возможности и российского морского перевозчика. В январе 2008 года в ЦНИИ им. академика Крылова начались работы по подготовке проекта переоборудования судна проекта JS86-063. После разработки и утверждения проекта на эстонской судоверфи Netaman Оу под наблюдением местных представителей Российского морского регистра судоходства теплоход был переоборудован (рис. 7), сертифицирован по классу INF-2 и использован при вывозе ОЯТ из Польши в 2009-2010 годах.

Для вывоза ОТВС польских реакторов потребовалось пять рейсов. Маршрут включал в себя автомобильный участок от исследовательского института до железнодорожной станции, затем поездом до польского порта Гдыни, морской участок вокруг Скандинавии до российского порта Мурманска, и по территории России до радиохимического завода – на железнодорожных платформах.

Таким образом, до 2008 года при перевозках ОТВС в рамках программы RRRFR использовались только автомобильный и железнодорожный транспорт, с 2008 года начались речные и морские перевозки, а с 2009 года – воздушные.

Перспективные контейнеры

В 2009 году начаты работы по разработке упаковки типа С на базе контейнера SKODA VPVR/M для воздушной перевозки. В отличие от упаковки типа B, сертифицированной для воздушной перевозки, на такую упаковку не накладывается дополнительных ограничений по радиоактивности груза, не требуется загружать ОТВС в герметичные пеналы, однако конструкция ТУК должна удовлетворять требованиям по сохранению прочности и герметичности при ужесточенных испытаниях. В настоящее время в мире отсутствуют контейнеры для ОЯТ, сертифицированные на соответствие требованиям безопасности, предъявляемым к упаковкам типа С.

Предварительные оценки возможности модификации контейнеров SKODA VPVR/M для создания на их базе упаковки типа С выполнены экспертами ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». Рассматриваемая в настоящее время модификация конструкции контейнера SKODA VPVR/M предусматривает увеличение эффективности системы демпфирования за счет помещения контейнера в защитно-демпфирующий кожух (ЗДК). В настоящее время определены уровни предельных перегрузок, которые должна ограничить система демпфирования при механических воздействиях.

Рассмотрены технические характеристики средств транспортирования применительно к возможным схемам перевозки упаковки типа С. Произведена оценка характеристик динамической защиты, исходя из транспортных ограничений при использовании различных транспортно-технологических схем. Осуществлен выбор конструкции ЗДК.

Натурные модельные испытания макетов модифицированных элементов ТУК на столкновение с мишенью при скорости 90 м/с, требуемые для сертификации упаковок типа С, будут в ближайшее время проведены на базе ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». В случае успешного завершения работ будет получено универсальное техническое средство для воздушной перевозки делящихся материалов без дополнительных ограничений по активности или форме радиоактивного содержимого.

Программа RRRFR явилась катализатором для совершенствования контейнерного парка, разработки оборудования для загрузки ОТВС в контейнеры, использования новых транспортных средств и маршрутов.
Накопленный опыт мультимодальных перевозок и разработанные технические решения значительно расширили возможности перевозок ОЯТ и в настоящее время успешно применяются при реализации программы RRRFR. Этот опыт носит универсальный характер и может быть использован в любых других проектах, связанных с обращением с ядерным топливом исследовательских реакторов и другими компактными радиоактивными материалами.

Авторы:

А.Н. Дорофеев, к.т.н., А.А. Иващенко, Б.А. Канашов, М.В. Барышников, к.т.н. (ООО НПФ «Сосны»)