В настоящее время пять блоков АЭС остановлены: на блоках № 1 и 2 Белоярской АЭС идут работы по вывозу ОЯТ, готовится производственная инфраструктура для выполнения работ по выводу. Блок № 3 Нововоронежской АЭС остановлен в 2016 году, ведутся работы по подготовке к вывозу ОЯТ, удалению рабочих сред, демонтажу оборудования машзала.
С 2015 года начаты работы по реализации пилотного проекта по выводу из эксплуатации (ВЭ) блоков № 1 и 2 Нововоронежской АЭС. В рамках реализации пилотного проекта осуществляется наработка эффективных технологий по выводу из эксплуатации и обращению с РАО, которые в дальнейшем будут тиражироваться на все выводимые блоки АЭС.
Применение технологий и технических решений осуществляется с учетом стоящих задач по выводу из эксплуатации и лучшей международной и российской практики. В настоящее время в мире широко используются робототехнические средства при работах по выводу из эксплуатации АЭС. Наиболее широкое применение роботы получили в Селлафилде (Великобритания), объектах EDF (Франция), реакторах Карлсруэ (Германия). О национальной программе разработки роботов для ВЭ объявила Корея, Япония широко использует роботы на АЭС «Фукусима». Десятки специализированных роботов применяют при работах по ВЭ в США.
Ранее работы по выводу из эксплуатации выполнялись в основном ручным способом, что требовало дорогостоящих мер по защите персонала, инженерному контролю и детализированному планированию и мониторингу работ.
И хотя данный подход широко использовался в мире вплоть до последнего десятилетия (2000 год), ясно, что он не такой эффективный, как применение дистанционно управляемых роботизированных технологий.
В России на объектах атомной отрасли используется более 40 роботов. В основном это легкие роботы (массой до одной тонны) для целей диагностики и повышения аварийной готовности. В то же время в строительстве, металлургии, транспортной и горнодобывающей индустрии России задействованы сотни тяжелых мобильных роботов массой от трех до десяти тонн.
Инновационным направлением для эксплуатирующей организации в России является тестирование при работах по демонтажу и обращению с радиоактивными материалами на блоках АЭС, находящихся в интенсивном выводе из эксплуатации модульной, автоматизированной, дистанционно управляемой технологии.
Положительным опытом применения дистанционно управляемых систем эксплуатирующей организации (АО «Концерн Росэнергоатом») являются ремонтные работы действующих блоков АЭС с РУ РБМК с применением робототехнических средств. Примером является разработка и апробирование уникальной технологии по восстановлению ресурсных характеристик (восстановление графитовой кладки) на Ленинградской и Курской АЭС. Технология была разработана консорциумом российских предприятий и получила высокую оценку Правительства РФ.
Положительным примером является опыт НИЦ «Курчатовский институт», где с 2003 года проводились работы по ликвидации исторических могильников РАО и работы по выводу из эксплуатации исследовательских реакторов МР и РФТ (общей мощностью 50 МВТ) с применением робототехнических средств. Это позволило снизить затраты и сроки выполнения работ по выводу из эксплуатации, существенно повысить безопасность проводимых работ, уменьшить дозовую нагрузку на персонал, а также создать предпосылки для развития инновационной технологии по выводу из эксплуатации объектов использования атомной энергии на основе применения робототехнических средств.
С учетом положительной практики для осуществления работ по выводу из эксплуатации исследовательских реакторов в НИЦ «Курчатовский институт» был создан участок робототехники, куда входили десять промышленных роботов различной конфигурации (легкого, среднего и тяжелого класса). За короткое время были обучены операторы робототехники из состава молодых работников НИЦ «Курчатовский институт». В дальнейшем силами данного коллектива (20 человек) были выполнены основные радиационно опасные работы. Наряду с использование РТС были разработаны средства для визуализации гамма-излучения: гаммалокаторы и гаммавизоры, что позволило создать эффективную технологию демонтажа радиационно опасного оборудования с минимальным участием персонала.
Так, при работах по выводу из эксплуатации исследовательских реакторов в НИЦ «Курчатовский институт» с применением роботов коллективная дозовая нагрузка на персонал была снижена в среднем в 100 раз по сравнению с традиционным способом организации работ. Кроме этого, применение роботов позволило существенно увеличить производительность труда, позволило выполнять сложные работы в стесненных условиях, расширило возможности выполнения демонтажа крупными фрагментами, привело к снижению рисков производственного травматизма.
В настоящее время достигнута договоренность между АО «Концерн Росэнергоатом» и НИЦ «Курчатовский институт» по использованию имеющегося опыта применения робототехнических средств при выводе из эксплуатации энергоблоков АЭС.
Применение робототехники при выполнении работ по выводу из эксплуатации позволяет:
- Повысить производительность труда демонтажных бригад до примерно 2 раз (опыт EWN, НИЦ КИ) за счет: увеличения номенклатуры выполняемых работ (сложные работы, работы в стесненных условиях); снижения коллективной дозы демонтажных бригад (увеличение времени работы в условиях ионизированного излучения); расширения возможности выполнения демонтажа крупными фрагментами до пяти тонн (в условиях отсутствия штатного грузоподъемного оборудования персонал вынужден демонтировать оборудование фрагментами массой не более 50 килограммов); отсутствия необходимости проведения преддемонтажной дезактивации.
- Повысить безопасность труда демонтажных бригад за счет снижения рисков травматизма: поражения электрическим током, падения предметов, падение с высоты (человек не находится в непосредственной зоне работ).
Проектом вывода из эксплуатации первой очереди Нововоронежской АЭС предусмотрен демонтаж и фрагментация более 32 тысяч тонн оборудования и конструкций, в том числе активированное оборудование и конструкции, подлежащие демонтажу, – более одной тысячи тонн, тепломеханическое оборудование и металлоконструкции, подлежащие демонтажу из ЗКД – более 18 тысяч тонн, строительные конструкции подлежащие демонтажу, – более 13 тысяч тонн и т. д.
С 2017 года начаты работы по демонтажу и фрагментации оборудования первого контура блоков № 1 и 2 Нововоронежской АЭС, включая крупногабаритное, толстостенное тяжелое оборудования, расположенное в стесненных условиях (ПГ, ГЦН, ГЗЗ и т. д.).
Ключевые работы выполняются собственными силами филиала АО «Концерн Росэнергоатом» «Опытно-демонстрационный инженерный центр по выводу из эксплуатации» работниками специализированного цеха по демонтажу и дезактивации.
В 2017 году утвержден план мероприятий по созданию и развитию участка робототехники для отработки и тиражирования дистанционных методов работ по выводу из эксплуатации на площадке блоков № 1 и 2 Нововоронежской АЭС (ОДИЦ).
С 2018 года начаты тестовые испытания по использованию мобильного промышленного робота среднего класса (3–5 тонн) при выполнении работ по демонтажу и фрагментированию оборудования блоков № 1 и 2 Нововоронежской АЭС. С помощью робота проводилась резка металлического защитного контейнера с толщиной стенки 150 мм общим весом 60 тонн. Резка выполнялась с помощью металлического отрезного диска с алмазным напылением, закрепленного в отрезной машине, находящейся на конце манипулятора длиной до шести метров. Робот также был оснащен стандартными сменными инструментами: мощным гидромолотом, гидроножницами по металлу, бетоноломом и мобильной пилой с алмазным тросом. Такое оснащение позволяет дистанционно демонтировать и фракционировать оборудование с толщиной стенки до 250 мм, а также элементы строительных конструкций блоков.
По итогам тестовых испытаний будет принято решение о комплектации участка робототехнических средств в составе ОДИЦ для выполнения работ по демонтажу, фрагментации и дезактивации, обращению с РАО, резке высокоактивного оборудования и конструкций, обращению с заиленными хранилищами жидких отходов, дезактивации помещений блоков. В 2018 году будет разработан проект участка робототехнических средств.
В будущем планируется создать участки робототехнических средств для вывода из эксплуатации блоков № 1 и 2 Ленинградской АЭС (2022 год) и блоков № 1 и 2 Белоярской АЭС (2020 год).
Авторы
Н.Н. САФРОНОВА, канд. экон. наук, начальник отдела управления выводом из эксплуатации АЭС АО «Концерн Росэнергоатом»
В.Г. ВОЛКОВ, докт. техн. наук, заместитель начальника отдела перспективного развития вывода из эксплуатации ОДИЦ
Список литературы:
1. R&D and innovation needs for decommissioning nuclear facilities, NEA No. 7191, OECD 2014.
2. Волков В.Г. , Иванов О.П. , Колядин В.И. и др. Применение дистанционно управляемых механизмов с целью снижения радиационного воздействия на персонал. Атомная энергия, 2012. Т. 113. Вып. 5. С. 285–289.
3. Волков В.Г., Данилович А.С., Зверков Ю.А. и др. Демонтаж оборудования и петлевых установок реактора МР в НИЦ «Курчатовский институт». Материалы симпозиума WM2012, Фуникс, Аризона, США, 12051.
4. Волков В.Г., ПономаревСтепной Н.Н., Чесноков А.В. Проблемы ядерного наследия и пути их решения. Разделы 1.5.1 и 7.2.1, 2012. С. 62–29, 307–323; ООО «Энергопроманалитика». С. 335.