16 декабря 2009

Детальная оценка обращения с РАО при выводе из эксплуатации Чернобыльской АЭС

С 2000 года на Украине ведется подготовка к выводу из эксплуатации Чернобыльской АЭС. Определение объемов радиоактивно-загрязненных материалов и технологий обращения с ними является одной из приоритетных задач, определяющей эффективность выполнения работ по выводу из эксплуатации.

Вывод Чернобыльской АЭС из эксплуатации предполагается начать в 2010 году. Работы буду проходить в три этапа: окончательное закрытие и консервация (до 2021 года), выдержка (2022 – 2044 годы), демонтаж (приблизительно 2045 – 2064 годы). В результате площадка станции (за исключением объекта «Укрытие» и хранилища ОЯТ) должна быть освобождена от радиоактивно загрязненных материалов и источников ионизирующего излучения, а ограничения на ее использование – максимально снижены.

Согласно экспертным оценкам, доля финансовых затрат на обращение с РАО может достигать 80% от общей стоимости работ по выводу из эксплуатации. Расходы на обращение с РАО зависят от национальных стандартов и нормативных требований, объемов РАО, прошлых радиационных аварий, используемых технологий демонтажа, дезактивации, кондиционирования, хранения (захоронения) РАО, стоимости трудозатрат и т.д. Учитывая все перечисленные факторы, даже в пределах одной страны и для однотипных реакторов, объемы РАО и затраты на обращение с ними будут различными. В государствах, имеющих развитую атомную энергетику, к решению этого вопроса подходят следующим образом: проводят радиационное обследование установки, далее в большинстве случаев или используют специализированные программы (например, «DeManS» в ФРГ, «Stream» в США, «Omega»в Словакии), либо определяют необходимые данные экспертным путем. Следует особо отметить, что использование специализированных программ значительно снижает трудоемкость и, соответственно, позволяет оптимизировать работы по выводу из эксплуатации.

Оценка объемов радиоактивных отходов

До настоящего времени объемы РАО, которые могут образоваться в процессе вывода из эксплуатации ЧАЭС, и возможные технологии обращения с ними оценивались лишь приблизительно. Такая ситуация в основном обусловлена тем, что до 2004 года отсутствовала «Стратегия вывода из эксплуатации Чернобыльской АЭС», а до 2005 года не было полных данных комплексного инженерного обследования (КИРО) всех энергоблоков ЧАЭС. В 2006-2007 годах, в связи с разработкой «Программы вывода из эксплуатации Чернобыльской АЭС», предпринята первая попытка решения данной задачи на весь период таких работ, включая конечное состояние «бурого пятна», когда значение радиационного фона на площадке будет соответствовать зоне отчуждения.

Определение объемов РАО, необходимого финансирования и трудозатрат на обращение с ними производились согласно алгоритму, представленному на рисунке 1. В качестве исходных данных взяли результаты КИРО и ряда исследовательских работ. Для оценки объемов и динамики образования РАО в процессе вывода из эксплуатации использовался ряд допущений. Например, было принято, что в год будет демонтироваться 2500 т радиоактивно загрязненного оборудования и материалов.

Рисунок 1. Определение объемов РАО, необходимого финансирования и трудозатрат (нажмите, чтобы посмотреть)

Объемы радиоактивно загрязненных материалов и РАО (РЗМиО) учитывались с помощью рабочей классификации на основе способов обращения с ними – сжигания, прессования и т.д. При определении объемов учитывались как непосредственно радиоактивно-загрязненные материалы, так и вторичные РАО, возникающие в процессе обращения. Полученные общие объемы РЗМиО, образующихся в процессе проведения работ по выводу из эксплуатации, представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Образование ТРО и радиоактивно загрязненных материалов, образующихся в процессе работ по выводу из эксплуатации на всех этапах, м3 (%) (нажмите, чтобы посмотреть)

Анализ ресурсов по обращению с РАО

При планировании обращения с радиоактивными отходами принят принцип «максимально возможной переработки радиоактивно загрязненных материалов», при этом для оценки возможных способов обращения с РАО использовались данные о существующих технологиях.

После оценки объемов определили возможности обращения с РАО на существующих установках. Для обращения с радиоактивными материалами и оборудованием, остающимися не переработанными на этих установках, оценили потребность в дополнительных мощностях. Определен перечень и оптимальная производительность необходимых дополнительных установок по обращению с РЗМиО для всех этапов вывода из эксплуатации. В данный перечень вошли около 20 установок и участков, включая хранилища для РАО, участки переработки и кондиционирования, металлоплавильная печь, установки обработки кабельной продукции, участки дезактивации (см. таблицу).

Таблица 1. Необходимые дополнительные установки по обращению с РАО (нажмите, чтобы посмотреть)

Параллельно были получены данные о количестве РАО, которые образуются после переработки на планируемых и существующих установках по обращению с отходами (рис. 3).


Рисунок 3. Прогнозируемые объемы ТРО после переработки на различных установках, м3 (%)

Далее в соответствии с установленным алгоритмом определили количество персонала, необходимое для безопасного обращения с РАО на весь период вывода ЧАЭС из эксплуатации. Оценка потребности в трудовых ресурсах (необходимого количества и квалификация руководителей, ИТР и рабочих) выполнялась на основе анализа объема работ, которые планируется провести на площадке, а также числа установок и участков по обращению с РАО. Вследствие высокой степени неопределенности (из-за отсутствия разработанных проектов по выводу из эксплуатации) при определении количества требуемого персонала использовался подход на основе метода экспертных оценок и опыта, полученного при выполнении подобных работ. Также одним из основных допущений являлось то, что все работы, выполняемые на площадке, осуществляются собственными силами с минимальным привлечением подрядчиков для выполнения специфических работ. В соответствии с полученным анализом, в работах по обращению с РАО на всем этапе снятия с эксплуатации необходимо привлекать от 400 до 600 человек (рис. 4).

Рисунок 4. Потребность в персонале при обращении с РАО (нажмите, чтобы посмотреть)

Затем оценили объем необходимого финансирования обращения с РАО с учетом затрат на материалы, энергоносители, упаковки, заработную плату персонала, транспортировку, техническое обслуживание, а также амортизационные отчисления. В итоге был получен график необходимого ежегодного финансирования работ по обращению с РАО Чернобыльской АЭС для всех этапов вывода из эксплуатации. Общие прогнозируемые затраты по ценам за 2006 год составили не менее $ 600 млн.

Сегодня на Украине внедряется современная категоризация РАО (с учетом передового зарубежного опыта и рекомендаций МАГАТЭ), применение которой позволит существенно повысить эффективность процесса обращения с РАО при выводе АЭС из эксплуатации.

***
В результате проделанной работы впервые была осуществлена детальная оценка планируемой деятельности по обращению с РАО при выводе из эксплуатации Чернобыльской АЭС на период до 2064 года. Предложенный алгоритм может быть с успехом использован при разработке концепций вывода из эксплуатации действующих АЭС Украины – для определения оптимальной стратегии обращения с РАО и соответствующих затрат при выборе варианта вывода из эксплуатации.

Однако полученные результаты нуждаются в постоянной актуализации, которая должна учитывать изменение ситуации; кроме того, подобные работы достаточно трудоемки. Таким образом, существует насущная необходимость применения специализированных компьютерных систем по выводу из эксплуатации атомных электростанций.