Украина: без нарушений и инцидентов

В рамках программы RRRFR Украина в 2010 году осуществила вывоз основной партии высокообогащенного отработавшего ядерного топлива с исследовательского реактора ВВР-М Института ядерных исследований (ИЯИ) НАН Украины в Российскую Федерацию для последующей переработки на ФГУП «ПО «Маяк».

Технические аспекты

Исследовательский ядерный реактор ВВР-М ИЯИ НАН Украины работает в Киеве с 1960 года. В нем используются тепловыделяющие сборки (ТВС) типа ВВР-М2 и ВВР-М5 (М7) с обогащением по ²³⁵U 36% и 90% соответственно. Это ядерное топливо было изготовлено и поставлено ОАО «Новосибирский завод химконцентратов» (ОАО «НЗХК»). Последняя поставка топлива (ТВС типа ВВР-М2, 36% обогащения) была осуществлена в 1993 году. Отработавшее топливо до конца 1988 года вывозилось в ПО «Маяк» (Челябинская область).

На 1 апреля 2010 года в реакторе накопилось, в пересчете на одинарные, 748 отработавших ТВС. В хранилище отработавшего ядерного топлива находились шесть тройных сборок типа ВВР-М2 с обогащением по ²³⁵U более 20%, 104 одиночных и 197 тройных сборок типа ВВР-М2 с обогащением 36%, 15 одиночных сборок типа ВВР-М5 с обогащением 90%, по пять одиночных и тройных сборок типа ВВР-М7 с обогащением 90%.

Хранилище, введенное в эксплуатацию одновременно с пуском реактора, представляет собой бассейн размерами 3100х970х4000 мм, заполненный обессоленной водой, обеспечивающей биологическую защиту и отвод тепла от ОТВС за счет конвекции. Бак из алюминиевого сплава находится внутри другого, «чернового».

Баки размещены внутри бетонной биологической защиты, толщина бетона – 1000 мм. Сверху они закрыты стальной крышкой толщиной 500 мм. Доступ к ОТВС осуществляется сверху через отверстие в крышке.

Необходимое качество воды в хранилище поддерживается с помощью ионообменного фильтра.

Состояние оболочек ОТВС проверяется путем периодического внешнего визуального осмотра через слой воды. На доступных для осмотра оболочках ОТВС видимых следов коррозии или других механических повреждений не было. Все ОТВС были пригодны к транспортированию на завод по переработке (в ПО «Маяк»). Дефекты были лишь у пяти одинарных сборок: две ОТВС разобраны на составные тепловыделяющие элементы, одна без головки для захвата, на головке последней находился электрический захват. Для обеспечения безопасной транспортировки и погрузки/разгрузки этих ОТВС были использованы дополнительные пеналы и удален электрический захват.

Учитывая темпы заполнения хранилища и его ограниченную емкость, было принято решение о строительстве нового хранилища ОЯТ. Разработан и согласован проект модернизации системы обращения с ОЯТ, получено финансирование и начаты работы. Проектом предусматривалось создание дополнительного бассейна выдержки (БВ-2), в котором предполагалось временное хранение всего имеющегося ОЯТ и использование российских контейнеров ТУК-19 (вместимость – четыре тройных или 16 одиночных ТВС типа ВВР-М2) при вывозе ОЯТ с площадки реактора. Однако с появлением контейнеров типа VPVR/M (Skoda, Чехия) вместимостью 36 тройных или 108 одиночных ТВС такого же типа было решено использовать для вывоза именно их.

Габариты и вес контейнеров разные – VPVR/M имеет большие диаметр и массу (12,5 т). Технология загрузки отработавших ТВС принципиально иная: корзина с ОТВС загружается в ТУК-19 через крышку в верхней части контейнера, а в контейнер VPVR/M – через отверстие в нижней части.

В связи с этим возникла необходимость в строительстве нового бассейна выдержки усовершенствованной конструкции, что повлекло за собой изменение проектной документации.

Изменению подлежали:

• конструкции бака хранения ОЯТ и его верхней биологической защиты (крышки, рис. 1-2);
• грузоподъемный механизм (мостовой кран обеспечивает грузоподъемность 15 т и высоту подъема 8 м);
• помещение, в котором находится БВ-2;
• линия транспортировки ТВС из БВ-1(старое хранилище ОЯТ) в БВ-2;
• проектная техническая документация.

Рис. 1. Проектная схема бассейна выдержки БВ-2

1 – бак БВ-2; 2 – отработавшие ТВС; 3 – верхняя биологическая защита (крышка); 4 – тележка (ручная) с транспортным внутренним контейнером;  5 – электротельфер; 6 – технологический канал; 7 – строба для размещения ТУК-19;  8 – блок перезагрузки; 9 – пробка; 10 – транспортный упаковочный комплект; 11 – внутриобъектовый ТУК; 12 – пробка; 13 – корзина; 14 – бачок сбора продуктов дезактивации; 15 – каналы СРК (RMS channels); 16 – канал осушения бачка сбора продуктов дезактивации

Рис.2. Схема новой конструкции бассейна выдержки БВ-2

1 – контейнер VPVR/M; 2 – верхняя биологическая защита (крышка); 3 – траверса для опускания/подъема корзины с ОЯТ; 4 – корзина для размещения ОЯТ; 5 – отработавшие ТВС; 6 – защитная технологическая пробка; 7 – пол над БВ-2; 8 – биологическая защита стробы; 9 – дополнительная биологическая защита; 10, 12 – технологические каналы; 11 – канал для монтажа дозиметрического датчика; 13, 14, 15 – бетонная биологическая защита

После согласования изменений с регулирующими органами помещение с БВ-2 было построено и введено в эксплуатацию при финансовой поддержке Национальной администрации по ядерной безопасности Министерства энергетики США.

Для обеспечения безопасности и создания нормальных условий обращения с ОТВС выполнены следующие работы:

• установлен рельсовый путь для тележки с электрическим приводом;
• изготовлена тележка с электрическим приводом для перевозки внутреннего транспортного контейнера из реакторного зала в помещение БВ-2 и контейнера VPVR/M на специальную площадку;
• сделано специальное покрытие пола в месте проведения перегрузочных работ и в районе рельсовых путей для обеспечения возможности оперативной и качественной дезактивации в случае аварийной ситуации;
• произведены ревизия, ремонт и испытания внутреннего транспортного контейнера;
• установлены дополнительная система видеонаблюдения, цифровой записи и хранения информации, а также система управления телекамерами;
• установлена дополнительная система радиационного контроля (сигнализация о самоподдерживаемой цепной реакции, контроль мощности эквивалентной дозы γ-излучения, объемной активности β-аэрозолей, загрязненности радионуклидами инструмента, спецодежды и тела, индивидуальной дозы облучения персонала);
• проведена соответствующая модернизация системы физической защиты и автоматической пожарной сигнализации.

Кроме этого, на территории ИЯИ НАН Украины перестроена часть подъездных путей к помещению с БВ-2 и осуществлен ремонт железнодорожного полотна в товарно-складском комплексе (ТСК) Украинского государственного промышленного предприятия (УГПП) «Изотоп».

Лицензирование и разрешительные документы

Для вывоза высокообогащенного ОЯТ типа ВВР-М в Российскую Федерацию в регулирующих органах Украины получены разрешения Кабинета Министров Украины и Государственной санитарной эпидемиологической службы Министерства охраны здоровья Украины на проведение работ с источниками ионизирующих излучений, а также лицензии Государственного комитета ядерного регулирования Украины на перевозку радиоактивных материалов и осуществление деятельности, связанной с подготовкой, загрузкой, отправкой грузов и упаковок с ОЯТ.

Для получения лицензий были разработаны:

• процедуры обеспечения качества всех основных работ по перевозке;
• программа обеспечения качества;
• программа радиационного контроля;
• план аварийных мероприятий;
• отчет по анализу безопасности транспортирования радиоактивных материалов.

Был также разработан и согласован с ГАИ МВД Украины маршрут перевозки опасного груза. Регулирующим органом Украины утвержден сертификат конструкции упаковки, сертифицированной в других странах. Получены заключение о соблюдении ядерной и радиационной безопасности при экспорте радиоактивных материалов и разрешение Государственного комитета ядерного регулирования Украины на выполнение международных перевозок радиоактивных материалов, разрешение службы Государственного экспортного контроля Украины на передачу ОЯТ Российской Федерации, выводы экологической экспертизы природоохранного ведомства Украины. Подготовлены документы и проведены таможенные процедуры при поступлении контейнеров на Украину и для отправки груза ОЯТ в Российскую Федерацию.

Контейнеры, готовые к загрузке Загрузка контейнеров Дозиметрический контроль Погрузка контейнеров ISO на железнодорожные платформы (слева направо: И. Большинский и Д. Дьюис, Национальная администрация по ядерной безопасности Министерства энергетики США)

Погрузка и перевозка ОЯТ

Погрузка ОЯТ в контейнеры осуществлялась персоналом реактора ВВР-М с участием представителей чешского предприятия-владельца контейнеров VPVR/M.

Отработавшие тепловыделяющие сборки, находящиеся в БВ-1, загружались во внутриобъектовый транспортный контейнер, который с помощью мостового крана (грузоподъемностью 10 т) устанавливался на тележку с электрическим приводом и перевозился из реакторного зала в помещение БВ-2. Мостовым краном грузоподъемностью 15 т  перегрузочный контейнер устанавливался на специальную площадку БВ-2, где и происходила перегрузка ОТВС в контейнеры VPVR/M с помощью специального оборудования и по технологии, разработанной чешскими специалистами.

Специальное оборудование было предназначено для сушки сборок, помещенных в контейнер VPVR/M, достижения состояния вакуума и заполнения гелием объема, в котором находилось ОЯТ. Контейнеры подвергались радиационному контролю и, если это было необходимо, дезактивации, проверялись на герметичность и после подписания протокола радиометрических измерений, опломбирования представителем МАГАТЭ в присутствии представителей российской стороны погружались мостовым краном на тележку с электрическим приводом и доставлялись на специальную площадку, где автокраном загружались в контейнеры ISO.

Заполненные контейнеры ISO закрывались в присутствии представителей ИЯИ, УГПП «Изотоп», руководителя охраны и пломбировались представителями ПО «Маяк», сопровождающими груз с ОЯТ на всем пути следования по железным дорогам Украины и России. После заполнения всех четырех контейнеров ISO на них проверили наличие пломб, автокраном грузоподъемностью 30 т загрузили на автотрейлеры и специальной колонной доставили на ТСК УГПП «Изотоп» для формирования специального железнодорожного состава и отправки его в РФ. Здесь работники службы радиационной безопасности УГПП «Изотоп» провели радиационный контроль контейнеров ISO с подписанием соответствующего протокола, после чего контейнеры автокраном были установлены на железнодорожные платформы.

Сформированный таким образом специальный железнодорожный состав с охраной, предоставленной ПО «Маяк» и ИЯИ НАН Украины, отправился к месту назначения. На границе с РФ была осуществлена передача груза представителям ПО «Маяк», проведена смена охраны, и состав проследовал в Челябинскую область.

На всех этапах вывоза ОЯТ – от погрузки на территории реактора до выгрузки в ПО «Маяк» – осуществлялась физическая защита контейнеров.

Благодаря четкой и оперативной работе международного коллектива, ОТВС исследовательского реактора ИЯИ НАН Украины в конце мая 2010 года были успешно доставлены в ПО «Маяк» для переработки и последующего технологического хранения отходов в течение 20 лет.

Международное сотрудничество

В подготовительных работах и вывозе ОЯТ с исследовательского ядерного реактора ИЯИ, помимо украинских специалистов, принимали участие представители организаций различных стран мира.

Национальная администрация по ядерной безопасности Министерства энергетики США финансировала проекты подготовки и вывоза ОТВС. Ее специалисты выполняли организационную работу, проводили рабочие совещания и встречи для оперативной коррекции планов работ.

Российские организации (ФГУП «ПО «Маяк», ООО НПФ «Сосны», ФГУП «ФЦЯРБ») провели подготовительные и аналитические работы по оценке стоимости проекта транспортировки и обращения с ОЯТ на территории РФ и связанных с ним экологических программ. Выполнили практические задачи, связанные с ввозом ОТВС в Россию, обосновали ядерную, радиационную и экологическую безопасность, разработали проект внешнеторгового контракта, провели работы по снижению риска радиационного воздействия. Подготовили комплект документов для Государственной экологической экспертизы, обосновывающий  материалы по оценке воздействия на окружающую среду и население при реализации проекта ввоза в Российскую Федерацию ОТВС исследовательского реактора ИЯИ НАН Украины. Разработали комплекс антитеррористических мероприятий, технические условия поставки ОЯТ и получили сертификат-разрешение на перевозку упаковки VPVR/M.

Институт ядерных исследований (Ржеж, Чешская Республика) поставил транспортные контейнеры VPVR/M и необходимое оборудование для их обслуживания, передал опыт обращения с ними, участвовал в процессе упаковки контейнеров VPVR/M.

Сотрудники Института атомной энергии (Будапешт, Венгрия) помогали в разработке и адаптации инспекционной компьютерной программы для ОЯТ.

Представители МАГАТЭ проводили рабочие совещания по обмену опытом вывоза ОЯТ, осуществляли инспекционную проверку топлива и опломбирование упакованных контейнеров VPVR/M.

Представители ИЯИ НАН Украины, Национальной администрации по ядерной безопасности Министерства энергетики США, УГПП «Изотоп» после окончания погрузки контейнеров ISO

Большой объем работ, выполненных в ходе подготовки и вывоза ОЯТ с исследовательского реактора ИЯИ НАН Украины, обусловлен, в основном, стремлением обезопасить персонал, население и окружающую природную среду от вредного воздействия ионизирующего излучения. Это дало положительный результат: вывоз осуществлен без каких-либо нарушений и инцидентов, дозы облучения персонала оказались значительно ниже допустимых санитарными правилами Украины.

Авторы

И.Н. Вишневский, В.И. Слисенко, В.Н. Макаровский, А.Г. Дьяков, М.В. Лысенко (Институт ядерных исследований НАН Украины),
И. Большинский, Дж. Дьюес (Национальная администрация по ядерной безопасности Министерства энергетики США)