Модернизация системы хранения ТРО Белоярской АЭС

Реализация предложенных проектных решений позволит провести модернизацию существующих систем хранения твердых РАО Белоярской АЭС с учетом требования современной нормативной базы, продлить срок службы хранилищ и сэкономить средства за счет сокращения объемов вновь сооружаемых хранилищ.

На площадке Белоярской АЭС в настоящее время располагаются три источника образования твердых радиоактивных отходов (ТРО): первый блок с реактором АМБ-100, второй блок с реактором АМБ-200, которые находятся в стадии подготовки к выводу из эксплуатации, а также третий блок с реактором БН-600, расчетный срок службы которого (до 2010 года) продлен еще на 15 лет.

Для обеспечения временного хранения ТРО на площадке Белоярской АЭС используются следующие сооружения:

• ХСО-1 – хранилище сухих отходов первой очереди, введенное в эксплуатацию в 1964 году со сроком службы до 2064 года, объемом 13600 м³, полностью заполненное ТРО (с 1989 года загрузка не производится);
• ХСО-2 – хранилище второй очереди, введенное в эксплуатацию в 1989 году со сроком службы до 2029 года, объемом 8400 м³, где размещено около 1053 м³ отходов.

Рис. 1. Прогнозы изменения объемов хранящихся ТРО на площадке Белоярской АЭС

Хранение ТРО в ХСО-1 и ХСО-2 осуществляется навальным способом, без сортировки. В ХСО-1 ТРО хранятся вместе с нерадиоактивными отходами (предположительно 50%). В ХСО-2 содержатся только НАО.

Среднегодовой объем образующихся на станции ТРО (НАО и САО) составляет около 50 м³. В ближайшее время прогнозируется его увеличение до 400 м³ в связи с физическим износом технологических систем первого и второго блоков, увеличением объема работ по подготовке к выводу из эксплуатации и вывозу ОЯТ АМБ, а также выработкой ресурса у части оборудования третьего блока. С учетом полного заполнения объемов хранения ХСО-1, а также необходимости приведения существующей системы хранения ТРО в соответствие с действующей нормативной базой (контейнерное хранение, сортировка ТРО по активности и типам), хранение ТРО на площадке Белоярской АЭС может стать проблематичным (рис. 1).

Учитывая высокую стоимость строительства нового хранилища ТРО, необходимо провести модернизацию действующей системы хранения.

В настоящее время на Белоярской АЭС ведутся работы по приведению системы хранения ТРО в соответствие с требованиями современной нормативной базы. В частности, предпринимаются следующие меры (рис. 2):

Рис. 2. Планируемые работы по модернизации системы хранения ТРО

• создается установка, предназначенная для извлечения ТРО из отсеков ХСО-1, производительностью около 1 м³/ч;
• разрабатывается и реализуется проект организации контейнерного хранения ТРО для обеспечения возможности размещения невозвратно-защитных контейнеров (НЗК) с ТРО в ХСО-2, что позволит повысить безопасность временного хранения отходов на площадке и обеспечит готовность передачи ТРО национальному оператору;
• в здании внутриконтурной очистки создается комплекс по обращению с ТРО первой очереди производительностью около 1000 м³/год, включающий оборудование для переработки и кондиционирования ТРО – методами сжигания сгораемых отходов (около 40% РАО из ХСО-1) и дезактивации и фрагментации металлических ТРО (около 40% из ХСО-1 и около 10% из ХСО-2).

Установка извлечения твердых радиоактивных отходов

Специалистами ОАО «НИКИЭТ» разработан проект установки извлечения ТРО (УИТРО), обеспечивающей:

• извлечение отходов, предварительное измерение их радиационных параметров, фрагментацию крупных изделий;
• предварительную сортировку отходов на ОНАО, НАО и САО;
• сортировку отходов на металлические и сгораемые;
• упаковку РАО в специальные контейнеры для транспортирования (удаления с площадки Белоярской АЭС, размещения в ХСО-1, отправки в цех обработки отходов и т.д.).

Рис. 3. Размещение УИТРО в центральном сооружении ХСО-1

Конструкция УИТРО размещается на рельсовом пути, над центральным отсеком ХСО-1 (рис. 4) и включает следующие основные компоненты: передвижную платформу, на которой монтируется оборудование установки и которая обеспечивает ее перемещение, модуль извлечения ТРО из центрального отсека и боковую камеру для извлечения ТРО из боковых пристроек хранилища. УИТРО оснащается грузоподъемным механизмом, сменными захватами (грейферами) для извлечения ТРО, кабиной и столом для сортировки ТРО по категориям активности и типу (металлические, сгораемые и т.д.), рольгангами и транспортным шлюзом для перемещения контейнеров за пределы установки, оборудованием для вентиляции и фильтрации газовых выбросов, измерительным оборудованием для радиационного контроля и определения радиационных параметров ТРО, средствами теленаблюдения и т.д.

Рис. 4. Конструкция УИТРО Белоярской АЭС

Для извлечения ТРО из боковых пристроек предусмотрено использование дополнительной боковой камеры, которая с одной стороны закрепляется на передвижной платформе модуля извлечения УИТРО, с другой – опирается на вертикальную стену боковой пристройки с помощью пяти резиновых колес.

Дополнительно для очистки и сбора ТРО в боковой пристройке предусмотрено использование машины с дистанционным управлением.

Организация контейнерного хранения ТРО

Проект организации контейнерного хранения ТРО в ХСО-2, разработанный ОАО «НИКИЭТ» совместно с ЗАО «РАОПРОЕКТ», включает проектную и рабочую документацию:

• по доработке секции ХСО-2 (укрепление полов для обеспечения необходимой строительной прочности при размещении контейнеров в штабеле до восьми ярусов), по созданию временного легкосъемного перекрытия, обеспечивающего загрузку в хранилище контейнеров НЗК с ТРО с помощью козлового крана, по созданию в секции металлической клети, выполняющей роль направляющей при перемещении контейнеров и обеспечивающей устойчивость штабеля при хранении;
• по модернизации спецгаража для обеспечения размещения нового спецавтомобиля с увеличенными габаритами, а также по реконструкции спецпропускника;
• по маршруту транспортировки НЗК по площадке Белоярской АЭС и по реконструкции внутриплощадочных автомобильных дорог;
• по транспортно-технологическому оборудованию и технологии размещения контейнеров с ТРО в секции №9 ХСО-2.

В секциях хранилища планируется организовать временное хранение низко- и среднеактивных ТРО в контейнерах типа НЗК-150-1,5.

Для размещения НЗК и обеспечения устойчивости штабелей предполагается использование специальных направляющих металлоконструкций. Для обслуживания и проведения плановых проверок спроектированы две вертикальные металлические лестницы с промежуточными площадками на отметке +8,800. Для обеспечения возможности загрузки контейнеров НЗК в хранилище расширены существующие проемы в кровле и изменена конструкция перекрытия. Разработанные решения позволяют разместить от 48 до 64 контейнеров (шесть и восемь НЗК в штабеле соответственно).

Транспортно-технологическое оборудование

Сотрудники ОАО «НИКИЭТ» согласовали с генеральным проектировщиком основные решения по установке разделки и кондиционирования длинномеров, извлеченных из технологических шахт и бассейнов выдержки, а также выполнили работы по техническому проекту транспортно-технологического оборудования и технологии размещения контейнеров НЗК с ТРО в ХСО-2. В данный проект входят: штатное оборудование (краны, грузоподъемные механизмы и т.д.), покупное оборудование (спецавтомобиль типа КАМАЗ-6540-10, вилочный погрузчик, железобетонные НЗК-150-1,5П и контейнеры типа КРАД-1,36 производства ОАО «345 механический завод»), сопутствующая оснастка, а также вновь разработанное оборудование – модуль загрузки и герметизации НЗК, возвратный контейнер, автоматический захват для контейнеров НЗК, автоматический захват для возвратного контейнера и т.д.

В модуле загрузки и герметизации НЗК фрагментированные ТРО будут помещаться в КРАД-1,36, которые будут затем размещаться в НЗК. В дальнейшем в НЗК будет залит цементный раствор, соединения крышки с корпусом загерметизированы.

В связи с особенностями размещения участка замоноличивания контейнеров НЗК в транспортном коридоре главного корпуса первой очереди Белоярской АЭС – высота крюка крана над полом 2,65 м, невозможность размещения рельсового пути в коридоре и т.д. – потребовалась существенная доработка модуля замоноличивания НЗК, разработанного ОАО «345 механический завод».

Рис. 5. Возвратный контейнер

Возвратный контейнер (рис. 5) разработан на базе прототипа – штатного контейнера ГР-507 Белоярской АЭС. Он предназначен для сбора фрагментированных отходов на специальной установке кондиционирования ТРО, транспортировки ТРО в помещениях главного корпуса, дезактивации РАО (вместе с контейнером) на специальной штатной установке, а также для загрузки ТРО в транспортный контейнер.

Для обеспечения автоматического сцепления и расцепления с крюком крана контейнеров НЗК и возвратных контейнеров ОАО «НИКИЭТ» совместно с ОАО «НИИ Изотерм» разработали автоматический захват на основе механического устройства управления. Его использование позволит снизить дозозатраты персонала за счет дистанционного проведения работ по строповке контейнеров с ТРО.

Радиационная безопасность

Основным принципом, лежащим в основе разработанных проектов, является обеспечение радиационной безопасности при нормальном функционировании системы и снижение радиационного воздействия на персонал, население и окружающую среду при авариях. Соблюдение норм радиационной безопасности обеспечивают следующие факторы:

• различные защитные барьеры (герметичная оболочка, штатная и вновь разработанная системы вентиляции, биологическая защита, герметичная упаковка и т.д.), которые препятствуют проникновению радионуклидов в окружающую среду и защищают обслуживающий персонал от воздействия ионизирующего излучения;
• использование апробированных решений с применением положительного опыта эксплуатации в схожих условиях;
• зонирование помещений УИТРО с ограничением времени пребывания в них персонала;
• системы радиационного контроля с полным объемом контроля параметров;
• уменьшение количества технологических операций, связанных с облучением персонала, и использование дистанционно управляемых захватов, в особенности при обращении со средне- и высокоактивными ТРО;
• расчетное обоснование радиационной безопасности выполнения работ на основе данных измерений радиационной обстановки и радиационных характеристик ТРО и т.д.

Таким образом, предложенные проектные решения позволят модернизировать систему хранения ТРО на Белоярской АЭС без рисков для персонала и окружающей среды.

Авторы

А.А. Роменков, М.А. Туктаров, Д.С. Смольников (ОАО «НИКИЭТ»),
В.Ф. Росляков, С.И. Щербинин (Белоярская АЭС)