5 марта 2013

Возникновение и ликвидация аварийной ситуации с РИТЭГ ИЭУ-1 на маяке на мысе Наварине

Atomic-Energy.ru
Поврежденный генератор в 2001 году

Эвакуация дефектного радионуклидного термоэлектрического генератора в Чукотском автономном округе потребовала решения сложных технических, транспортных и организационных вопросов.

В 1989 году в капитальном строении маяка на мысе Наварине (Чукотский автономный округ) был установлен радионуклидный термоэлектрический генератор (РИТЭГ) ИЭУ-1. Это один из самых мощных РИТЭГ, разработанных во ВНИИТФА в середине 70-х годов прошлого века в качестве автономного источника электроэнергии для аппаратуры больших навигационных маяков.

В его состав входит источник тепла (РИТ-90) на основе радионуклида 90Sr; для радиационной защиты используется обедненный уран.

В 1998 году РИТЭГ был обнаружен на открытой площадке, на расстоянии около 50 м от строения, в котором он ранее эксплуатировался. Зафиксировано внешнее повреждение генератора и увеличение уровня ионизирующего излучения от него.

Поврежденный генератор

Обследования РИТЭГ специалистами ВНИИТФА летом 2001 выявили многочисленные механические дефекты корпуса РИТЭГ, включая его вздутие (цилиндрический стальной корпус имел форму бочонка) и трещины, а также и существенное превышение мощности дозы γ-излучения на поверхности РИТЭГ. В районе трещин корпуса γ-излучение достигало 600 мР/ч при обычном уровне не более 100 мР/ч, кроме того, здесь были выявлены следы снимаемого радиационного загрязнения. Однако отсутствие финансирования не позволило реализовать планы эвакуации РИТЭГ.

Первопричиной разрушения корпуса РИТЭГ стало  механическое воздействие – возможно, боковой удар – при перемещении генератора. Это привело к разгерметизации корпуса и защитной очехловки деталей радиационной защиты РИТЭГ, выполненных из обедненного урана.

Незащищенный металлический уран является химически активным. При температурах выше +1400С он реагирует с водяными парами и кислородом воздуха, при этом образующиеся соединения урана имеют существенно больший удельный объем. Увеличение объема урана внутри РИТЭГ привело к механическому напряжению внутри корпуса, что стало причиной его деформации и последующего разрушения. В этих условиях, в принципе, нельзя исключить разгерметизацию РИТ-90 с выходом аэрозолей 90Sr в окружающую среду, поскольку на него тоже оказывается давление.

 

Поврежденный генератор в 2003 году

 

В августе 2003 года мощность дозы γ-излучения на поверхности РИТЭГ достигла 15 Р/ч. Осыпание и вымывание соединений урана через трещину в корпусе привели к ослаблению, и, в конечном счете, к нарушению цельности радиационной защиты РИТЭГ, обусловив аварийную радиационную обстановку.

В сентябре 2003 года сотрудники эксплуатирующей организации и МЧС Чукотского автономного округа установили на РИТЭГ временную защиту – железобетонный короб.

В июле 2004 года выяснилось, что радиационная обстановка вокруг РИТЭГ продолжает ухудшаться. В местах наибольшего разрушения корпуса уровень γ-излучения достиг 87 Р/ч. По результатам обследования проб было высказано мнение о возможности выхода из РИТ-90 в окружающую среду радионуклидов 90Sr.

 

Динамика развития дефекта и изменения максимальной мощности дозы

 

Подготовка к вывозу

Техническое и радиационное состояние РИТЭГ требовало обеспечения мер безопасности для его транспортирования. Основным вопросом при планировании вывоза была герметичность РИТ-90. Для его решения во ВНИИТФА был спроектирован и изготовлен автономный прибор, который путем сравнения b-спектра пробы, взятой с места аварии, с образцовыми спектрами урана и 90Sr позволяет установить наличие в пробе 90Sr – и, соответственно, судить о герметичности РИТ-90.

 

Поврежденный генератор в 2006 году

 

В 2006 году с целью получения исходных данных для разработки методики эвакуации аварийного РИТЭГ, было выполнено детальное обследование генератора и местности вокруг него, включая анализ проб на наличие 90Sr. Его результаты показали, что ситуация по сравнению с 2004 годом существенно не изменилась. Стронций в пробах не обнаружен, территория загрязнена окислами урана только в непосредственной близости от РИТЭГ. Характер и уклон местности позволяет использовать автомобильный транспорт повышенной проходимости.

Исходя из этого, был принят регламент вывоза РИТЭГ, предусматривающий:

  • изготовление контейнера, обеспечивающего механическую защиту аварийного РИТЭГ и снижение мощности экспозиционной дозы излучения до необходимых пределов в нормальных и аварийных условиях перевозки автомобильным и морским транспортом;
  • перевозку до места хранения судами Гидрографи­ческой службы Тихоокеанского флота;
  • доставку до береговой черты и грузоподъемные работы на маяке обеспечить использованием автомобиля, оборудованного трехтонным краном-манипулятором;
  • доставку от береговой черты до судна вместе с автомобилем (без перегрузки) с помощью самоходной баржи с откидной аппарелью;
  • отказаться от использования вертолета, запланированного ранее, поскольку перевозка им опасного груза рискованна своими последствиями в аварийном случае.

Защитный контейнер должен был обладать достаточной прочностью и толщиной радиационной защиты. В то же время, его масса вместе с РИТЭГ не должна была превышать грузоподъемности судового крана – 7 т. Для этого необходимы ассиметричная радиационная защита и минимизация габаритов загружаемого генератора. Такой контейнер был разработан, изготовлен и, на основании испытаний, сертифицирован для транспортирования аварийного РИТЭГ.

 

Разрушающие испытания защитного контейнера с весогабаритным имитатором аварийного РИТЭГ

 

Сброс с высоты 9 м

 

Сброс с высоты 1 м на штырь

 

Поскольку персоналу предстояло работать при высоких уровнях радиации (а единственный способ снижения получаемой дозы – минимизация времени работ), особое внимание уделялось конструкциям вспомогательных инструментов и тренировкам персонала на имитаторах.

Эвакуация РИТЭГ

Выдвижение в район работ выполнялось двумя гидрографическими судами и самоходной баржей Тихоокеанского флота, на борту которой находился трехосный КАМАЗ, оборудованный краном. По прибытии в район маяка на автомобиль был установлен и закреплен защитный контейнер.

Временная бетонная защита была распилена на фрагменты и удалена. РИТЭГ был приведен в компактный вид: ребра радиатора отломаны специально изготовленными захватами, спилены выступающие части, оставшаяся часть радиатора стянута хомутами во избежание разлома при подъеме. Затем аварийный РИТЭГ с помощью автомобильного крана был установлен в контейнер.

 

Стадии упаковки аварийного РИТЭГ в защитный контейнер

 

Распиловка бетонной защиты

 

Распиловка бетонной защиты

 

 

Минимизация габаритов РИТЭГ

 

Установка в контейнер

 

Следующим напряженным моментом являлась доставка автомобиля с загруженным контейнером к судну и перегрузка контейнера. КАМАЗ с контейнером обладал высоким центром тяжести и тем самым снижал остойчивость баржи. А масса контейнера, даже максимально облегченного снятием нефункциональных деталей, была близка к максимальной грузоподъемности судового крана, и при волнении моря стартовый момент подъема мог вызвать перегрузку крана. Тем не менее, контейнер был поднят и закреплен на палубе судна. Загрязненный ураном грунт и части бетонной защиты упакованы в стандартный контейнер для радиоактивных отходов, который также был доставлен на корабль.

Поскольку контрольные измерения показали полное отсутствие радиоактивного загрязнения местности, на этом ликвидация аварийной ситуации была завершена. Вся работа на территории маяка заняла 15 часов.

Контейнер с аварийным РИТЭГ доставили на специализированное предприятие в Приморском крае. Здесь места соединений частей контейнера заварили накладками с проверкой герметичности. Контейнер был заполнен аргоном, чтобы прекратить дальнейшее окисление урана.

 

Погрузка РИТЭГ на судно

 

Погрузка РИТЭГ на судно

***
Аварийный РИТЭГ в настоящее время находится под контролем. Тем не менее, его дальнейшая судьба не определена. На сегодняшнем уровне технологии разборка контейнера с извлечением РИТ-90 не представляется возможной. Целесообразна его постановка на длительное контролируемое  хранение, для чего необходимо организовать место хранения, на которое, возможно, в дальнейшем будут поступать аналогичные объекты.

Решение технических, транспортных и организационных вопросов вывоза РИТЭГ потребовало немалых финансовых затрат. При своевременном проведении работ, например, в 2001 году, стоимость эвакуации генератора,  возможно даже с его утилизацией, была бы во много раз ниже.

При демонтаже и вывоза с мест эксплуатации РИТЭГ обращение с ними не столь бережное, как при установке. Однако РИТЭГ не перестает быть сложным теплоэлектрическим аппаратом, весьма чувствительным к механическим воздействиям.

Повреждения (трещины корпуса, внутренние деформации, повреждения заправочных штуцеров или электрических герметичных разъемов) в первое время могут оставаться незамеченными, так же, как и изменение радиационного поля.

Затем может наступить резкое ухудшение ситуации, что потребует неординарных решений. Поэтому временной интервал между демонтажем РИТЭГ и его утилизацией не должен растягиваться на годы.

Авторы

В.М. Бердников, А.С. Евтеев (ОАО «НИИТФА»)