Научное руководство работами по выводу из эксплуатации АО «ВНИИАЭС»

Авторы: Ф.Т. Тухветов, Е.А. Иванов, И.И. Корнеев, П.В. Федоров, Л.И. Набиуллин, В.Г. Аржаткин (АО «ВНИИАЭС»)

АО «ВНИИАЭС» является научным руководителем и сопровождает деятельность эксплуатирующей организации на всех этапах жизненного цикла блока АЭС, в том числе при выводе из эксплуатации.

Для выполнения функций научного руководителя и развития института по направлению вывода из эксплуатации в составе отделения радиационной безопасности, экологии и охраны труда имеется профильное подразделение – Департамент вывода из эксплуатации блоков АЭС и обращения с РАО.

В качестве научного руководителя АО «ВНИИАЭС» решает следующие основные задачи по направлению вывода из эксплуатации: 

Фарит Тухветов, генеральный директор АО «ВНИИАЭС»

• научно-методическое и информационное сопровождение подготовки и вывода из эксплуатации блоков АЭС; 
• разработка стандартов, методических указаний и других документов, регламентирующих требования к деятельности, осуществляемой на этапах подготовки и вывода из эксплуатации; 
• экспертиза проектной, технической, эксплуатационной документации, а также документации, обосновывающей безопасность при подготовке и выводе из эксплуатации блоков АЭС; 
• разработка и экспертиза концепций, программ вывода из эксплуатации блоков АЭС; 
• разработка проектных и технических решений по демонтажу, дезактивации и обращению с РАО при подготовке и выводе из эксплуатации блоков АЭС;
• обоснование безопасности работ при выводе из эксплуатации блоков АЭС и других ОИАЭ.

По инициативе эксплуатирующей организации, в целях обеспечения единой научно-технической политики приказом АО «Концерн Росэнергоатом» от 25.03.2020 г. №9/01/455-П принято решение об усилении роли научного руководителя при планировании и выполнении работ по подготовке и выводу из эксплуатации блоков АЭС. Теперь осуществляется обязательное привлечение научного руководителя при разработке и корректировке проектной документации на вывод из эксплуатации блоков АЭС, а также документации, обосновывающей безопасность выполнения работ на этапах вывода из эксплуатации.

Кроме функций научного руководителя, институт выполняет отдельные работы в интересах атомных электростанций, предприятий отрасли и других внеотраслевых заказчиков. Так, за последние годы в АО «ВНИИАЭС» выполнены следующие ключевые работы в области подготовки и вывода из эксплуатации: 

• подготовлено технико-экономическое обоснование перехода на «немедленный демонтаж» вывода из эксплуатации блоков № 1, 2 Нововоронежской АЭС; 
• разработана концепция дальнейшего использования инфраструктуры блоков № 1, 2 Нововоронежской АЭС после выполнения работ по выводу из эксплуатации; 
• подготовлено технико-экономическое обоснование затрат на подготовку к выводу из эксплуатации энергоблоков АЭС АО «Концерн Росэнергоатом» в период 2020–2035 годов с разработкой финансово-экономической модели;
• разработаны технологические решения и документация по применению средств пленочной дезактивации; 
• разработана проектно-сметная документация для создания установки контурной дезактивации парогенераторов блоков № 1, 2 Нововоронежской АЭС; 
• выполнено обоснование безопасности контейнерного хранения РАО II класса в освобожденных помещениях ГЦН первой очереди Белоярской АЭС; 
• разработана установка ЖРО в модульном исполнении с получением кондиционированных РАО, удовлетворяющих критериям приемлемости для захоронения; 
• разработано обоснование безопасности отсутствия специальной канализации в транспортных въездах в ЗКД зданий и сооружений Курской АЭС; 
• разработана документация, включая обоснование безопасности внедрения оборудования, систем и технологии кондиционирования, удаления РАО из центрального зала энергоблока № 1 Ленинградской АЭС, с проведением расчетов выбросов и сбросов РВ и анализа последствий аварий;
• выполнено обоснование безопасности при обращении с РАО на объектах Ленинградского отделения ФГУП ФЭО в связи с выходом новых норм и правил; 
• выполнено обоснование использования Б-102 и Б-103 в ХЖО блока № 5 Нововоронежской АЭС для хранения кубового остатка; 
• разработана установка ЖРО в модульном исполнении с получением кондиционированных РАО, удовлетворяющих критериям приемлемости для захоронения.

Кроме того, институт на постоянной основе оказывает поддержку эксплуатирующей организации в области обоснования безопасности и взаимодействия с надзорными органами по вопросам подготовки и вывода из эксплуатации блоков АЭС, а также обращения с РАО.

Развитие компетенций

В настоящее время АО «ВНИИАЭС» развивает новые для института компетенции в области подготовки и вывода из эксплуатации блоков АЭС по следующим основным направлениям:

• разработка стандартов, методов, средств и технологий дезактивации; 
• создание информационных систем, цифровизация и разработка расчетных кодов; 
• разработка технологий обращения с жидкими и твердыми РАО, образующимися при выводе из эксплуатации.

АО «ВНИИАЭС» сопровождает деятельность эксплуатирующей организации на всех этапах жизненного цикла АЭС, в том числе при выводе из эксплуатации

Выполнение комплексных инженерных и радиационных обследований блоков АЭС

Для выполнения работ по данной тематике институт обобщает имеющиеся компетенции нескольких профильных подразделений. Такая кооперация позволяет в кратчайшие сроки без значительных вложений занять лидирующие позиции на рынке. Используя статус отраслевой материаловедческой организации и богатый опыт выполнения работ по обследованиям блоков АЭС для продления сроков их эксплуатации, институт закрывает все задачи, которые требуется решать в части инженерного обследования. Для выполнения работ в части радиационного обследования в АО «ВНИИАЭС» имеется собственная низкофоновая лаборатория радиационного контроля, а также в рамках реализации инвестиционного проекта ведутся работы по созданию радиохимической лаборатории. По тематике комплексных обследований для подготовки к выводу из эксплуатации при участии АО «ВНИИАЭС» на сегодняшний день выполнены следующие работы: 

• комплексное обследование текущего состояния блока № 3 Нововоронежской АЭС, остановленного для вывода из эксплуатации; 
• комплексное обследование текущего состояния блока № 1 Курской АЭС; 
• комплексное инженерное и радиационное обследование блоков № 1, 2 Нововоронежской АЭС.

В настоящее время ведутся работы по комплексному инженерному и радиационному обследованию блоков № 1, 2 Ленинградской АЭС.

Разработка стандартов, методов, средств и технологий дезактивации

Уже выполнен ряд работ на площадках Нововоронежской и Белоярской АЭС. Ведутся разработки в области совершенствования технологий дезактивации для их эффективного применения при подготовке и выводе из эксплуатации.

По заданию Технологического филиала АО «Концерн Росэнергоатом» ведется разработка стандарта эксплуатирующей организации, определяющего основные положения по дезактивации на АЭС, включая этапы подготовки и вывода из эксплуатации. Предполагается, что разрабатываемый стандарт будет ключевым документом по дезактивации в АО «Концерн Росэнергоатом».

Создание информационных систем, цифровизация и разработка расчетных кодов

Для выполнения задач, связанных с обоснованием радиационной безопасности работ по выводу из эксплуатации, институт ведет деятельность в области разработки расчетных программных средств, позволяющих оценить значения эффективных доз облучения персонала и населения. На практике часто возникают сложности при проведении инструментальных измерений радиационных характеристик активированного оборудования реакторной установки. Для решения данной проблемы в институте выполняются оценки радионуклидного состава и активности оборудования реакторных установок с применением аттестованных расчетных программных средств.

С целью определения оптимального способа дезактивации демонтированного оборудования, трубопроводов, конструкций, а также помещений в зданиях ОИАЭ в институте выполняются работы по созданию вычислительного алгоритма, позволяющего в автоматическом режиме определить наиболее эффективную технологию дезактивации, необходимую рецептуру дезактивирующих растворов и технологический процесс для достижения требуемого коэффициента дезактивации.

Кроме разработки программных кодов и расчетных методик, институт занимается вопросами 3D-моделирования. При планировании работ по демонтажу оборудования в процессе вывода из эксплуатации блоков АЭС необходимо иметь визуальное представление о наличии оборудования в помещениях, его размерах, размещении. Данная информация может быть получена с помощью лазерного 3D-сканирования с последующим созданием 3D-модели в графических программных продуктах.

Разработка технологий обращения с жидкими и твердыми РАО, образующимися при ВЭ

Как при эксплуатации, так и при выводе из эксплуатации блоков АЭС образуется значительное количество РАО различного состава и активности.

На основании имеющегося опыта институт готов предложить решения в области обращения с РАО, в зависимости от их физико-химических и радиологических свойств.

Можно выделить несколько основных видов РАО, образующихся при выводе из эксплуатации: 

• накопленные в процессе эксплуатации пульпы перлита, ионообменных смол и шламы (илы); 
• растворы, полученные при опорожнении технологических систем, включая системы обращения с ЖРО; 
• растворы дезактивации и отмывки; 
• кубовые остатки и конденсат от установок выпарки; 
• воды санитарных пропускников и спецпрачечных;
• металлические отходы (остатки оборудования и трубопроводов); 
• отходы строительных материалов.

На сегодняшний день наибольшую актуальность имеет вопрос разработки эффективных, отвечающих требованиям норм и правил технологий переработки и кондиционирования следующих РАО: 

• шламов (илов) емкостного оборудования, бассейнов выдержки, отложения в тепломеханическом оборудовании; 
• отработавших ионообменных смол и сорбентов; 
• трапных вод (повышение эффективности выпарки за счет применения выпарных аппаратов нового типа, поиск и применение высокоэффективных сорбентов).

Специалистами АО «ВНИИАЭС» в последние несколько лет успешно выполнен ряд работ, направленных на совершенствование технологий обращения с РАО. Предложена технология обращения с ТРО для ФГУП ФЭО. В рамках работ по выводу из эксплуатации блоков № 1, 2 Нововоронежской АЭС специалисты АО «ВНИИАЭС» выполнили расчеты количеств и активностей образующихся РАО, проведены работы по проверке эффективности применения новых сорбентов на Кольской АЭС, для Белоярской АЭС разработана технология кондиционирования РАО, содержащих просыпи ОЯТ.

Расширение зоны присутствия

По мере развития АО «ВНИИАЭС» постоянно расширяет круг своих заказчиков по направлению вывод из эксплуатации. Кроме привычного присутствия на площадках АЭС с остановленными для вывода из эксплуатации блоками, институт выполняет работы на действующих блоках АЭС и других объектах использования атомной энергии. Например, объекты ФГУП «Федеральный экологический оператор», ГНЦ НИИАР и др.

Институт имеет опыт реализации зарубежных контрактов по направлению подготовки и вывода из эксплуатации в Словакии (АЭС «Богунице»), Литве (Игналинская АЭС). Ведутся переговоры по участию АО «ВНИИАЭС» в работах по проектированию и обоснованию безопасности вывода из эксплуатации исследовательского реактора в Латвии (г. Саласпилс).

Наталья Мороз, начальник отдела биохимических технологий и технологического обеспечения АО «ВНИИАЭС»

Начальник отдела биохимических технологий и технологического обеспечения АО «ВНИИАЭС» Наталья Мороз

Работать по призванию, заниматься любимым делом, да еще в кругу единомышленников, – большое счастье для человека. А в организации, на предприятии такие работники находка, золотой его фонд… Ведь люди, для которых хобби стало профессией, отдаются своей работе всецело, не замечая течения времени и забывая о физической усталости.

В настоящее время отдел биохимических технологий и технологического обеспечения в структуре АО «ВНИИАЭС» ведет работу по следующим направлениям: обращение с РАО; вывод из эксплуатации АЭС; экологическая безопасность и природоохранная деятельность АЭС; борьба с биообрастаниями в системах технического и циркуляционного водоснабжения АЭС.

Наталья Анатольевна Мороз, кандидат технических наук, начальник отдела биохимических технологий и технологического обеспечения АО «ВНИИАЭС», особо подчеркивает, что ей повезло с коллективом отдела. Ответственность за порученное дело чувствуют все. Как руководитель, одной из главных своих задач она считает стремление и умение увязывать личные и коллективные интересы в решении научно-производственных задач. Подготовить специалистов, которые умеют гармонично сочетать и применять при выполнении поставленных задач производственный опыт и научные знания, непросто. Это профессия из разряда творческих, и чтобы овладеть ею, нужно иметь определенные природные задатки – гибкий математический склад ума, логическое и пространственное мышление, системность в принятии решений, умение прогнозировать, анализировать и выполнять оценку. А умение видеть суть проблемы, быстро определять оптимальный алгоритм решения вопросов приходит с опытом. Важен и ценен в работе накопленный годами опыт. Его передают молодым работникам те высококвалифицированные специалисты отдела, кто начинал свою трудовую деятельность на Нововоронежской, Чернобыльской и Запорожской АЭС.

Сделано или делается

Наталья Анатольевна перечисляет работы, которые успешно выполнены коллективом специалистов отдела или находятся в процессе выполнения.

Прежде всего, это работы, связанные с проблемами при обращении с РАО. В частности, по подготовке рекомендаций по совершенствованию обращения со средне- и высокоактивными металлическими РАО энергоблоков АЭС с РБМК и ВВЭР. Одной из задач, решаемых в рамках выполнения данной работы, являлась разработка методики расчетной оценки снижения активности средне- и высокоактивных МРАО энергоблоков АЭС с РБМК и ВВЭР при хранении. Данный вопрос может представлять интерес и с точки зрения организации работ по выводу энергоблоков из эксплуатации и обращению с образующимися при демонтаже активированных конструкций металлических РАО. Известно, что информацию о радиационном состоянии конструкций реактора на момент его останова для вывода из эксплуатации можно получить либо экспериментальным (методом отбора проб), либо расчетным путем. Экспериментальный путь получения информации о радиационном состоянии элементов конструкций, которые имеют высокую активность, является достаточно сложным из-за высоких величин мощности экспозиционной дозы вблизи них. Поэтому выполнена расчетная оценка активности элементов конструкций реактора, которая является наиболее доступным способом определения радиационных параметров конструкций реактора.

В настоящее время ведутся работы по разработке технической документации АЭС в части обращения с отработавшими ионообменными смолами – методики измерения содержания свободной жидкости в ОИОС, осушенных (обезвоженных) на установках термической, механической или термомеханической сушки. Для Курской АЭС в процессе выполнения разработка рекомендаций по эффективной организации контроля характеристик ЖРО на всех стадиях обращения с ЖРО (сбор, перемещение, переработка, промежуточное хранение), образующихся при эксплуатации энергоблоков. Итогом этой работы должны стать методические указания «Периодичность и объем контроля характеристик ЖРО в емкостях промежуточного хранения ЖРО Курской АЭС». 

Успешно выполнены работы для Опытно-демонстрационного инженерного центра по выводу из эксплуатации по проведению оценки эффективности и анализа безопасности эксплуатации систем сбора, хранения и переработки трапных вод, образующихся при эксплуатации оборудования КПП РАО блоков № 1, 2 Нововоронежской АЭС. По результатам работы даны рекомендации по устранению дефектов тепломеханического оборудования, повышению надежности торцевых уплотнений насосов щелочного раствора, выполнению оценки вклада технологических сред систем КПП РАО в образование трапных вод, а также по достижению минимально возможного уровня любого облучения работников (персонала) и населения с учетом требований санитарных правил и нормативов обеспечения радиационной безопасности.

Установлены нормы образования ЖРО и ТРО при эксплуатации оборудования при выполнении мероприятий по выводу из эксплуатации блоков № 1, 2 Нововоронежской АЭС. В рамках работы на основании анализа данных о фактическом образовании ЖРО, ТРО и технологических сред, загрязненных РВ, а также фактической эксплуатации систем по их переработке установлены нормы образования ТРО и ЖРО на 2021–2025 годы согласно п. 26 НП-058-14, соблюдение которых полностью обеспечивает достижение минимально возможного уровня любого облучения работников (персонала) и населения с учетом требований санитарных правил и нормативов обеспечения радиационной безопасности, экономических и социальных факторов.

Уже стали традицией ежегодные технические совещания по выводу из эксплуатации энергоблоков АЭС и обращению с РАО. Радует, что специалисты со всей России заинтересованы в проведении таких мероприятий. В рамках совещания обсуждаются проблемные вопросы, касающиеся нормативного регулирования и опыта обращения с РАО при выводе из эксплуатации, опыта применения различных технологий демонтажа, фрагментации и контейнеризации РАО, обеспечения радиационного контроля при ВЭ. Работа совещания всегда сопровождается интересными дискуссиями, конструктивными диалогами и эффективным взаимодействием между специалистами. Среди многообразия тем и докладов каждый участник совещания находит для себя актуальную и полезную информацию. 

Творческую мысль – в работу 

Появление новых технических возможностей, связанных с развитием передовых технологий, доступностью на рынке современных электронных компонентов, постоянно повышающиеся требования к качеству работ не дают останавливаться на достигнутом. 

Одним из направлений, которым коллектив отдела занимается на инициативной основе и которое ориентировано на обращение с РАО, в том числе и при выводе энергоблоков из эксплуатации, является разработка технологии пиролиза отработавших ионообменных смол АЭС. В основе технологии лежит термическая деструкция обводненных ОИОС при повышенных температурах и высокой скорости проведения процесса, приводящая к полному разложению ионообменных смол до простых веществ с образованием твердого остатка и парогазовой смеси. Заявляемая технология направлена на решение проблемы экологически безопасной переработки насыщенных водой ОИОС и достижения максимальной степени сокращения их объема, а также на снижение материальных затрат на захоронение за счет уменьшения исходного объема РАО. 

В настоящее время коллектив отдела работает над новыми интересными проектами по выводу из эксплуатации, реализация которых позволит обеспечить экономическую эффективность и экологическую безопасность при выводе энергоблоков АЭС. Так как свежие идеи еще находятся в процессе разработки, Наталья Анатольевна не стала раскрывать все детали, но отметила, что это новаторство также будет результатом коллективного труда.