Планирование действий по окончании срока службы объекта на его начальном этапе может быть не особенно интересным или приоритетным вопросом. Однако, когда речь идет о жизненном цикле ядерной установки, важность завершающего этапа ее срока службы настолько велика, что побуждает проектировщиков, поставщиков и регулирующие органы решать вопросы вывода из эксплуатации заблаговременно.
Такой упреждающий подход, известный как «учет требований по выводу из эксплуатации при проектировании», опирается на передовую практику и накопленный опыт и реализует концепцию «учет соответствующих требований на этапе проектирования», которая также применяется в сфере ядерной и физической безопасности и гарантий. Когда требования по выводу из эксплуатации учитываются с самого начала, уже на этапе проектировании можно внедрять решения, которые сделают вывод из эксплуатации более безопасным, эффективным и экономически выгодным.
«Принимая во внимание вопросы вывода из эксплуатации на стадии проектирования ядерной установки, мы можем оптимизировать заключительный (и обязательный) этап жизненного цикла реактора — вывод из эксплуатации», — говорит Гелена Мразова, специалист МАГАТЭ по технологиям вывода из эксплуатации.
При проектировании первых поколений атомных электростанций (АЭС) упор делался на краткосрочные эксплуатационные характеристики, а выводу из эксплуатации уделялось мало внимания. Например, в проектах некоторых графито-газовых ядерных реакторов, построенных во Франции в 1970-х годах, вообще не было предусмотрено, как они будут демонтироваться, и сегодня их демонтаж представляет серьезную проблему.
«Существуют объекты высотой более 60 метров, диаметром 30 метров и с бетонными стенами толщиной более 5 метров, при этом в активной зоне реактора находятся тонны графита. Демонтаж этих реакторов сильно затруднен: при их проектировании вопросы вывода из эксплуатации вообще не рассматривались. Французская электроэнергетическая компания ЭДФ («Электрисите де Франс») недавно открыла Опытно-демонстрационный центр по выводу из эксплуатации графитовых реакторов (который стал также центром сотрудничества МАГАТЭ) для тестирования, совершенствования и оптимизации инновационных инструментов и технологий дистанционного управления на полномасштабных макетах и цифровых трехмерных моделях с целью проверки осуществимости различных сценариев вывода из эксплуатации и оптимизации вывода из эксплуатации этих реакторов», — сообщила г-жа Мразова.
Большие ожидания и возможности
Концепция учета требований по выводу из эксплуатации на этапе проектирования направлена на повышение качества планирования последовательности работ по выводу из эксплуатации, снижение риска облучения персонала и сокращение объема радиоактивных отходов, что позволит снизить нагрузку на хранилища отходов и снять часть проблем с будущих поколений.
«Эта концепция охватывает не только конструктивные решения, но и организацию рабочих процессов по планированию и осуществлению вывода из эксплуатации, — говорит Марсель Дево, директор по вопросам регулирования компании "Продиджи клин энерджи", которая разрабатывает морские и наземные передвижные АЭС. Ранее г-н Дево руководил программой рассмотрения проектов поставщиков в Комиссии Канады по ядерной безопасности (КЯБК). — Для успешного вывода из эксплуатации необходима определенность в отношении механизмов финансирования и сфер ответственности».
В мире растет интерес к малым модульным реакторам (ММР), которые представляют собой разновидность усовершенствованного ядерного реактора с ограниченной мощностью, обычно до 300 МВт (эл.) на блок.
«Разработчики следующего поколения АЭС, включая ММР, имеют прекрасную возможность уже на этапе проектирования и развертывания во многом решить социальные проблемы, связанные с окончанием срока службы ядерной установки, ускорив при этом вывод из эксплуатации и снизив нагрузку на будущие поколения, связанную с отходами», — убежден г-н Дево.
Принципы учета требований по выводу из эксплуатации на этапе проектирования еще не получили повсеместного распространения, но Канада входит в число стран, которые предприняли шаги в этом перспективном направлении. При рассмотрении проектов реакторов, представляемых поставщиками, КЯБК анализирует, в какой мере требования по выводу из эксплуатации учитываются на этапе проектирования, опираясь при этом на опыт, задокументированный МАГАТЭ и Агентством по ядерной энергии Организации экономического сотрудничества и развития.
«Будущие владельцы и операторы установок в Канаде все чаще требуют от поставщиков пройти процесс рассмотрения проектов в КЯБК и представить четкий план по устранению выявленных недостатков. В отрасли есть понимание того, что вопросы окончания срока службы являются приоритетными в процессах лицензирования и экологической оценки», — считает г-н Дево.
Вывод из эксплуатации ММР
В мире существует более 80 проектов и концепций ММР, находящихся на разных стадиях разработки. Поскольку ММР различаются по размеру, материалам и технологиям, подходы к выводу из эксплуатации этих передовых реакторов также будут различаться.
«Выбор процесса вывода установки из эксплуатации будет зависеть от ее конструктивных особенностей, ее доступности и компактности, а также от планов и практики страны в области обращения с отработавшим топливом и радиоактивными отходами», — отмечает г-жа Мразова.
Модульная конструкция ММР и различные модели их развертывания могут привести к полному пересмотру традиционной практики вывода из эксплуатации. Некоторые ММР малой мощности (микрореакторы) собираются на заводе и перевозятся на площадку в собранном виде. В конце срока службы модуль может быть возвращен на завод-изготовитель для перегрузки топлива или отправлен на объект по выводу из эксплуатации.
«Такой подход позволит сократить расходы и объем работ, проводимых в месте расположения электростанции, повысить уровень ядерной и радиационной безопасности, а также будет способствовать более благожелательному отношению населения к развертыванию ММР, — полагает г-жа Мразова. — Существует также потенциал для стандартизации некоторых видов работ по выводу из эксплуатации, таких как дезактивация и демонтаж оборудования». Однако такой подход оставляет нерешенными некоторые задачи, такие как разработка специализированных инструментов для демонтажа и дистанционно управляемого погрузочно-разгрузочного оборудования.
Информация об использованных материалах, в частности о типах стали и стандартах для ее производителей, включая требования по низкому содержанию примесей для сведения к минимуму активации, помогает правильно обращаться с отходами, образовавшимися в результате вывода из эксплуатации. Применяя концепцию учета требований по выводу из эксплуатации на этапе проектирования, можно заранее тщательно продумать состав материалов, ограничить содержание примесей и, соответственно, снизить расходы на демонтаж в конце срока службы.
«Общее правило для вывода из эксплуатации ядерных установок, включая ММР, заключается в том, что конструкция должна быть "удобной для вывода из эксплуатации", что подчеркивает ценность ранних этапов, — говорит г-жа Мразова. — Особенности ММР, такие как их модульная конструкция и используемые материалы, должны сделать процесс их вывода из эксплуатации более эффективным и менее дорогостоящим, а также снизить по всему миру мощность ежедневной дозы облучения персонала, который будет заниматься их выводом из эксплуатации».
МАГАТЭ готовит к публикации в 2024 году документ, посвященный аспектам проектирования ММР с учетом требований по выводу из эксплуатации.