Процесс вывода из эксплуатации объекта Фукусима-дайити и его окрестностей планируется завершить к 2051 году. Он потребует внедрения множества инноваций и тщательного планирования. Вот некоторые подробности, изложенные на мероприятии 68-й Генеральной конференции Международного агентства по атомной энергии в Вене.
Что случилось?
11 марта 2011 года в Японии произошло сильное землетрясение. За ним последовало 15-метровое цунами, которое отключило электроснабжение и охлаждение трех реакторов АЭС Фукусима-дайити, и все три активные зоны большей частью расплавились за первые три дня. Более 100 000 человек были эвакуированы из этого района в качестве меры предосторожности из-за радиоактивных выбросов после аварии. Через две недели работа трех реакторов стабилизировалась, а в середине декабря было объявлено об официальном «условии холодного останова». По данным Всемирной ядерной ассоциации, в результате ядерной аварии не было зарегистрировано ни одного случая смерти или случаев лучевой болезни, но среди эвакуированных из префектуры Фукусима зарегистрировано 2313 смертей, связанных с катастрофой, в дополнение к 19 500 погибших в результате землетрясения и цунами. После аварии велись работы по безопасному выводу из эксплуатации реакторов и очищения прилегающих территорий, при этом большие территории эвакуированных населенных пунктов теперь снова открыты для проживания людей. Мощность дозы в воздухе теперь аналогична или ниже, чем в крупных городах. На проходящем в Японии мероприятии по реконструкции и выводу из эксплуатации Фукусимы было представлено следующее (см. рис 1):
Это означает, что зона эвакуации, которая охватывала дома 81 000 человек в августе 2013 года, была сокращена до 7 000 домов к апрелю этого года, и намерение состоит в том, чтобы восстановить все зоны эвакуации, «даже если на это уйдет много лет».
Процесс вывода из эксплуатации на данный момент
Вывод из эксплуатации любой атомной электростанции — длительный процесс, поэтому неудивительно, что сроки вывода из эксплуатации АЭС «Фукусима-дайити» являются длительными, причем завершение в настоящее время запланировано на срок до 40 лет после холодного останова — то есть к 2051 году. Различные этапы плана вывода из эксплуатации начинаются с послеаварийного периода до холодного останова в 2011 году, а затем двухлетнего периода до ноября 2013 года, когда началось извлечение топлива. Третий и заключительный этап начался в сентябре с начала пробного удаления остатков топлива на втором энергоблоке.
Извлечение топлива
Ситуация в каждом реакторе разная. Извлечение топлива из бассейнов отработавшего топлива было завершено для энергоблока № 4 в декабре 2014 года, а для энергоблока № 3 – в 2021 году. Целью является начало извлечения топлива с энергоблока № 2 в этом году, а для энергоблока № 1 – с 2027/28 года.
Существует также чрезвычайно сложная задача удаления остатков топлива из реакторов с изрядной долей неопределенности относительно распределения в каждом из реакторов (см. рис. 5):
В прошлом месяце начался пробный процесс с удалением остатков топлива на энергоблоке № 2 с помощью длинного узкого захватного инструмента (см. рис. 6)
Планируется отобрать гранулированные остатки топлива массой 3 грамма и меньше, опустив на дно концевой эффектор (захват) с установленной на нем камерой. Перед началом процесса в сентябре оборудование типа телескопической руки было испытано на макетной установке, созданной Японским агентством по атомной энергии (JAEA) в Нарахе.
Ясутака Денда из Tokyo Electric Power Company (Tepco) объяснил, что будет собираться несколько килограммов в день, но этот процесс также предоставит важную информацию о том, как развивалась авария, а также информацию о местонахождении остатков топлива.
Масштабное удаление остатков топлива
Косуке Оно, исполнительный директор, руководитель отдела стратегии вывода из эксплуатации Корпорации по компенсации ядерного ущерба и содействию выводу из эксплуатации (NDF), объяснил варианты процесса выбора методов дальнейшего расширения масштабов извлечения остатков топлива, «которые будут определять успех или неудачу полного долгосрочного вывода из эксплуатации».
В этом процессе участвуют правительство, NDF и Tepco. Полномасштабное извлечение остатков топлива начинается с энергоблока № 3, и он сказал, что «свойства и распределение остатков топлива сильно различаются в зависимости от развития аварии» и, вероятно, представляют собой смесь топливных стержней, все еще в их первоначальной форме, упавших топливных таблеток, похожих на гравий, расплавленные и повторно затвердевшие металлические/керамические материалы и продукты деления, застрявшие в узких частях.
По его словам, рассматривались три метода - в частности, метод частичного погружения (см. рис. 8):
Он сказал, что это самый простой для понимания метод, но подчеркнул, что он потребует тщательного планирования и удаленного управления оборудованием.
Вторым вариантом был метод погружения. Он описал этот метод как «подобный тому, как сделать большую ванну и погрузить в нее здание реактора: вода является очень эффективной радиационной защитой, и этот метод может быть быстрее, чем метод частичного погружения». Однако не было инженерного подтверждения того, можно ли построить такое огромное сооружение и что произойдет, если возникнут протечки, поэтому этот вариант не был выбран - хотя метод с использованием воды в качестве радиационной защиты может потребоваться, в случае если метод частичного погружения в воду не сработает.
Третьим рассмотренным вариантом был метод наполнения и затвердевания. В этом методе используется раствор/цемент – он наименее изучен, и продолжаются исследования того, какой материал можно использовать.
Он сказал, что необходимо больше информации о ситуации внутри реакторов, но на данном этапе рекомендуется начать проектные исследования, исследования и разработки с использованием метода частичного представления. Микродроны и эндоскопические исследования будут использоваться для создания картины внутреннего состояния корпусов реакторов.
На энергоблоке № 3 потребуется новое укрытие для извлечения, чтобы гарантировать отсутствие выброса радиоактивных материалов во время процесса, а также нужно будет построить новое здание для хранения остатков топлива. Также потребуется снести ряд близлежащих зданий, что само по себе займет много времени, чтобы обеспечить самые высокие стандарты безопасности.
Следующий раунд публичных разъяснительных сессий планируется провести в префектуре Фукусима в ноябре и декабре, чтобы обрисовать методы извлечения остатков топлива и то, как это будет работать.
Среди технологических инноваций, которые предполагается внедрить, будет способ исследования внутренней части корпуса реактора - как просверлить отверстие, чтобы иметь возможность заглянуть внутрь, и улучшить состояние внутри.
Восстановление окружающей среды за пределами объекта
Ёситомо Мори из Министерства окружающей среды Японии сообщил, что к марту 2018 года в 100 муниципалитетах в 8 префектурах была завершена полномасштабная дезактивация. Он сообщил, что с 2014 года, когда все начиналось как небольшой пилотный проект, было вывезено и перевезено во временное хранилище около 13,76 миллиона кубических метров почвы и отходов.
Временное хранилище было построено для хранения извлеченной почвы и отходов, образующихся в результате дезактивации, до окончательного захоронения за пределами префектуры Фукусима, которое, согласно японскому законодательству, должно быть завершено в течение 30 лет (к марту 2045 года). Объект занимает около 1600 га (см. рис. 14):
Он подчеркнул важность переработки вывезенной почвы, которая эквивалентна объему 11 Tokyo Domes (бейсбольного стадиона). По его словам, этот масштаб показал необходимость некоторого сокращения объема. Около 75% почвы имеет относительно низкую радиоактивность и подлежит вторичной переработке в небольших количествах в рамках проектов гражданского строительства. В настоящее время реализуется ряд различных демонстрационных проектов.
В национальных министерствах также были размещены горшечные растения, использующие переработанную почву, в качестве мер по повышению понимания общественностью ее безопасности. Проводятся исследования по выбору технологии и места для окончательного захоронения, а с 2025 года «перейдут к процессам исследований и координации, связанных с выбором места окончательного захоронения».
Управление водными ресурсами: вода, очищенная методом ALPS
Самой серьезной проблемой последних нескольких лет, связанной с Фукусимой, была проблема загрязненной воды, частично используемой для охлаждения расплавленного ядерного топлива, обработанной с помощью усовершенствованной системы обработки жидкостей (ALPS), которая удаляет большую часть радиоактивного загрязнения, за исключением трития. Эта очищенная вода в настоящее время хранится в резервуарах на объекте. В апреле 2021 года Япония объявила, что планирует сбрасывать очищенную ALPS воду в море в течение примерно 30 лет. Сброс воды начался 24 августа прошлого года и представлял собой выброс восьми партий общим объемом 62 400 кубометров воды, причем сброс девятой партии начался в конце сентября.
Этот процесс находился под надзором и контролем Международного агентства по атомной энергии, директор Департамента ядерной безопасности которого Густаво Карузо выступил с презентацией, в которой изложил работу, которую проводило агентство, и сообщил, что «сброс воды, очищенной ALP, как в настоящее время запланировано Японией, окажет незначительное воздействие на людей и окружающую среду» и «соответствует международным стандартам безопасности». Он сказал, что измерения, сделанные МАГАТЭ, подтвердили, что сброс воды был безопасным, а также что МАГАТЭ продолжит проводить независимые испытания, чтобы «помочь укрепить доверие в Японии и за ее пределами». Подробнее читайте здесь, в руководстве МАГАТЭ по сбросу очищенной воды ALPSexternal link, opens in a new tab.
Реконструкция продолжается
Так что насчет будущего? Поскольку большие территории ранее эвакуированных населенных пунктов теперь обеззаражены и открыты для переезда или возвращения людей и предприятий, поощрять их к этому начали с помощью плана «творческой реконструкции: не просто реконструкции». Цель состоит в том, чтобы развивать специализированный опыт и такие технологии, как робототехника, дроны и такие отрасли как сельское хозяйство и охрана окружающей среды, а также исследования и разработки (см. рис. 16):
Чтобы узнать больше: Tepco выпустила интерактивный видеогид о ситуации на Фукусиме-1 и процессе вывода из эксплуатации.external link, opens in a new tab
