23 июля 2020

Технологическое решение по дистанционному извлечению ОЯТ из корпуса 5 в губе Андреева

Nuclear-Submarine-Decommissioning.ru
Рис. 1. Трехмерная модель технологического зала и распределение МЭД гамма-излучения на высоте 1 м от пола и консолей

Генеральный директор “Спецтехкомплекта” Игорь Павлов представил технологическое решение, которое было разработано и использовано компанией для безопасного дистанционно-управляемого извлечения аварийных топливных сборок, находящихся на дне бассейна-хранилища ОЯТ атомных подводных лодок в губе Андреева. Данное технологическое решение получило подробное освещение в тематическом отчете Агентства по атомной энергии при ОЭСР по выводу из эксплуатации и реабилитации объектов ядерного наследия.

Радиационная авария в здании №5 на бывшей военно-морской базе в бухте Андреева произошла в 1982 году, данный корпус являлся местом хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). После аварии никаких восстановительных мероприятий не проводилось, и здание оставалось в послеаварийном состоянии до последних лет. 

В 2013 году были проведены предварительные исследования, в результате которых было установлено, что на дне бассейна находятся модули с отработанным топливом. Была разработана трехмерная модель здания. (рис. 1), наряду с оценкой дозы заражения, для выбора технического решения. 

В 2015 году был объявлен тендер на разработку проекта по извлечению модулей с отработанным топливом. В 2017 году оборудование было изготовлено и продемонстрировано с помощью точной копией объекта, которая была построена специально для тестирования и оценки процедуры по извлечению модулей. В октябре 2019 года было успешно завершено извлечение модулей с отработанным топливом. 

Уровень радиоактивных выбросов в здании был очень высоким, и существовала значительная степень неопределенности в отношении количества, размера и состояния модулей с отработанным топливом. Кроме того, в здании находилось много пыли и мусора, не было ни отопления, ни света, в результате чего возникла необходимость в удаленном электроснабжении. Помимо этого, функциональное состояние грузоподъёмного оборудование было неясным. В свете значительных опасностей, было необходимо ограничить время доступа при проведении подготовительных работ. Подъемные работы по извлечению модулей проводились дистанционно и проход людей был воспрещен. Была проделана большая работа для того, чтобы понять, где находится различное оборудование, и получить информацию для разработки трехмерной модели. Все работы были предварительно испытаны в рамках экспериментального объекта. 

Для оценки состояния, геометрии и размеров модулей использовались изображения со дна бассейна, хотя это было затруднительно в связи с тем, что многие из них были скрыты другими объектами и осадками. Циркулярные пилы управлялись дистанционно, чтобы получить доступ в здание, при этом персонал работал из диспетчерской, находящейся в другом здании. Внутри здания были также вырезаны отверстия, обеспечивающие доступ к бассейну, содержащему модули с отработанным топливом и позволяющие извлечь мусор. Состояние хранилища до начала работ показано на рис. 2. Работы были сложными, в результате чего, три оператора должны были одновременно управлять четырьмя оборудованиями. Подготовительные работы по получению доступа к модулям были гораздо более затратными и трудоемкими, чем сами операции по извлечению.

Рис. 2. Общий вид над консолями ПМБ

Были разработаны меры по снижению воздействия на окружающую среду. Одна из наиболее важных инициатив заключалась в привлечении международных экспертов к определению концептуальных решений. Другим важным решением было привлечение того же рабочего персонала, который был ответственным за разработку технического оборудования, при извлечении модулей. Стоимость работ и квалификация персонала были основными критериями по выбору подрядчиков. Было исследовано несколько решений по установке технологического оборудования, включая использование био-защиты. На дно бассейна была опущена платформа, которая обеспечивала возможность работы с топливными сборками, что представляло собой уникальный подход к работе с отработанным ядерным топливом. Модули были помещены в специальные контейнеры для безопасного длительного хранения. 

Рис. 3. Расположение змеевиков охлаждения под консолями

Из проекта было извлечено несколько уроков: 

  1. Использование макета также позволило оптимизировать операции по извлечению модулей. Уровень концентрации радиации в здании был значительно выше, чем ожидалось, что потребовало проведения дистанционных операций для сдерживания уровня концентраций радиации у рабочих в пределах установленных ограничений. 
  2. Расположение и форма модулей не соответствовали предположениям, требуя нового дизайна контейнеров для длительного хранения. 
  3. Тесты, проведенные в макетной установке, обеспечили функционирование всего оборудования при извлечении модулей. 
  4. Радиоактивные дозы, полученные персоналом, были значительно меньше проектной оценки (в 40 раз). 
  5. Работы, проведенные в здании 5, смягчили риски, связанные с присутствием отработанного ядерного топлива, однако здание находится в критическом состоянии и может рухнуть в любой момент. 
Рис. 4. Общий вид срезанных консолей

Основной целью при проведении работ было обеспечение безопасности персонала на объекте. Эта цель была достигнута, при этом 95% работ было проведено дистанционно. Подготовка к извлечению модулей с отработанным топливом заняла 1 год, но сам процесс извлечения был достигнут за 10 дней. Проект иллюстрирует, как использование оборудования, которое легко доступно, однако может быть адаптировано к работе в очень сложных условиях. С демонтажем модулей с топливом, здание 5 больше не представляет ядерной угрозы, но потребуются дополнительные исследования для вывода его из эксплуатации.

Рис. 5. Схема размещения консолей (серый), ОТВС (красный) и змеевиков охладителей (желтый), для которых может потребоваться обрезка
Рис. 6. Нумерация объектов на дне правого малого бассейна (масштаб в метрах)