Контейнеры SKODA VPVR/M: сертификация в России и опыт использования

Контейнер SKODA VPVR/M является упаковкой типа B(U), лицензированной в Чешской Республике для хранения и транспортирования отработавшего ядерного топлива исследовательских реакторов российского происхождения. Это первый зарубежный контейнер, сертифицированный для многократного использования в Российской Федерации после проведения необходимых обоснований безопасности конструкции, эксплуатационных испытаний и подготовки российского перерабатывающего завода к обращению с новым типом контейнеров.

В самом начале реализации программы RRRFR в распоряжении имелись только российские контейнеры ТУК-19 вместимостью до четырех отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС). Перевозка ТУК-19 осуществлялась железнодорожным транспортом в вагонах-контейнерах ТК-5.

Для транспортирования больших количеств топлива, хранящегося на многих исследовательских реакторных установках российского происхождения, потребовалось использовать новый упаковочный комплект повышенной вместимости. Это позволило бы сделать программу более гибкой и эффективной.

МАГАТЭ и Министерством энергетики США было решено изготовить серию транспортных упаковочных комплектов (ТУК) SKODA VPVR/M чешской конструкции, разработанных для хранения и перевозки ОЯТ исследовательских реакторов в унифицированных 20-футовых ISO-контейнерах. Шестнадцать ТУК SKODA VPVR/M были изготовлены на чешском заводе SKODA JS a.s. и сертифицированы сначала в Чехии, а потом и в России, что позволило существенно ускорить темпы выполнения работ по программе RRRFR и снизить стоимость ее транспортной составляющей.

Описание ТУК

Контейнер SKODA VPVR/M имеет уникальную конструкцию, позволяющую загружать его снизу, а разгружать сверху, для чего контейнер имеет систему из двух верхних и двух нижних крышек.

Корпус контейнера изготовлен из чугуна. В верхней и нижней части корпус сужается – это позволяет минимизировать общий вес,  чтобы не превысить пределы грузоподъемности мостовых кранов, имеющихся на большинстве реакторных установок. Внутренние стенки контейнера имеют алюминиевое покрытие, нанесенное способом горячего распыления. Устанавливаемый в контейнер штатный чехол изготовлен из листов борсодержащей стали и имеет 36 ячеек для размещения ОТВС. Центральная подвеска, проходящая по центру чехла, используется для его подъема или опускания.

Для обеспечения герметичности используются специальные металлические прокладки Helicoflex. Внутренняя полость контейнера заполняется гелием. При перевозке порожних контейнеров металлические прокладки заменяются эластомерными уплотнительными кольцами.

Испытания контейнера и вспомогательного  оборудования

Отработка операции опускания чехла с нижней крышкой Чехол вынимают из контейнера

В процессе изготовления, подготовки к эксплуатации и сертификации ТУК SKODA VPVR/M было выполнено не только расчетное обоснование безопасности конструкции, но также проведены эксплуатационные испытания и подготовка российского перерабатывающего завода к обращению с новым типом контейнеров, в том числе:

• испытания первого опытного образца ТУК SKODA VPVR/M на заводе-изготовителе;
• демонстрационные испытания в чешском Инсти туте ядерных исследований в городе Ржеже;
• пробная железнодорожная перевозка порожних кон тейнеров на ФГУП «ПО «Маяк» и отработка технологии обращения с контейнером.

Каждый раз в ходе испытаний, проводимых в присутствии международных экспертов, принимались решения об усовершенствовании оборудования и технологий для обращения с ТУК SKODA VPVR/M.

Например, весьма жесткими оказались условия железнодорожной перевозки из Чешской Республики на ФГУП «ПО «Маяк». В результате перевозки было выявлено ослабление талрепов в системе раскрепления ТУК SKODA VPVR/M в ISO-контейнере, вызвавшее износ цапф. После тщательной проверки, проведенной всеми заинтересованными сторонами, включая регулирующие органы, был выпущен отчет о корректирующих действиях, в котором была представлена подробная информация и даны рекомендации по модификации конструкции системы раскрепления и последующим эксплуатационным испытаниям. Все рекомендации, представленные в отчете, были выполнены, а испытания проведены своевременно.

Для обращения с ТУК SKODA VPVR/M и ISO-контейнерами на ФГУП «ПО «Маяк» было разработано и изготовлено оборудование для приемки и выгрузки ISO-контейнеров, в том числе набор подставок, переходников, захватов и штанг для обращения с элементами контейнера и ОТВС. Проведена модернизация железнодорожного вагон-контейнера для перемещения ТУК SKODA VPVR/M по территории предприятия. Мостовой кран был дооснащен частотными регуляторами и пультом дистанционного управления. Разработаны инструкции по эксплуатации ТУК и проведено обучение персонала.

В ходе испытаний оборудования и технологии на ФГУП «ПО «Маяк» были проверены все операции с использованием порожнего ТУК SKODA VPVR/M. Отработка прошла успешно, в достаточной мере были представлены и работа персонала ФГУП «ПО «Маяк», и сам технологический процесс. Испытания проводились под наблюдением комиссии с участием представителей Ростехнадзора.

Отработка технологии обращения с ТУК SKODA VPVR/M на ФГУП «ПО «Маяк»

Сертификация контейнера

Новый транспортный чехол для ТУК SKODA VPVR/M Перемещение ТУК SKODA VPVR/M с помощью вилочного погрузчика

ТУК SKODA VPVR/M сначала был сертифицирован в Чешской Республике. В 2005 году был получен сертификат на транспортирование и хранение ОТВС российского происхождения в контейнере SKODA VPVR/M c международным идентификационным кодом CZ/048/B(U)F-96 (Rev. 1).

Использование иностранных контейнеров для перевозки ОЯТ не является обычной практикой для России. Правила безопасности и административные процедуры сертификации в Российской Федерации в некоторых аспектах отличаются от зарубежных. Поэтому к работам по сертификации конструкции ТУК SKODA VPVR/M подходили с особой тщательностью.

Работы проводились в две стадии. На первом этапе российскими экспертами была изучена документация, использованная при получении чешского сертификата. Было сделано заключение о том, что необходимо дополнительное обоснование безопасности конструкции ТУК SKODA VPVR/M для удовлетворения требований российских нормативных документов – в частности, дополнительный анализ конструкции для подтверждения ее прочности в условиях аварии при низких температурах окружающей среды (до -40°C).

На втором этапе российские экспертные организации провели полный комплекс верификационных расчетов по обоснованию радиационной и ядерной безопасности, прочности и тепловых режимов и подготовили документацию, необходимую для демонстрации того, что конструкция ТУК SKODA VPVR/M отвечает требованиям международных стандартов TS-R-1 и российских правил НП-053-04 при нормальных условиях перевозки и возможных аварийных ситуациях.

Так как контейнер SKODA VPVR/M не проходил реальных испытаний в условиях возможной аварийной ситуации (падение с высоты 9 м, испытания на разрыв и пожар, погружение под воду), эксперты ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» дополнительно выполнили анализ ситуации с падением контейнера с высоты 12 м. Расчеты показали, что конструкция контейнера имеет достаточный запас прочности при динамических нагрузках, и что ТУК SKODA VPVR/M отвечает требованиям российских документов к упаковке, используемой для транспортирования делящихся ма териалов. 

Российский сертификат на конструкцию упаковки SKODA VPVR/M №RUS/3065/B(U)F-96 был утвержден 23 января 2006 года.

Опыт использования и модификации

Первая перевозка с использованием ТУК SKODA VPVR/M состоялась в декабре 2007 года из чешского Института ядерных исследований в городе Ржеже транзитом через территорию Словакии и Украины.

На сегодняшний день выполнено уже восемь перевозок ОЯТ на ФГУП «ПО «Маяк» с использованием ТУК SKODA VPVR/M (см. таблицу). Для обоснования безопасности каждый раз оформлялся сертификат на перевозку с учетом характеристик, состояния и условий загрузки и транспортирования ОТВС.

Поскольку первоначальный сертификат на конструкцию упаковки действовал в течение трех лет, в конце 2008 – начале 2009 годов были выполнены работы по продлению его срока действия в России. В процессе подготовки соответствующей обосновывающей документации был проанализирован опыт использования контейнеров и внесены изменения в процедуры обращения с контейнером SKODA VPVR/M на ФГУП «ПО «Маяк».

При разработке технологии загрузки ОТВС сербского реактора RA в ТУК SKODA VPVR/M возникла необходимость в создании нового чехла. Чехол был разработан ООО НПФ «Сосны» и изготовлен на заводе ООО «ОЗНО» (город Озерск). Это решение позволило обеспечить вывоз всех 8030 ОТВС, хранящихся в институте «Винча» (Сербия), за один рейс. Кроме того, в помещении бассейнового хранилища сербского реактора отсутствовал мостовой кран достаточной грузоподъемности. В связи с этим для локального перемещения ТУК SKODA VPVR/M было предложено использовать вилочный погрузчик. Безопасность таких перемещений была всесторонне рассмотрена и подтверждена, благодаря чему обращение с ТУК SKODA VPVR/M на площадке сербского реактора прошло без инци дентов.

За время использования в программе RRRFR ТУК SKODA VPVR/M транспортировался автомобильным, железнодорожным, речным и морским видами транспорта. В процессе перевозок была доказана эффективность использования этого контейнера. Российскими специалистами предложено и внедрено несколько технических решений, направленных на повышение безопасности и обеспечение универсальности технологии обращения с контейнером.

Авторы

С.В. Комаров (ООО НПФ «Сосны»),
К.В. Голубкин (ФГУП «ПО «Маяк»),
А.Е. Бучельников (Госкорпорация «Росатом»),
В.И. Шаповалов, к.т.н. (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»)