Как заканчивается жизненный путь АЭС на примере Игналинской станции

Двухблочная Игналинская АЭС, расположенная в Литве — это вторая после Чернобыльской полностью остановленная АЭС с РБМК (реактор большой мощности канальный). Реакторы заглушили 31 декабря 2004 и 31 декабря 2009. С тех пор идёт вывод АЭС из эксплуатации: разборка, захоронение радиоактивных остатков и зачистка промышленных сооружений до «зелёной лужайки». Портал geektimes.ru пишет о технологиях и возникающих проблем вокруг Игналинской АЭС.

08.06.2017 Вакол свету Аўтар: Валентин (tnenergy) Крыніца: geektimes.ru

Процедура «немедленного разбора» (т.е. станцию начинают разбирать, фактически, через месяц-другой после остановки, используя эксплуатационный персонал станции) состоит из следующих важных стадий:

  1. Выгрузка топлива из реактора, бассейнов выдержки в хранилище ОЯТ для обеспечения ядерной безопасности реактора и реакторного зала с возможностью прекратить подачу охлаждающей воды в реактор и БВ. Кроме штатного ОЯТ, подобные работы надо осуществлять с повреждённым ОЯТ, которое надо пенализировать перед перемещениями и всякими радиоактивными сменными элементами реактора. Например, дополнительными поглотителями. Вся процедура занимает от 2-3 лет до бесконечности, если с ХОЯТ проблемы.
  2. Параллельно начинается демонтаж вспомогательных систем АЭС — насосных станций, цехов технических газов, в случае РБМК это ещё громадное сооружение газовой Системы Аварийного Охлаждения Реактора, генератор с вспомогательными системами.
  3. Параллельно подготавливается инфраструктура для будущих среднеактивных радиоактивных отходов (РАО) — это пристанционное или удалённое приповерхностное хранилище, представляющее собой бетонную траншею, засыпанную сверху глиной и грунтом. САО от АЭС будет много, это заметная часть первого контура и систем связанных с реактором.
  4. После готовности инфраструктуры можно начинать разбирать элементы АЭС, которые могут нести радиоактивные загрязнения или активацию с сортировкой по уровню активности и попытками отмывки от поверхностных загрязнений. Что удаётся отмыть до нормативов — идёт в металлолом, что нет — в захоронение. До сих пор точно не известно, какой объём захороняемых САО будет от РБМК, что бы с ним определится, необходимо разобрать хотя бы один.

Процесс контроля нормативов по радиоактивным загрязнениям металлолома Игналинской АЭС после деконтаминации (очистки поверхности).

Главная проблемы РБМК и множества других графитовых реакторов — это графит. Облучённый графит имеет удельную активность около 0,3-1 гигабеккереля на кг, в том числе ~130 МБк/кг нехорошего изотопа С14 с периодом полураспада 5700 лет. Из-за С14, годовой предел поступления в организм по нормам безопасности которого определён в 34 МБк других вариантов, кроме захоронения тысяч тонн графита особо не просматривается, но стоимость этой операции заставляет всё же думать, как именно её можно оптимизировать. В частности, для первых реакторов-наработчиков плутония на «Маяке» «ГХК» и «СХК» было решено залить графитовый остов бетоном — т.е. организовать могильник прямо на месте реактора.

На Игналинской АЭС данный теоретический подход реализовывался практический 1 к 1, во всяком случае на стадии проекта. Вместе с решением об остановке реакторов была разработана программа вывода, которая получила примерно 80% финансов от Евросоюза и остальное обязалась профинансировать сама Литва. 

План предусматривал строительства на площадке АЭС нового хранилища ОЯТ в контейнерах B1, нового цеха по сортировке и компактификации радиоактивных отходов B234, а также две площадки для РАО — траншейное захоронение для короткоживущих изотопов и РАО очень низкой активности B19 и наземное хранилище B25 для РАО средней и низкой активности со среднеживущими изотопами (речь идёт о сотнях лет до безопасного уровня).

Внешний вид комплекса переработки отходов B34 (B2 — это отдельно здание, в кадр не попало)

На фоне строительства новой инфраструктуры работы с ОЯТ и РАО (надо понимать, что на АЭС уже существовали и хранилища ОЯТ и хранилища РАО, впрочем рассчитанные только на эксплуатацию, а не на демонтаж) должна была происходить разборка тех самых вспомогательных систем АЭС. При этом решение вопроса с радиоактивным графитом было решено отложить на будущее, пока он будет изъят из реактора и помещён в хранилище.
Уже имеющееся рядом с АЭС хранилище расчитано на 120 контейнеров, каждый на 51 ТВС, и на сегодня полностью заполнено.

Контракт на разработку и строительство B1 и B234 в 2005 году получила немецкая Nukem Technologies, на разработку проектов захоронений — различные литовские компании плюс Areva, разборкой систем АЭС занялся эксплуатационный персонал АЭС. 
В частности, на фотографиях — результат разборки САОР в здании 117/2

Буквально с первых дней практика перестала походить на теорию. Основные проблемы возникли вокруг хранилища ОЯТ B1, сразу по многим причинам. 

Nukem испытывал организационные и финансовые проблемы в тот период, атомный надзор Литвы оказался не готов (в плане квалификации своих кадров) разбирать решения немецких инженеров вокруг хранения повреждённого ОЯТ, да ещё и информация по повреждённому ОЯТ у станции оказалась фрагментарной и неполной. Первоначально планировавшееся к сдаче в 2009 году (с целью начать загрузку ОЯТ 1 блока после 5-летней выдержки в бассейнах) хранилище было достроено только в 2015 году и только сейчас вводится в эксплуатацию (с целью начать перегрузку в 2018 году). Все эти задержки приводили к неоднократным спорам между АЭС и Nukem.

На плане хранилища B1 отмечено фиолетовой рамкой место, где будет выполняться радиационно-опасная работа — закрытие (штатно) и вскрытие (нештатно) контейнеров.

Объект B1 - это крытое контейнерное хранилище ОЯТ, предназначенное для перегрузки топливных сборок РБМК (точнее их половинок, т.к. ТВС РБМК имеет длину в 10 метров, и в топливной части представляет собой, фактически, 2 последовательных ТВС на одной подвеске) в контейнеры CONSTOR, каждый из которых вмещает 182 половинки ТВС. Всего на объекте B1 можно поставить 201 контейнер, рассчитанные на 34200 штатных половинок и несколько сот повреждённых, которые будут храниться в дополнительных герметичных пеналах.

До передачи на хранение в B1 все ТВС, извлекаемые из реакторов (кстати, на АЭС от топлива сейчас освобожден только первый блок, во втором до сих пор остается больше 1000 ТВС в силу отсутствия места в бассейнах выдержки) выдерживаются не менее 5 лет в централизованном «мокром» хранилище, там же разделываются и упаковываются под водой в контейнеры CONSTOR, для чего, кстати, хранилище ТВС приходится модифицировать — краны, узлы установки контейнеров, перегрузочное оборудование (я пишу эту фразу для украинских поклонников мысли, что ОЯТ с любой АЭС можно загружать в любые контейнеры без особых усилий).

В целом хранение в контейнере выполняется по стандартной схеме — корзина из нержавейки с ТВС в герметичной заваренной ёмкости, наполненной сухим азотом, помещённая во внешний массивный металлобетонный контейнер (для биозащиты). С учётом того, что самые свежие ТВС имеют выдержку уже 8 лет, сложности представляет транспортно-технологические операции по перегрузке ТВС между многочисленными объектами, пеналирование поврежденного ОЯТ, и минимизация дозовой нагрузки персонала во время этих операций.

Небезинтересный для российских работников АЭС с РБМК кадр, показывающий динамику количества персонала на Игналинской АЭС в процессе разборки

Однако это в теории. Так, например, первый вариант контейнера CONSTOR для ХОЯТ B1 был забракован по характеристикам биозащиты, после чего производитель (немецкая фирма GNS) вынужден был разрабатывать и лицензировать ещ` одну версию, что внесло свою лепту в задержку запуска B1.

Всего на Игналинской АЭС на сегодня около ~22000 ТВС ОЯТ (т.е. 44000 половинки) и оставшаяся часть будет хранится в другом сухом хранилище ОЯТ, построенном в 1999 году.

Фото мокрого хранилища АЭС от МАГАТЭ. Здесь сейчас хранится 15000 ТВС, хотя как мне кажется, на фото не ТВС а дополнительные поглотители или стержни СУЗ

Литовцы рассматривают возможность окончательного геологического захоронения на глубине >500 метров (как рекомендует МАГАТЭ), но на ближайшие 50 лет, с возможностью продления до 100, видимо, ОЯТ будет хранится в построенных ХОЯТ.

Второй важный объект — завод по обращению с радиоактивными отходами B234 возник не только для того, чтобы работать со строительными отходами, возникающими при разборке АЭС, но и из-за новой классификации РАО, введённой в ЕС, из-за чего уже имеющийся объем РАО (это фильтры, использованная спецодежда, цементированные ЖРАО и т.п.) необходимо пересортировать и определить в захоронение или на хранение.

Общий вид B34. Слева — санпропускник, посередине собственно завод, к которому пристроены промежуточные хранилища низкоактивных отходов (SLW) и среднеактивных (LLW)

Работа этого завода строится на процессах сортировки (неудивительно), сжигания и цементации, компактификации (т.е. прессования, в основном металлолома) и упаковки по контейнерам, которые будут пока храниться на промежуточных хранилищах РАО (входящих в состав B234), до готовности B19 и B25. Интересной особенностью завода является его высокая автоматизация, с использованием роботов «Brokk» и манипуляторов «Walischmiller».

Общий объём отходов, который пройдет через этот завод составляет сотни тысяч кубометров, которые будут разделены на 6 новых классов радиоактивных отходов (A,B,C,D,E,F), впрочем оценки пока предварительные.

Оценка общего объёма отходов и классы РАО.

Для сравнения, блоки с ВВЭР при выводе дают заметно меньшие объёмы РАО и конструкций (к вопросу о «дешивизне РБМК»).

Сравнение АЭС с 6хВВЭР-440 и 2 РБМК-1500 по объёму генерируемых в процессе вывода отходов.

Что касается процесса разборки оборудования АЭС, то на сегодня этот процесс в основном затронул первый блок (на котором снят статус ядерно-опасного объекта), где разделка оборудования идет темпом ~5-8 тысяч тонн в год. По сегодняшним планам, полная разборка АЭС должна быть завершена в 2038 году. Впрочем этот срок уже дважды переносился. Интересно, что администрация АЭС оценивает доход от продажи материалов, получаемых при разборке АЭС всего в 30 миллионов евро. 

Опыт Игналинской АЭС интересен его применимостью в России, где до 2030 года начнётся разборка 8 блоков РБМК. Учитывая, что Nukem с 2009 года принадлежит Росатому, получается наработка опыта за Европейские деньги, и сейчас этот опыт транслируется в другие структуры Росатома, которые будут выполнять вывод РБМК из эксплуатации. Интересен этот опыт также для потенциального рынка контрактов на вывод различных АЭС из эксплуатации, количество которых будет нарастать.


ІНШЫЯ НАВІНЫ РУБРЫКІ

Падзяліцца: 08.06.2017

Перадрук матэрыялаў магчымы пры абавязковай наяўнасці зваротнай і актыўнай гіперспасылкі.