Пункт временного хранения ОЯТ и РАО в губе Андреева
Реабилитация бывшей береговой базы в губе Андреева представляется одним из самых амбициозных и сложных экологических проектов на Северо-западе России. Пункт временного хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов (РАО) в губе Андреева был построен в 60-х годах на Кольском полуострове как береговая база Военно-морского флота России. За время эксплуатации на территории базы скопилось большое количество ОЯТ и РАО после технического обслуживания и утилизации атомных подводных лодок и атомных ледоколов.
На сегодняшний день он считается самым большим хранилищем отработавшего топлива в Северо-Западном регионе России. По оценкам специалистов, в нем находиться до 22 тыс. топливных сборок, однако условия хранения не отвечают современным требованиям безопасности, представляют серьезную потенциальную угрозу для окружающей среды и могут нести в себе риски для персонала и населения.
В 1982 г. в главном здании хранилища ОЯТ бассейнового типа произошел инцидент, который привел к протечке высокоактивной воды и выходу радиоактивного загрязнения за пределы здания. В результате инцидента в 90-е годы облученные тепловыделяющие сборки (ОТВС) были полностью перегружены из хранилища бассейнового типа в три переоборудованные емкости сухого хранения, изначально предназначенные для размещения жидких радиоактивных отходов (ЖРО). В основном ОЯТ было размещено в трех бетонных емкостях сухого хранения – блоках сухого хранения 2A, 2Б и 3A, меньшая его часть сконцентрирована на площадке в нескольких десятках транспортных контейнеров.
В начале 2000 г., когда площадка была передана в ведение Минатома России (в настоящее время Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом»), инженерная инфраструктура базы вышла из строя и требовала восстановления. Защитные барьеры сухого хранилища ОЯТ износились. Емкости сухого хранения оказались незащищены от атмосферных осадков и не могли препятствовать миграции радионуклидов в окружающую среду, что создавало постоянную экологическую опасность; часть ОТВС, вероятно, имела повреждения.
Кроме того, оказались утрачены важные сведения о характеристиках находящихся на площадке ядерных материалов, что требует особенного внимания к проблеме их учета и контроля для исключения рисков распространения ядерных материалов.
Международная техническая помощь по реабилитации губы Андреева
Программа Глобального партнерства в области усиления безопасности и борьбы с распространением ядерного оружия, принятая лидерами «Большой восьмерки» в Кананаскесе (Канада) в 2002 г., явилась первым шагом в решении проблемы «ядерного наследия СССР» и положила начало большому числу международных проектов в губе Андреева.
Для экологической реабилитации губы Андреева в дополнение к вкладу Российской стороны безвозмездно предоставлено финансирование правительствами Великобритании (Министерство энергетики и борьбы с изменениями климата), Италии (Министерство экономического развития Италии), Норвегии (Агентство по радиационной безопасности и Губернское правление провинции Финнмарк), Швеции (Шведское агентство радиационной безопасности), а также Фондом поддержки Экологического партнерства «Северное измерение» (управляемым Европейским банком реконструкции и развития) и Европейской Комиссией (Европейская Комиссия – высший орган исполнительной власти Европейского Союза (ЕС) в рамках программы ТАСИС в России.
Главной стратегической целью столь масштабной задачи, как реабилитация такого сложного законсервированного ядерно-опасного объекта, является обеспечение скорейшего и при этом безопасного, экологически правильного, экономически эффективного вывоза ОЯТ из губы Андреева.
Для этого, прежде всего, необходимо создать специальную инфраструктуру обращения с ОЯТ и РАО, позволяющую произвести выгрузку топлива из блоков сухого хранения и подготовить к безопасному транспортированию на переработку во ФГУП "ПО "Маяк". Особое внимание уделяется как безопасности в ходе извлечения ОЯТ и его подготовки к транспортированию, так и обеспечению инвентаризации, учету, контролю и физической защите ядерных материалов на современном уровне.
В соответствии с генеральной концепцией экологической реабилитации пунктов хранения ОЯТ и РАО в Северо-Западном регионе России, изложенной в Стратегическом мастер-плане, работы активно ведутся по всем основным направлениям:
- создание инфраструктуры для обеспечения безопасных условий труда на территории губы Андреева (финансируется Норвегией);
- создание инфраструктуры обращения с ОЯТ и проведение работ по улучшению радиационной обстановки вокруг емкостей сухого хранения (работы начаты за счет помощи Великобритании при участии Швеции и Норвегии и сейчас продолжаются при финансировании со стороны Фонда ЭПСИ);
- обеспечение безопасного хранения твердых радиоактивных отходов (ТРО) и создание инфраструктуры обращения с ТРО и ЖРО (финансируется Италией);
- строительство инженерных сетей и коммуникаций, необходимых для обеспечения работоспособности инфраструктуры обращения с ОЯТ и РАО (финансируется Норвегией; рассматривается вопрос о дополнительном вкладе Норвегии, Италии, Швеции и Фонда ЭПСИ);
- вывод из эксплуатации здания бывшего хранилища ОЯТ бассейнового типа (финансируется Фондом ЭПСИ);
- учет и контроль ядерных материалов (финансируется Европейским Союзом по программе ТАСИС).
Напомним, Стратегический мастер-план утилизации и экологической реабилитации выведенных из эксплуатации объектов атомного флота в Северо-Западном регионе России был разработан в 2007 году по инициативе Фонда ЭПСИ и Госкорпорации «Росатом», финансирование осуществлялось за счет технической помощи, предоставленной Фондом ЭПСИ.
Решающим этапом работ является ввод в эксплуатацию комплекса по обращению с ОЯТ, что предусматривает разработку специальной технологии для извлечения отработавшего топлива из емкостей сухого хранения и подготовки его к транспортированию и комплекс строительных работ, включающий возведение здания-укрытия над емкостями сухого хранения для локализации радиоактивных веществ при обращении с отработавшим топливом, строительство здания накопительной площадки для временного хранения контейнеров и ремонтно-механического цеха, а также реконструкцию пирса для судна-контейнеровоза.
Программа ТАСИС
За период с 1991 по 2006 г. в рамках финансируемой Европейской Комиссией Программы технической помощи Содружеству Независимых Государств (ТАСИС) на повышение ядерной безопасности в странах СНГ было выделено 1,3 млрд. евро на выполнение 1200 проектов. Cредства программы ТАСИС (40 млн. евро) направлены Европейской Комиссией в «ядерное окно» Фонда поддержки Экологического партнерства «Северное измерение», участвующий в программе реабилитации губы Андреева.
В дополнение к этому, Европейской Комиссией было принято решение о начале отдельного двухстороннего проекта с Госкорпорацией «Росатом». Для этой цели Генеральный директорат по развитию и сотрудничеству Европейского агентства помощи EuropeAid (DG-DEVCO) обратился к Объединенному исследовательскому центру «Институт трансурановных элементов» (научно-исследовательскую организацию Европейской Комиссии) с просьбой об управлении вкладом ЕС и реализации данного проекта. Общий объем финансирования двухстороннего проекта в губе Андреева составляет 5,5 млн. евро.
Вклад Европейской Комиссии
Работы, финансируемые в рамках программы ТАСИС, состоят из двух этапов. Первый этап сконцентрирован на экспериментальных работах – изучении концепции вспомогательного модуля перегрузочного агрегата, методов вскрытия ячеек БСХ, испытаний плазменной резки и лабораторных экспериментах по извлечению ОТВС из ячеек БСХ с применением робототехники в масштабе 1:1. (Более подробно об этом в разделе «экспериментальные работы»)
На втором этапе, начиная с 2010 г., Европейская Комиссия сосредоточила внимание на оборудовании учета и контроля ядерных материалов, о котором говориться далее в этом разделе.
Поставка оборудования. По согласованию с Госкорпорацией «Росатомом» и другими партнерами программы реабилитации было решено направить имевшиеся в наличии средства проекта на приобретение оборудования для использования в программе реабилитации губы Андреева. Обсуждение объема поддержки со стороны Европейской Комиссии началось во второй половине 2010 г. Данный вклад должен был соответствовать общей направленности программы ТАСИС – совершенствование учета и контроля ядерных материалов (УиК ЯМ).
Состав закупок и объем работ. Ниже приводится структура финансирования мероприятий по обеспечению учета и контроля ядерных материалов в рамках вклада ТАСИС. Он включает три поставки, которые планируется завершить до конца 2013 года:
Поставка 1. Чехлы для транспортирования извлеченных ОТВС. Их приобретение входит в состав мероприятий по размещению топлива в защищенной упаковке, при этом каждому чехлу присваивается индивидуальный идентификатор для учета в автоматизированной системе УиК ЯМ.
В ноябре 2012 года был заключен контракт на поставку 175 чехлов типа «ЧТ», предназначенных для размещения семи ОТВС. Уже завершен первый этап работ по разработке технических условий и рабочего проекта. Несколько опытных образцов чехлов были изготовлены и успешно прошли испытания на прочность. Начаты работы по сертификации. Изготовление чехлов планируется четырьмя партиями – по 25, 50, 50 и 50 чехлов. Заключительная поставка ожидается до конца 2013 г.
Поставка 2. Информационная система учета и контроля ядерных материалов предназначена для автоматизации получения, обработки и хранения данных по каждой выгруженной ОТВС (или пеналу), в том числе следующих параметров: идентификатор, тип топливного элемента, вес, изображение, полученное при визуальном осмотре, гамма-измерения, положение в ячейке, размещение при транспортировании и др. Система автоматически формирует отчеты в соответствии с требованиями российских нормативных документов по обеспечению безопасности ядерных материалов.
Контракт на разработку и поставку автоматизированной системы УиК ЯМ был подписан в октябре 2012. После посещения губы Андреева с целью ознакомления с условиями функционирования системы и потребностями эксплуатирующей организации (Северо-Западный центр по обращению с радиоактивными отходами «СевРАО»), была согласована вся документация по архитектуре системы. Испытания и поставка планируются до конца 2013 г.
Поставка 3. Установка гамма-сканирования для учета и контроля ядерных материалов представляет собой измерительную систему, разработанную специально для геометрии и типа исследуемого ядерного материала. Установка гамма-сканирования будет интегрирована с информационной системой УиК ЯМ.
В конце 2012 года начались разработка проекта установки и закупочные мероприятия. В третьем квартале 2013 г. запланированы испытания с применением источников. Поставка ожидается в декабре 2013 г. Проектируемая установка гамма-сканирования является ключевым инструментом для определения характеристик каждой отдельной извлеченной ОТВС, получающим важную информацию для общей системы учета ядерных материалов.
Приведенная ниже схема иллюстрирует структуру вклада ТАСИС.
Контракт на сопровождение поставок. С ФГУП «Федеральный центр ядерной и радиационной безопасности» заключен контракт на обеспечение управления и контроля поставщиков по контрактам, финансируемым ЕС. ФГУП «ФЦЯРБ» осуществляет мониторинг работ и координацию российской и международной поддержки проектов в рамках программы реабилитации губы Андреева.
Экспериментальные работы
На первом этапе проекта Объединенным исследовательским центром был выполнен ряд экспериментальных работ, направленных на изучение технических аспектов выгрузки ОТВС из ячеек БСХ.
Задача обеспечения безопасной автоматизированной (или выполняемой с помощью роботизированных устройств) выгрузки ОТВС представляется сложной в силу ряда факторов:
- отсутствие данных о типах извлекаемого топлива;
- различное положение каждой ячейки БСХ относительно вертикали (т.е. ячейки вертикальны или отклоняются от вертикали);
- различное положение ОТВС в ячейке БСХ (т.е. ОТВС размещены вертикально или с отклонением от вертикали, возможного наличия заклиненных ОТВС);
- неопределенность по степени целостности топливной сборки в ячейке БСХ;
- вероятное наличие воды;
- отсутствие возможности вскрыть ячейки БСХ (например, в связи с коррозией или деградацией материалов).
Все эти аспекты существенно влияют на применение способа извлечения топлива, в частности, на выбор технологии выгрузки и проект роботизированного перегрузочного агрегата. Объединенный исследовательский центр использовал имеющуюся в его распоряжении робототехнику, научно-технические разработки и инфраструктуру для проведения экспериментальных работ по следующим направлениям:
- исследования вспомогательного модуля для перегрузочного агрегата;
- исследования различных методов вскрытия пробок чехлов и испытания плазменной резки (см. рисунок 1);
- создание установки для испытаний выгрузки ОТВС в масштабе 1:1;
- технико-экономические исследования поштучного извлечения ОТВС из ячеек БСХ с различной глубины и при разном угле наклона (см. рисунок 2).
Рисунок 1. Оборудование для испытаний плазменной резки для вскрытия головок чехлов
Целью работ являлось исследование возможностей и ограничений в применении автоматизированной выгрузки ОТВС, в том числе функциональных возможностей робототехнического оборудования. Для этого использовалось несколько макетов чехлов*. Результаты исследований с применением специализированного захватного инструмента продемонстрировали возможность успешного извлечения ОТВС, в том числе частично поврежденных или отклоненных от оси ячейки БСХ-сборок.
Рисунок 2. Оборудование (в том числе захватный инструмент) для исследований поштучного извлечения ОТВС из ячеек БСХ с различной глубины и при разном угле наклона
В сентябре 2010 г. Объединенный исследовательский центр провел в Москве технический семинар, на котором были представлены результаты проделанной работы и переданы опыт и результаты исследований техническим партнерам, участвующим в реализации проектов в губе Андреева (компании Nuvia Limited (Великобритания) и российским научно-исследовательским институтам).
Создание макетов финансировалось Великобританией в рамках британского вклада в программу реабилитации губы Андреева.
Консолидация с вкладами других доноров
Вклад Европейской Комиссии представляет собой неотъемлемую часть всего комплекса работ по реабилитации губы Андреева. Работы, финансируемые ЕС, тесно связаны с другими ведущимися сейчас проектами в губе Андреева, в частности со строительством здания-укрытия емкостей БСХ (финансирование ЕБРР), проектированием перегрузочного агрегата (финансирование ЕБРР), а также проектом разработки специализированного перегрузочного оборудования, который должен начаться в ближайшее время за счет финансирования Российской Федерации.
Создание системы учета и контроля ядерных материалов, финансируемое ЕС, является одним из ключевых проектов для реабилитации губы Андреева, поскольку он непосредственно влияет на сроки ввода в эксплуатацию инфраструктуры обращения с ОЯТ и начало безопасного вывоза ОЯТ.
* * *
Реализация программы реабилитации губы Андреева представляет собой сложную задачу как из-за масштаба накопленных проблем, так и из-за необходимости координации действий всех заинтересованных сторон – российских органов власти и надзорных органов, научно-исследовательских институтов и экспертно-консультационных центров, международных организаций-доноров, поставщиков и исполнителей.
Реализация программы идет полным ходом. Многое достигнуто как в создании инфраструктуры для обеспечения безопасности, так в создании средств транспортирования отработавшего топлива. В ближайшие годы также ожидается завершение таких важнейших этапов как строительство новых зданий и создание оборудования для выгрузки отработавшего ядерного топлива.
Следует отметить, что достижение целей, поставленных в рамках данных контрактов, стало возможным исключительно благодаря эффективному сотрудничеству между Объединенным исследовательским центром, отвечающим за реализацию проектов по программе ТАСИС, и ФГУП «ФЦЯРБ», выполняющим общую координацию и контроль выполнения программы реабилитации губы Андреева. Особое внимание важно обратить на высокий дух товарищества между иностранными донорами и особенно между коллективами технических специалистов из России и из стран-доноров.
Сотрудничество, налаженное Европейской Комиссией и Правительством Российской Федерации, доказало возможность совместной работы на международном уровне (в том числе с привлечением технических специалистов и ресурсов с обеих сторон) в целях решения глобальных экологических проблем и вопросов безопасности, подобных тем, что связанны с программой реабилитации губы Андреева.
Авторы
- Джоао Гонсалвес, Европейская Комиссия – Объединенный исследовательский центр (JRC), г. Испра, Италия
- Мартин Андерсен, Европейская Комиссия – Генеральный директорат по развитию и сотрудничеству Европейского агентства помощи EuropeAid (DG DEVCO), г. Брюссель, Бельгия
- Анатолий Григорьев, Госкорпорация «Росатом», г. Москва, Российская Федерация
- Александр Пименов, Дарья Плышевская, ФГУП «ФЦЯРБ», г. Москва, Российская Федерация
Материал опубликован в журнале «Арктические ведомости», выпуск № 3