Объекты хранения корабельного ОЯТ

Необходимость выдержки ОЯТ, выгруженного из реакторов судовых ЯЭУ, обусловила создание в регионе инфраструктуры по временному хранению выгоревшего топлива. Подходы, на которых основана практика временного хранения ОЯТ в Мурманском морском пароходстве и на Северном флоте, имеют некоторые различия, обусловленные спецификой эксплуатации и обслуживания атомных кораблей, находящихся в их оперативном управлении.

С самого начала эксплуатации гражданских атомоходов схема временного хранения ОЯТ в Мурманском морском пароходстве базировалась на использовании хранилищ судов атомно-технологического обслуживания ледоколов. Первым таким судном в составе ММП стал теплоход «Лепсе», который, как отмечалось ранее, был переоборудован и принят в эксплуатацию в качестве плавтехбазы по обслуживанию ледокола «Ленин». В 1970-х годах гражданский атомный флот стал пополняться новыми атомоходами, что требовало развития всей инфраструктуры по их обслуживанию, включая перезарядку реакторов и временное хранение ОЯТ. С этой целью в начале 1980-х годов в составе инфраструктуры по обслуживанию атомных ледоколов вошли еще две плавтехбазы – «Имандра» и «Лотта». В работе /6/ отмечается, что примерно в это же время велась работа по созданию берегового хранилища ОЯТ на ремонтно-технологическом предприятии (РТП) «Атомфлот». Однако в 1987 г. строительство этого хранилища было остановлено.

В отличие от ММП, в составе которого второй атомный ледокол появился только через 15 лет после ввода в эксплуатацию ледокола «Ленин», состав Северного флота ежегодно пополнялся несколькими АПЛ. Поэтому практически уже на начальном этапе развития атомного подводного флота требовалось создание таких объектов инфраструктуры по обслуживанию субмарин, которые были способны обеспечить временное хранение значительного количества ОЯТ от перезарядок АПЛ. С начала эксплуатации атомных кораблей на Северном флоте была введена практика обращения с ОЯТ, которая предусматривала временное хранение ОЯТ после выгрузки из реакторов АПЛ на ПТБ с последующей передачей его на береговые технические базы (БТБ) с целью выдержки в береговых хранилищах до отправки на переработку.

Несмотря на то, что регулярный вывоз ОЯТ судовых ЯЭУ из региона начал осуществляться с 1973 г., в настоящее время в регионе накоплено значительное количество ОЯТ. При этом оперативные емкости хранения практически исчерпаны, а некоторые хранилища, находятся в аварийном состоянии или не соответствуют современным требованиям по безопасности. Кроме того, по ряду причин экономического и организационно-технического характера значительное количество ОЯТ продолжает находиться в реакторах АПЛ, выведенных из эксплуатации и находящихся на отстое в ожидании утилизации.

Поэтому обращение с корабельным ОЯТ в настоящее время является одной из наиболее острых проблем, связанных с обеспечением радиационной безопасности региона. Остановимся немного подробнее на современном состоянии различных объектов временного хранения ОЯТ.

1.2.1. Хранилище на БТБ в губе Андреева*

Губа Андреева находится на северо-западном побережье Кольского полуострова в 45 километрах от российско - норвежской границы. В начале 1960-х годов в губе Андреева была создана береговая техническая база, которая предназначалась для перезарядки реакторов АПЛ, хранения ОЯТ и твердых и жидких радиоактивных отходов. Для хранения ОЯТ на БТБ было построено хранилище бассейнового типа, первая очередь которого была введена в эксплуатацию в 1962 г., а вторая очередь - в 1973 г. Конструктивно хранилище выполнено в виде двух монолитных бассейнов, емкостью 1000 м³ каждый /3,32/. Проектная емкость хранилища составляла около 2000 чехлов, каждый из которых содержал 5 или 7 ОТВС. Впоследствии емкость хранилища была увеличена до 2550 чехлов за счет уменьшения шага их размещения. В этом хранилище применялся «мокрый» способ хранения, при котором вода находилась как в самих бассейнах, так и непосредственно контактировала с ОТВС в чехлах. При этом сообщение между охлаждающей водой бассейнов и водой, находившейся в чехлах, не предполагалось /3/.

В 1982 г. в хранилище произошла авария, связанная с падением уровня воды в бассейнах. В связи с аварийным состоянием хранилища и невозможностью его дальнейшей эксплуатации, в 1983 г. было принято решение о выгрузке ОТВС из аварийного хранилища. После выгрузки всего ОЯТ в 1989 г. бассейны хранилища были осушены. Для выгрузки и дальнейшего хранения ОЯТ было принято решение о создании блока сухого хранения (рис. 1.17) на основе использования пустующих подземных емкостей, первоначально предназначенных для приема жидких радиоактивных отходов. В соответствии с проектом эти емкости были переоборудованы путем организации ячеек хранения из трубных элементов диаметром 250-270 мм и заливки межтрубного пространства бетоном. Первая емкость, в которую перегружалось ОЯТ из аварийного хранилища, была оборудована под хранение 900 чехлов с ОТВС, а вторая и третья - под 1200 чехлов каждая /6/.

Предполагалось, что блок сухого хранения ОЯТ будет использован в качестве временного хранилища (на 3-4 года), однако это хранилище находится в эксплуатации почти 20 лет. В настоящее время хранилище полностью заполнено. Из-за несовершенства конструкции и несоответствия современным требованиям по безопасности прием ОЯТ в это хранилище запрещен /6, 33/.

Кроме блока сухого хранения на БТБ для хранения ОЯТ использовалась открытая площадка на берегу губы Андреева, на которую в 1962 г. были складированы 52 контейнера с ОЯТ одной из первых АПЛ. В 1984 г. из 20 указанных контейнеров ОЯТ было выгружено и вывезено на переработку на ПО "Маяк", остальные контейнеры были перемещены в зону блока сухого хранения /6/.

По данным ВНИПИЭТ, головного института Минатома России по проблеме обращения с ОЯТ, на БТБ в губе Андреева хранится 21640 ОТВС /6/. В настоящее время БТБ выведена из эксплуатации по прямому назначению, передана в ведение Минатома России и подлежит реабилитации как ядерно- и радиационно-опасный объект /32/.

Хранилище на БТБ в Гремихе

Гремиха расположена на восточном побережье Кольского полуострова в 350 км от входа в Кольский залив. В Гремихе расположена вторая береговая техническая база Северного флота, на которой осуществляется береговое хранение ОЯТ. На этой БТБ было предусмотрено хранение двух видов отработавших ядерных материалов - ОЯТ водо-водяных реакторов АПЛ первого поколения и отработанных выемных частей (ОВЧ) реакторов АПЛ с жидкометаллическим теплоносителем /6/.

Хранилище ОЯТ водо-водяных реакторов конструктивно было выполнено в виде четырех автономных бассейнов с общим технологическим залом. Хранение ОТВС осуществлялось поканально, т.е. без чехлов, под слоем воды с размещением сборок на специальных кронштейнах. Общая емкость хранилища составляла примерно 1500 ОТВС. Каждый бассейн вмещал ОТВС от двух активных зон АПЛ первого поколения /3,6/. С 1986 г. в связи с нарушением герметичности одного из бассейнов эксплуатация этого хранилища запрещена /32/. Из трех бассейнов топливо было выгружено и вывезено из Гремихи, а в четвертый были помещены 95 ОТВС, которые имеют значительные повреждения оболочек и по этой причине не могут быть транспортированы для переработки на ПО "Маяк" /3,6/.

Для хранения ОЯТ водо-водяных реакторов АПЛ используется также открытая площадка временного хранения твердых радиоактивных отходов. На этой площадке находятся примерно 110 контейнеров устаревшей конструкции, в которых хранится ОЯТ, поступившее на БТБ в начале 1960-х годов после перезарядки первых атомных лодок. По оценке различных инспекций, техническое состояние этих контейнеров крайне неудовлетворительное. В связи с тем, что контейнеры не соответствуют современным требованиям безопасности при перевозках и на них отсутствует какая-либо проектная и конструкторская документация, решение о способе утилизации хранящихся в них ОТВС не принято /3/. В качестве первоочередной меры по приведению БТБ в радиационно-экологически безопасное состояние специалистами ряда организаций рекомендуется выгрузка ОЯТ из контейнеров старого типа, перегрузка ОТВС в современные контейнеры и отправка на переработку /32/.

По данным ВНИПИЭТ суммарное количество ОЯТ водо-водяных реакторов, которое хранится на БТБ, составляет 800 ОТВС /6/.

В середине 1960-х годов в Гремиху были доставлены две ОВЧ первой АПЛ с жидкометаллическими реакторами. Отработанные активные зоны были размещены в бетонных контейнерах у стенки сухого дока, который является основной производственной площадкой БТБ для приема ОЯТ как водо-водяных, так и жидкометаллических реакторов. Поскольку в Гремихе предполагалось производить все последующие перезарядки реакторов АПЛ с ЖМТ, то в начале 1980-х годов в зоне сухого дока была произведена существенная реконструкция, и были построены два сооружения – здание 1 «А» и здание 1 «Б». В здании 1 «А» размещалось все необходимое оборудование для выгрузки и временного хранения ОВЧ с использованием принудительного охлаждения воздухом. Хранилище в здании 1 «А» представляет собой систему ячеек (бетонные шахты со стальной облицовкой), в которые помещаются заполненные до определенного уровня свинцово-висмутовой эвтектикой стальные цилиндрические резервуары (резервуары хранения) с размещенными в них ОВЧ. После снижения мощности остаточного энерговыделения до 20 кВт /34/ (время выдержки составляет примерно 2 месяца /3/), ОВЧ вместе с резервуаром хранения помещается в долговременное хранилище (здание 1 «Б»). Условия хранения ОВЧ в здании 1 «Б» показаны на рис. 1.18.

Отработанная выемная часть размещается в стальном монжюсе (1), внутрь которого предварительно заливается разогретый до температуры 150-160^оС «чистый» (нерадиоактивный) расплав эвтектики свинец-висмут. После погружения ОВЧ в монжюс эвтектический расплав охлаждается и застывает. Корпус нижний (2) представляет собой опорную металлоконструкцию, которая соединена с входным (3) и выходным (4) воздуховодами, образующими вместе с кольцевым зазором между баком и обечайкой нижнего корпуса контур естественной циркуляции воздуха, которым охлаждается монжюс при хранении. Нижний корпус имеет радиационную защиту (5), предотвращающую попадания в активную зону ОВЧ тепловых нейтронов из бетонной защиты при ее облучении. Вся система помещена в бетонную шахту (6). Для защиты верхней части ОВЧ от механического и атмосферного воздействия установлен колпак (7), который представляет собой металлоконструкцию с теплоизоляцией /27/.

Общая емкость сооружений для хранения ОВЧ составляет 10 комплектов - 2 ОВЧ в здании 1 «А» и 8 ОВЧ в здании 1 «Б» /1/. К 2002 г. количество хранящихся ОВЧ на БТБ в Гремихе составляло 6 единиц /35,36/.

Предполагалось, что после нескольких лет расхолаживания и выдержки в хранилище, отработавшие активные зоны будут в обязательном порядке перевезены на завод по переработке ядерного топлива. Вместе с тем, ОВЧ, выгруженные из реакторов, находятся на БТБ в течение 10 и более лет /27/.

Плавтехбазы Северного флота

В настоящее время в составе Северного флота имеется две плавучие технические базы, осуществляющие полный технологический цикл от выгрузки ОЯТ из реакторов АПЛ до перевалки на железнодорожный транспорт - это ПТБ проекта 2020 (ПМ-63, см. рис. 1.19, и ПМ-12) /33/. ПМ-63, которая приписана к базе в губе Оленья (Кольский полуостров), вошла в состав Северного флота в октябре 1984 г., а ПМ-12, которая постоянно находится в акватории г. Северодвинска (Архангельская область) – в 1991 г. Для хранения ОЯТ на каждой ПТБ проекта 2020 имеется четыре бака с водой, в каждом из которых может быть размещено по 51 чехлу с ОТВС, т.е. полная емкость баков составляет примерно 1400 ОТВС /3,6/.

С целью увеличения пропускной способности предприятий по утилизации АПЛ для выполнения операций выгрузки ОЯТ из реакторов АПЛ привлекаются ПТБ проекта 326М. После ремонта четыре ПТБ этого проекта (3 ПТБ на Кольском полуострове /37/ и одна в Архангельской области /38/) допущены для ограниченного использования без права хранения и выполнения межбазовых переходов с ОЯТ в хранилищах.

Таким образом, для временного хранения ОЯТ могут быть использованы только хранилища ПТБ проекта 2020. При этом количество ОЯТ, находящегося в хранилищах плавучих технических баз, может меняться во времени, поскольку эти суда постоянно используются при проведении работ по перезарядке и хранению ОЯТ, которое по мере выдержки вывозится из региона на переработку. Исходя из указанной ранее емкости хранилищ ПТБ, определенно можно сказать, что количество ОЯТ, которое одновременно может храниться на двух ПТБ проекта 2020, составляет примерно 2800 ОТВС.