К настоящему времени накоплено большое количество различных видов РАО, представляющих потенциальную угрозу для людей и окружающей среды. Сложность состоит еще и в том, что прошло около 50-ти лет с начала промышленного использования ядерной энергетики, и многие объекты, созданные в начале этого периода, уже выведены из эксплуатации или находятся в аварийном состоянии. Это:

• 250 атомных подводных лодок (АПЛ) с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ);

• надводные корабли (НК) с ЯЭУ: 4 крейсера типа «Петр Великий» и корабль «Урал» ВМФ, 8 атомных ледоколов и атомный лихтеровоз «Севморпуть»;

• около 100 судов атомно-технологического обслуживания (АТО);

• прочие вспомогательные суда (ВС).

Утилизация АПЛ с ЯЭУ

К настоящему времени из эксплуатации выведено 196 АПЛ с ЯЭУ. На борту таких АПЛ находится экипаж, который обязан обеспечивать их непотопляемость, ядерную, радиационную, экологическую, пожаро- и взрывобезопасность, поддерживать в их реакторных отсеках (РО) положительную температуру, чтобы исключить замораживание систем 1-го и 3-го контуров.

В части отстойных АПЛ находится не выгруженное ОЯТ, цистерны главного балласта (ЦГБ) текут, что грозит потоплением АПЛ. Около половины отстойных АПЛ могут быть доставлены на предприятия для утилизации только на специальном плавсредстве. Отстойные АПЛ требуют скорейшей утилизации.

Согласно Концепции-2000, разработанной Минатомом (ныне Росатом), утилизация АПЛ с ЯЭУ предполагает доставку АПЛ на предприятие и выгрузку ОЯТ из реакторов. После этого сортируют твердые радиоактивные отходы (ТРО), имеющиеся на предприятии, и размещают их в РО. Затем из АПЛ вырезают РО, и начинается подготовка РО к длительному хранению (монтаж опорных фундаментов, герметизация и окраска прочного корпуса). Потом РО помещают в пункт временного хранения (ПВХ) до готовности пункта длительного хранения (ПДХ). РО транспортируют в ПДХ и оставляют там на хранение сроком до 70 лет после остановки реакторов. Во время длительного хранения происходит многократное перекрашивание прочных корпусов (ПК) РО для восстановления на их поверхностях антикоррозионной защиты.

После окончания хранения в ПДХ РО транспортируют на предприятия для утилизации. Утилизация начинается с вскрытия ПК РО. Затем происходит выгрузка ранее загруженных в них ТРО и повторная их сортировка. Далее, происходит вырезка и выгрузка из РО неразборных блоков «жвз-реактор», погрузка их в контейнеры и транспортировка в хранилище ТРО предприятия, а металлоконструкции РО и остальное оборудование разделывают на фрагменты, которые сортируются на ТРО и чистые отходы. Чистые отходы отправляются на металлолом, а ТРО сортируются, подготавливаются и укладываются в защитные контейнеры.

Утилизация НК с ЯЭУ

НК с ЯЭУ будут утилизироваться на тех же предприятиях, что и АПЛ с ЯЭУ, с использованием того же оборудования, тех же технологических приемов и персонала. Поэтому, по логике, утилизация их должна выполняться по той же схеме, что и утилизация АПЛ с ЯЭУ, потому что принципиально конструкции их не отличаются друг от друга: также имеется реакторный отсек и примыкающие к нему чистые кормовая и носовая оконечности. Тем не менее, в отличие от утилизации АПЛ с ЯЭУ, при утилизации НК С ЯЭУ большая часть работ по демонтажу надстроек и оборудования должна происходить на плаву с поддержанием судна на ровном киле. Далее НК заводится для вырезки РО и разделки чистых оконечностей на крупные секции и мартеновский кусок.

Также обязательна разделка на фрагменты металлоконструкций и оборудования помещений контролируемой зоны, прилегающих к РО. При утилизации НК с ЯЭУ возможность вырезки РО и разделки чистых оконечностей НК на крупные секции существует только в доках, соответствующих габаритам и доковому весу утилизируемых НК.

Чтобы транспортировать РО НК после вырезки в ПДХ, необходимо минимизировать РО по ширине и высоте. Далее, работы по утилизации НК с ЯЭУ также должны производиться аналогично утилизации РО АПЛ.

Утилизация судов АТО

Большая часть судов АТО находится в аварийном, затопленном и полузатопленном состоянии, и требуется немедленная их утилизация. Но четко разработанной концепции утилизации этих судов еще нет. Имеются лишь незначительные упоминания об их утилизации в Федеральной целевой программе утилизации АПЛ и НК с ЯЭУ. Согласно им, предполагается дезактивация помещений, систем и оборудования, имеющих радиоактивные загрязнения, c последующей утилизацией этих судов методом разделки на фрагменты с применением экологически опасных огневых методов (газорезка, воздушнодуговая и плазменная резка). Другого метода разделки на сегодня нет.

Но эффект от дезактивации будет незначительным, но при этом образуется большое количество вторичных ЖРО, которые необходимо будет переработать, и персонал получит большие, ничем не оправданные, дозовые нагрузки.

Особое место среди судов АТО занимают ПТБ проекта 326 и 326М ВМФ и ПТБ «Лепсе», «Имандра», «Лотта» ОАО Мурманского Морского Пароходства (ММП). Они имеют крупногабаритные толстостенные корпуса хранилищ ОЯТ (ХОЯТ), разделка которых на фрагменты физически неосуществима, и хранилища ЖРО (ХЖРО), разделка которых невозможна из-за огромных доз гамма-облучения персонала. Следовательно, эти секции необходимо вырезать из судов и хранить целиком после приведения их в радиационно-безопасное состояние. Для чего ЦНИИ ТС разработал технологию, по которой в баки и в межбаковое пространство ХОЯТ и в помещение ХЖРО перед утилизацией будет уложена специальная радиационно-стойкая бетонная смесь СБ-2 ТУ 5745-042-07502259-99.

Анализ технологических схем утилизации

Утилизация АПЛ и НК с ЯЭУ и утилизация судов АТО будут выполняться на одних и тех же предприятиях, поэтому технологический подход к способам их утилизации должен учитывать взаимные интересы этих групп объектов и рационально совмещать работы по их утилизации.

Утилизация АПЛ и НК с ЯЭУ Северного флота (СФ) по одноотсечному варианту на сегодня становится основной, потому что в ближайшее время вступит в строй ПДХ в Сайда-губе. На Тихоокеанском флоте (ТОФ) одноотсечный вариант может быть применен только по готовности ПДХ и специальных транспортных средств для перевозки РО.

На Камчатке давно назрела необходимость утилизации около 20 отстойных АПЛ, количество которых со временем вырастет до 50. Но совершенно неприемлемое решение предложено в Федеральной целевой программе — формирование из них трехотсечных блоков и буксировка их на плаву на расстояние 2300 км по Охотскому морю на ДВЗ «Звезда» на утилизацию РО.

Главным недостатком Концепции-2000 утилизации АПЛ и НК с ЯЭУ является то, что утилизация РО неоправданно откладывается на 70 лет и перекладывается на последующие поколения, что противоречит основополагающему принципу МАГАТЭ и здравому смыслу. При этом, отрезку чистых оконечностей от АПЛ и передачу РО в ПДХ Росатом необоснованно называет окончательной утилизацией.

К другим недостаткам Концепции-2000 относятся:

• невозможность определения характеристик РАО и принятия решения по инфраструктуре и объемам производств по их переработке, а также невозможность проектирования могильников и средств доставки к ним РАО;

• необходимость возврата РО на предприятия для утилизации, что предполагает в том числе и повторную выгрузку ТРО, их радиационный контроль и сортировку;

• дробеструйная очистка поверхностей РО и их многократное перекрашивание (возможно до 10 раз) в процессе их хранения в ПДХ, что предполагает неоправданные трудозатраты, дозовые нагрузки на персонал и образование большого количества РАО;

• необходимость выгрузки неразборных блоков «жвз-реактор», которая невыполнима на всех объектах, кроме АПЛ первого поколения;

• операции по разделке РО являются трудоемкими и радиационно-опасными, при их выполнении возможно переоблучение персонала и нарушение радиационной и экологической безопасности предприятий, населения и окружающей среды, для исключения чего необходимы дорогостоящие крупномасштабные производства с повышенными требованиями по безопасности;

• конструктивные особенности некоторых судов АТО с хранилищами ОЯТ и ЖРО не позволяют физически провести разделку на фрагменты отсеков (см. доклад Ю.В. Черногорова «Утилизация ПТБ «Лепсе» ОАО ММП» / сборник докладов 7-ой международной конференции «Безопасность ядерных технологий»).

С экономической точки зрения, никакой выгоды, как предполагает Концепция-2000, от выгруженного из чистых оконечностей АПЛ и из РО оборудования получить невозможно, так как использовать его по прямому назначению после 25 лет работы и 10-15 лет отстоя не представляется возможным и затраты на его демонтаж не окупятся. Стоимость же полученного металлолома даже из чистых оконечностей объектов будет в сотни раз превышать его отпускную цену. И это в то время, когда, по оценкам экспертов Втормета, в государстве имеется до пяти млн. тонн черного и цветного металла, находящегося только в выведенных из эксплуатации чистых речных и морских судах и кораблях ВМФ (статья Генерального директора ЗАО НПП «Контур» Втормет д.т.н. В.С.Козлова / «Судостроение» №5/2002). Кроме того, при разделке нарушается экологическая безопасность из-за применения огневых средств.

Все изложенные выше недостатки и сложности позволяют предложить единую схему для утилизации всех групп объектов.

После выгрузки ОЯТ из реакторов АПЛ и хранилищ судов АТО сначала утилизируются АПЛ с ЯЭУ путем вырезки из них РО. Далее на предприятие транспортируется для утилизации выбранное судно АТО. В этом судне определяется отсек или отсеки, разделка которых невозможна или нецелесообразна. Например, в ПТБ проекта 326 и 326М такими отсеками являются хранилища ОЯТ и ЖРО (рис.3), в ТНТ проекта 1783 — кормовая встроенная цистерна, а в ТНТ проекта 1783А — кормовая встроенная цистерна с цистерной высокоактивных ЖРО в ней (рис.5).

Судно АТО разделывается на секции. Чистые секции передаются на металлолом, а радиационно-опасные секции, кроме выбранных, разделываются на фрагменты любой, даже самой высокой, степени активности. Эти фрагменты и укладываются в выбранные радиационно-опасные секции разделываемого судна АТО. Те отходы, которые не поместились в эти помещения, укладываются в свободные пространства хранящихся здесь РО АПЛ. Секция или секции вырезаются из судна АТО и подготавливаются для транспортировки и установки их в ПВХ и ПДХ. При необходимости, внутри РО АПЛ и радиационно-опасных секций судов АТО формируются локальные защитные барьеры из смеси СБ-2.

Далее, РО АПЛ и секции судна АТО герметизируются, производятся замеры и составляются картограммы мощностей доз гамма-излучения на расстоянии 1м от любой точки их поверхностей. В случае, если мощности превышают допустимую при хранении норму (10мбэр/ч), производится расчет необходимой толщины защиты из смеси СБ-2. Смесь СБ-2 укладывается в построенную в радиационно-опасных зонах опалубку. В радиационно-неопасных зонах на наружных поверхностях крепится стальная сетка с ячейкой 20х20 мм и на нее укладывается методом торкретирования смесь СБ-2 технологическим слоем толщиной 25-30 мм.

Смесь СБ-2 обладает биологическими защитными, иммобилизационными и антикоррозионными свойствами и сохраняет эти свойства в процессе длительного, на срок до 500 лет, хранения радиационно-опасных объектов на открытых площадках. Подготовленные таким образом РО АПЛ и НК и секции судов АТО передаются на длительное хранение в ПДХ, а по готовности могильников — на захоронение целиком в могильники.

Рекомендации

Утилизация объектов по Концепции-2000 методом разделки на фрагменты после окончания их хранения в ПДХ разорительна для государства. Суммарное количество полученных ТРО со всех групп объектов в итоге такой утилизации составит более 500 тыс. тонн. Количество полученных при такой утилизации ЖРО и расходы на их обработку будут непредсказуемо огромными и вообще не поддаются оценке.

Расходы на создание инфраструктуры для применения Концепции-2000 значительно превысят расходы на захоронение отсеков и секций объектов целиком. Например, по данным Санкт-Петербургского Управления метростроя, стоимость одного км тоннеля метро диаметром 11,9 м, построенного в глинистых грунтах на глубине 60 м, составляет 105 млн. евро. В таком тоннеле может разместиться до ста РО АПЛ первого-второго поколения (а их около 200).

Вообще же, перспектива постройки могильников на сегодня весьма проблематична, что делает особо привлекательной возможность длительного, до 500 лет, безопасного хранения РО АПЛ и НК с ЯЭУ и секций судов АТО на открытых площадках.

Полномасштабная экономическая оценка утилизации по Концепции-2000 вообще не проведена. Это неизбежно приведет Россию в ближайшем будущем, уже при подготовке этих работ и, тем более, при их выполнении, к большим финансовым потрясениям.

Блочная же совмещенная утилизация АПЛ и НК с ЯЭУ и судов АТО по предложенной технологии с применением бетонной смеси СБ-2 в качестве материала инженерных барьеров является окончательной. Такой способ не перекладывает решение проблемы на последующие поколения и соответствует рекомендациям МАГАТЭ. Подготовленные по этому принципу РО АПЛ и НК с ЯЭУ и секции судов АТО на утилизирующих предприятиях могут либо до 500 лет безопасно храниться в ПДХ, либо не позднее, чем через 28 суток после укладки последней порции бетонной смеси СБ-2 (срок окончательного затвердевания смеси), передаваться на захоронение в могильники по их готовности. Радиационная стойкость смеси — поглощенная доза 6000 Мрад. Возможность длительного безопасного хранения даст России стратегический резерв по времени и финансовым затратам для постройки необходимых хранилищ РАО на предприятиях и могильников необходимых объемов в регионах.

При подготовке РО АПЛ и НК с ЯЭУ и секций судов АТО к захоронению не требуется дезактивация объектов, поэтому появление вторичных ЖРО практически исключено.

Значительно упрощается инфраструктура ПВХ утилизирующих предприятий, так как не требуются уникальные дорогостоящие грузоподъемные и транспортные средства.

Не будут накапливаться в непредсказуемо больших количествах РАО, объем хранилищ для временного хранения полученных РАО на предприятиях, выполняющих утилизацию, и, соответственно, расходы на их капитальное строительство сокращаются до минимума.

Важно, что приготовление, доставка и укладка смеси СБ-2 осуществляются с применением технических средств, применяемых в гражданском строительстве, и дистанционным способом, что исключает переоблучение персонала и радиоактивные загрязнения технических средств. Компоненты, из которых приготавливается смесь СБ-2, дешевы и имеются в России в огромных количествах.

Предлагаемая технология утилизации АПЛ и НК с ЯЭУ и судов АТО может быть рекомендована для выполнения Федеральной целевой программы утилизации всех перечисленных групп объектов. При этом, не потребуется перестройка ПДХ в Сайда-губе, который в ближайшее время войдет в строй для хранения утилизированных объектов СФ. На основе предлагаемой технологии может также быть спроектирован и построен ПДХ в бухте Разбойник для хранения утилизированных объектов ТОФ.

Полную версию доклада Юрия Черногорова «Утилизация атомных объектов. Анализ ситуации, проблемы и способы их решения» читайте по этой ссылке.