Полвека ликвидации проблем ядерного наследия на базах ВМФ

НИКИЭТ обеспечил документационную базу для вывоза последних топливных сборок из губы Андреева

Когда в хранилище отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в губе Андреева в 1982 году устраняли аварию в бассейне хранения, никто на 40 лет вперед не думал. Теперь пришло время окончательно очистить территорию от последствий не только той аварии, но и предпринятых много лет назад усилий по ее ликвидации. Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н. А. Доллежаля (НИКИЭТ) утвердил документацию, позволяющую безопасно завершить самые сложные работы.

История проблемы

Губа Андреева расположена в Мотовском заливе Баренцева моря в 55 км от Мурманска. В губе располагалась 569-я береговая техническая база Военно-морского флота СССР. С 1961 года там в бассейне выдержки — здании № 5 — хранили отработавшие тепловыделяющие сборки (ОТВС) с атомных подводных лодок. Это было самое крупное хранилище, там хранилось около 22 тыс. ОТВС. В феврале 1982 года в здании появилась трещина, и радиоактивная вода из бассейна выдержки начала вытекать наружу. Сотрудники базы обнаружили аварию, увидев наледь на внешней стене. Одной из причин аварии считают просчеты при проектировании. Из-за них просели опоры помещения, пристроенного в 1970 году, и здание № 5 начало разламываться.

Аварию надо было устранять, и срочно: в год в Северный Ледовитый океан могло бы попасть вместе с радиоактивной водой около 1 Ки (в среднем человеке — примерно в 10 млн раз меньше). Однако полгода ничего не могли придумать. За это время трещина расширилась, в сутки сливалось уже не 0,4 м³, как вначале, а до 30 м³. Возник риск, что без воды сборки, охлаждающиеся в бассейне, могут перегреться, оболочки расплавятся и физические барьеры для радиоактивности разрушатся. Чтобы этого не произошло, стали доливать воду из ближайшего озера.

Ключевую роль в тот период сыграли два капитана. Капитан первого ранга Вячеслав Перовский выполнил расчеты и обосновал возможность хранить ОЯТ в сухом хранилище, так как проектное тепловыделение оказалось завышенным по сравнению с реальным. Вместе со специалистом морской инженерной службы Северного флота СССР Анатолием Поправко он разработал проект сухого хранилища. Поскольку важны были скорость, дешевизна и простота исполнения, под хранилище приспособили три огромные пустые бочки для жидких радиоактивных отходов. Капитан первого ранга Владимир Булыгин руководил ликвидацией аварии. Первой в 1985 году загрузили емкость 3А, затем в 1988–1989 годах — 2А и 2Б. Воду из бассейнов слили в емкости, размещенные в соседнем здании № 6. За эти работы Владимир Булыгин был награжден медалью «Золотая Звезда» Героя Советского Союза и орденом Ленина.

Так проблема в первом приближении была решена: состояние сборок не вызывало опасений, радиоактивная вода не попадала в море, радиационный фон улучшился.

Однако было понятно, что это не окончательная ликвидация: сборки надо было вывезти на переработку. Еще одна задача — извлечь несколько оборвавшихся и утонувших в иле на дне бассейна ОТВС. Из-за них излучение в здании № 5 оставалось высоким, достигая 20 мЗв/ч. Однако долгое время для этого не было ни организационного ресурса, ни денег, ни технических средств.

Долгая дорога к сборкам

В 2000 году базу в губе Андреева передали от Минобороны Минатому. Состояние емкостей было сложным. Чехлы в трех емкостях стояли глубоко от поверхности нового хранилища, их невозможно было извлечь стандартными методами. Биологическая защита над емкостями была выполнена примитивно и свои функции выполняла плохо. Грузоподъемных устройств и решений, предотвращающих самопроизвольную цепную реакцию при выгрузке ОЯТ, контейнеров и прочего оборудования для безопасного обращения с ОТВС не было.

Началась работа по приведению объектов губы Андреева в безопасное состояние. Демонтировали обветшавшие сооружения, постепенно построили инфраструктуру по обращению с ОЯТ — санпропускник, участок дезактивации и площадку для хранения транспортных упаковочных контейнеров возле причала. Реконструировали стационарный причал, чтобы принимать специализированное судно «Россита» — оно, кстати, тоже было построено в те годы.

Особое внимание уделили емкости 3А, так как ее конструкция отличалась от 2А и 2Б. У нее не было крыши: биологическая защита была собрана из бетонных строительных блоков. Как следствие, она пропускала сильное радиационное излучение. Но перед заменой биологической защиты требовалось элементарно изолировать емкость 3А от воздействия атмосферных осадков, поэтому в 2004 году над емкостью 3А построили крышу. Однако от высокого радиационного излучения она не спасала.

Специалисты НИКИЭТ в 2005 году обследовали биологическую защиту, создали ее трехмерную модель с градиентом излучения и дали рекомендации по устройству новой биологической защиты, чтобы определить следующие шаги для подготовки к обращению с ОТВС.

Требовалось поднять крышу над емкостью 3А, установить модули управления, обращения с твердыми радиоактивными отходами и вентиляции с фильтрами очистки воздуха, дистанционно управляемый манипулятор Hiab и робот Brokk. Работа была окончена в 2012 году. При этом вывезли более 1000 бетонных плит, установили 600 металлоконструкций и новую сегментную биологическую защиту. Благодаря ей радиационная обстановка существенно улучшилась. Это позволило построить к 2016 году здание-укрытие над всеми емкостями для выгрузки и вывоза ОЯТ. Для обращения с ОТВС в здании установили перегрузочный агрегат.

В это же время специалисты НИКИЭТ разработали критерии пригодности к выгрузке и транспортировке: чехол хранения сборок должен быть герметичным, все семь ОТВС — неразрушенными, а в чехле — отсутствовать вода. На основе этих критериев были разработаны правила обращения с ОЯТ и выполнены необходимые технические мероприятия. С 2017-го началась выгрузка сборок из емкостей 2А и 2Б. Планируется, что в 2027 году она будет завершена.

Технологии обращения с ОТВС, разработанные для губы Андреева, пригодились и на других объектах Северо-Запада и Дальнего Востока. Там получилось выполнить работы даже быстрее. Так, уже в 2014 году все хранившееся на дальневосточных объектах ОЯТ, в том числе поврежденные ОТВС, было перевезено на «Маяк». На «Маяке» к тому времени восстановили цех и технологию их переработки. В том же году вывезли все ОЯТ из водо-водяных реакторов на базе Гремиха на Северо-Западе России.

Самое трудное

Одной из самых сложных работ в губе Андреева стало извлечение шести упавших на дно бассейна выдержки отработавших тепловыделяющих сборок. Над бассейном установили биологическую защиту, чтобы можно было работать без риска переоблучения приемлемое время: до установки оно составляло всего 20 минут, после — выросло до часа. Для операций на дне бассейна спроектировали и изготовили робота. Он должен был обнаружить сборку, отделить от нее подвеску, захватить, извлечь и разместить в пенале. Чтобы эти операции можно было выполнить в здании № 5, в 2017–2018 годах компания «Спецтехкомплект» изготовила стенды в натуральную величину, закупила необходимое оборудование и усовершенствовала его, добавив дистанционное управление. В 2019 году его смонтировали на площадке проведения работ. Занимались извлечением сборок одновременно три специалиста: один управлял прожектором, второй — видеонаблюдением, третий, ориентируясь на полученное изображение, — роботом-манипулятором. Процедура прошла удачно, выгруженные сборки вывезли на «Маяк».

Дошла очередь до следующей сложной задачи — подготовки к выгрузке ОТВС из емкости 3А. За основу взяли технологию извлечения сборок из емкостей 2А и 2Б с помощью перегрузочного агрегата. Однако дополнительно необходимо было подготовить 3А к работам, а для этого — вскрыть ее. Вскрытие повлекло бы за собой ухудшение радиационной обстановки, что помешало бы работам на 2А и 2Б. Чтобы минимизировать рост радиационного фона, придумали построить над 3А раздвигающееся укрытие с дистанционным управлением и системами дистанционного управления техническими средствами.

Для проверки работоспособности оборудования и отработки операций, как и в случае со зданием № 5, были изготовлены стенды-имитаторы, аналогичные местам работ на емкости 3А. Так, один из стендов — это металлобетонный сегмент, по габаритам соответствующий ограничительному бетонному кольцу на блоке сухого хранения емкости 3А. На стенде отработали вертикальную и горизонтальную тросовую резку бетона с помощью гидравлической канатной машины. Чтобы выполнить реальные работы максимально четко и быстро, отрабатывали и другие операции. Это было важно, так как из-за вскрытия емкости на время работ радиационный фон вырастал до значений 2005 года.

На изготовление, доставку и подготовку оборудования потребовалось два года. Сами работы заняли три года, с 2023-го по 2025-й. На емкости 3А были вырезаны 18 бетонных сегментов весом порядка 2,5 тонн каждый. Их извлекали клещевыми захватами с помощью штатного мостового крана в сооружении 153. Воздух во время операции очищался вакуумным вентилятором с аэрозольными фильтрами. После удаления кольца из емкости 3А один за другим подняли сегменты биологической защиты, под ними удалили строительный мусор, выровняли поверхность емкости и извлекли заклиненные бетонные пробки ячеек, чтобы получить доступ к чехлам с ОТВС. Теперь можно использовать существующий перегрузочный агрегат. Это сократит время на выгрузку и вывоз ОЯТ.

В конце 2025 года НИКИЭТ откорректировал технологическую документацию под измененные условия работ, согласовал с регуляторами пакет документов по выгрузке и специальные условия по перевозке оставшихся ОТВС на «Маяк». Планируется, что вывоз ОЯТ завершится в начале 2030-х годов.

«Уникальные решения «Росатома» для безопасного обращения с ядерными материалами, снижения радиационных полей, моделирования сложных технологий, изготовления и использования новых технических средств позволят ликвидировать очередной ядерно опасный объект и снизить радиоактивность северо-западной части Российской Арктики на 1 МКи», — отметил главный конструктор — директор отделения вывода из эксплуатации ядерных и радиационно опасных объектов НИКИЭТ Сергей Ряснянский.