proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2024 год
  Агентство  ПРоАтом. 27 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[28/04/2011]     ОЯТ без легенд и тайн

В.А.Перовский, Санкт-Петербург, специалист ТУ СФ, руководитель штаба аварийно-восстановительных работ в губе Андреева (1983-1985 гг.), главный специалист  ГИ ВНИПИЭТ (1991 по 2009 гг.) 

Об отработавшем ядерном топливе – ОЯТ, включая его морскую составляющую, написаны миллионы слов. Былая завеса секретности вокруг побочного продукта деятельности корабельных ЯЭУ сменилась безудержной фантазией и вымыслом. В подавляющем большинстве внимание экспертов и пишущих заостряется на негативных явлениях доставшегося России атомного наследства.


Реальные цифры мало кому интересны, но они впечатляют: за 1960-2000 гг. моряки Северного и Тихоокеанского флотов выгрузили ОЯТ из 550 реакторов, обеспечили хранение 129 тыс. отработавших топливных сборок – ОТВС, переупаковали и отправили на переработку 97 тыс. ОТВС (38 тыс. транспортных чехлов, 270 эшелонов). Подобные результаты вряд ли достижимы, если иметь в виду малочисленность персонала из военнослужащих и предельно скромные материальные и технические затраты. Подлинная история деятельности флота в сфере обращения ОЯТ пока не написана, но ее лучшие страницы уже забыты. Постараемся хотя бы частично восстановить справедливость.

Как появляется ОЯТ

Применяемый в корабельной энергетике ядерный реактор на тепловых нейтронах был разработан в середине прошлого века. К настоящему времени технический облик реактора претерпел ряд изменений, но при этом сохранил как преимущества корпусной конструкции аппарата, так и ресурсные ограничения, обусловленные физическими особенностями использования урана-235 в качестве ядерного топлива.

Стоит напомнить, что энергия, выделяющаяся в виде тепла в активной зоне реактора, есть кинетическая энергия осколков, образующихся при делении ядер урана. Но эти же осколки, являясь носителями энергии, по мере накопления интенсивно захватывают нейтроны, препятствуя последним полезно взаимодействовать с ядром урана-235. Постепенно активная зона реактора настолько «зашлаковывается» осколками деления и продуктами их распада, что, несмотря на избыток делящегося изотопа урана-235, реактор может возобновить работу только после удаления «шлаков» с полной заменой ядерного топлива. Энергоресурс активной зоны и продолжительность ее работы в реакторе определяется по сути двумя факторами – выгоранием делящегося материала и накоплением продуктов деления, под воздействием которых ядерное горючее переходит в разряд отработавшего топлива. Впрочем, для перехода в подобное состояние могут быть и другие причины, как это случилось в Чернобыле и Фукусиме.

Первая попытка. Первая партия отработавшего корабельного топлива также образовалась при экстремальных обстоятельствах. Еще до спуска на воду первой ПЛА на площадке Физико-энергетического института в Обнинске был построен и 08.03.1956 г. выведен на мощность наземный прототип корабельной ЯЭУ (стенд «27–ВМ»), архитектура которого полностью повторяла обводы реакторного, турбинного и электротехнического отсеков реальной ПЛА. После 9-месячной кампании из-за течи I контура работа стендовой ЯЭУ была прекращена, а активная зона с частично разрушенными ТВС выгружена силами разработчиков ППУ и стажерами из I  экипажа строящейся ПЛА (в здании стенда предусматривалось хранилище ОЯТ, мостовой кран, иные технические средства). Первая партия ОЯТ насчитывала 180 сборок с общей массой урана в 250 кг при обогащении 6 % по изотопу U-235. В дальнейшем стенд «27-ВМ» отработал еще 7 кампаний и был выведен из эксплуатации в 1986 г.

Генеральная репетиция. Появление 2-ой партии корабельного ОЯТ носило заведомо экспериментальный характер. 19 апреля 1958 г. под руководством академика А.П. Александрова на строящейся в Северодвинске ПЛА «К-3» был впервые выведен на мощность носовой реактор, а 18 апреля 1959 г. из этого же реактора началась выгрузка активной зоны. В промежутке между этими датами первая отечественная ПЛА прошла швартовые и ходовые испытания на Белом море и была передана флоту в опытную эксплуатацию. Но в «Акте приемки» от 17.12.1958 г. (утвержденного Постановлением СМ СССР от 17.01.1959 г.) заводу-строителю предписывалось устранить выявленные замечания по работе ГЭУ на ПЛА «К-3» и одновременно выполнить перегрузку носового реактора как «...натурную проверку этой ответственной и требующей большой осторожности эксплуатационной операции» (дословно по тесту акта, примеч. автора). Замена активной зоны проводилась в плавучем доке «Севмаша», где было сооружено временное хранилище ОЯТ. Для извлечения ТВС применялась оснастка и приспособления ПУ-1, разработанные Горьковским ОКБ (ныне ОАО «ОКБМ Африкантов»). Несмотря на наличие высококлассных заводских специалистов очень трудными оказались подрыв крышки и вскрытие аппарата. Операции по выгрузке облученных сборок и формированию партии ОЯТ в составе 180 ОТВС затруднений не вызвали. Позднее при передаче ОЯТ для хранения на базу Северного флота в Гремихе часть сборок оказалась с механическими повреждениями.

ОЯТ по плану. К концу 1961 г. атомная группировка Северного флота насчитывала 10 ПЛА (7 торпедных пр. 627-А и 3 ракетных пр. 658). Корабли интенсивно расходовали установленный энергозапас, в том числе, за счет ходовых испытаний, и нуждались в замене ядерного топлива. В упоминаемом выше акте Правительственной комиссии указывалось, что после приемки в опытную эксплуатацию ПЛА «К-3» операции по перезагрузке топливных элементов активных зон в дальнейшем «...будут выполняться только силами и средствами ВМФ в местах базирования». Первой под это решение подпадала ПЛА пр. 627-А «К-14», реакторы которой отработали 1583 часа и полностью израсходовали установленный для данных активных зон ресурс (1500 часов). Перезарядка реакторов на ПЛА «К-14» выполнялась с 26.06. по 15.07.1961 г. по месту базирования в гб Западная Лица и являлась первой подобной операцией, осуществляемой специально созданными формированиями – береговыми (БТБ) и плавучими (ПТБ) техническими базами флота. Перезарядка корабельных реакторов – отдельная тема (см. статью «Осторожно, вскрывается реактор!», Атомная энергия, №5-2007). Но именно замена активных зон на «К-14» положила начало многоплановым работам по обращению с ОЯТ, объем которого на Северном и Тихоокеанском флотах неуклонно возрастал. В 1963-1966 гг. в Северодвинске на ПЛА «К-3», «К-5» и «К-11» была произведена модернизация паропроизводящих установок с заменой активных зон 1-ой загрузки на более усовершенствованные зоны «ВМ-АМ». Побочным результатом этих работ явилось образование партии ОЯТ из 5 не оправдавших себя зон «ВМ-А». За 1961-1972 гг. флотом было перегружено 50 реакторов (СФ – 32, ТОФ – 18), в период 1973-1985 гг. в плановом порядке были заменены активные зоны на 252 реакторах (СФ – 172, ТОФ 80), к 2000 г. на Северном и Тихоокеанском флотах уже было выгружено не менее 550 зон. Динамика образования ОЯТ на объектах ВМФ до 2000 г. представлена в таблице 1.

Таблица 1. Процесс образования ОЯТ на объектах ВМФ в период 1973-2000 гг.

Год
Образование (а.з.)
Год
Образование (а.з.)
Северный регион
Восточный регион
Σ
Северный регион
Восточный регион
Σ
1973
9
4
13
1987
9
9
18
1974
11
8
19
1988
10
10
20
1975
20
4
24
1989
16
12
28
1976
17
6
23
1990
14
12
26
1977
11
4
15
1991
12
11
23
1978
15
10
25
1992
7
10
17
1979
14
6
20
1993
6
7
13
1980
9
5
14
1994
4
2
6
1981
12
2
14
1995
15
0
15
1982
11
10
21
1996
13
0
13
1983
10
4
14
1997
4
0
4
1984
20
12
32
1998
5
4
9
1985
12
7
19
1999
12
4
16
1986
13
4
17
2000
16
6
22
 
 
 
 
Σ по регионам
327
173
 
Σ по ВМФ                                            500
Примечание: Указанное в таблице ОЯТ не включает в себя долю ОЯТ, образованного в период 1959-1972 гг. и составляющего не менее 50 а.з. (Северный регион ~ 32 а.з., Восточный ~ 18 а.з.)
Общий итог: за период 1961-2010 гг. в ходе плановых перезарядок реакторов действующих ПЛА и выгрузки ядерного топлива из реакторов утилизируемых ПЛА было наработано ОЯТ в объеме 850-860 среднестатистических корабельных зон. При этом не менее 1/3 выгружаемых а.з. при переходе в категорию ОЯТ сохраняли неиспользованным часть своего энергозапаса.

Где хранится ОЯТ

На плаву. Параллельно со строительством атомных лодок в Северодвинске и Комсомольске-на-Амуре началась постройка плавучих баз перезарядки реакторов пр. 326 по 4 единицы на каждый флот (разработчик – питерский ЦКБ «Айсберг»). Каждая ПТБ располагала хранилищем ОЯТ, рассчитанным на одновременный прием 800 отработавших ТВС (4 а.з. ПЛА I поколения). Конструктивно хранилище представляло два водоохлаждаемых бака с встроенными гнездами-пеналами для размещения топливных сборок. Конфигурация решетки бака и раздельное хранение ОТВС с жесткой фиксацией пеналов исключало возможность воздействия на подкритичность системы с ОЯТ в условиях ПТБ. Загрузка сборок в хранилище производилась перезагрузочным контейнером, оснащенным автоматическим захватным устройством. Вопреки расхожему мнению, процедура переноса облученной сборки из реактора и загрузка сборки в гнездо хранилища затруднений не вызвало. Разработанная полвека назад Нижегородским ОКБМ связка «головка ТВС – автоматический захват – перегрузочный контейнер» без особых проблем позволяла извлечь из реактора и загрузить в хранилище ПТБ активную зону в течение 1,5-2 суток. Что и было продемонстрировано в июле 1961 г., когда только что построенная и прибывшая в гб Западная Лица ПТБ «ПМ-124» впервые в штатном режиме приняла на борт две отработавшие активные зоны с ПЛА «К-14».

В 1971-1974 гг. на 6 плавтехбазах была проведена модернизация хранилищ с внедрением чехлового способа обращения с ОЯТ. Подобная система лучшим образом адаптировалась с береговым хранением, но при этом объем принимаемого на борт ПТБ отработавшего топлива сократился на 30 %. Эти недостатки были частично устранены новым поколением ПТБ пр. 2020, также разработанными ЦКБ «Айсберг» и построенными на Николаевском судостроительном заводе (для Северного флота – «ПМ-63», «ПМ-12», для Тихоокеанского флота – «ПМ-74»). Плавтехбазы пр. 2020 интенсивно эксплуатируются уже более 20 лет и на данный момент являются единственными хранилищами ОЯТ в составе ВМФ (суммарная емкость – 3х5 а.з. ПЛА III поколения).

Береговое хранение. Хранилища для ОЯТ ВМФ размещались на отдаленных площадках в Мурманской обл. и Приморском крае и входили в состав береговых технических баз перезарядки реакторов Северного и Тихоокеанского флотов (гб Андреева, пос. Гремиха, бухта Сысоева). Проектантом сооружений являлась одна из головных проектных организаций Минсредмаша п/я А-7631 (ныне – ОАО «ВНИПИЭТ»). Хранилища в гб Андреева и бухте Сысоева были однотипными и представляли собой автономные бетонные бассейны, где под защитным слоем воды на цепных подвесках развешивались 7-местные упаковки (чехлы) с отработавшими сборками. В гб Андреева хранилище – здание 5 вводилось двумя очередями (I – 1962 г., II – 1973 г.) и имело суммарную емкость хранения в 2070 чехлов (80 активных зон реакторов ПЛА I поколения). В бухте Сысоева в эксплуатацию была введена только I очередь на 549 чехлов (21 а.з. ПЛА I поколения). БТБ в Гремихе была ориентирована на прием отработавших выемных частей (ОВЧ) реакторов с ЖМТ, но для перезарядки водо-водяных реакторов имелось небольшое хранилище с канальной развеской на 1532 ОТВС (8 а.з. ПЛА I поколения). Проекты всех хранилищ для флота оказались не лучшим творением ВНИПИЭТ и создали очень большие проблемы при эксплуатации. Об этом много говорилось и повторяться вряд ли имеет смысл (см. статью «К аварии привели проектные ошибки», Атомная стратегия, № 46-2010). В 1982-1986 гг. из-за аварийных протечек во все штатные хранилища БТБ прием ОЯТ был прекращен. Для возмещения утерянных мощностей в гб Андреева под хранение ОЯТ были переоборудованы три подземные емкости, где до настоящего времени содержится примерно 100 отработавших а.з. Данные по ОЯТ, размещенному в емкости 3«а» приводятся в таблице 2.

Таблица 2. Характеристика ОЯТ, размещенного в емкости 3«а» (БСХ), гб Андреева.

№ п/п
Принадлежность (такт./зав. № ПЛА, проект)
Тип
а. з.
Даты остановки реактора
(сброс А3)
Место первичного хранения (ПТБ)
Количество чехлов
Дата загрузки в емк. 3«а»
1
К-92/зав.342, пр.667 БД
4 АМ
10.11.1982
ПМ-50
80
12.07-22.07.1983
2
К-385/зав.324, пр.6675
4 АМ
22.09.1982
ПМ-78
40
13.08-19.08.1983
40
15.12-19.12.1983
3
К-308/зав.711, пр.670
4 АМ
16.07.1982
ПМ-128
40
11.09-18.09.1983
4
К-479/зав.903, пр.670
4 АМ
15.11.1982
ПМ-124
40
16.10-24.10.1983
5
К-481/зав.615, пр.671
4 АМ-1
18.01.1983
ПМ-124
62
04.11-14.11.1983
6
К-241/зав.462, пр.667А
4 АМ
30.11.1978
ПМ-78
37
19.12-28.12.1983
43
05.06-11.06.1984
7
К-424/зав.355, пр.667БДР
4 АМ
08.06.1983
09.06.1983
ПМ-50
44
15.02-21.02.1984
36
29.02-06.03.1984
8
К-475/зав.339, пр.667Б
4 АМ
19.10.1983
ПМ-128
80
10.05-17.05.1984
9
К-219/зав.460, пр.667А
4 АМ
31.08.1983
ПМ-78
41
06.06-11.06.1984
10
К-450/зав.312, пр.667Б
4 АМ
20.12.1982
ПМ-128
13
06.08-07.08.1984
11
К-513/зав.625, пр.671РТ
4 АМ-1
01.10.1983
ПМ-50
64
23.08-27.08.1984
12
К-472/зав.338, пр.667Б
4 АМ
25.12.1983
ПМ-50
80
16.10-24.10.1984
13
а/л «Ленин»
-
-
птб «Лепсе»
01
24.10.1984
14
К-193/зав.353, пр.667БД
4 АМ
27.12.1983
ПМ-78
80
14.11-27.11.1984
15
К-496/зав.392, пр.667БДР
4 АМ
19.06.1984
ПМ-124
80
03.01-18.01.1985
                                                                                                                                                                 Итого:  901  чехол
Примечание:
1) Все ОЯТ, принятое в емк. 3«а», является результатом плановых перезарядок реакторов ПЛА, выполненных на Северном флоте в 1982-1984 гг. (кроме чехла с а/л «Ленин»).
2) Для размещения отработавшей активной зоны требуется 26, 32 или 40 транспортных чехлов, в зависимости от типа реактора.

Зачем и куда вывозится ОЯТ

Основой технической политики Российской Федерации в сфере обращения с ОЯТ является концепция его радиохимической переработки с возвратом в топливный цикл регенерированными ядерных материалов. В действительности Россия реализует два топливных цикла: замкнутый (т.е. с переработкой ОЯТ) и отложенный (с длительным хранением ОЯТ в пристанционных и региональных хранилищах). Корабельное ОЯТ проходит по первому циклу и, вполне возможно, что только использование  продукта от регенерации высокообогащенного ОЯТ ПЛА делает процесс переработки экономически оправданным.

Вывозу корабельного ОЯТ на предприятия Минсредмаша (ныне «Росатом) положила начало первая партия, отправленная из Гремихи 23.03.1973 г. (273 ОТВС в 39 контейнерах типа «11» с исходной массой 305 кг по урану-235). Если говорить о Северном регионе, то без особых проблем судоремонтными предприятиями флота были дооборудованы несамоходный «Лихтер-4» и сухогруз «Северка», в течение 20 лет доставлявшие контейнеры с ОЯТ из Гремихи и гб Андреева в Мурманск. Здесь, на территории 234 базы, подведомственной Техническому управлению Северного флота, эпизодически разворачивался пункт перевалки контейнеров в ж/д транспорт для отправки ОЯТ на комбинат «Маяк». Общее руководство работами, включая разработку регламентирующих документов и взаимодействие с ПО «Маяк» и службами флота, осуществлялось специалистами Технического управления СФ. Бытующее мнение о низких темпах вывоза топлива на переработку в 1970-1980 гг. не соответствует действительности. В ряде случаев вывоз превышал или был равным образованию ОЯТ, что подтверждается данными в табл. 3, 4 и рис.1, 2.

Таблица 3. Динамика поступления и вывоза ОЯТ с технических баз Северного флота

Год
поступило (чехлов)
вывезено (чехлов)
выполнено (эшелонов)
накопление (чехлов)
1973
304
142
4
162
1974
384
170
5
376
1975
676
106
5
946
1976
584
228
5
1302
1977
380
234
5
1448
1978
540
266
4
1722
1979
482
543
8
1661
1980
312
245
5
1728
1981
416
359
5
1785
1982
380
373
7
1792
1983
344
392
7
1744
1984
704
586
10
1862
1985
408
503
9
1767
1986
436
155
3
2048
1987
332
368
7
2012
1988
344
329
6
2027
1989
564
426
7
2165
1990
480
235
4
2410
1991
436
216
3
2630
1992
240
215
3
2655
1993
224
280
4
2599
1994
104
84
1
2619
1995
510
510
6
2619
1996
442
442
6
2619
1997
144
144
2
2619
1998
184
184
2
2619
1999
402
402
5
2619
2000
560
560
8
2619
Σ
11316
8697
146
2619
Примечание: Указанное в таблице ОЯТ не включает в себя долю ОЯТ (949 чехлов), накопленную на технических базах флота до момента планового вывоза топлива на ПО "Маяк"


Рис.1. Динамика поступления и вывоза ОЯТ с технических баз Северного флота

Табл. 4. Динамика поступления и вывоза ОЯТ с технических баз Тихоокеанского флота

Год
поступило (чехлов)
вывезено (чехлов)
выполнено (эшелонов)
накопление (чехлов)
1974
288
73
2
215
1975
132
99
2
248
1976
212
236
4
224
1977
130
84
5
270
1978
356
272
5
354
1979
196
197
4
353
1980
184
238
8
299
1981
80
115
5
264
1982
356
234
5
386
1983
132
396
7
122
1984
396
350
7
168
1985
236
418
10
-14
1986
156
277
9
-135
1987
316
274
3
-93
1988
352
351
7
-92
1989
420
320
6
8
1990
412
256
7
164
1991
396
180
4
380
1992
356
127
3
609
1993
252
165
3
696
1994
80
0
4
776
1995
0
0
1
776
1996
0
0
6
776
1997
0
0
6
776
1998
136
136
2
776
1999
80
80
2
776
2000
204
204
5
776
Σ
5858
5082
132
776
Примечание: Указанное в таблице ОЯТ не включает в себя долю ОЯТ (544 чехлов), накопленную на технических базах флота до момента планового вывоза топлива на ПО "Маяк"


Рис.2. Динамика поступления и вывоза ОЯТ с технических баз Тихоокеанского флота

К 2000 г. общая наработка ОЯТ по ВМФ составляла примерно 550 отработавших зон. Из этого количества более 400 зон техническими базами Северного и Тихоокеанского флотов было вывезено из мест хранения и отравлено на переработку. Эта титаническая работа была выполнена персоналом БТБ без единого радиационного инцидента.

Вместо заключения

Программа утилизации отечественных ПЛА по сути завершена, хотя порой «на казнь» отправлялись самые современные корабли. Состав атомной группировки ВМФ предельно сузился, перезарядка реакторов стала эксклюзивной редкостью. На переработку отправлено 730 отработавших корабельных зон, однако в хранилищах бывших БТБ осталось еще около 125 а.з. – 17 % от вывезенного. Проблемы с ОЯТ существуют, но они не носят глобальный характер.

В 1973-1974 гг. на кораблике «Лихтер-4» под командованием мичмана Б.А.Денищика из Гремихи в Мурманск 8-ю рейсами было вывезено 12 отработавших зон. За 10 лет новыми хозяевами Гремихи по этому же маршруту переправлено 3 а.з., из гб Андреева – 1,5 а.з. Причем в СМИ этим событиям было уделено больше внимания, чем уникальному переходу ТАРКР «Петр Великий» через 4 океана, когда в День ВМФ 2010 г. наш атомный крейсер разрезал форштевнем воды Южно-Китайского моря.
Иные люди –иная организация.
 

 
Связанные ссылки
· Больше про Обращение с РАО и ОЯТ
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Обращение с РАО и ОЯТ:
О недостатках закона № 190-ФЗ «Об обращении с радиоактивными отходами…»

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 3.71
Ответов: 7


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 4 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: ОЯТ без легенд и тайн (Всего: 0)
от Гость на 29/04/2011
За статистику, конечно, спасибо.
В остальном данный мемуар ни о чем.
Ну есть желание у отставных военных периодически напоминать от своем существовании.


[ Ответить на это ]


Re: ОЯТ без легенд и тайн (Всего: 0)
от Гость на 29/04/2011
благодаря таким "мемуарам" госчиновники, может быть, начнут считать бюджетные деньги и не выбрасывать их на ветер под надуманные программы. Деньги-то не бесконечны, и есть куча проблем, где они действительно были бы очень полезны.


[
Ответить на это ]


Re: ОЯТ без легенд и тайн (Всего: 0)
от Гость на 29/04/2011
Зря Вы так.
За статистикой огромную работу видеть надо!
Учитесь читать не толко комиксы!


[
Ответить на это ]


Re: ОЯТ без легенд и тайн (Всего: 0)
от Гость на 29/04/2011
порой «на казнь» отправлялись самые современные корабли. Состав атомной группировки ВМФ предельно сузился,
--------------------------------------------------------
Ельцинское наследие... его патриоты наследили. Еще не скоро  очнемся от результатов его деятельности,  если вообще очнемся...


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.07 секунды
Рейтинг@Mail.ru