"АТОМЩИКИ ТЕПЕРЬ ЗАБОТ НЕ ЗНАЮТ"

Лауреаты премии Правительства РФ
в области науки и техники

Лауреаты премии Правительства РФ доктор технических наук В.Истомин и ведущий инженер-технолог В.Рыжаков

Эту фразу произнес Вячеслав Лазаревич Истомин и для убедительности развернул схему цеха завода РТ-1 по регенерации отработавшего ядерного топлива производственного объединения "Маяк". На схеме обозначен цех переработки. От него идут линии-каналы по очень сложной траектории, направленные в специальные хранилища, где собираются все отходы ядерного производства -- так называемые нерастворимые оболочки и хвостовики отработавших в атомных реакторах сборок твэлов -- тепловыделяющих элементов. Каждый твэл содержит ядерное топливо. При загрузке сборок твэлов в атомный реактор возникает управляемая цепная реакция с большим выделением тепла, передаваемого циркулирующему теплоносителю. При определенном проценте "выгорания" делящегося вещества, сборки из реактора извлекаются. Но как удалить оставшееся "топливо" из самих сборок твэлов? Нужно их разрушить, отделить топливо от конструкционного материала сборки и направить отходы в специальные приемники на длительное хранение... Задачи оказались непростыми.

Первый отчет (ответ!) о научно-исследовательских работах в Институте гидродинамики Сибирского отделения Академии наук по транспортировке на захоронение оболочек твэлов датирован 1967 годом. Как памятник этому событию на территории института возвышается ажурная вышка -- стенд ИПТ -- импульсного пневмотранспорта. На этом стенде имитировались условия производства завода РТ-1 и отрабатывалась технология ИПТ. Высота вышки определялась местом взаимного расположения агрегата резки твэлов и растворителя отработавшего ядерного топлива. Трасса транспортировки была близка к заводской. Стенд и сейчас находится в рабочем состоянии.

На заводе РТ-1 в городе Озерске первая очередь новой технологии была пущена в эксплуатацию в 1988 году. Завершились работы -- в 1997 году.

Сопоставляя события и факты прошедших лет, особенно последнего десятилетия, можно только сожалеть, что претворение актуальной научной идеи в дело, тем более связанное с атомной энергетикой, в новые технологии, преобразующие производство, затягивается на долгие, долгие годы. В данном случае, как говорится, хорошо, что хорошо кончается. Присуждена премия Правительства Российской Федерации 1999 года в области науки и техники Вячеславу Лазаревичу Истомину, доктору технических наук, главному научному сотруднику Института гидродинамики СО РАН и Владимиру Анатольевичу Рыжакову, инженеру-технологу (в составе авторского коллектива) за работу "Экологически безопасная технология и оборудование системы удаления на хранение твердых радиоактивных отходов отработавших сборок твэлов на заводе РТ-1. Создание системы, внедрение и эксплуатация".

Переработка отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) атомных электростанций (АЭС) и других атомных реакторов и оборудование, предназначенное для его осуществления, представляют собой большой комплекс, выполняющий различные по своему назначению операции в определенной последовательности.

Учитывая опасность перерабатываемых материалов для окружающей среды и вредное воздействие на здоровье обслуживающего персонала и населения, к этому оборудованию предъявляются особые требования: полная герметичность; возможность дистанционного управления и обслуживания; максимальная безопасность и надежность.

Долгое время наиболее трудоемкие и опасные в технологическом процессе переработки ОЯТ были операции по транспортировке и загрузке в хранилище для длительного хранения хвостовиков и нерастворимых оболочек отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) после растворения ядерного топлива.

В первые годы эксплуатации завода по регенерации ОЯТ РТ-1 транспортирование хвостовиков и нерастворимых оболочек осуществлялось с помощью автомобильного транспорта в специальном защитном транспортном контейнере, установленном на трейлере большой грузоподъемности.

В.Истомин обрисовал схему подробного процесса и преимущество новых технологических решений.

-- Нерастворимые оболочки после растворения ядерного топлива пневматическим способом выгружались из растворителя и загружались в бидон, который специальным механизмом подсоединялся к растворителю. После загрузки оболочками, бидон отсоединялся от растворителя и загружался в защитный транспортный контейнер. Затем контейнер перевозился в хранилище, в котором оболочки загружались в отсек для их длительного хранения.

Аналогично удалялись на захоронение и хвостовики ОТВС.

Большое количество бидонов и большие размеры шиберов не обеспечивали полную изоляцию от окружающей среды, а множество операций, которые необходимо выполнить при транспортировке, делали этот процесс весьма опасным. Все это приводило к постоянному загрязнению окружающей среды и переоблучению обслуживающего персонала.

Новый технологический процесс транспортировки и новое оборудование, предназначенное для его осуществления, обеспечивают полную герметизацию и автоматическое дистанционное управление технологическим процессом. Система удаления нерастворимых оболочек и хвостовиков ОТВС не имеет аналогов в мире, в том числе на радиохимических предприятиях по переработке отработавшего топлива АЭС в таких государствах, как Франция и Великобритания.

Опытный стенд импульсного пневмотранспорта

Теперь хвостовики удаляются электромагнитным транспортом хвостовиков (ТХ), предложенным отраслевым институтом СвердНИИхиммаш (г.Екатеринбург). Транспортирование нерастворимых оболочек осуществляется импульсным пневмотранспортом (ИПМ), который предложен ИГиЛ СО РАН.

Транспортные трубопроводы хвостовиков и нерастворимых оболочек расположены каждый в бетонном тоннеле, облицованном листовой коррозионно-стойкой сталью. Стены тоннеля обеспечивают биологическую защиту обслуживающего персонала от излучений.

Хвостовики манипулятором загружаются в транспортную емкость. Краном с дистанционным управлением емкость подается в камеру загрузки и устанавливается в транспортную тележку. Затем тележка перемещается внутри герметичного трубопровода коробчатого сечения в камеру разгрузки и высыпает хвостовики в специальный отсек для длительного хранения.

Все операции, включая передвижение и загрузку хвостовиков в хранилище, производятся в автоматическом режиме и выполняются с одного пульта управления.

У системы импульсного пневмотранспорта (ИПТ) свои преимущества.

Процесс удаления нерастворимых оболочек ОТВС построен следующим образом: по окончании процесса растворения ядерного топлива, нерастворимые куски ОТВС импульсами сжатого газа выгружаются из растворителя в приемный комплекс импульсного пневмотранспорта. Из приемного комплекса куски транспортируются импульсами сжатого газа, подаваемого через сопла, расположенные последовательно по длине трубопровода, и далее -- в хранилище твердых отходов.

Импульсный пневмотранспорт также автоматизирован, управляется с одного пульта. Система отличается высокой надежностью.

Работоспособность всех элементов системы ИПТ была проверена на нашем специальном стенде, выполненном в натуральную величину. Стендовые испытания показали возможность ликвидации любых аварийных ситуаций. Мы даже искусственно создавали "пробки" длиной до шести метров из нерастворимых оболочек в транспортном трубопроводе.

Действующее на заводе специальное хранилище хвостовиков и нерастворимых оболочек создано на основе научно-исследовательских работ в ИГиЛ СО РАН и проверялось на моделях.

Таким образом, на заводе РТ-1 успешно функционирует система для транспортирования и длительного хранения нерастворимых оболочек и хвостовиков ОТВС атомных энергетических и транспортных установок, обеспечивающая полную герметичность и изоляцию окружающей среды от радиоактивных продуктов. В настоящее время это экологически чистое производство.

Отмечу, что среди полученных отзывов на нашу работу один был подписан хорошо известным в Академгородке академиком С.Беляевым.

Разумеется, мы с Владимиром Анатольевичем Рыжаковым не вдвоем работали. К этой работе причастны многие. Хочется отметить бывшего старшего научного сотрудника ИГиЛ, а затем СКБ ГИТ СО РАН Л.Наберухина. Он участвовал в первых научно-исследовательских работах по ИПТ; ведущего инженера нашего института Г.Кармацкого, он занимался первыми вариантами ИПТ; бывших сотрудников СКБ ГИТ В.Грехова, который разрабатывал первую конструкторскую документацию вместе с М.Летягиной, а также неутомимого и до сих пор работающего в КТИ ГИТ И.Ревякина, проводившего многочисленные монтажи и перемонтажи стенда ИПТ и участвовавшего в экспериментах.

И главное, что академики М.А.Лаврентьев и Б.Войцеховский помогали нам и поддерживали эту работу.

Специалисты отмечают, что атомная энергетика -- единственная энергогенерирующая технология, которая всецело ответственна за свои отходы. Правда, само понятие "отходы" некорректно по отношению к отработавшему ядерному топливу, так как оно более чем на 90 процентов состоит из материалов, пригодных для дальнейшего использования в народном хозяйстве.

Подготовила Г.Шпак.