Введение. Главный источник опасности объекта «Укрытие» (ОУ) — скопления топливосодержащих материалов (ТСМ), которые возникли вследствие аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г.

В настоящее время проводятся работы по преобразованию ОУ в экологически безопасную систему (ЭБС) в соответствии с принятым в 1997 г. планом осуществления мероприятий (ПОМ) на объекте «Укрытие». В ходе практической реализации ПОМ вопросы, касающиеся ТСМ, были исключены из рассмотрения. Однако в соответствии со стратегией преобразования объекта «Укрытие», утвержденной Межведомственной комиссией по комплексному решению проблем Чернобыльской АЭС (протокол № 2 от 12 марта 2001 г.), извлечение ТСМ из ОУ — необходимое условие преобразования ОУ в ЭБС. Поэтому разработка концептуальных решений по извлечению ТСМ, изучение возможности извлечения ТСМ и обращения с ними при максимальном использовании систем и элементов нового безопасного конфайнмента (НБК), который соорудят над ОУ, — чрезвычайно актуальные задачи.

Новый безопасный конфайнмент будет возведен поверх существующей строительной конструкции и полностью накроет разрушенный 4-й блок, включая машинньгй зал, каскадную и пионерную стены. Создание НБК — основной этап подготовки к преобразованию ОУ в ЭБС.

Все ядерно опасные скопления ТСМ необходимо перевести в безопасное контролируемое состояние, обеспечить многобарьерную защиту и контролируемое хранение. Поэтому в НБК должна быть предусмотрена возможность реализации технологии обращения с ТСМ.

Концепции извлечения ТСМ. Со времени аварии предложено много концепций обращения с ТСМ, основное принципиальное различие которых заключается в способе извлечения ТСМ.

Проведенный анализ указывает на техническую и экономическую целесообразность применения механического извлечения, сортировки и паспортизации ТСМ.

С точки зрения видов и количества радиоактивных отходов (РАО), а также экологической безопасности производства оптимальна схема обращения, основанная на физико-механических методах извлечения, переработки и кондиционирования. Для выбора конкретных технологических вариантов требуется их технико-экономическое сравнение и разработка единых критериев подхода к решению задачи.

Модельный эксперимент по извлечению ТСМ. Как один из первоочередных проектов в ПОМ включена задача разработки технологии удаления ТСМ. В рамках ПОМ в июне 2001 г. принято Программное решение П9 (Решение относительно прототипа извлечения ТСМ), которое предусматривает разработку и испытания прототипа технологии извлечения ТСМ, проведение демонстрации извлечения ТСМ в реальных условиях ОУ, оценку дозозатрат и стоимости реализации.

Проведение демонстрации извлечения ТСМ обусловлено отсутствием опыта осуществления подобных работ и необходимостью подтверждения предпроектных разработок стратегии извлечения ТСМ.

Специфические условия на ОУ, состояние ОУ в целом, а также его внутренних помещений и транспортных коридоров, ТСМ и других РАО требуют применения нетрадиционных подходов к решению проблемы извлечения загрязненных материалов и конструкций, в том числе ТСМ.

Выработка единого, универсального технологического подхода чрезвычайно затруднена из-за разнообразия ТСМ (топливная пыль, топливные таблетки, лавообразные ТСМ, зачастую залитые бетоном, целые тепловыделяющие сборки, фрагменты активной зоны, отдельные тепловыделяющие элементы, графит и различные сочетания указанных материалов), их состава, характеристик, мест расположения, а также наличия других РАО. Поэтому очевидна необходимость создания набора технологий.

Игнорирование критериев, влияющих на эффективность решения, или неправильная оценка их роли могут привести к ошибочному результату.

При рассмотрении и принятии решений по модельному эксперименту необходимо обратить внимание:

— на наличие критериев, требований, нормативов по извлечению и обращению с ТСМ;

— выбор оптимальной технологической схемы обращения с ТСМ (фрагментация, кондиционирование, транспортировка, площадка хранения);

— стоимость;

— простоту реализации;

— максимальное использование существующей инфраструктуры;

— радиационные риски;

— риск ухудшения условий проведения регламентных работ и других работ;

— соблюдение принципа ALARA;

— наличие системы контроля ТСМ;

— дозовые нагрузки при проведении мероприятий;

— возможность доступа к скоплениям ТСМ;

— продолжительность работ при модельном эксперименте;

— использование робототехники, человеческих ресурсов;

— наличие доступных технологий;

— существование альтернативных решений.

Для принятия оптимальных решений по модельному эксперименту необходимо:

— провести анализ результатов ранее выполненных исследований по ТСМ;

— разработать предварительный перечень задач;

— сформулировать проектные критерии модельного прототипа извлечения и согласовать их;

— разработать технические предложения по конструктивным и технологическим решениям, критериям обеспечения безопасности при выполнении модельного эксперимента удаления ТСМ и др.;

— оценить трудоемкость, стоимость эксперимента и коллективную дозу при его реализации на площадке;

— учесть результаты, полученные при разработке проектов демонтажа вентиляционной трубы (ВТ-2), строительства новой вентиляционной трубы, строительства НБК, демонтажа нестабильных конструкций и др., при разработке технических решений по модельному эксперименту, технологии его проведения и обеспечению безопасности персонала и защиты окружающей среды;

— оценить возможность эффективного использования данных, полученных в ходе проведения модельного эксперимента, при планируемых мероприятиях по обращению с ТСМ;

— подготовить необходимые основания для принятия решения по прототипу технологий и установок по извлечению ТСМ.

Заключение. При разработке проекта НБК необходимо учесть требования и критерии процесса последующего извлечения ТСМ. При разработке концепции извлечения ТСМ из ОУ целесообразно рассмотрение модельного эксперимента как одного из основных этапов деятельности по преобразованию ОУ в ЭБС.

Эти задачи следует реализовать путем многофакторного анализа полезности (выгоды) и технико-экономического обоснования разработки прототипа и проведения демонстрационных мероприятий по извлечению ТСМ.

Учитывая уникальность ОУ и условий проведения мероприятий по его преобразованию в ЭБС, целесообразно на этапах разработки концепции извлечения ТСМ и обращения с ними, принятия решений по модельному эксперименту создать специальные нормативно-методические документы, провести исследования, моделирование и проверку решений.