Уникальный демонтаж: как в Сибири выводят из эксплуатации объекты ядерного наследия

Экологическую обстановку в Томской области можно стабилизировать на ближайшие 300 лет. Сделать это помогут проекты по выводу из эксплуатации объектов ядерного наследия Сибирского химического комбината (АО «СХК»), которые разработали в Центральном проектно-технологическом институте (АО «ЦПТИ»).

Вывод из эксплуатации и работа с ядерным наследием — одно из основных направлений работы СХК сегодня. В соответствии с Федеральной целевой программой «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2016–2020 годы и на период до 2035 года» (ФЦП ЯРБ-2) на химики консервируют и ликвидируют сразу ряд объектов, что крайне важно для экологии и социальной стабильности в регионе.

В конце 2023 года Центральный проектно-технологический институт разработал серию проектов по выводу из эксплуатации объектов, которые потеряли актуальность в связи с технологическим развитием комбината. Среди них производство переработки ОСУБ на производственной площадке № 3 Радиохимического завода, а также хранилища жидких и твердых отходов производства. Подробнее о них читайте в этом материале.

Сложная задача

С 1961 года на площадке № 3 радиохимического завода (РХЗ) облученные стандартные урановые блоки доводили до уровня, безопасного для дальнейшей переработки. Производство остановили в 2012 году после вывода из эксплуатации реакторов АДЭ-4 и АДЭ-5. Настало время вывести из эксплуатации невостребованные объекты капитального строительства, которые составляют более половины всего производства РХЗ — это восемь зданий и семь различных вспомогательных сооружений. Впервые в мировой практике ученые разработали комплексный проект вывода из эксплуатации целого производства с применением цифровой инженерно-радиационной модели (ЦИИРМ).

«На территории РХЗ кроме остановленного производства по переработке ОСУБ есть действующие производственные объекты. Все здания и сооружения завода связаны инженерными коммуникациями. Сложность проекта заключалась в том, чтобы вывести из эксплуатации более половины объектов РХЗ, при этом сохранив работоспособность действующих производств. Мы проработали много вариантов и нашли оптимальное решение», — рассказывает Алексей Архипов, заместитель технического директора ЦПТИ, руководитель отдела главных инженеров проектов.

Экономический подход

Еще одной задачей для проектировщиков стал колоссальный объем выводимого оборудования и получаемых в процессе вывода из эксплуатации радиоактивных отходов (РАО). Их переработка и захоронение может стать неподъемной финансовой нагрузкой для эксплуатирующей организации. Для решения этого вопроса в проекте предусмотрели создание двух участков обращения с такими отходами. То есть обращение с радиоактивными отходами будет происходить прямо на месте и передаваться национальному оператору уже в виде кондиционированных РАО (подготовленных для целей захоронения). Такое решение снижает дозовые нагрузки на персонал за счет исключения лишних транспортных операций с отходами, минимизирует их объемы и позволяет значительно сэкономить.

Разделяй и властвуй

Уже на этапе изучения проекта разработчикам стало ясно, что предполагается обращение с двумя основными типами радиоактивных отходов: уран-содержащие и плутоний-содержащие.

«Мы приняли решение заложить в проект именно два участка с учетом этого фактора, чтобы исключить перекрестное загрязнение оборудования и территорий площадки, снизить дозовые нагрузки на персонал, применить экономически эффективные технологии кондиционирования радиоактивных отходов, минимизировать объемы РАО, исключить выбросы в атмосферу и загрязнение объектов окружающей среды», — подчеркивает Алексей Архипов.

Радиация в «цифре»

Данные об уровнях радиоактивного загрязнения каждого строения, помещения и оборудования вносили в подготовленную заранее BIM-модель комплекса зданий и сооружений Радиохимического завода. Применение радиационного цифрового двойника РХЗ позволило специалистам ЦПТИ детально спрогнозировать объемы радиоактивно-загрязненного оборудования, металлических и бетонных строительных конструкций, а также точно предсказать количество радиоактивных отходов, которые образуются в ходе демонтажа. Это, в свою очередь, позволило разработать детальный план по дальнейшей работе с ними.

«Разрабатывать принципиально новое программное обеспечение не потребовалось. Программа, на базе которой наши BIM-специалисты создали цифровую информационную инженерно-радиационную модель (ЦИИРМ), российского производства. Модель разработана на основе технической документации, по результатам оцифровки архивов, а также с применением сферических фотопанорам и лазерного сканирования», — говорит Алексей Архипов.

Проект включает технологические карты демонтажа, точные данные о технологических потоках, сведения о требуемом количестве персонала, графиках работы, а также другую важную информацию, которую можно получить как в графическом, так и в табличном/текстовом формате.

«Росатом внедряет цифровые технологии в процессы вывода из эксплуатации и обращения с РАО с целью сокращения сроков и стоимости выполнения проектов с сохранением безусловного приоритета безопасности. Проект по выводу из эксплуатации производства переработки ОСУБ площадки № 3 РХЗ СХК для нас очень важен — никто в мире комплексно не проводил работы по выводу из эксплуатации радиохимических производств в таком объеме и масштабе. В перспективе мы планируем тиражировать этот опыт и проектно-технологические решения на другие объекты ядерного наследия», — отмечает директор по государственной политике в области радиоактивных отходов, отработанного ядерного топлива и выводу из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов «Росатома» Василий Тинин.

Консервация на три века

Помимо проекта по выводу производственных площадей РХЗ проектировщики ЦПТИ завершили еще два проекта: по финальной консервации двух пульпохранилищ (ПХ-1 и ПХ-2), расположенных на территории СХК, а также наземных хранилищ твердых радиоактивных отходов. Оба проекта уже получили положительное заключение департамента капитальных вложений, государственного строительного надзора и государственной экспертизы «Росатома».

Пульпохранилища — это «озера», содержащие жидкие радиоактивные отходы (ЖРО), накопленные за десятилетия работы комбината. На сегодняшний день, по оценке специалистов ЦПТИ, защитные свойства противофильтрационных экранов пульпохранилищ снизились, что привело к загрязнению подземных вод нитратами, аммонием и радионуклидами в количествах, не превышающих допустимые уровни.

«В случае с ПХ-1 и ПХ-2 мы имеем дело с РАО из категории „особые“. Для решения этой задачи мы заложили в проект противофильтрационные барьеры из бетонитовых глиняных смесей. Это обеспечит надежную изоляцию РАО внутри пункта консервации сроком более чем на 300 лет», — рассказывает директор Сибирского филиала АО «ЦПТИ» Дмитрий Пушкарев.

На первом этапе планируется расширить существующую временную инфраструктуру: построить проезды, обновить перегрузочную площадку, обновить оборудование насосной станции для перекачки декантата (отстоявшихся поверхностных вод, практически не содержащих радиоактивных элементов) из хранилищ. Затем декантат планируют откачать, а оставшуюся на дне пульпу засыпать равномерными слоями песка и щебня.

Под землей вокруг пульпохранилищ методом инъекции специальных смесей под высоким давлением создадут дополнительные барьеры безопасности. Эти барьеры исключат распространения ЖРО в подпочвенные воды. Параллельно установят системы контроля, сбора и отведения дренажных вод, газоотведения и наблюдательные скважины для измерений уровня и состава пульпы. Затем сверху уложат глиняный экран, который состыкуют с нижним. Так озера превратятся в герметично запечатанные «линзы» из бетонита и глины.

Консервация пульпохранилищ позволит СХК перейти на технологию кондиционирования ЖРО, разделяя их на твердую и жидкую составляющие.

Помимо этого, в конце 2023 года проектировщики ЦПТИ завершили разработку проекта консервации наземных хранилищ твердых радиоактивных отходов комбината. Для этого нужно соорудить вертикальный противофильтрационный барьер по периметру хранилища отходов, а также построить внутренний барьер безопасности, заполнив весь объема хранилища противомиграционными материалами. Сверху сооружение накроет многофункциональный экран с собственной дренажной системой.

«Благодаря тесному сотрудничеству специалистов ЦПТИ и СХК удалось создать эти важные проекты и получить ценный опыт. Мы благодарны коллегам за доверие в таких важных вопросах для развития предприятия, а также экологии и благосостояния региона», — резюмирует генеральный директор АО «ЦПТИ» Михаил Тарасов.