Утилизация надводных кораблей с ЯЭУ
Введение.
В конце 1980-х и в 1990-е годы прошлого века в России начался массовый вывод из эксплуатации атомных подводных лодок (АПЛ), судов атомно-технологического обслуживания (АТО) и объектов обслуживающей инфраструктуры. Основными причинами были выработка кораблями установленного технического ресурса и необходимость выполнения Российской Федерацией обязательств международных соглашений.
До 1998 года судоремонтные и судостроительные заводы утилизировали не более 3-4 АПЛ в год. Это привело к стремительному накоплению в пунктах отстоя АПЛ подлежащих утилизации. Ускорение темпов утилизации АПЛ, выведенных из состава ВМФ, в соответствии с Концепцией национальной безопасности Российской Федерации было отнесено к приоритетной деятельности государства в экологической сфере.
Правительство Российской Федерации постановлением от 28.05.98 г. № 518 определило Минатом России государственным заказчиком-координатором работ по комплексной утилизации АПЛ и освободило Минобороны России от этих несвойственных ему функций.
В настоящее время работы осуществляются в рамках федеральной целевой программы «Промышленная утилизация вооружения и военной техники ядерного комплекса на 2011-2015 годы и на период до 2020 года», подпрограмма «Промышленная утилизация атомных подводных лодок, надводных кораблей с ядерной энергетической установкой, судов атомного технологического обслуживания и реабилитация радиационно-опасных объектов на 2011-2015 годы и на период до 2020 года».
Основные отличия утилизации НК с ЯЭУ от АПЛ.
Основными отличиями утилизации НК с ЯЭУ по сравнению с утилизацией АПЛ являются следующие:
− водоизмещение и размерения НК с ЯЭУ значительно больше аналогичных па- раметров АПЛ;
− размещение реакторной установки в реакторном помещении корабля значительно отличается от АПЛ, отсутствует конструктивный реакторный отсек;
− береговой комплекс выгрузки ОЯТ (БКВ) на ДВЗ «Звезда» не приспособлен к выгрузке ОЯТ НК с ЯЭУ;
− на Дальнем Востоке отсутствует комплект оборудования для выгрузки ОЯТ НК с ЯЭУ «Урал»;
− ширина НК с ЯЭУ значительно превышает ширину существующих передаточных доков, что затрудняет формирование плавучих модулей реакторных отсеков и выбор способов их передачи на береговую площадку;
− при утилизации НК с ЯЭУ образуется в 5 – 8 раз больше радиоактивных и токсичных отходов по сравнению с АПЛ класса «Дельта-IV».
При утилизации НК с ЯЭУ должны соблюдаться следующие основные принципы обеспечения безопасности:
− выполнение требований нормативных правовых актов Российской Федерации, правил, норм и инструкций по безопасности при выполнении работ;
− обеспечение ядерной и радиационной безопасности при выгрузке ОЯТ и обращении с ОЯТ, выгруженным из реакторов кораблей;
− обеспечение экологической безопасности при утилизации НК с ЯЭУ и обращении с радиоактивными (РАО) и токсичными промышленными отходами (ТПО);
− обеспечение охраны труда и промышленной санитарии на предприятии и ко- рабле;
− Государственный надзор на всех этапах выполнения работ.
Утилизация НК с ЯЭУ в США
Процесс утилизации кораблей с ЯЭУ весьма сложен и требует особого контроля. В ходе разборки компоненты установки таких кораблей подлежат захоронению. В г. Ханфорд (штат Вашингтон) расположено хранилище ядерных отходов, где размещаются в том числе реакторы списанных атомных надводных кораблей и подводных лодок. В котловане № 94 хранятся реакторы ПЛА типов "Лос-Анджелес", "Скип Джэк", "Пермит", "Стёржен" и других выведенных ранее из состава подводного флота страны ПЛА, а также атомных крейсеров УРО типов "Виргиния" и "Калифорния". Всего в 2009 году в ней насчитывалось 120 контейнеров с активной зоной реакторов разобранных кораблей американского флота.
Командование ВМС США в конце 2011 года завершило предварительный этап планирования мероприятий по выводу из состава флота и дальнейшей разборке и утилизации достигшего предельного срока эксплуатации АВМА "Энтерпрайз" (CVN-65, ВМБ Норфолк, штат Виргиния) и приступило к согласованию варианта захоронения реакторной установки на своей территории. "Энтерпрайз" является первым атомным авианесущим кораблем ВМС страны (принят на вооружение в 1961 году). На момент вывода из состава флота срок службы авианосца превысил 51 год, и в связи с этим его дальнейшая эксплуатация была признана нерентабельной, особенно с учетом успешной реализации программы CVN-21, в рамках которой ведется строительство серии АВМА нового поколения - типа "Джеральд Форд".
АВМА "Энтерпрайз" был выведен из боевого состава ВМС в декабре 2012 года, а в 2013-м предусмотрена его постановка в сухой док на судоверфи компании "Ньюпорт-Ньюс шипбилдинг" (штат Виргиния) для проведения работ по демонтажу вооружения, оборудования и корабельных систем. Работы по извлечению активной зоны ядерного реактора намечено провести на том же предприятии в 2017-2018 годах. При этом ядерное топливо планируется использовать для научных целей в национальной лаборатории (штат Айдахо). В дальнейшем будет произведена буксировка корабля на судоверфь компании "Пьюджет-Саунд нейвэл шипъярд" ПБ Бремертон (штат Вашингтон), где предполагается провести мероприятия по разделению и извлечению восьми реакторных отсеков главной энергетической установки АВМА. После обследования и проведения соответствующих подготовительных работ их намечено перевезти баржей из ПБ Бремертон вдоль Западного побережья Соединенных Штатов до устья р, Колумбия и далее до хранилища ядерных отходов в г. Хан-форд. Захоронение реакторных отсеков планируется осуществить не ранее 2023 года.
. Пришедшие в негодность и списанные НК и ПЛ с ядерными энергетическими установками подлежат разборке и утилизации, а элементы их ЯЭУ складируются в хранилище ядерных отходов.
Заключение.
Сложность решения проблемы утилизации НК с ЯЭУ связана не только с ее огромными масштабами, но и с необходимостью комплексного учета разнородных факторов, определяющих ее содержание, - политических, экономических, экологических, социальных и инженерно-технических. Проблема безопасной утилизации устаревшего атомного подводного флота является одной из острейших экономических проблем 21 века. Каждый год промедления увеличивает непроизводительные расходы. Ученые и практики ряда стран мира признают, что решение этой проблемы, учитывая фактическое состояние дел и намечающиеся тенденции, может быть ускорено лишь посредством неотложной кооперации многих стран не только в научно-технической, но и, прежде всего, в экономической сфере. В этой связи предоставляемая международная финансовая и техническая помощь уменьшает нагрузку на экономику России и способствует ускорению процесса утилизации судов с ЯЭУ. Наглядным примером такой кооперации в Северном регионе является плодотворное сотрудничество Норвегии и России по снижению экологического риска, связанного с утилизацией АПЛ. Лишь общими усилиями кооперированного сообщества можно решить круг означенных проблем по утилизации АПЛ и судов с ЯЭУ.
7. Список литературы:
1) В.А. Анитропов и др. В тени ядерного флота. Проблемы утилизации судов атомно-технологического обслуживания. «Жизнь и безопасность», № 1-2, 2001 г
2) . Довгуша В. В., Тихонов М. Н. Решения, которые нельзя откладывать//Морской сборник. 1996. № 1
3) В.М.Кузнецов "Российская атомная энергетика. Вчера, сегодня, завтра.". Москва, 2000 г. изд. "Голос-пресс"
4) 17. Довгуша В. В., Тихонов М. Н. О проблеме комплексной разделки и утилизации снятых с эксплуатации кораб- лей с ядерными энергетическими установками//Экология промышленного производства. 1996.
5) Перов В.Н. Технология утилизации судов: Учебное пособие. – Николаев: УГМТУ, 2002.
Введение.
В конце 1980-х и в 1990-е годы прошлого века в России начался массовый вывод из эксплуатации атомных подводных лодок (АПЛ), судов атомно-технологического обслуживания (АТО) и объектов обслуживающей инфраструктуры. Основными причинами были выработка кораблями установленного технического ресурса и необходимость выполнения Российской Федерацией обязательств международных соглашений.
До 1998 года судоремонтные и судостроительные заводы утилизировали не более 3-4 АПЛ в год. Это привело к стремительному накоплению в пунктах отстоя АПЛ подлежащих утилизации. Ускорение темпов утилизации АПЛ, выведенных из состава ВМФ, в соответствии с Концепцией национальной безопасности Российской Федерации было отнесено к приоритетной деятельности государства в экологической сфере.
Правительство Российской Федерации постановлением от 28.05.98 г. № 518 определило Минатом России государственным заказчиком-координатором работ по комплексной утилизации АПЛ и освободило Минобороны России от этих несвойственных ему функций.
В настоящее время работы осуществляются в рамках федеральной целевой программы «Промышленная утилизация вооружения и военной техники ядерного комплекса на 2011-2015 годы и на период до 2020 года», подпрограмма «Промышленная утилизация атомных подводных лодок, надводных кораблей с ядерной энергетической установкой, судов атомного технологического обслуживания и реабилитация радиационно-опасных объектов на 2011-2015 годы и на период до 2020 года».
Утилизация надводных кораблей с ЯЭУ
В решении проблемы комплексной утилизации атомных кораблей, выведенных из состава ВМФ и экологической реабилитации радиационно-опасных объектов временного хранения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) корабельных реакторов и накопленных радиоактивных отходов (РАО), в число приоритетных выходит задача утилизации надводных кораблей с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ), вывод которых из эксплуатации начат в 2002 году, а также утилизации судов атомного технологического обслуживания (АТО). В отличие от АПЛ, надводные корабли с ЯЭУ (НК с ЯЭУ) обладают существенно большими водоизмещением и размерениями, сложной архитектурой, более высокой энерговооруженностью и радиационным потенциалом. Для размещения НК с ЯЭУ в пунктах отстоя или на предприятиях, требуется выделение оборудованных причальных мест значительной протяжённости. В 2002 г. из эксплуатации выведены и подлежат утилизации два надводных корабля (НК) с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ): проекта 1144 («Адмирал Ушаков») в Северо-западном регионе и проекта 1941 («Урал») в Тихоокеанском регионе. Корабли размещены в отстой на ФГУП «МП «Звёздочка» («Адмирал Ушаков») и в одном из пунктов базирования в Приморском крае («Урал»). На этих кораблях установлены ядерные энергетические установки различных типов, и для выгрузки ОТВС из их реакторов должно применяться соответствующее проекту ППУ перегрузочное оборудование. Выгрузка отработавшего ядерного топлива может производиться средствами плавтехбаз класса «Малина» с использованием стандартного оборудования КН-3ПБ для реакторов НК с ЯЭУ проекта 1144. Для реакторов НК с ЯЭУ проекта 1941 предусматривалось перегрузочное оборудование «Комплекс 1314», которое не было изготовлено. Аналогичное перегрузочное оборудование было изготовлено и с 1992 года используется для перезарядки реакторов атомных ледоколов ОАО "Мурманское морское пароходство". Опыта выгрузки отработавшего ядерного топлива из реакторов и утилизации кораблей такого водоизмещения ни у одного из отечественных предприятий, осуществляющих утилизацию АПЛ и судов АТО, нет. Ядерная и радиационная безопасность на НК с ЯЭУ, выведенных из эксплуатации, обеспечена выполнением организационных и технических мероприятий (органы системы регулирования и компенсации реактивности опущены на нижние упоры, исполнительные механизмы систем управления и защиты реакторов и насосы контура первичного теплоносителя обесточены отключением кабелей в соединительных коробках, коммутационная аппаратура обесточена, ручные приводы компенсирующих органов обварены электросваркой, несанкционированный доступ в реакторные выгородки исключён). Мероприятия по обеспечению ядерной безопасности на кораблях выполнены по документации, разработанной проектантами ППУ, для режима содержания корабля в состоянии ожидания размещения его в ремонт. Обеспечение непотопляемости, взрывопожаробезопасности и жизнедеятельности кораблей, с учетом истечения межремонтных сроков корпуса, основного оборудования, систем и механизмов, в том числе обеспечивающих безопасность содержания кораблей и повседневную жизнедеятельность экипажей, представляет сегодня сложную организационно-техническую задачу, решение которой требует ежегодного вложения значительных бюджетных средств, отвлечения на эти цели большого количества людских и материальных ресурсов. Учитывая опыт комплексной утилизации АПЛ и отсутствие, в настоящее время, окончательного выбора вариантов утилизации кораблей с ЯЭУ на предприятиях, с отличающейся друг от друга промышленной инфраструктурой, а также необходимость большого объёма работ по разработке документации на утилизацию НК с ЯЭУ, для обеспечения выполнения комплекса работ по утилизации надводных кораблей с ЯЭУ на начальной стадии необходимо выполнить технико-экономическое обоснование варианта утилизации кораблей с определением порядка взаимодействия предприятий и по его результатам выполнить разработку комплектов конструкторской, проектно- организационной и технологической документации (КПОД) для каждого проекта корабля отдельно. Перечень такой документации должен разрабатываться с участием проектантов кораблей, проектантов ЯЭУ и технологических организаций, имеющих соответствующие разрешения на этот вид деятельности. Для финансирования работ по разработке документации и практической реализации утилизации кораблей целесообразно привлечь средства, выделяемые иностранными донорами по программе Глобального партнёрства. Проектными и конструкторскими организациями России в настоящее время выполняются проработки вариантов утилизации надводных кораблей с ЯЭУ применительно к судоремонтным предприятиям, на которых может быть осуществлена утилизация указанных НК с ЯЭУ. Габаритные и весовые характеристики реакторных помещений, сформированных при утилизации НК с ЯЭУ, в 2-3 раза будут превышать аналогичные показатели формируемых реакторных отсеков АПЛ. Как в Северо- Западном, так и в Тихоокеанском регионах береговая инфраструктура обращения с реакторными отсеками АПЛ и реакторными помещениями НК с ЯЭУ отсутствует. Поэтому в ближайшей перспективе наиболее целесообразным будет являться вариант формирования из НК с ЯЭУ плавучего блока с реакторным помещением. Для вырезки из корпуса корабля плавучего блока с реакторным помещением корабль необходимо поставить на твёрдое основание (в сухой или плавучий док) и провести отделение носовой и кормовой оконечности корабля от средней части (реакторного помещения), сформировать плавучий блок реакторного помещения. Доки, соответствующие кораблестроительным элементам кораблей проекта 1144 и 1941, имеются на ФГУП «30 СРЗ» МО РФ (ПД-41), на ФГУП «82 СРЗ» МО РФ (ПД-50) и на ФГУП «МП «Звёздочка» (переходная сухая док-камера на 2 стапельных места). При этом ввод в переходную док-камеру и постановка на твёрдое основание НК с ЯЭУ проекта 1144 возможна только при уменьшении его длины и ширины. На ФГУП «ДВЗ «Звезда» имеется плавучий док «Паллада», который, в случае использования его для выполнения работ по вырезке и формированию плавучего блока реакторного помещения корабля проекта 1941, необходимо модернизировать с добавлением к нему дополнительной секции с целью увеличения грузоподъёмности дока до 25000 т. и выполнить дноуглубительные работы котлована в бухте Большой Камень для погружения модернизированного плавучего дока «Паллада» (разработчик плавучего дока «Паллада» - Херсонское судостроительное производственное объединение, Украина). В процессе утилизации надводных кораблей с ЯЭУ ожидается образование большого количества жидких радиоактивных отходов (ЖРО) средней и низкой активности (в 2,5 раза больше чем на АПЛ класса «Тайфун»), а также выход больших объёмов жидких и твёрдых токсичных промышленных отходов (чрезвычайно опасных и умеренной степени опасности), количество которых в 4-8 раз превышает выход токсичных отходов при утилизации АПЛ класса «Тайфун» и почти в 20 раз (по жидким отходам) чем при утилизации ПТБ проекта 326М. В таблице 1 приведены сравнительные данные по выходу токсичных промышленных отходов при утилизации надводного корабля проекта 1144, АПЛ класса «Тайфун» и ПТБ проекта 326М.
Таблица 1
Суммарное количество жидких и твёрдых токсичных промышленных отходов по классам опасности
Следует отметить, что до настоящего времени в регионах на предприятиях производящих работы по утилизации АПЛ, отсутствует современная промышленная инфраструктура по переработке и хранению токсичных отходов. Большинство имеющихся судов АТО уже выслужили установленные сроки службы, устарели морально и технически, материальная часть выслужила установленные сроки эксплуатации. Часть из них уже утилизирована. В отстое и в процессе утилизации, на настоящее время, находится более 30 судов АТО различных проектов и классов. Почти для трети ранее построенных и переоборудованных судов АТО установленным порядком продлены установленные сроки службы и они продолжают находится в эксплуатации и используются в процессе комплексной утилизации атомных подводных лодок, надводных кораблей с атомными энергетическими установками и судов АТО. В состав судов АТО ВМФ, в том числе выведенных из эксплуатации, входят: - плавучие технические базы (ПТБ) перезарядки реакторов (самоходные) класса «Малина» и ПТБ (несамоходные) проектов 326 и 326М, выполняющие выгрузку ОЯТ из утилизируемых АПЛ на судоремонтных заводах, его временное хранение в ХОЯТ и передачу ОЯТ на транспортёры; сбор временное хранение и переработку ЖРО; сбор и временное хранение ТРО; - технические танкеры проекта 11540 (самоходный), осуществляющие сбор и переработку ЖРО; - технические наливные танкеры проектов 1783 (несамоходные) и 1783А (самоходные), осуществляющие сбор с объектов утилизации и временное хранение ЖРО; - плавучие ёмкости ПЕк-50 (несамоходные) предназначены для сбора и временного хранения низко и среднеактивных ЖРО в местах утилизации кораблей с ядерными энергетическими установками; - плавучие контрольно-дозиметрические станции (ПКДС) на судоремонтных заводах Минобороны России осуществляющих утилизацию АПЛ, НК С ЯЭУ и судов АТО; - самоходный морской транспорт (СМТ) «Северка» типа «ТИССА», выполнявший транспортирование на борту судна контейнеров типа 11 и типа 12 с ОЯТ АПЛ из береговых баз хранения ОЯТ к железнодорожному терминалу. В Северо-западном регионе России для обслуживания атомных ледоколов и судов с атомными энергетическими установками ОАО «Мурманское морское пароходство» («ММП») построены или были переоборудованы следующие суда АТО: - плавучая техническая база перезарядки реакторов «Имандра», выполняет перезарядку реакторов ледоколов и судов с АЭУ ОАО «ММП», а также выгрузку ОЯТ из реакторов утилизируемых АПЛ на судоремонтных заводах Мурманской области, его временное хранение в бортовых хранилищах и передачу ОЯТ на ПТБ «Лотта»; - плавучая техническая база «Лотта» оборудована постом загрузки транспортных радиационно-защитных контейнеров ТК-18 чехлами с ОТВС и хранилищем для размещения 6 транспортных радиационно-защитных контейнеров ТК-18, осуществляет приём ОЯТ из плавучих технических баз ВМФ и плавучей технической базы «Имандра», временное хранение, транспортирование, упаковку ОЯТ в ТК-18. Передача ТК-18 на железнодорожные транспортёры производится береговым краном; - плавучая техническая база «Лепсе». В период 1963-1981 гг. судно обслуживало атомные ледоколы (осуществляло перезарядку реакторов, сбор и временное хранение РАО). С 1981 года использовалась для хранения ОЯТ и РАО. В 1990 г. выполнен доковый ремонт и подготовка судна к хранению на плаву с ОЯТ и РАО. Выведена из эксплуатации; - плавучая техническая база «Володарский». Основное предназначение- хранение ТРО, в том числе загрязнённого технологического оборудования и отработавшей шихты ионообменных фильтров активности 1 контура, выведена из эксплуатации; - танкер «Серебрянка» осуществляет сбор, временное хранение и транспортирование ЖРО. На ФГУП «МП «Звёздочка» для сбора, транспортирования и временного хранения ЖРО из атомных объектов на предприятиях г. Северодвинска имеется несамоходный танкер «Осетия». Для сбора и переработки ЖРО, образующихся при утилизации АПЛ, НК С ЯЭУ и судов АТО в Приморском крае на ФГУП «ДВЗ «Звезда» имеется плавучий завод ПЗРО-500. Длительные сроки эксплуатации судов АТО, выполняемые ими работы по обслуживанию атомных подводных лодок, где имели место радиационные аварии, привели к увеличению активности хранимых жидких радиоактивных отходов и загрязненности поверхности палуб, помещений и оборудования. Технология утилизации судов АТО, корпус которых не может служить надежным иммобилизационным барьером на путях миграции радионуклидов, в силу количества и специфики хранимых опасных грузов и конструктивных особенностей корпуса и хранилищ, износа корпусных конструкций, значительно отличается от сложившейся на сегодняшний день технологии утилизации АПЛ, а также от проектов утилизации надводных кораблей с ЯЭУ. Сложное пространственное расположение систем, оборудования и элементов насыщения внутри корпуса и надстроек судна, наличие радиоактивных загрязнений требует создания условий для обеспечения доступа и организации широкого фронта работ с радиоактивным оборудованием. Необходимо создание средств выгрузки крупногабаритного радиоактивного оборудования, отдельных частей систем и элементов насыщения с утилизируемого объекта на специализированные береговые участки и площадки. Необходимо создание инфраструктуры для сбора, переработки, упаковки, размещения и хранения, в том числе захоронения образующихся РАО (ЖРО и ТРО). При разработке технологии утилизации судов АТО необходимо ориентироваться на технические возможности судоремонтных заводов, осуществляющих утилизацию АПЛ. Между тем, существенное отличие конструктивно-технологических особенностей атомных подводных лодок и судов АТО в условиях судоремонтного производства, требует для обеспечения утилизации последних, применения иных технологических решений и организационных схем. Поэтому, исходя из специфики эксплуатации и конструктивно-технологических особенностей судов АТО, образования больших объёмов ТРО при их утилизации и в виду отсутствия в регионах России современного, высокопроизводительного комплекса по переработке, кондиционированию и хранению ТРО различной степени активности, с целью снижения экологических рисков, при невозможности единовременной и полной утилизации судна АТО, в настоящее время и в ближайшей перспективе принято, как и в случае с реакторными отсеками АПЛ, осуществлять утилизацию судов АТО по отсроченному варианту в три этапа:
- на первом этапе выполняются работы по подготовке судов АТО на судоремонтном предприятии к временному хранению на плаву, удалению с них накопленных на судне РАО и передача подготовленных к временному хранению судов АТО от ВМФ на ФГУП «СевРАО» или ФГУП «ДальРАО» для временного хранения до передачи на утилизацию;
- на втором этапе осуществляется хранение судов АТО на плаву. Этот процесс может длиться несколько лет (по необходимости) при строгом соблюдении требований нормативной и технической документации на организацию хранения корпусных упаковок на плаву;
- на третьем этапе – окончательная утилизация судов АТО, переработка, кондиционирование и передача ТРО на хранение или захоронение. Для выполнения работ по третьему этапу необходимо создание промышленной инфраструктуры по сбору, переработке и захоронению ТРО.
Учитывая различное техническое состояние и степень радиоактивного загрязнения судов АТО разработка рабочей технологической документации по подготовке конкретного судна АТО к временному хранению на плаву или утилизации должна осуществляться предприятиями на основании принципиальной технологии и результатов комплексного инженерного и радиационного обследования каждого судна перед постановкой его на предприятие.