Взгляд генпроектировщика на объект «Укрытие» Чернобыльской АЭС 20 лет спустя...

И.К.Моисеев, В.Д.Сафутин, М.И.Завадский, ФГУП «ВНИПИЭТ»

Чернобыльская АЭС расположена в 150 км от г. Киева. Общая мощность четырех энергоблоков составляла 4 млн. кВт. Последний четвертый энергоблок, созданный по проекту института «Гидропроект» (г.Москва), был введен в эксплуатацию 30 декабря 1983 г.

26 апреля 1986 года в 1 час 23 мин. 49 сек. на четвертом энергоблоке, в процессе остановки его на профилактический ремонт и проведении эксперимента на восьмом турбогенераторе, произошла крупнейшая техногенная катастрофа на атомном объекте.

Мощным взрывом, в зоне реактора, была разрушена вся реакторная установка и строительные конструкции с отм. + 15,0 до + 70,0м (кровля).

Находящееся в реакторе урановое топливо в количестве 180 тонн было разбросано по помещениям четвертого энергоблока, частично выброшено на кровлю машзала и на территорию вокруг АЭС.

Объем аварии усугубился пожаром. Радиоактивные газы и летучие радионуклиды были унесены в атмосферу. Четвертый блок дышал тысячами рентген, представлял собой недоступный и опасный для жизни и здоровья мощный источник излучения и аэрозольного радиоактивного загрязнения. Поэтому локализовать аварию необходимо было в кратчайшие сроки, чтобы не превратить ее в экологическую катастрофу большего масштаба.

26 апреля была создана Правительственная комиссия, которая в тот же день прибыла на Чернобыльскую АЭС и установила, что четвертый энергоблок не подлежит восстановлению. В связи с чем, было принято решение о создании над разрушенным энергоблоком локализующего сооружения. Решением Правительства работы по ликвидации последствий катастрофы были поручены Минсредмашу (Министр Е.П.Славский), а проектирование локализующего сооружения была поручена ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» (Санкт-Петербург).

ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» являлся и является одним из крупнейших и ведущих проектных институтов страны, который с 1945 г. занимался проектированием объектов атомной энергетики и промышленности.

Комплексная бригада из специалистов ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» была организована 19 мая 1986 года и размещена в институте «Оргстройпроект» в г.Москве. Руководителем комплексной бригады проектировщиков был назначен главный инженер ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» В.А.Курносов.

Учитывая особую ответственность создаваемого сооружения, были проработаны несколько десятков вариантов. Все они сводились к двум направлениям: созданию «Холма» из песка, бетона, металлических шаров; и созданию железобетонной «Арки» пролетом 250?З00м. Первое направление было отклонено, так как не обеспечивало ядерную и радиационную безопасность будущего укрытия и не позволяло управлять процессами, происходящими внутри него. Второе направление - «Арка» - требовало на свою реализацию не менее 1,5-2-х лет. О сложности задачи, которую необходимо было решить проектировщикам можно судить по следующему:

- требовалось перекрыть разрушенный энергоблок площадью, равной шести футбольным полям (300?100м);

- строительные решения должны обеспечить дистанционное сооружение объекта;

- проектные решения должны позволить реализовать проект за 3-4 месяца.

Специалистами ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» была предложена конструкция перекрытия с максимальным использованием сохранившихся после взрыва железобетонных конструкций, включая деформированные при взрыве сооружения и, как выяснилось потом, это было единственное решение, которое позволило до предела сократить сроки возведения объекта, названного «Укрытием». Это был инженерный риск, но другого выхода не было. Для обеспечения надежности будущего сооружения были выполнены сложнейшие расчеты, конструкции, на которые опиралось «Укрытие», были усилены с помощью корсетов и коронок. Наиболее ответственные опоры были дистанционно испытаны.

Принцип строительства, практически, без участия человека, состоял в постепенном приближении от границ к центру разрушенного блока с предварительным устройством защитных конструкций. Сначала была покрыта бетоном (толщиной ~500мм) территория вокруг разрушенного энергоблока и возведены защитные бетонные стены высотой 8-9м по периметру здания.

Начиная с середины мая в г. Чернобыль была организована комплексная бригада проектировщиков из ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ», которая менялась через 25-30 дней.

В связи с появлением кранов фирмы «Демаг» грузоподъемностью 650 тонн, строительные конструкции были перепроектированы на более укрупненные элементы весом до (200 тонн), что позволило значительно сократить количество опор, внутри разрушенного энергоблока трудоемких по исполнению. Все проектные работы выполнялись специалистами ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ», находящимися в г. Чернобыле.

С мая месяца 1986г. специалисты научного отделения ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» на территории ЧАЭС выполняли очень важную работу по дезактивации передвижной автотехники, оборудования, и помещений первых 3-х энергоблоков ЧАЭС. Выдавали рекомендации и сами участвовали в дезактивационных работах, что позволило снизить общий радиационный фон на территории ЧАЭС.

В октябре 1986г. комиссия Госстроя посетила г. Чернобыль, объект «Укрытие» и определила после изучения выполненных чертежей и состояния разрушенного энергоблока, срок безопасной эксплуатации объекта «Укрытие» - 25 лет.

30 ноября 1986г. введенный объект «Укрытие» был принят Государственной комиссией и передан для долговременного обслуживания. Всего за 5,5 месяцев в исключительно тяжелых радиационных условиях было создано уникальное защитное сооружение над разрушенным блоком АЭС. С возведением «Укрытия» были решены все основные проблемы - обеспечена надежная консервация разрушенного блока; предотвращен выход радиоактивных аэрозолей в окружающую среду; исключена возможность возникновения самоподдерживающей цепной реакции; создана возможность управления и контроля всех процессов, происходящих внутри разрушенного блока.

Из общего числа сотрудников ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» в работах по созданию объекта «Укрытие» и дезактивации сооружений, техники и территории 30-километровой зоны вокруг ЧАЭС участвовало 374 человека, из них в 1986-87 гг. - 295 человек.

На сегодняшний день из этого большого коллектива по прежнему работает на своих рабочих местах - 72 человека или чуть более 19% от общего числа сотрудников, принимавших участие в ликвидации последствий аварии на Ч АЭС.

Из покинувших ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» более 300 проектировщиков и научных сотрудников: 22 человека умерли по разным причинам (из них только у трех человек можно признать основной причиной - радиационное воздействие в Чернобыле: это люди, получившие радиационное воздействие более 25 рентген (Курносов В.А. - бывший Генеральный директор, Багрянский В.М. - зам. главного инженера и Щапков Д.С. - проектировщик «ОУ»).

46 человек стали инвалидами-Чернобыля и имеют официальную связь заболевания с пребыванием в зоне радиационного поражения (лучевиками).

Если говорить об общих цифрах, то в проектном сопровождении работ на Чернобыльской АЭС участвовало более 50% от общего числа сотрудников ВНИПИЭТ, побывавших в зоне ЧАЭС, около 45% - участвовали в дезактивационных работах и 5% - это вспомогательный и обслуживающий персонал (водители и ремонтники).

Средний возраст сотрудников ВНИПИЭТ, побывавших на ЧАЭС после аварии, - 50 лет, молодых сотрудников, окончивших школы, техникумы и ВУЗы в 1984-1986г.г. среди них не было.

Руководство института наоборот старалось послать на аварийную станцию наиболее квалифицированный персонал, поэтому в числе чернобыльцев было:

- 7 действующих и будущих главных инженеров проекта и их заместителей;

- 12 руководителей высшего звена;

- 1 член-корреспондент АН СССР;

- 14 докторов и кандидатов наук.

В 1987-1988г.г. специалисты ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» совместно с ЧАЭС институтом Курчатова провели дополнительное обследование состояние строительных конструкций к ядерно-радиационное состояние объекта «Укрытие». На основании результатов обследования в течение 1988-1992г.г. было выполнено и реализовано более 50 проектов по усилению наиболее ответственных конструкций, что значительно повысило надежность и безопасность «Укрытия».

Учитывая, что срок безопасной эксплуатации «Укрытия», определенный комиссией Госстроя в 25 лет (закончится в 2012г.), в течение 1989-1990г.г. специалистами ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» совместно с рядом научно-исследовательских институтов было выполнено технико-экономическое обоснование вариантов преобразование «Укрытия» в долговременную экологически безопасную систему. Было разработано три основных варианта: «Зеленая лужайка» - полная разборка «Укрытия»; «Арка» - возведение новой арки над «Укрытием» пролетом 250-300м и «Монолит». Основная идея варианта «Монолит» заключается в том чтобы без извлечения ураносодержащих масс поэтапно заполнить все свободные объемы «Укрытия» бетоном, превратив его в монолитное, прочное долговременное (сроком службы до 500 лет) сооружение. В марте 1991г. на последнем заседании НТС Минсредмаша было рекомендовано принять для дальнейшей разработки вариант «Монолит», т.к. для реализации вариантов «Зеленая лужайка» и «Арка» отсутствуют на ближайшие 50 лет технические и экономические возможности. В течение 1991-1992г.г. вариант «Монолит» был разработан на стадии «Проект». Было выполнено научно-техническое и экспериментальное обоснование надежности омоноличенного блока в части ядерной и радиационной безопасности. Обоснована конструктивная надежность и долговечность.

В 1994-1995г.г. по предложению Украины французская фирма «Альянс» разработала проект накатной железобетонной арки пролетом 300м., высотой 170м. После детального изучения проекта специалисты Украины пришли к выводу, что данный проект «Арки» технически невозможно реализовать и он был отклонен. После этой неудачи по просьбе Украины Европейские страны и США в течение 1995-1996 гг. разработали «План реализации проекта «Укрытие» - план «Sip», состоящий из трех фаз. Первая фаза - сбор исходных данных, вторая - усиление конструкции и третья фаза - окончательное преобразование «Укрытия» в долговременное экологически безопасное сооружение. Реализовать третью фазу разработчики плана «Sip» предложили с помощью варианта «Монолит». В 1997г. план «Sip» был утвержден странами «Большой семерки». Украина подписала план «Sip» без третьей фазы.

На реализацию плана «Sip» международным сообществом должно быть выделено 800 млн. долларов США. Срок завершения плана «Sip» в 2002 году. По состоянию на 2006г. план «Sip» выполнен на ~ 50% (т.е. без III фазы).

После печальных событий в апреле 1986 г. и возведения объекта «Укрытие» прошло 20 лет и за это время не зафиксировано ни единого нарушения ядерной и радиационной безопасности. По данным геодезических наблюдений даже после землетрясения в 1990г. силой в 4 балла никаких изменений в положении строительных конструкций не произошло. Свою задачу нормализации радиационной обстановки на территории Чернобыльской АЭС и окружающей зоне объект «Укрытие» вот уже 20 лет выполняет успешно.

Необходимо отметить, что до окончания срока безопасной эксплуатации «Укрытия», осталось 5 лет. После 2011 г. эксплуатация объекта «Укрытие» перейдет в фазу негарантированной безопасности. Поэтому реализация проекта преобразования «Укрытия» в долговременную экологически безопасную систему должно уложиться в возможно короткие сроки имея ввиду и то обстоятельство, что внутри объекта «Укрытие» находится ~130 т урансодержащих масс, ~10 т отработанного ядерного топлива, десятки тонн радиоактивной пыли.

Специалисты ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ», которые проектировали «Укрытие», а с 1988 г. занимаются вопросами его модернизации, считают, что указанные выше проблемы могут быть эффективно решены в короткий срок в рамках разработанной ими концепции омоноличивания (проект «Монолит»).

Реализация проекта "Монолит" позволила бы обеспечить:

- предотвращение обрушения существующих строительных конструкций;

- исключение радиоактивных выбросов в атмосферу и перенос радионуклидов в почву и грунтовые воды;

- связывание всех радиоактивных элементов сооружения;

- ядерную безопасность объекта в статике и при любых внешних воздействиях за счет исключения возможности перемещения ТСМ;

- предотвращение поступления влаги к ТСМ;

- конструктивную надежность на бесконечно длительный период - 500 и более лет.

При этом не потребуется:

- конструирование и изготовление дорогостоящих механизмов для извлечения ТСМ;

- перемещение огромного количества радиоактивных отходов;

- создание объектов по переработке отходов, хранилищ для их содержания и выделения под все это дополнительных территорий.

До 1994 году в рамках проекта «Монолит» были проведены следующие работы существенного характера:

• выполнено научное обоснование надежности омоноличенного аварийного блока в части:

- ядерной и радиационной безопасности,

- теплового состояния объекта,

- радиолиза воды, поведения бетона и ТСМ,

- влияние обетонирования на глубины подкритичности;

• разработан проект организации строительства с оценкой материальных финансовых и дозовых затрат;

• выполнена паспортизация помещений аварийного блока с указанием состояния конструкций, радиационных полей, наличия ТСМ и др.;

• собраны первоочередные данные для проектирования и ведения строительно-монтажных работ, в т.ч. обследовано состояние грунтов.

При разработке проекта организации строительства были определены:

1. Требования к бетонной смеси.

2. Последовательность бетонирования.

3. Технология укладки бетона и методы производства других строительно-монтажных работ.

4. Продолжительность строительства, потребность в строительных рабочих и материальных ресурсах.

5. Методы обеспечения радиационной безопасности и дозиметрического контроля при строительстве.

6. Прогнозная оценка коллективной дозы.

В проекте были даны предложения по обеспечению надежного и безопасного функционирования омоноличенного блока, в том числе:

1. Организация эксплуатационного обслуживания.

2. Система радиационно-экологического мониторинга окружающей среды.

При разработке проекта организации строительства были определены:

1. Требования к бетонной смеси.

2. Последовательность бетонирования.

3. Технология укладки бетона и методы производства других строительно-монтажных работ.

4. Продолжительность строительства, потребность в строительных рабочих и материальных ресурсах.

5. Методы обеспечения радиационной безопасности и дозиметрического контроля при строительстве.

6. Прогнозная оценка коллективной дозы.

В проекте были даны предложения по обеспечению надежного и безопасного функционирования омоноличенного блока, в том числе:

1. Организация эксплуатационного обслуживания.

2. Система радиационно-экологического мониторинга окружающей среды.

3. Варианты возможного преобразования объекта по истечении проектного срока службы

Основные технико-экономические показатели проекта «Монолит», скорректированные по состоянию на конец 2005 года

Срок службы объекта по проекту «Монолит» - 500 и более лет

Продолжительность строительства - до 5 лет (минимальный срок- 48 месяцев)

в том числе подготовительного периода - 18 месяцев

Дозовые затраты (по состоянию на 1989 год) - 22 тыс. чел. БЭР

Количество укладываемого бетона - 200 тыс. м3

Численность строительных работников (средняя) - 450 чел.

Инвестиции (в текущих ценах), - до 850 млн. $ США.

в том числе:

на проектно-изыскательские работы и научно-техническое сопровождение - до 75 млн. $ США

ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ» способен участвовать в работах по проекту «Монолит».

В объеме проектно-изыскательских работ предполагается:

• Провести сбор исходных данных для проектирования;

• Ознакомиться с наработками других организаций по проблеме усовершенствования «ОУ», выполненными за период с 1994 по 2005 год;

• Совместно с Заказчиком проекта подготовить техническое задание на проектирование;

• Составить основные положения по проектированию и строительству и совместно с Заказчиком провести работу по их согласованию, в том числе в надзорных органах Украины;

• Принять участие совместно с украинскими и российскими организациями, а если необходимо, и с международными организациями, в разработке необходимой нормативно-технической документации и адаптации существующих норм и правил для использования в проекте «Монолит»;

• Разработать обоснование инвестиций (ОБИН);

• Выполнить оценку воздействия на окружающую среду (ОВОС);

• Разработать рабочий проект с утверждаемой частью.

На выполнение перечисленного комплекса проектных работ потребуется около 2,5 лет.

Таким образом, реализация проекта «Монолит» не только позволит надежно и безопасно связать все ядерные и радиационные материалы аварийного блока без извлечения и перемещения их по большой территории, но и обеспечит самый дешевый и мало затратный, в отношении дозовых нагрузок на строителей, способ преобразования объекта «Укрытие» в долговечное сооружение.

По материалам Международной конференции «Стратегия безопасности использования атомной энергии»

назад

Материалы из архива

8.2009 Альтернатива вертикали

Евгений Гонтмахер, член правления Института современного развития: - Остается одно-единственное: строить параллельные структуры. Как известно, Петр I не стал модернизировать стрелецкое ополчение, а с нуля сформировал по самым современным тогдашним образцам регулярную армию, перенеся на русскую почву даже такую, казалось бы, несущественную деталь обмундирования, как букли. Петр I не стал даже пытаться переделать Москву в столицу европейского государства, а соорудил посреди невских болот Санкт-Петербург… Что можно сделать сейчас?

11.2006 Духовное первично…

Е.А.Шашуков, директор музея ГУП НПО «Радиевый институт им. В.Г.Хлопина» Надежда на ренессанс ядерной энергетики заставила руководителей атомной отрасли, ученых, вузовских преподавателей, студентов обратить внимание на состояние дел в области ядерного образования, имеющего самое непосредственное отношение к кадровой политике в атомной отрасли. В частности, этот вопрос обсуждался на круглом столе, состоявшемся в Санкт-Петербурге в сентябре 2006 года, во время проведения Международного ядерного форума.

9.2009 Ядерный полураспад

Руслан Горевой, газета «Наша Версия»Авария на Саяно-Шушенской ГЭС застала врасплох и российских энергетиков, и тех, кто планировал государственный бюджет текущего года. Устранение последствий катастрофы обойдётся казне в 40 млрд. рублей. Впрочем, реально истратить на энергетику придётся в десятки раз больше. Всё дело в том, что вслед за «РусГидро», восстанавливающим разрушенную СШГЭС, в очередь за государственными миллиардами готовы выстроиться и ядерщики.