Что такое новый безопасный конфайнмент Чернобыльской АЭС?

Этот комплекс состоит из 19 подструктур, включая основное: защитное сооружение в виде арки со специальной двойной обшивкой, а также особые фундаменты, западную и восточную торцевые стены, нестандартные мостовые краны, многофункциональную систему вентиляции, технологический комплекс с участками дезактивации, фрагментации и упаковки радиоактивных материалов, саншлюзы, мастерские, резервное электропитание, системы противопожарной защиты, водоочистные сооружения, радиационный контроль, систему сейсмического контроля и контроля состояния строительных конструкций, систему связи и промышленного телевидения, ЗСТВ, интегрированную систему управления, другие вспомогательные системы и технологические помещения.

Таким образом, грандиозная арочная конструкция, с пролетом в 257 метров, высотой 109 метров (это 35-этажный дом), длиной свыше 160 метров (это полтора футбольных поля) и весом более 36 тысяч тонн, известная всему миру как «Арка», — это лишь часть сложной инженерной системы НБК.

НБК как один из этапов Плана осуществления мероприятий на объекте «Укрытие»

Все знают, что после аварии в Чернобыле над разрушенным реактором атомной станции героически и в кратчайшие сроки (206 дней) возвели «Саркофаг», или, правильнее, объект «Укрытие» — сооружение из бетона и металла, прикрывающее развалы, оставшиеся после взрыва.

На момент аварии внутри реактора находилось почти 200 тонн ядерного топлива, которое после взрыва превратилось в невероятное количество топливо-содержащих материалов (ТСМ). Две иллюстрации ниже показывают объемы радиоактивных веществ, находящихся внутри разрушенного 4-го энергоблока, и виды ТСМ по помещениям.

Как вы можете видеть, мощность дозы в некоторых точках и сегодня составляет тысячи рентген (например, 2050 Р/ч в пом. 505/3). Внутри Саркофага осталось около 95% из того топлива, которое было в реакторе на момент аварии.

Из-за высочайших темпов строительства и применения дистанционных методов выполнения некоторых работ в 1986-м герметичность «Укрытия» оставляет желать лучшего: общая площадь щелей в кровле и стенах составляет 1000 м². Дистанционные методы монтажа конструкций и невозможность применять сварку для их соединения не позволили оценить объект как устойчивое сооружение.

Проведенная в 2008 году стабилизация уменьшила риски обрушения строительных конструкций, тем самым был достигнут некоторый уровень стабильности объекта «Укрытие», но только до 2023 года. В дальнейшем необходимо будет или стабилизировать ненадежные строительные конструкции, или их демонтировать.

И, наконец, лавообразные топливо-содержащие материалы, находящиеся внутри, постепенно самопроизвольно разрушаются, переходят из связанного состояния в подвижные частицы пыли, а значит, существует риск, что при аварийном обрушении части конструкций эта радиоактивная пыль может подняться и пойти с воздушными потоками в любом направлении.

Помимо этого, из-за ограниченного или невозможного доступа во многие помещения нет информации о том, что происходит внутри немалой части «Укрытия», то есть в принципе отсутствуют надежные количественные оценки разных видов опасности внутри ОУ.

Согласно подписанному в декабре 1995 года «Меморандуму о взаимопонимании между правительством Украины, правительствами стран Большой семерки и Комиссией Европейского Сообщества о закрытии Чернобыльской АЭС», в рамках проекта TACIS «Чернобыльский блок 4. Краткосрочные и долгосрочные мероприятия — Мероприятия 2 + 4» был разработан Рекомендуемый курс действий.

В продолжение работ по данному проекту при взаимодействии Комиссии Евросоюза (КЕС), Украины, США и группы международных экспертов был разработан «Shelter Implementation Plan» («План осуществления мероприятий на объекте „Укрытие“» (SIP), принятый на заседании Большой семерки в июне 1997). Этот план определил основную концепцию, в том числе ряд шагов, направленных на приведение объекта «Укрытие» в экологически безопасное состояние.

Создание SIP стало кульминацией усилий, прилагаемых Украиной и международным сообществом с целью разработки экономически и экологически приемлемого подхода к решению проблем объекта «Укрытие блока № 4 ЧАЭС».

В «Плане осуществления мероприятий на объекте «Укрытие» для управления проектом и последующей его реализации в виде ключевых решений были определены три этапа:

1. Подтверждение решений по стабилизации, определение степени возможности выполнения ранее предложенных работ по стабилизации, включающих обеспечение необходимого доступа к местам выполнения работ и защиту персонала при выполнении этих работ внутри объекта «Укрытие».
2. Решение по стратегии извлечения топливосодержащих материалов (ТСМ), которое определит оптимальный способ и срок извлечения ТСМ с обоснованием расходов и степени возможности выполнения.
3. Решение относительно стратегии создания оптимальной локализирующей оболочки, которое определит ее функции. На основе этого решения и стратегии извлечения ТСМ будет разработан концептуальный проект, который подтвердит решение по стабилизации, защите и необходимости локализирующей оболочки.

В рамках SIP было принято решение, что наиболее оптимальным будет создание над объектом «Укрытие» грандиозной Арки (НБК), которая бы накрыла объект «Укрытие» на ближайший век.

Первая и основная функция НБК — ограничение радиационного влияния объекта «Укрытие» на население, персонал и окружающую среду как в условиях нормальной эксплуатации ОУ, так и в случае аварийных ситуаций (например, обрушений элементов Саркофага от ветхости или в процессе демонтажа).

В случае любого обрушения элементов строительных конструкций Саркофага после того, как НБК займет свое проектное положение над объектом «Укрытие», поднявшаяся пыль останется внутри Арки. Это гарантируется еще одной технологической хитростью.

Если посмотреть на НБК в разрезе, можно увидеть, что Арка зачем-то имеет две стенки: внешнюю и внутреннюю. Дело в том, что между этими стенками на протяжении всей эксплуатации НБК будет нагнетаться теплый и сухой воздух. Нагнетаться — чтобы создать избыточное давление, которое предотвратит выход радиоактивных веществ из-под Арки наружу. А теплый сухой воздух — чтобы предотвратить образование конденсата и, соответственно, появление коррозии на металлических (т.е. практически всех) деталях конструкции Арки. Автовладельцы знают, сколько стоит машина в сухом гараже и как быстро сгнивает во влажном помещении. А Арке нужно простоять, как минимум, 100 лет.

Вторая по значимости функция НБК — создание условий для демонтажа нестабильных конструкций объекта «Укрытие», а также для извлечения и сортировки ТСМ и РАО, удаления накопленной воды и других работ внутри Саркофага. Что это значит?

Это значит, что в идеале после того, как НБК накатят на Саркофаг, загерметизируют и введут в эксплуатацию, мы сможем дистанционно при помощи закрепленной уже сегодня системы кранов:

а) разобрать крышу «Саркофага»;
б) закрепить то, что нестабильно;
в) поудалять все остальные конструкции, которые могут рухнуть;
г) начать разбираться со всем тем радиоактивным безобразием, что находится внутри ОУ.

Еще одной функцией НБК можно назвать физическую защиту «Укрытия» от внешних проникновений любого типа. Причем сюда входят как глобальные угрозы землетрясения, так и просто несанкционированный доступ непонятных людей к ТСМ и радиоактивным отходам (РАО).

НБК, по заверениям конструкторов, с легкостью выдержит смерч класса 3 (такие случаются раз в 1.000.000 лет) и землетрясение интенсивностью в 6 баллов по шкале MSK 64 (такие случаются раз в 10.000 лет, а Украина находится в зоне низкого сейсмического риска), ну и наконец, банальные перепады температуры в диапазоне от -43 до +45°С.

Кроме того, Арка защищает находящиеся внутри ОУ ТСМ от попадания влаги, ветра, от перепадов температур и прочих деструктивных факторов, превращающих ТСМ в пыль. То есть сохраняет то, что находится внутри ОУ в более-менее стабильном состоянии.

По существующей сегодня стратегии, основанной на опыте по обращению с РАО других стран, все высокоактивные РАО, которые будут извлечены из ОУ, мы должны после определенной обработки захоронить в глубоких геологических формациях. И тут возникает ряд проблем.

Во-первых, подходящие глубокие формации в Украине надо еще поискать. Во-вторых, чтобы туда доставить ВРАО с ЧАЭС, необходимо будет осуществлять их транспортировку в спецтранспорте по дорогам общего назначения. Что касается остальных РАО, вынутых из ОУ, их необходимо переработать на заводе по переработке жидких радиоактивных отходов или на комплексе по обращению с твердыми РАО (жидкое — выпаривать, твердое — сжигать и паковать, а затем засыпать в контейнеры и заливать бетоном).

В любом случае, после всех необходимых процедур объемы извлеченных радиоактивных отходов можно смело умножать на 3. Теперь еще раз взгляните на картинку с объемами ТСМ внутри «Укрытия» и скажите, какие геологические формации способны вместить такое количество РАО?

В связи с вышесказанным, сейчас рассматривается концепция «захоронения на месте», которая доказывает, что эффективнее, безопаснее и дешевле оставить все, что есть в «Саркофаге», внутри «Саркофага», предварительно проведя сортировку, анализ, учет и контроль содержимого.

Есть еще одна проблема. Дело в том, что финансирование проекта НБК со стороны Запада заканчивается в первый день эксплуатации объекта, то есть в конце 2017 года. Эксплуатация НБК — финансовая проблема сугубо Украины. Учитывая ситуацию в стране, можно говорить о том, что в ближайшем будущем есть шанс недофинансирования не только работ по демонтажу внутри ОУ, но и по эксплуатации самого НБК.

Кем и за какие деньги строится Арка?

Инженером проекта является Группа управления проектом (ГУП) — Bechtel (США) — Bettelle Memorial (США) — ЧАЭС.

Подрядчиком, отвечающим за проектирование, закупки и строительство, является совместное предприятие NOVARKA, объединяющее две французские компании — VINCI Construction Grands Projets и BouyguesTravaux Publics.

Финансирование проекта идет из специально созданного Чернобыльского фонда «Укрытие» (ЧФУ), а распорядителем средств ЧФУ является Европейский Банк Реконструкции и Развития (ЕБРР).

Суммарная стоимость Арки составила около 1,5 млрд евро.

Общее время строительства НБК составило 10 лет. Контракт был подписан 10 августа 2007 года, 29 октября 2007 года начались работы, в ноябре 2017 года работы по строительству должны быть закончены и НБК должен быть введен в опытно-промышленную эксплуатацию.

На строительстве задействованы специалисты подрядных и субподрядных организаций из 27 различных стран мира. Однако основной объем работ выполняется 2000 украинских работников, из которых более 1000 постоянно присутствуют на площадке. 50 человек на площадке заняты только защитой от радиации.

Основные Субподрядчики:

• CIMOLAI — Италия: Рабочий проект и изготовление стальных конструкций.
• PaR — США: Проектирование и изготовление Системы основных кранов.
• OKYANUS — Турция: Проектирование, поставка и установка обшивки.

Как строится Арка?

Все началось с невероятного объема подготовительных работ. Лишь для того, чтобы начать стройку, с места будущего строительства было вывезено больше 55 тысяч кубометров твердых радиоактивных отходов и технологических материалов.

Когда строился «Саркофаг», большое количество всевозможной «грязи» прикапывалось прямо тут же, ибо не было когда и куда вывозить зараженное добро. В итоге невероятные объемы земли, выкопанной при подготовке площадки, пошли не как мусор, а как РАО, заодно отрыли несколько машин и механизмов.

Только для устройства временных и постоянных фундаментов Арки было забито 396 металлических свай, пробурено 376 буро-инъекционных свай, смонтировано 8 тысяч тонн арматуры, залито 39 тысяч кубометров бетона.

Затем, при помощи особых домкратов от фирмы Mammoet, по отдельности поднимались две части Арки. Восточная часть была поднята в октябре 2013 года и передвинута по особым рельсам на 112 метров в сторону. После — в октябре 2014 — была поднята Западная часть. После подъема Западной Восточную часть прикатили обратно и обе части невероятным количеством болтов соединили между собой и домонтировали опорные части и боковые сегменты.

Стягивание болта с гайкой бывает 3-х видов: недотянули, перетянули и попали. В первом случае мы имеем люфт, во втором — сорванную резьбу, в третьем — благодарность руководства и безопасность.

При монтаже Арки использовали 650 тысяч болтов. Стоимость одного такого болта — в районе 25 евро. Особенность болта — в особом концевике, который в момент эффективной степени зажима отваливается, давая понять, что все, хватит.

В настоящее время на НБК практически все основные системы уже смонтированы.

Параллельно с работами в зоне монтажа «Арки» в объекте «Укрытие» возводятся торцевые стены — это стабильные и основательные конструкции, к которым примкнет НБК. Работа ведется украинскими подрядчиками в очень непростых радиационных условиях внутри объекта «Укрытие».

И хотя в зоне монтажа НБК средняя мощность дозы достаточно невысока, многие работы на пути перемещения «Арки» в финальную точку и, особенно, в месте проектной остановки являются радиационно опасными.

Для обеспечения ядерной, радиационной и общепромышленной безопасности монтируется интегрированная система управления НБК.

Также создается система пожарной безопасности и физической защиты, монтируются сети связи и телевидения. Для обеспечения демонтажа нестабильных конструкций смонтировано крановое оборудование.

В ноябре 2016 года эту громаду по особым рельсам передвинули и разместили непосредственно над Саркофагом.

В течение 2017 года будут проводиться окончательные работы, герметизация, монтаж вспомогательных помещений и оборудования, и в декабре 2017 года НБК будет введен в опытно-промышленную эксплуатацию.

После ввода в эксплуатацию НБК остатки разрушенного блока, несмотря на новое укрытие, по-прежнему будут представлять опасность. Законом Украины «Про Загальнодержавну програму зняття з експлуатації Чорнобильської АЕС та перетворення об'єкта „Укриття“ на екологічно безпечну систему» предусмотрено преобразование объекта в экологически безопасную систему, для чего необходимо выполнить обширный комплекс мероприятий.

• Нужно демонтировать нестабильные конструкции ОУ, разработать технологии извлечения ТСМ, удалить и захоронить все остающиеся в объекте РАО.

Наиболее актуальным вопросом становится демонтаж нестабильных конструкций, который должен завершиться до истечения установленного срока стабильности ОУ — 2023 г. Однако данные работы выходят за рамки финансируемых работ Чернобыльским Фондом «Укрытие», и источник их финансирования все еще не определен.

Затраты на эксплуатацию НБК лягут на государственный бюджет Украины тяжелым бременем, поскольку в активной фазе — по предварительным оценкам — они превысят эксплуатационные расходы ОУ ориентировочно в 5 раз и составят порядка 60 млн. долларов США в год.