Поводження з відпрацьованим ядерним паливом в Україні. Централізоване сховище та сховище на Запорізькій

Килина Алена АлександровнаВедущий инженер лаборатории снятия с эксплуатации ядерных установок и обращения с ядерными материалами

ГП «Государственный научно-технический центр ядерной и радиационной безопасности»

Трегуб Юрий ЮрьевичСтарший научный сотрудник лаборатории сопровождения отчетов анализа и переоценки безопасности ядерных установок

ГП «Государственный научно-технический центр ядерной и радиационной безопасности»

1

Обращение с отработанным ядерным

топливом в Украине

Киев, 30 Марта 2016

1. Современные технологии обращения сОЯТ

2. Хранение ОЯТ в Украине

3. Проект ЦХОЯТ

Содержание

2

3

Современные технологии обращения с

ОЯТ

МИРОВОЙ ОПЫТ ОБРАЩЕНИЯ С ОЯТ

4

• Хранение ОЯТ в воде бассейнов выдержки на

АЭС

• Сухое / мокрое хранение ОЯТ в хранилищах на

площадках АЭС / за территорией АЭС

• Переработка ОЯТ

ХРАНЕНИЕ В БАССЕЙНАХ ВЫДЕРЖКИ АЭС

5

• Топливо, выгружаемое из

реакторов, необходимо

выдерживать в глубоких

(как правило, 13 метров и

глубже) бассейнах от 3 до

7 лет перед тем, как его

можно переводить в

хранилище

• В Соединенных Штатах оборудование для хранения ОЯТ

под водой (стеллажи хранения) являются свободно

стоящими конструкциями. В странах Европы, на Украине

и Японии стеллажи практически всегда закреплены на

плитах бассейнов

http://allthingsnuclear.org/

ПЕРЕГРУЗКА ТОПЛИВА В БАССЕЙН ВЫДЕРЖКИ

6

http://atomicexpert.com/

МОКРОЕ ХРАНЕНИЕ ОЯТ

7

Мокрое хранение предполагает

размещение отработанного

топлива в бассейнах с системой

автоматического поддержания

уровня воды.

Недостатки технологи мокрого

хранения:

• Активная система (необходимо постоянное поддержание

уровня воды системой насосов)

• Локализация всего топлива в одном бассейне (в отличие

от отдельно стоящих контейнеров СХОЯТ)

• Недолговечность (как вариант промежуточного

временного хранения)

СУХОЕ ХРАНЕНИЕ ОЯТ

8

• Сухое хранение предполагает размещение отработавшего

топлива в среде инертного газа (гелий) в пассивной

конструкции.

• В странах Европы до недавнего времени для хранения ОЯТ

использовались металлические контейнеры с топливной

корзиной внутри, размещаемые в вентилируемом

помещении (недостаток метода – необходимость создания

крупной строительной конструкции на площадке АЭС).

К.П. Сингх, Президент и Исполнительный директор Holtec International, http://www.slideshare.net/AtomNews/holtec

СУХОЕ ХРАНЕНИЕ В ВЕНТИЛИРУЕМЫХ МОДУЛЯХ

9

• Металлические контейнеры не

обеспечивают достаточной

биологической защиты. Как

следствие, АЭС развитых стран

переходят на использование

«вентилируемых модулей

хранения».

• Хранение ОЯТ в вентилируемых

модулях предполагает упаковку

топлива в герметично

заваренные металлические

контейнеры, которые помещают в

более крупный железобетонный

экранированный вентилируемый

контейнер на хранение.

http://www.slideshare.net/AtomNews/holtec

УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМ ХРАНЕНИЯ К ВНЕШНИМ ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

10

• Хранение ОЯТ в подземной полости открывает широкие

перспективы для АЭС, расположенных в зонах высокой

сейсмической активности, зонах воздействия смерчей, зонах

возможных наводнений и цунами.

• Первое подземное хранилище ОЯТ на территории США было

создано на АЭС «Гумбольт Бэй» в Северной Калифорнии,

расположенной в одном из наиболее сейсмически уязвимых

регионов Соединенных Штатов.

Хранилище ОЯТ на АЭС

«Гумбольт Бэй»

http://www.slideshare.net/AtomNews/holtec

Хранение ОЯТ в Украине

11

ОБРАЩЕНИЕ С ОТРАБОТАННЫМ ЯДЕРНЫМ ТОПЛИВОМ

ETSON JSP Workshop – “Approaches

to New Fuel Licensing in Ukraine” – 25

August, 2014

12

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000 ВВЕР-

1000

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000

ВВЕР-440

ВВЕР-440

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000

ВВЕР-1000

ДирекцияДП «НАЭК

«Энергоатом»

Ровенская АЭС

Хмельницкая АЭС

Южно-Украинская АЭС

Запорожская АЭС

Централизованное хранилище

отработанного ядерного

топлива (ЦХОЯТ) реакторов

типа ВВЭР для трех

украинских АЭС (Ровенской,

Хмельницкой, Южно-

Украинской)

В проекте ХОЯТ используются

технология и оборудование

американской компании Holtec

International

Проектная вместимость

ЦСХОЯТ:

12010 ОТВС ВВЭР-1000;

4519 ОТВС ВВЭР-440

Сухое хранилище отработанного ядерного топлива сможет принять ОЯТ Запорожской АЭС на весь период ее

эксплуатации

Проектный размер – 380 контейнеров (9000 топливных сборок ОЯТ)

В эксплуатации находится 2 очереди СХОЯТ ЗАЭС

С начала эксплуатации (состоянием на 01.10.2015) загружено 131 контейнеров (3138 топливных сборок ОЯТ)

СХОЯТ ЗАЭС

ХОЯТ-1 НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС(МОКРОЕ ХРАНЕНИЕ)

13

•В бассейнахвыдержки ядерноготопливасодержится 21284топливные сборкипри общейвместимости 21900ТВС

•Проведен рядмероприятий поповышениюбезопасностиХОЯТ-1

•Эксплуатация ХОЯТ-1 осуществляется согласно условиямлицензии Госатомрегулирования серии ЕО № 000859 от25.06.2008 г.

ХОЯТ-2 (ЧЕРНОБЫЛЬСКАЯ АЭС)

14

Проектом предусмотрено:1. Разрезание каждой ТВС на 2 части на установке по

подготовке отработанного топлива к хранению и

размещение пучков в специальный пенал – топливный

патрон.

2. Установка патронов в двустенный сухой экранированный

пенал (ДСЭП) из нержавеющей стали по 186 шт.

3. Осушка и заполнение

гелием.

4. Размещение ДСЭП в зоне

хранения отработанного топлива в

специальных бетонных модулях

хранения (БМХ).(Національна доповідь про стан ядерної та

радіаційної безпеки в Україні у 2014 році)


15

• Идет процесс строительства хранилища отработанного ядерного топлива (ХОЯТ-2)

• Проводятся испытания оборудования и систем согласноутвержденным Госатомрегулированием Техническимспецификациям ХОЯТ-2

• Строительство ХОЯТ-2 осуществляется согласно условийлицензии Госатомрегулирования Серии ЕО № 001002 от20.02.2013р.

На данный момент:

(National Report of Ukraine on Compliance with the Obligations of

the Joint Convention on the Safety of Spent Fuel Management and on

the Safety of Radioactive Waste Management, Fifth Review Meeting

Country Group V, May 13, 2015, Vienna, Austria)

16


ХОЯТ НА ЗАПОРОЖСКОЙ АЭС (СУХОЕ ХРАНЕНИЕ)

17

Обращение с ОЯТ на Запорожской АЭС

• Хранилище построено по технологии фирмы DukeEngineering & Services (DE&S) (США) совместно с SierraNuclear Corporation (SNC)

• Данный проект учитывает возможность изготовлениякомпонентов СХОЯТ на предприятиях Украины изотечественных материалов (например, на энергодарскомзаводе НСОиТ). Хранилище расчитано на 380вентилируемых контейнеров хранения (ВКХ), в которыхможно расположить 9000 кассет с ОЯТ.

• Первая очередь ЗСХОЯТ (100 ВКХ) была введена вэксплуатацию в 2001 г, вторая (280 ВКХ) – в конце 2011 г.

(Національна доповідь про стан ядерної та

радіаційної безпеки в Україні у 2014 році)

ОБРАЩЕНИЕ С ОЯТ В РЕАКТОРНОМ ОТДЕЛЕНИИ ЗАЭС

18

http://www.npp.zp.ua/Shoyat/Operation

ОБРАЩЕНИЕ С ОЯТ НА ПРОМПЛОЩАДКЕ ЗХОЯТ

19

http://www.npp.zp.ua/Shoyat/Operation

ОБРАЩЕНИЕ С ОЯТ НА ЗАЭС (ВИДЕО)

20

ГАРАНТИИ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

21

1. I-й барьер - оболочка ТВЭЛа

2. II-й барьер - многоместная корзина -

внутренний герметичный стальной

контейнер, заполненный гелием

3. Вентилируемый бетонный контейнер

(механическая и биологическая

защита, вертикальная устойчивость

корзины при транстпортировке и

хранении)

4. Бетонная площадка хранения

(конструкционная и сейсмическая

устойчивость)

Защитные барьеры локализации радиоактивности

http://www.npp.zp.ua/Shoyat/Safety

Проект ЦХОЯТ

22

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ЦХОЯТ

23

Для выполнения «Плана мероприятий на 2006-2010 года касательно

реализации Энергетической стратегии Украины на период до 2030

года» (утв. расп. Кабинета Министров Украины № 427 от 27 июля 2006

года) ЭО «НАЭК «Энергоатом»» заключила контракт с американской

фирмой «Holtec International» на строительство в Украине

централизованного хранилища для хранения ОЯТ Ровенской,

Хмельницкой и Южно-Украинской АЭС.

ТЭО было утверждено распоряжением Кабинета Министров Украины

от 04.02.2009 № 131-р.

30.03.2012 р. Госатомрегулированием утвержден «План ліцензування

створення ЦСВЯП», разработанный ДП «НАЭК «Энергоатом»».

30.04.2013 р. Госатомрегулированием утвержден документ НАЭК

«Энергоатом» «Технічне завдання на модифікацію технології

відвантаження ВЯП з енергоблоку ВВЕР-1000 (РУ В-320) для

забезпечення його вивезення в ЦСВЯП».

24

ДП «НАЕК «Енергоатом» - сьогодення та майбутнє, http://www.slideshare.net/energoatom

СОЗДАНИЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХРАНИЛИЩА ОТРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА РЕАКТОРОВ ТИПА

ВВЭР ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АЭС (ЦХОЯТ)

Срок реализации проекта: до 2050 года (пусковой комплекс – 2017 год). В рамках пусковогокомплекса на площадке ЦХОЯТ будет построена вся необходимая инфраструктура и установлено94 системы хранения ОЯТ.

Цель проекта:усовершенствование системы обращения с ОЯТотечественных АЭС с целью усиления энергетическойнезависимости Украины благодаря отказу от услугвывезения ОЯТ в Российскую Федирацию

Место реализации проекта: ЦХОЯТ строится в Чернобыльской зоне отчуждения (Киевскаяобласть) согласно Закону Украины про ЦХОЯТ (от 09.02.2012 №4384).

23.04.2014 р. Распоряжением Кабинета Министров Украины№399-р ГП «НАЭК «Энергоатом»» выдано разрешение наразработку проекта землеустройства для отведенияземельных участков общей площадью 45,2 га,расположенных между бывшими селами Старая Красница,Буряковка, Чистогаловка и Стечанка Киевской области в зонеотчуждения с дальнейшей передачей их указанномупредприятию в постоянное пользование с изменениемцелевого назначения для строительства ЦХОЯТ иподъездной железной дороги.

25

СОЗДАНИЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХРАНИЛИЩА ОТРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА РЕАКТОРОВ ТИПА

ВВЭР ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АЭС (ЦХОЯТ) (продолжение)

Проектная вместимость ЦХОЯТ:

12010 ОТВС ВВЭР-1000;


Вместимость пускового комплекса:

2511 ОТВС ВВЭР-1000;


• Поставки оборудования для пускового коплекса будутосуществляться по контракту с владельцем технологии -компанией Holtec International

• Проектирование ЦХОЯТ проводится по контракту сукраинским проектантом Киевским научно-исследовательским и проектно-конструкторскиминститутом «Энергопроект»

Для хранения ОЯТ будет использоваться технология приповерхностного «сухого» хранения сиспользованием двухбарьерной системы изоляции ОЯТ, которая обеспечивается оборудованиемспециально спроектированных инженерных систем контейнерного типа

26

• Ожидаемая стоимость строительства объектов и инфраструктуры ЦХОЯТ(без специального технологического оборудования) - 620 млн. грн.

• Контрактрая стоимость специального технологического оборудования(пусковой коплекс ЦХОЯТ) – 300 млн. дол. США

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦХОЯТ

Для справки:

На данный момент Украина выводит более половины своего ОЯТ в Российскую

Федерацию на технологическое хранение с дальнейшей переработкой. Стоимость

этого процесса более 200 млн. дол. США в год

По оценкам, затраты на строительство и эксплуатацию ЦХОЯТ в четыре раза

ниже общих расходов, которые сегодня тратятся на вывезение ОЯТ в РФ.

Инфестиции в ЦХОЯТ окупятся через четыре года эксплуатации

ДП «НАЕК «Енергоатом» - сьогодення та майбутнє (2015), http://www.slideshare.net/energoatom

27

Генплан ЦХОЯТ

СОЗДАНИЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХРАНИЛИЩА ОТРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА РЕАКТОРОВ ТИПА ВВЭР

ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АЭС (ЦХОЯТ) (продолжение)

28

Принципиальная схема технологии хранения и перегрузки ОЯТСистему образуют 4 основных контейнера: многоцелевой контейнер (МЦК); контейнер хранения(HI-STORM), транспортный контейнер (HI-STAR) и перегрузочный контейнер (HI-TRAC)

HI-STORM

HI-TRAC

MPC

HI-STAR

СОЗДАНИЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХРАНИЛИЩА ОТРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА РЕАКТОРОВ ТИПА ВВЭР

ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АЭС (ЦХОЯТ) (продолжение)

СОЗДАНИЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ХРАНИЛИЩА ОТРАБОТАННОГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА РЕАКТОРОВ ТИПА ВВЭР ОТЕЧЕСТВЕННЫХ АЭС

(ЦХОЯТ) (продолжение)

Система хранения ОЯТ (HI-STORM + MЦК)

КрышкаHI-STORM

МЦК

МЦКОболочка MЦК состоит из 2х пеналов – внешнего ивнутреннего, которые образуют 2 барьера вокругОЯТКорзина МЦК для размещения ОЯТ изготовлен изнейтроннопоглощающего материала, остальныеэлементы МЦК – нержавеющая сталь

ВнутренняоболочкаHI-STORM

Внешняяоболочка HI-STORM

Опора MPC

Бетонная биозащитаHI-STORM

ОснованиеHI-STORM



Транспортировка контейнера HI-STAR с пустым МЦК на площадку АЭС



Установка перегрузочного контейнера HI-TRAC в бассейн выдержки ОЯТ

энергоблока АЭС для загрузки в МЦК ОТВС

Перегрузочный контейнер HI-TRAC установлен в бассейне выдержки ОЯТ, производится

загрузка контейнера

Установка стыковочного устройства на транспортный контейнер

Стыковочное устройство обеспечиваетперемещение загруженного ОЯТ МЦК из HI-TRAC в

транспортный контейнер (в транспортномкоридоре энергоблока)



Установка перегрузочного контейнера HI-TRAC (с загруженным МЦК) в

центральном зале энергоблока для обеспечения его осущки и герметизации, а

так же дезактивации корпуса HI-TRAC



Конфигурация «пирамида» для перегрузки МЦК из HI-TRAC в

транспортный контейнер

Процесс перегрузки МЦК с ОЯТ изперегрузочного в транспортый

контейнер



Установка транспортного контейнера на поворотный

кронштейн вагона-транспортера

Транспортный контейнер в горизонтальном положении на вагоне-

транспортере



Установка защитных демпферовна транспортный контейнер

Транспортный контейнер готов к перевозке

(с установленными демпферами и защитнымбарьером)

Контейнер хранения



Доставка вагона-транспортера с транспортным контейнером HI-STAR на площадку ЦХОЯТ

1. траверса2. платформа вагона3. подъемная цапфа4. цапфа для кантования5. кронштейн 6. 6,7 – опоры

Пункт (система) перегрузки на ЦХОЯТМЦК с ОЯТ перегружается из транспортного

контейнера HI-STAR в контейнер хранения HI-STORM (с помощью перегрузочного контейнера (HI-TRAC)

Перегрузочныйконтейнер

Транспортныйконтейнер

ПРОИЗВОДСТВО КОНТЕЙНЕРОВ (ТЕХНОЛОГИЯ HOLTEC INTERNATIONAL)

37

АНАЛИЗ АВАРИЙ ДЛЯ ПРОЕКТА ЦХОЯТ

Согласно НП 306.2.105-2004 (ОПБ для хранилищ ОЯТ сухого типа),

для анализа аварий, аварийных ситуаций и их последствий,

рассматриваются следующие исходные события:

1. Возникающие на площадке:

• Летящие предметы

• Пожар

• Затопление

• Полная закупорка

вентиляционных отверстий

• Падение контейнера

• Ошибка персонала

2. Возникающие за пределами площадки:

• Природные явления

• Падение самолета

• Ударная волна

• Потеря электроснабжения

ОСНОВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА ЦХОЯТ

2017 год

Завершение строительства ЦХОЯТ

Поставка на Украину технологического оборудования и пилотных систем хранения ОЯТ

разработки Holtec International

Комплексные испытания

Приемочные испытания в эксплуатацию ЦХОЯТ

2016 год

Завершение проектирования ЦХОЯТ

Начало строительства ЦХОЯТ и железной дороги

Обеспечение железнодорожного сообщения ЦХОЯТ с магистралями «Укрзалізниці»

Завершение лицензирования технологии и оборудования

Изготовление оборудования Holtec International, заводские приемочные испытания

2018 – 2020 года

Эксплуатация ЦХОЯТ (вывезение ОЯТ с РАЭС, ХАЭС и ЮУАЭС в ЦХОЯТ в необходимых

объемах)

Поставка систем хранения ОЯТ на площадку ЦХОЯТ со стороны Holtec International в рамках

контракта (всего по контракту – 94 ед.)

Внедрение изготовления в Украине систем хранения ОЯТ разработки Holtec International

Вопросы?