В. Н. Фромзель, к. т. н.

В. А. Шлейфер, к. т. н.

После публикации «Открытого письма»  АО «ФЦ ЯРБ» опубликовало еще одну популярную статью «Упаковали топливо в обновку», в которой появились ответы на некоторые, но далеко не все, вопросы. В частности, не доказано отсутствие перегрева оболочек ТВЭЛов. Не доказано также сохранение герметичности полости контейнера в очаге пожара при использовании двух эластомерных прокладок (у немцев одна из прокладок металлическая).

В статье, признано, что в перспективе (а почему не сразу?) АО «Петрозаводскмаш» может взять на себя выпуск этих контейнеров, хотя в предыдущих статьях это было подвергнуто сомнению. Ссылка на то, что размещение заказа в Германии ускорило процесс испытаний, несостоятельна, поскольку АО «Петрозаводскмаш» принадлежит Росатому, и вопросы подготовки его к выпуску контейнеров могли быть продуманы заранее.

До сих пор редакция ПРоАтом скептически относилась к публикации открытых писем, считая, что Руководство Росатома имеет стойкий иммунитет от критики и надежно защищено собственным дивизионом агитаторов. Однако, публикация «Открытого письма» Фромзеля и Шлейфер показала, что конструктивная реакция со стороны Росатома и его служб все-таки возможна – и это самое главное, поскольку служит общему делу развития страны.

Редакция журнала «Атомная стратегия».

После того как из эксплуатации будут выведены 11 блоков АЭС с реакторами РБМК-1000 (Ленинградская, Курская и Смоленская АЭС) и их заменят блоками с реакторами типа ВВЭР-1000, работающими на топливе с большой глубиной выгорания и повышенным начальным обогащением, на таких АЭС будет вырабатываться основная часть электрической энергии, производимая ГК «РОСАТОМ». Аналогичные блоки будут использоваться практически на всех АЭС, которые построены и строятся Россией за рубежом.

Таким образом, острым становится вопрос о создании нового отечественного большегрузного контейнера для транспортирования ОЯТ от реакторов типа ВВЭР-1000, использующих модифицированные сборки.

Находящиеся в эксплуатации до настоящего времени ТУК-13В с корпусами из углеродистой стали и ТУК-13/IВ с корпусами из нержавеющей стали (оба типа ТУК вмещают по 12 ОТВС реакторов ВВЭР-1000) изготавливались соответственно до 1985 и 1993 годов. Остаточное тепловыделение и радиоактивное излучение ОТВС, принятые при их разработках, были существенно меньшими, чем значения этих параметров при использовании в ВВЭР-1000 модифицированных сборок и возможном времени пребывания ОТВС в бассейнах выдержки большинства блоков АЭС с ВВЭР-1000.

Для оптимизации логистики вместимость нового ТУК должна быть увеличена до 18÷19 ОТВС, что соответствует характеристикам контейнеров для ОТВС реакторов PWR, которые эксплуатируются в настоящее время за рубежом,  Так, контейнер CASTOR V/19 с корпусом из ковкого чугуна, который впервые был загружен ОЯТ ещё в 1997 г., вмещает 19 ОТВС и успешно эксплуатируется около 20 лет .

·  статья «Комплекс полноценности». Страна РОСАТОМ | №17 (241) | май, 2016; – (статья 1);

·  статья «Полувековой с ТУК». Вестник АТОМПРОМА, май, №5, 2016; – (статья 2);

·  статья «Контейнеры будущего. В чём целесообразнее возить отработанные радиоактивные материалы». НГ-ЭНЕРГИЯ, вторник, 16 мая, 2017, – (статья 3).

Примечание. В дальнейшем по тексту: (статья 1), (статья 2) и  (статья 3).

В статье 3 справедливо отмечены основные недостатки находящихся в эксплуатации ТУК для ОТВС ВВЭР-1000, которые названы «ТУКи 13-й серии – разработка 80-х годов» (см. раздел «МНЕНИЕ Иванова Константина Владимировича»). Речь идёт о наличии одной защитной крышки, применении жидкой нейтронной защиты, которая может быть утрачена в очаге пожара, малой вместимости (12 ОТВС), использовании герметизирующих прокладок из синтетической резины, которые могут недостаточно предотвращать диффузию радиоактивных изотопов из полости контейнера в окружающую среду.

В статье 3 (раздел «МНЕНИЕ Лобкова Юрия Михайловича») указывается, что существующие ТУК-13 не решают задачу полноценного вывоза отработавших ТВС от реакторов ВВЭР-1000 перспективных типов, что обусловлено жёсткими ядерными, радиационными и тепловыми характеристиками отработавших ТВС.

В статье 3  (раздел «Отставший от прогресса») утверждается: «В связи с переходом на 18- месячный топливный цикл с использованием топливных сборок второго поколения ТВС-2М и ТВСА-PLUS изменилась структура ОЯТ. Его первичное обогащение увеличилось до 4,95% (в ТУК 13-й серии эта величина доходила до 4,4%), а глубина выгорания – от 50÷55 до 60 ГВт·сутки/кг U».

Считаем необходимым отметить:

·  В трёх рассматриваемых статьях не указывается, какие из недостатков ТУК 13-ой серии устранены в новом ТУК.

·  Отсутствует информация о том, как в новом ТУК решены проблемы обеспечения ядерной и радиационной безопасности, а также исключена возможность перегрева оболочек твэлов. Необходимость такой информации исключительно велика, так как, используя терминологию Лобкова Ю.М., новый ТУК должен обеспечить вывоз от АЭС с реакторами типа ВВЭР отработавшего топлива с жёсткими ядерными, радиационными и тепловыми характеристиками.

То, что информация о способах решения проблем безопасности необходима, свидетельствует:

·  содержание и название статьи 3 «Контейнеры будущего»;

·  приведенная ниже цитата из статьи 3 – раздел «Мнение Лобкова Ю.М.» - «Принятие ТУК-141О как основного средства транспортирования российского ОЯТ ВВЭР-1000 будет способствовать развитию отечественного серийного производства (речь о контейнерах – авт.)».

При этом не следует уповать на результаты планируемого испытания нового ТУК при его загрузке реальным ОЯТ, даже если при испытаниях будут использованы отработавшие сборки, полученные при загрузке реактора топливом с высокой глубиной выгорания и первичным обогащением, указанными в статье 3 – раздел «Отставший от прогресса».

При проведении испытаний сравнительно просто замерить мощности эквивалентных доз на поверхностях ТУК и транспортёра, а также на нормируемых от них удалениях, но практически невозможно доказать, что эффективный коэффициент размножения нейтронов «Кэфф» никогда не будет выше 0,95 (требование НП-053-04) и не будут перегреты оболочки твэлов.

В ситуации, когда результаты планируемых испытаний вряд ли дадут информацию о соответствии нового ТУК требованиям безопасности, особенно ядерной, и не докажут отсутствие перегрева оболочек твэлов, необходимо представить сведения о том, в каких Организациях, использующих общепринятые расчётные методики и программы, были выполнены расчёты, подтверждающие соответствие нового ТУК требованиям безопасности. Эти сведения позволят обосновано относить упаковки с новым ТУК к типу B(U), что необходимо для возврата в Россию ОЯТ от АЭС с реакторами типа ВВЭР-1000, создаваемых Россией за рубежом, особенно в случае отсутствия общей границы с нашей страной.

Информация о том, что «…корпус ТУК-141О цельнолитой из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом» (см. статью 3, раздел «В чём же отличия?») и приведенная ниже цитата из статьи 2  («Создание нового ТУКа было включено в «План мероприятий по программе обращения с ОЯТ на период 2013-2015». А к концу марта этого года (статья 2 опубликована в мае 2016г.) новый транспортно-упаковочный комплект 1410, разработанный АО «ИЦЯК» (известны проекты, выполненные АО «ИЦЯК», включая ТУК-153), прошёл приёмочные испытания») позволяет считать, что нейтронная защита нового ТУК подобна нейтронной защите контейнеров «CASTOR», корпуса которых отливаются из чугуна с шаровидным графитом.

О сотнях контейнеров типа «CASTOR» с нейтронной защитой, надёжность которой многократно проверена, подробно изложено в нашей статье «Атомку тормознут контейнеры» (журнал «Атомная стратегия XXI, №117, август, 2016г. http://proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=6943). В статье приведены характеристики 17-ти типов контейнеров CASTOR и даны: рис.1 CASTOR V/52 (52 ОТВС BWR), рис.2 CASTOR V/19 (19 ОТВС PWR) и рис.5 CASTOR HAW 20/28 CG для транспортирования канистр с высокоактивными отходами и хранения шаровых твэлов. Все контейнеры CASTOR, разработанные немецкими фирмами GNS и GNB (дочерняя фирма GNS), имеют корпуса, отливаемые совместно с днищем из чугуна с шаровидным графитом, а нейтронная защита контейнеров CASTOR V/52, CASTOR V/19, CASTOR HAW 20/28 CG и некоторых других подобна защите, применённой в новом отечественном ТУК.

Мы полагаем, что грамотное использование опыта, накопленного ведущими зарубежными контейнерными фирмами, может минимизировать потери, связанные с тем, что в России около 20 лет не разрабатывались контейнеры для транспортирования (промежуточного хранения) ОЯТ ВВЭР.

Наши замечания не относятся к тому, что нейтронная защита нового ТУК подобна защите, разработанной для контейнеров CASTOR.

Мы не согласны с отсутствием описания и схемы системы, предназначенной для обеспечения радиационной безопасности создаваемого ТУК (особенно в отношении защиты от нейтронов). Аналогичные вопросы возникают в отношении ядерной безопасности, т.к. в статьях 1-3 нет ни слова об использовании так называемых «ловушек для нейтронов», которые успешно применены в критикуемых ТУК 13-ой серии, а также отсутствия сведений об интенсификации передачи тепла в полости создаваемого ТУК.

Вообще, в публичных материалах АО «ФЦ ЯРБ» должна содержаться информация о том, где отливался корпус нового ТУК, а если наше предположение о типе использованной нейтронной защиты справедливо, то и сведения о том, где было выполнено продольное глубокое сверление двух рядов шахматно-расположенных глухих отверстий, необходимых для размещения стержней, обеспечивающих защиту от нейтронов.

Информация о типах современных большегрузных контейнеров, эксплуатируемых за рубежом, и их изготовителях позволяет предположить, что:

Корпус нового контейнера для ОТВС реакторов типа ВВЭР-1000 отливался из чугуна с шаровидным графитом (ковкий чугун по принятой за рубежом терминологии), и частично обрабатывался (сверление продольных глухих отверстий) в Германии на заводах Зимпелькамп.

Такое решение, позволившее начать испытания нового ТУК на Калининской АЭС в апреле 2016г., можно считать обоснованным, при одном обязательном условии:

В ближайшем будущем (сроки должны быть определены) серийное изготовление этих ТУК должно осуществляться только на российских предприятиях, причём в основном из отечественных материалов. Такой подход обеспечит выполнение условий об импортозамещении в отношении контейнеров для транспортирования, а возможно и хранения отработавшего ядерного топлива, при отсутствии которых невозможна эксплуатация АЭС. Кроме того, это даст возможность подготовиться предприятиям, которые могли бы участвовать в этой большой работе в качестве подрядчиков на отдельных операциях.

Серийная отливка корпусов контейнеров из отечественного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом ВЧШГ может быть организована, по нашему мнению, на АО «Петрозаводскмаш».

Говорить сейчас о возможности отливки корпусов контейнеров из отечественного ВЧШГ на АО «Петрозаводскмаш» можно только благодаря проведению в 1999÷2001 годах комплекса исследовательских и технологических работ по чугуну с шаровидным графитом, который традиционно использовался заводом для изготовления не относящихся к ТУК изделий по заказам отечественных и зарубежных предприятий и организаций.

Хронология событий, которые завершились выпуском Технических условий на отливку корпусов контейнеров из отечественного чугуна с шаровидным графитом такова:

1999 год. По инициативе НПО ЦКТИ им.И.И. Ползунова (г. Ленинград) начаты совместные работы ГНЦ РФ «ЦНИИТМАШ», АО «Петрозаводскмаш» и НПО ЦКТИ с целью использования отечественного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) для изготовления корпусов контейнеров. Совместные работы начались за 10 лет до вхождения АО «Петрозаводскмаш» в ГК «РОСАТОМ» и финансировались полностью АО «Петрозаводскмаш».

2000 год. Выпуск ГНЦ РФ «ЦНИИТМАШ» совместного с АО «Петрозаводскмаш» отчёта «Экспериментально-промышленные работы по технологии отливки и аттестационным испытаниям корпуса контейнера из чугуна с шаровидным графитом» (ХД №185/12 от 26.04.2000г.).

Отчёт состоит из следующих основных разделов:

1.     Краткие сведения о свойствах высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

2.     Программа аттестационных испытаний.

3.     Отливка корпуса контейнера для аттестационных испытаний.

4.     Исследования свойств чугуна опытного корпуса контейнера.

5.     Основные рекомендации по технологии отливки корпусов контейнеров из чугуна с шаровидным графитом.

6.     Технические условия на отливку корпуса контейнера для транспортировки и хранения отработавшего топлива АПЛ и АЭС.

2001 год. Выпущены Технические условия ТУ 11306-004-00212179-2001 «Чугун высокопрочный с шаровидным графитом для отливки упаковочных комплектов хранения и транспортирования радиоактивных материалов».

ТУ Согласовано:

Руководителем Д. ЯТЦ Минатома России В. Шидловским,

Директором МКЦ «Нуклид» Н.С. Яновской,

Генеральным директором ОАО «НПО ЦКТИ» Ю.К. Петреней,

Генеральным директором АО «Петрозаводскмаш» В.З. Соминым.

ТУ Одобрено:

Начальником 8-гоУправления Госатомнадзора Гризивирским.

ТУ Утверждено:

Ген. директором ГНЦ РФ «ЦНИИТМАШ» А.С. Зубченко.

До 2010 года, когда в ГК «РОСАТОМ» вошёл АО «Петрозаводскмаш», последним для Минатома серийно изготавливались следующие ТУК с корпусами из отечественного высокопрочного чугуна с шаровидным графитом:

·  ТУК-128 и ТУК-128/1 для транспортирования ОЯТ от исследовательских реакторов российской разработки;

·  ТУК-135 для перевозки «блочков», содержащих плутоний от технологических графитовых реакторов на ПО «МАЯК», а также защитные  контейнеры (ЗК) двух типов (всего 5 шт.) для хранения на Кольской АЭС кассет экранов (ЗК КЭ) и поглощающих надставок (ЗК ПН), активация которых происходит при работе ВВЭР-440. Максимальная масса корпуса одного ЗК равна 44,9т. Защитные контейнеры получили очень высокую оценку Главного инженера Кольской АЭС А.Н. Ионова.

Для перемещения «недогоревших» сборок твэлов с закрываемого I-ого блока Игналинской АЭС на тогда ещё работающий II-ой блок АО «Петрозаводскмаш» изготовил из ВЧШГ и поставил на АЭС две составные направляющие шахты, высоко оценённые руководством Игналинской АЭС.

Далее приведены выдержки из статьи 1 «Комплекс полноценности» (раздел «Ложка дёгтя»):

·  «Поскольку разработка ТУКов началась до введения санкций, в действующую конструкцию (речь идёт о ТУК-141) заложены импортные материалы, например, чугун с шаровидным графитом».

·  «Однако, в России пока технология производства чугуна с шаровидным графитом не освоена. Заняться этим предстоит, скорее всего, «Петрозаводскмашу».

Эти две выдержки, где искажается реальное состояние дел в отношении существования российского высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (см. выпущенные в 2001 году Технические условия) и его успешном использовании «Петрозаводскмашем» для отливки корпусов контейнеров (см. раздел нашей статьи, в котором идёт речь о ТУК-128, ТУК-128/1, ТУК-135, о защитных контейнерах ЗК и направляющих защитных шахтах), а также наши замечания, касающиеся безопасности нового ТУК, вынудили нас обратиться с открытым письмом к Руководству ГК «РОСАТОМ» (письмо опубликовано http://proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=7644).

Судя по второй цитате, организаторы надеются, что ГК «РОСАТОМ» будет финансировать работы, аналогичные выполненным АО «Петрозаводскмашем» ещё до его вхождения в ГК «РОСАТОМ».

Большая масса корпуса нового ТУК (конкретная величина в статьях не даётся, но должна быть сообщена АО «Петрозаводскмашу») может инициировать вопрос о приобретении АО «Петрозаводскмашем» ковша для заливки чугуна большой вместимости. Учитывая предстоящее серийное производство новых ТУК, и невысокую цену ковша, такое приобретение не сильно поднимет себестоимость проекта.

Необходимо обсудить ещё один сложный вопрос, если справедливо высказанное нами предположение, о типе нейтронной защиты в новом контейнере. Речь идёт о том, где в России может быть выполнено продольное сверление двух рядов отверстий в корпусе контейнера, необходимых для размещения стержней, обеспечивающих защиту обслуживающего персонала АЭС и населения от воздействия нейтронов.

Напоминаем, что подобное сверление было выполнено при изготовлении сотен контейнеров «CASTOR», опыт такой работы есть, и процесс сверления не следует считать уникальным. Известно, что для сверления использовался специальный станок (вернее агрегат), обслуживаемый несколькими специалистами. Станок изготавливается в Германии только при наличии конкретного заказа.

Если процесс отливки и сверление корпуса и нового ТУК не будет выполняться в России, то считать и называть новый контейнер «контейнером будущего» вряд ли следует, т.к. такое будущее полностью зависит от трудно предсказуемого поведения Германии.