Споруда для перетворювання аварійного енергоблока атомної станції в екологічно безпечний об’єкт та спосіб її монтажу

1. Споруда для перетворювання аварійного енергоблока атомної станції в екологічно безпечний об’єкт, що включає приміщення і устаткування для поводження з радіоактивними відходами та будівельні металоконструкції, що обпираються на фундамент, яка відрізняється тим, що вона виконана з двох складових частин опорної споруди, що являє собою швидкозбірний великоблоковий будинок, і насувної консолі, яка обперта на опорну споруду та оснащена силовим вантажопідйомним устаткуванням і рухомими робототехнічними комплексами, при цьому C2 2 80596 1 3 концептуально пророблені. Результати пророблень і опис цих проектів були докладно викладені на міжнародній конференції в 2001 році [1]. Проект «Консоль», споруда по патенту України №23775. Заявка №97020716 від 19.02.1997p. [5]. Заявник - Державне конструкторське бюро «Південне». Проект «Рама», що представляє собою малогабаритний конфайнмент - споруда класичної прямокутної форми, яка монтується безпосередньо над об'єктом «Укриття» з частковим обпиранням на його елементи конструкції. Проект «Свод», якому в наступному привласнена назва «Арка», є спорудою у формі арки, що виконана з окремих секцій, які по черзі насуваються і стикуються над об'єктом «Укриття». Одним з підвариантів конструкції «Арки» може розглядатися також «Малорозпірне багатопролітне склепінне укриття» по деклараційному патенту України №52486А від 16.12.2002р. [2], описане в журналі «Ядерна і радіаційна безпека» №1-2 за 2003р. [3]. Проекти «Рама» і «Арка», як показав аналіз, мають наступні недоліки: - великі значення величини бэрозатрат у процесі будівництва; - відсутність технічних засобів, приміщень та устаткування для виконання робіт зі стабілізації хитливих конструкцій, витягу радіоактивних відходів і поводженню з ними; - проведення монтажно-складальних робіт над об'єктом «Укриття»; - обпирання, нових конструкцій на елементи об'єкта «Укриття» (для проекту «Рама»). По висновку групи незалежних Українських експертів найбільш прийнятним, як основний варіант для подальшої розробки (по сукупності застосовуваних для порівняння критеріїв), є проект «Консоль», що обраний як прототип пропонованого технічного рішення. Проект «Консоль», відомий також як «Доккесон» [4], становить споруду для перетворювання аварійного енергоблоку атомної станції, що включає будівельні металоконструкції функціональних відсіків, які встановлюються на опорно-транспортні технологічні візки, і консоль, що утворює з аварійним енергоблоком єдиний герметичний робочий відсік. До недоліків проекта «Консоль» можуть бути віднесені: - не повне забезпечення ізоляції об'єкта «Укриття» від зовнішнього середовища; - значні переміщення конструкцій, що мають велику масу. Задача, розв'язувана пропонованим технічним рішенням, полягає в забезпеченні надійної ізоляції від зовнішнього середовища всіх елементів конструкції аварійного енергоблоку, зменшенні маси і габаритів конструкцій, що переміщуються, скороченні відстані переміщення і, відповідно, розмірів фундаменту, а також підвищенні безпеки і стійкості споруди при переміщенні та сейсмічному впливі шляхом виконання споруди з двох частин 80596 4 опорної та насувної, яка постачена бічними крилами і торцевими стінками. Пропонована, споруда, як і прототип, складається з будівельних металоконструкцій, що спираються на фундамент. Пропоноване технічне рішення визначається наявністю наступних нових істотних відмітних ознак: - споруда виконана з двох складових частин опорного спорудження і насувної консолі, що спирається на опорне спорудження; - передня частина насувної консолі виконана у виді аркової дуги фермової конструкції і має нижні шарнірні опори, а на фундаменті, який виконано стрічковим, розташовані напрямні; - насувна консоль оснащується бічними крилами і торцевими стінками, які виконані у вигляді тонкостінних мембранних оболонок, що натягуються і перекривають виступаючі негабаритні частини радіаційно-небезпечного об'єкта; - на консолі у поперечному напрямку встановлені трубчасті аркові дуги, що забезпечують закріплення і натяг бічних крил консолі; - на арковій дузі фермової конструкції в передній частині насувної консолі і на задніх крайніх трубчастих аркових дугах встановлюються торцеві (вертикальні) стінки у вигляді мембранних оболонок. Сукупність нових істотних відмітних ознак та відомих істотних ознак дає можливість забезпечити досягнення нового технічного результату, а саме забезпечити надійну ізоляцію від зовнішнього середовища всіх елементів конструкції аварійного енергоблоку, зменшити масу і габарити конструкцій, що переміщуються, скоротити відстань переміщення, розміри фундаменту, а також підвищити безпеку і стійкість споруди при переміщенні та сейсмічному впливі. Для пояснення роботи споруди приведені креслення. На Фіг.1 представлено зібрану споруду у вихідному положенні до початку переміщення насувної консолі в штатне положення. На Фіг.2 представлено споруду в штатному положенні над радіаційно-небезпечним об'єктом. На Фіг.3 представлено поперечний переріз споруди в штатному положенні. Пропонована споруда для перетворювання аварійного енергоблоку атомної станції чи іншого радіаційно-небезпечного об'єкта в екологічно безпечний стан є одночасно новим безпечним конфайнментом і спеціалізованим технологічним комплексом, здатним забезпечити процеси розбирання і стабілізації конструкцій радіаційнонебезпечного об'єкта та технологічний цикл поводження з радіоактивними відходами. Конструктивно споруда включає кілька складових частин, які монтуються послідовно з готових блоків (див. Фіг.1, 2, 3). Опорне спорудження 1 становить швидкозбірний великоблочний будинок, який включає приміщення та устаткування для переробки радіоактивних відходів і поводження з паливовміщуючими 5 матеріалами. Насувна консоль 2 спирається на опорне спорудження 1 і оснащується силовим вантажопідйомним устаткуванням і рухливими робототехнічними комплексами, які переміщуються по підкранових коліях 5 і забезпечують виконання робіт зі стабілізації, розбирання будівельних конструкцій радіаційнонебезпечного об'єкта, витягу паливовміщуючих матеріалів і супутніх радіоактивних відходів. Крила 7 і 9, що закріплюються вздовж насувної консолі 2 (Фіг.3), та торцеві (вертикальні) стінки, що встановлюються на передній фермовій арковій дузі 3 і задній арковій дузі 4, виконані у вигляді тонкостінних мембранних оболонок і забезпечують разом з консоллю 2 ізоляцію радіаційнонебезпечного об'єкта від зовнішнього середовища. Після загального монтажу споруди (Фіг.1) проводиться перевірка працездатності і налагодження всіх технічних і технологічних систем, після чого здійснюється насув консолі 2 на радіаційно-небезпечний об'єкт, при цьому опора 6 насувної консолі переміщується по напрямних, виконаних у фундаменті, а сама консоль сковзає по направляючим 10 (Фіг.2), встановленим на опорному спорудженні 1. Для підвищення безпеки при русі і надійній фіксації над радіаційнонебезпечним об'єктом насувної консолі 2 (Фіг.3), її передня частина виконана у вигляді аркової дуги фермової конструкції 3, яка після насува консолі 2 у штатне положення, фіксується своїми нижніми шарнірними опорами у направляючих 12, які встановлені на виконаному стрічковому фундаменті. Після фіксації насувної консолі в робочому (штатному) положенні аркова дуга 3 забезпечує закріплення передньої торцевої оболонки для герметизації переднього торця споруди, а також забезпечує разом з іншими арковими дугами 4, що встановлені на консолі у поперечному напрямку і виконані з труб, закріплення і натяг крил консолі 7 і 9 за допомогою тросів 8. На крайніх задніх аркових дугах 4 насувної консолі встановлюються задні торцеві оболонки для герметизації заднього торця крил насувної консолі. Внутрішні обсяги споруди розділені на ізольовані зони для проведення робіт з високоактивними відходами, середньо і низькоактивними матеріалами, зони для розміщення персоналу, при цьому доступ у зони здійснюється через шлюзові камери 11 (Фіг.2) та обладнані санпропускники. Для вирішення поставленої задачі крім запропонованих конструктивних рішень необхідним є і спосіб монтажу пропонованої споруди. Тільки спільно використовуючи пропоновані технічні рішення по конструкції споруди і спосіб її монтажу можна забезпечити успішне виконання поставленої задачі й одержати бажаний результат. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб монтажу споруди, викладений у прототипі [5], що полягає в тім, що споруду цілком монтують на безпечному видаленні від радіаційнонебезпечного об'єкта на рейках, прокладених від місця монтажу до аварійного об'єкта, спирають 80596 6 спорудження на систему технологічних візків і транспортують упритул до аварійного об'єкта, установлюють на підготовлений фундамент, візки забирають, а консоль споруди герметизують з аварійним об'єктом вздовж периметру. Пропонований спосіб монтажу визначається наявністю наступних нових істотних відмітних ознак: - спочатку встановлюють у стаціонарне положення поруч з радіаційно-небезпечним об'єктом опорне спорудження; - потім під прикриттям опорного спорудження здійснюють монтаж насувної консолі; - на насувну консоль встановлюють бічні крила і переміщують її на радіаційно-небезпечний об'єкт по напрямних опорного спорудження; - фіксують насувну консоль у штатному положенні, закріплюють і натягають бічні крила консолі і торцеві оболонки; - герметизують споруду по стиках і вздовж периметру. Сукупність нових істотних відмітних ознак та відомих істотних ознак способу монтажу та пропонованого технічного рішення споруди дає можливість забезпечити досягнення нового технічного результату, а саме, крім забезпечення надійної ізоляції від зовнішнього середовища всіх елементів конструкції аварійного енергоблоку, зменшення маси і габаритів конструкцій, що переміщуються, також скоротити відстань переміщення, розміри фундаменту, а головне підвищити безпеку і стійкість споруди при переміщенні та сейсмічному впливі. Для пояснення суті способу монтажу споруди використовуються креслення (див. Фіг.1, 2, 3). У пропонованому способі, у залежності від реальної радіаційної обстановки, швидкозбірне великоблочне опорне спорудження 1 може монтуватися безпосередньо поруч з радіаційнонебезпечним об'єктом чи на віддаленому кінці фундаменту з наступним переміщенням до об'єкта, де спорудження 1 встановлюють у стаціонарне положення. Далі, використовуючи опорне спорудження 1, як прикриття від іонізуючого випромінювання, здійснюють монтаж насувної консолі 2. На насувну консоль 2 встановлюють бічні крила 7 і 9 (Фіг.3) та переміщують її на радіаційнонебезпечний об'єкт шляхом ковзання опори 6 по напрямних фундаменту, а самої консолі по напрямних 10 (Фіг.2) опорного спорудження 1, при цьому поверхня ковзання має покриття типу тефлонового. Насувну консоль 2 у штатному положенні фіксують, закріплюють і натягають бічні крила 7 і 9 консолі та торцеві оболонки. Після цього насувну консоль герметизують по стиках с опорним спорудженням та вздовж всього периметру контакту споруди з фундаментом та радіаційнонебезпечним об'єктом. Пропонована споруда для перетворювання аварійного енергоблоку атомної станції в екологічно безпечний стан практично цілком задовольняє існуючим вимогам, а її промислове 7 застосування забезпечує одержання наступного технічного результату: - процес насува консолі споруди на радіаційно-небезпечний об'єкт не представляє проблем, з огляду на її незначну (у порівнянні з прототипом) вагу, і здійснюється по напрямних опорного спорудження за аналогією з переміщенням прольотів залізничного мосту; - готовність технологічного комплексу до роботи може бути забезпечена практично відразу після насува насувної консолі на радіаційнонебезпечний об'єкт і герметизації стиків; - споруда має підвищену міцність і сейсмічну стійкість, забезпечуючи при цьому ізоляцію від навколишнього середовища всіх конструкцій радіаційно-небезпечного об'єкта; - забезпечується мінімізація опалювального об'єму споруди, в порівнянні зі звичайними арковими конструкціями; - передбачається можливість мінімізації об'ємів витягу "брудного" ґрунту при устрої фундаментів за рахунок зменшення їхньої площі і товщини; виключається можливість обвалення конструкцій, що монтуються, та вантажів на радіаційно-небезпечний об'єкт у період зведення споруди за рахунок проведення монтажу осторонь від об'єкта; виключається обпирання елементів конструкції споруди на радіаційно-небезпечний об'єкт; - конструкція й устаткування споруди забезпечує реалізацію як вертикальних, так і горизонтальних технологій витягу паливовміщуючих матеріалів; - передбачено створення умов для безпечного обслуговування і ремонту вантажопідйомного устаткування і робототехнічних комплексів за рахунок поділу споруди на зони з різним ступенем забруднення, що з'єднуються через шлюзові камери, у яких проводиться дезактивація устаткування; - забезпечується можливість проводити будівельні, монтажні роботи і наступне насичення споруди устаткуванням для поводження з радіоактивними відходами по чергах з відповідною реструктуризацією витрат по роках. Використані джерела інформації: 1. Кривошеєв П.І., Немчинов Ю.І. і ін. Будівельні аспекти перетворення ОУ в ЭБС: Результати робіт з фази 1. // Міжнародна конференція «П'ятнадцять років Чорнобильської катастрофи. Досвід подолання»: 36. тез. - К., 2001. с. 1-23. 2. Деклараційний патент України №52486А від 16.12.2002р. «Малорозпірне багатопролітне склепінне укриття». 3. Любченко І.Г., Матвеев І.В., Кошелева Н.Н., Замків В.Н. «Про вибір конструктивного рішення нового безпечного конфайнмента над четвертим енергоблоком Чорнобильської АЕС». Стаття в журналі «Ядерна і радіаційна безпека» №1-2 за 2003р. 4. Конюхов С.М., Кокоулін Э.М., Козін С.Я., Курінной В.М. «Перетворення четвертого 80596 8 енергоблоку Чорнобильської АЕС в екологічно безпечну систему технологічним комплексом «Доккесон». Матеріали Міжнародної науковопрактичної конференції «Укриття-98» у 5-ому випуску науково-технічного збірника «Проблеми Чорнобиля». 5. Патент України №23775 (заявка №97020716 від 19.02.1997р.), МПК 7: Е04У1/343, Е04У1/38. Споруда для перетворювання аварійного енергоблока атомної станції в екологічно безпечний стан та спосіб її монтажу (прототип).