Новый безопасный конфайнмент ( НБК или Новое Укрытие ; украинский : Новий безпечний конфайнмент ) — сооружение, созданное в 2016 году для удержания остатков реакторного блока № 4 на Чернобыльской АЭС в Украине , который был разрушен во время катастрофы на Чернобыльской АЭС в 1986 году. Сооружение также охватывает временное укрытие (саркофаг), которое было построено вокруг реактора сразу после катастрофы. Новый безопасный конфайнмент предназначен для предотвращения выброса радиоактивных загрязняющих веществ, защиты реактора от внешнего воздействия, облегчения разборки и вывода реактора из эксплуатации, а также предотвращения проникновения воды. [2]
Новый безопасный конфайнмент — это мегапроект , который является частью Плана реализации проекта «Укрытие» и поддерживается Чернобыльским фондом «Укрытие» . Он был разработан с главной целью — удержать радиоактивные останки реактора № 4 в течение 100 лет. [4] Он также направлен на то, чтобы обеспечить частичный снос первоначального саркофага, который был спешно построен ликвидаторами Чернобыля после того, как запроектная авария разрушила реактор. [5] Слово «конфайнмент» используется вместо традиционного «контейнмент» , чтобы подчеркнуть разницу между удержанием радиоактивных газов — основной целью большинства зданий для удержания реакторов — и удержанием твердых радиоактивных отходов , что является основной целью Нового безопасного конфайнмента. [6]
В 2015 году Европейский банк реконструкции и развития (ЕБРР) заявил, что международное сообщество намерено закрыть дефицит финансирования в размере €100 млн., при этом ЕБРР будет администрировать этот вопрос в качестве управляющего фондами по выводу из эксплуатации Чернобыльской АЭС. Общая стоимость Плана реализации проекта «Укрытие», в котором Новый безопасный конфайнмент является наиболее заметным элементом, оценивается примерно в €2,15 млрд. (2,3 млрд. долл. США). Новый безопасный конфайнмент обойдется в €1,5 млрд. [7]
Французский консорциум Novarka с партнерами Vinci Construction Grands Projets и Bouygues Travaux Publics спроектировал и построил новый безопасный конфайнмент. [8] Строительство было завершено в конце 2018 года. [9] [2]
Первоначальное укрытие, официально именуемое « структурой укрытия» и часто называемое «саркофагом» , было построено в период с мая по ноябрь 1986 года. Это была чрезвычайная мера по ограничению радиоактивных материалов внутри реактора 4 на Чернобыльской АЭС. Укрытие было построено в экстремальных условиях, с очень высоким уровнем радиации и в экстремальных временных ограничениях. Структура укрытия была умеренно успешной в ограничении радиоактивного загрязнения и обеспечении послеаварийного мониторинга разрушенного ядерного реакторного блока; было подсчитано, что до 95% первоначального радиоактивного инвентаря реактора 4 остается внутри руин здания реактора. [10]
Конструкция укрытия в основном поддерживается поврежденными остатками здания реактора 4. Они в значительной степени считаются структурно несостоятельными в результате взрывных сил, вызванных аварией. Три основных структурных элемента поддерживают крышу конструкции укрытия. Две балки, обычно называемые B-1 и B-2, проходят в направлении восток-запад и поддерживают балки и панели крыши. Третий, более массивный элемент, «Мамонтова балка», охватывает наибольшее расстояние через крышу с востока на запад и помогает поддерживать балки и панели крыши. Крыша укрытия состоит из стальных труб диаметром 1 метр (3 фута 3 дюйма), уложенных горизонтально с севера на юг, и стальных панелей, которые лежат под углом, также в направлении север-юг.
Конструкция «Укрытия» никогда не предназначалась для постоянного сдерживания. [11] Ее постоянное ухудшение увеличило риск утечки радиоактивных материалов в окружающую среду. В период с 2004 по 2008 год рабочие стабилизировали крышу и западную стену укрытия. Однако строительство нового безопасного конфайнмента было необходимо для продолжения сдерживания радиоактивных остатков реактора 4 Чернобыльской АЭС.
Дальнейшие работы по модернизации территории в рамках подготовки к строительству Нового безопасного конфайнмента были завершены в 2010 году. Они включали в себя дорожное и железнодорожное сообщение, коммунальные услуги (электричество, вода, канализация и связь), помещения для рабочих (включая медицинские и радиационные защитные сооружения), а также установку системы долгосрочного мониторинга. [12]
В 1994 году правительство Украины провело международный конкурс предложений по замене саркофага. [13]
Осенью 1992 года Design Group Partnership (DGP) из Манчестера получила приглашение оказать содействие Управлению по атомной энергии (AEA) в подготовке заявки Великобритании на международный конкурс, организованный правительством Украины.
Высшее руководство DGP собралось, чтобы выработать решение. Дэвид Хаслвуд предложил арку, построенную за пределами площадки, а затем надвинутую на существующий саркофаг советской постройки, потому что:
Из 394 заявок только британская заявка предложила подход с раздвижной аркой. [14] Лучшего варианта дизайна не было, но французская заявка заняла второе место, а предложения Великобритании и Германии разделили третье место.
Впоследствии общеевропейское исследование (программа TACIS) пересмотрело предложения трех финалистов конкурса. Исследование выбрало концепцию раздвижной арки как лучшее решение для дальнейших исследований и рекомендаций, в первую очередь для снижения вероятности получения строителями вредной дозы радиации. Французский консорциум Novarka в конечном итоге выиграл контракт на окончательный проект раздвижной арки.
17 сентября 2007 года Vinci Construction Grands Projets и Bouygues Travaux Publics объявили, что они выиграли контракт на проектирование и строительство Нового безопасного конфайнмента в качестве партнеров 50/50 французского консорциума Novarka. Первоначальный контракт стоимостью 432 миллиона евро включал проектирование и строительство Нового безопасного конфайнмента и планировал нанять 900 человек на пике своей деятельности. [8]
Консорциум сотрудничал как с зарубежными, так и с отечественными подрядчиками. Например, структурные компоненты арки были созданы и построены в Италии . Краны были сделаны в США. Голландская компания занималась подъемными и раздвижными операциями, тогда как подрядчик, ответственный за облицовку арки, был из Турции . [8] В проекте участвовали рабочие и специалисты как минимум из 24 стран, помимо Украины. [15]
Конструкция нового безопасного конфайнмента представляет собой стальную конструкцию в форме арки с внутренней высотой 92,5 метра (303,5 фута) и расстоянием между центрами верхних и нижних поясов арки 12 метров (39,4 фута). Внутренний пролет арки составляет 245 метров (803,8 фута), а внешний пролет — 270 метров (885,83 фута). Размеры арки были определены на основе необходимости эксплуатации оборудования внутри нового укрытия и вывода из эксплуатации существующего укрытия. Общая длина конструкции составляет 150 метров (492,1 фута), она состоит из 13 арок, собранных на расстоянии 12,5 метра (41 фут) друг от друга для формирования 12 отсеков. Вертикальные стены, собранные вокруг, но не поддерживаемые существующими конструкциями здания реактора, герметизируют концы конструкции.
Арки изготовлены из трубчатых стальных элементов и снаружи облицованы трехслойными сэндвич-панелями. Эти внешние панели также используются на торцевых стенах конструкции. Внутри каждую арку покрывают поликарбонатные панели, чтобы предотвратить накопление радиоактивных частиц на элементах каркаса.
Большие части арок были изготовлены в заводских условиях и доставлены на сборочную площадку в 180 метрах (590 футов) к западу от реактора 4. Сталь, используемая при изготовлении трубчатых элементов, имеет предел текучести не менее 2500 кг/см 2 (250 МПа ; 36 000 фунтов на кв . дюйм ).
Для предотвращения коррозии конструкции в качестве материала для внутренних и внешних стен была выбрана нержавеющая сталь . Система кондиционирования воздуха также циркулирует теплый сухой воздух при 50 Па между слоями панелей для дальнейшего предотвращения коррозии. Осушители воздуха поддерживают влажность воздуха ниже 40%, предотвращая как конденсацию, так и попадание воды внутрь конструкции. [16] [17]
Новый безопасный конфайнмент был спроектирован с учетом следующих критериев:
Фундамент Нового безопасного конфайнмента был спроектирован с учетом основных требований:
Участок Нового безопасного конфайнмента имеет небольшой уклон, высота которого варьируется от 117,5 метров (385 футов) на восточной стороне до 144 метров (472 фута) на западной стороне. Фундамент должен был компенсировать эту разницу без обширного выравнивания участка.
Грунт, на котором был построен фундамент, уникален тем, что он содержит техногенный слой прямо под поверхностью, общая глубина которого составляет приблизительно 2,5–3 метра (8–10 футов). Радиоактивное загрязнение в результате аварии создало техногенный слой. Он состоит из различных материалов, включая ядерные материалы, камень, песок, суглинки, неармированный бетон и строительные отходы. Считается невозможным определить геотехнические характеристики этого слоя почвы. В результате этого при проектировании фундамента не делалось никаких предположений о несущих свойствах техногенного слоя.
Уровень грунтовых вод на Чернобыльской АЭС колеблется от 109,9 метров (360,6 футов) в среднем в декабре до 110,7 метров (363,2 футов) в среднем в мае.
Было рассмотрено несколько вариантов для проекта фундамента для Нового безопасного конфайнмента. В конечном итоге окончательный проект был определен как состоящий из трех линий из двух фундаментных панелей размером 4,50 на 1,00 м (14,76 на 3,28 фута), каждая длиной 21 метр (68,9 фута), и свайного оголовка высотой 4 метра (13,1 фута), достигающего высоты 118 метров (387 футов). Этот вариант был выбран для минимизации стоимости фундамента, количества разрезов радиоактивных слоев почвы, дозы облучения рабочих и риска для окружающей среды от дальнейшего загрязнения. Фундамент имеет небольшую разницу высот между районом, в котором был построен Новый безопасный конфайнмент, и зоной окончательного упокоения вокруг реактора 4.
Особое внимание было необходимо уделить выемке грунта, необходимой для строительства фундамента, из-за высокого уровня радиоактивности, обнаруженного в верхних слоях почвы. Концептуальные проектировщики Нового безопасного конфайнмента рекомендовали использовать грейферы с тросовым приводом для первых 0,3 метра (11,8 дюйма) выемки свай для чернобыльской площадки. Это уменьшило прямое воздействие на рабочих наиболее загрязненных участков почвы. Более глубокая выемка грунта для фундаментных свай была выполнена с использованием гидравлических грейферных оболочек, работающих под защитой бентонитовой суспензии.
Фундамент рассчитан на выдерживание горизонтальных ускорений структурных нагрузок до0,08 г , а также выдерживать торнадо F3 . Первоначальный проект конструкции требовал, чтобы она выдерживала торнадо F1, пока не был проведен независимый анализ за пределами проектных возможностей для оценки воздействия торнадо F3 на конструкцию.
Система, использованная при сборке Нового безопасного конфайнмента, была основана на гражданских методах надвижки мостов и консольных мостовых методах . Сборка Нового безопасного конфайнмента производилась в следующие этапы:
Такой процесс сборки был признан выгодным, поскольку он использовал преимущества проектной мобильности конструкции, чтобы максимально увеличить расстояние между рабочими и зданием реактора, тем самым минимизируя их воздействие радиации.
По мере завершения строительства каждого отсека устанавливалось инфраструктурное оборудование, в том числе для систем вентиляции, радиационного контроля , сантехники и электрооборудования.
Новый безопасный конфайнмент был построен в 180 метрах (590 футов) к западу от реактора 4 и установлен на место. Скольжение конструкции по рельсам фундамента было сложным процессом. Его толкали на тефлоновых подушках гидравлическими поршнями и направляли лазерами. [18] По состоянию на 2018 год [update]Новый безопасный конфайнмент является крупнейшей в мире передвижной наземной конструкцией. [19] [20] [21]
Первоначально рассматривались два варианта перемещения конструкции: гидравлические домкраты для толкания конструкции вперед или вытягивание конструкции с помощью больших многожильных стальных тросов. Первый вариант потребовал бы перемещения гидравлических домкратов после каждого толчка. Этот процесс потребовал бы большего взаимодействия рабочих с системой и большего воздействия радиации на рабочих. Первоначально был выбран второй вариант, поскольку он подвергал бы рабочих меньшей дозе радиации и переместил бы конструкцию в ее конечное положение менее чем за 24 часа. Однако конструкция была перемещена с помощью гидравлических домкратов, начав перемещение на 327 метров (1073 фута) 14 ноября 2016 года и завершив его 29 ноября. [9] [20]
Эксплуатационная фаза Нового безопасного конфайнмента включает в себя снос нестабильных конструкций, связанных с первоначальной структурой Shelter. Цель сноса наложила существенные требования на несущую способность арок и фундамента Нового безопасного конфайнмента, поскольку эти конструкции должны выдерживать вес не только разобранной конструкции, но и подвесных кранов, которые будут использоваться при сносе.
Проект нового безопасного конфайнмента включает два мостовых крана , подвешенных к аркам. [22] Эти краны перемещаются с востока на запад по общим взлетно-посадочным путям, и каждый имеет пролет 84 метра (276 футов).
Каждый кран может перевозить различные сменные каретки. Для Нового безопасного конфайнмента разработаны три типа кареток:
Взаимозаменяемость кареток кранов позволяет производить поворот наиболее крупных элементов конструкции, подлежащих сносу, что позволяет сократить общие размеры Нового безопасного конфайнмента примерно на один арочный пролет.
После того, как элементы, подлежащие сносу, будут извлечены краном, их необходимо фрагментировать на достаточно мелкие части для дезактивации. Ожидается, что основным загрязнением большинства сносимых элементов будет рыхлая поверхностная пыль, которую можно будет легко удалить. Дезактивация будет проводиться с использованием пылесосов с фильтрами HEPA , пескоструйной обработки (для стальных элементов) и скарификации (для бетонных элементов). После максимально возможной дезактивации части будут дополнительно фрагментированы для последующей утилизации. Инструменты для фрагментации включают плазменные резаки , алмазные дисковые отрезные круги и резку алмазной проволокой . Инструменты, выбранные для процесса сноса, были выбраны на основе ряда факторов, включая минимизацию индивидуального и коллективного воздействия радиации, количество образующихся вторичных отходов, возможность удаленной работы, эффективность резки, пожаробезопасность, капитальные затраты и эксплуатационные расходы.
Точные методы утилизации отходов, образующихся в процессе сноса, не определены и могут включать захоронение на месте за пределами Нового безопасного конфайнмента для низкоактивных отходов и долгосрочное хранение внутри Нового безопасного конфайнмента для средне- и высокоактивных отходов. По состоянию на 2018 год [update]политика утилизации и переработки материалов, содержащих топливо , не была определена .
Планируется снос следующих элементов конструкции укрытия:
Элементы, подлежащие сносу, делятся на несколько основных типов материалов:
Для удаления и хранения ядерных отходов в пределах зоны Нового безопасного конфайнмента стратегии удаления отходов разделены на три системы. [24] Для утилизации твердых ядерных отходов было построено хранилище радиоактивных отходов «Вектор» [25] недалеко от Чернобыльской АЭС, состоящее из Промышленного комплекса по обращению с твердыми радиоактивными отходами (ПКОТРО), [26] хранилища ядерных отходов. Его строительством занимается Nukem Technologies , немецкая компания по выводу из эксплуатации ядерных объектов , дочерняя компания российского «Атомстройэкспорта» . Сообщается, что это хранилище может вместить 75 000 кубических метров (98 000 кубических ярдов) материала. [27] [28] Хранилище предназначено как для временного хранения высокоактивных отходов, так и для долгосрочного хранения низко- и среднеактивных отходов. [29] [30]
Завод по обращению с жидкими радиоактивными отходами (ЗЖРО) был построен для удаления, хранения и переработки жидких ядерных отходов с территории Чернобыльской АЭС. [31] [32] Обработанная жидкость превращается в твердые отходы в 200-литровых бочках, где ее затем можно хранить в течение длительного времени, со скоростью 2500 кубических метров в год. [33]
Отработанное топливо хранится долгосрочно в хранилище отработанного топлива. [24] [31] 232 контейнера для хранения ядерных отходов могут храниться в хранилище в течение предполагаемых 100 лет. [34]
Даже с учетом расстояния от главного реактора, указанного во время строительства Нового безопасного конфайнмента, строители все равно подвергались воздействию радиации. До начала процедуры проскальзывания строители могли находиться на площадке не более 30 минут из-за радиации. [35] Бетонный фундамент снизил радиацию для рабочих при сборке конструкции, и рабочим было предоставлено дезактивированное жилье во время строительства. [35]
Радиоактивная пыль в убежище контролируется сотнями датчиков. [16] Рабочие в «локальной зоне» носят два дозиметра , один из которых показывает воздействие в реальном времени, а второй записывает информацию для журнала доз рабочего. [36] Рабочие имеют ежедневный и годовой предел воздействия радиации . Их дозиметр подает звуковой сигнал, если предел достигнут, и доступ рабочего на объект отменяется. [36] Годовой предел (20 миллизивертов ) может быть достигнут, если провести 12 минут над крышей саркофага 1986 года или несколько часов вокруг его дымохода. [15] Рабочие также обязаны проверять свое воздействие радиации, прежде чем они покинут Новый безопасный конфайнмент в качестве дополнительного измерения для обеспечения безопасности. [37]
Чтобы минимизировать облучение рабочих при работе внутри Нового безопасного конфайнмента, многие роботы и инструменты используются для удаленного взаимодействия с объектами внутри убежища. Два установленных мостовых крана могут управляться из изолированной диспетчерской, что позволяет производить снос, не создавая риска для операторов. [23] Для радиационного картирования, которое проводится в Новом безопасном конфайнменте, роботы были развернуты как в зонах с высоким уровнем загрязнения, куда люди не могут войти, так и на замене маршрутов, по которым обычно идут операторы. [38] [39] Модель Spot компании Boston Dynamics была реализована в зонах с более высоким уровнем излучения для предоставления подробного радиационного картирования без возникновения дополнительных всплесков излучения путем минимизации точек контакта с излучаемыми поверхностями. [38] Не создавая риска для рабочих, внедренные системы смогли заглянуть внутрь реактора 4, глубоко внутри Нового безопасного конфайнмента. [40]
Возникли опасения относительно способности Украины должным образом обслуживать Новый безопасный конфайнмент, а заместитель руководителя проекта Виктор Зализецкий заявил, что «Похоже, Украина останется одна с этой конструкцией» [41].
Первоначально планировалось, что строительство Нового безопасного конфайнмента будет завершено в 2005 году, но реализация проекта длительное время откладывалась.
Основные этапы проекта включают в себя:
Европейский банк реконструкции и развития (ЕБРР) отвечает за управление Планом реализации проекта «Укрытие», включая надзор за строительством нового безопасного конфайнмента. [61]
Рабочие подняли первую секцию колоссальной арочной конструкции, которая в конечном итоге накроет взорвавшийся ядерный реактор на Чернобыльской АЭС.