авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Разработка и научное обоснование оптимальных методов и технологических средств вывода из эксплуатации ир

-- [ Страница 1 ] --

ФГБУ «Национальный исследовательский центр

«Курчатовский институт»

На правах рукописи

ПАВЛЕНКО ВИТАЛИЙ ИВАНОВИЧ

Разработка и научное обоснование оптимальных методов и технологических средств вывода из эксплуатации ИР

05.14.03 "Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва — 2011

Работа выполнена в Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт».

Официальные оппоненты:

1. д.т.н., профессор Тутнов Игорь Александрович, НИЦ «Курчатовский институт»;

2. д.ф.-м.н., профессор Полуэктов Павел Петрович, ВНИИНМ им. А.А. Бочвара.

3. д.т.н. Калыгин Владимир Валентинович, ГНЦ НИИАР.

Ведущая организация: Государственный научный центр РФ Физико-Энергетический Институт им. А.И. Лейпунского

Защита состоится “__” _______ 2011 г. в __ часов __ мин. на заседании диссертационного совета в ФГБУ НИЦ «Курчатовский институт» по адресу: 123182, Москва, пл. Курчатова, д.1,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИЦ «Курчатовский институт»

Автореферат разослан “___” _______ 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 520.009.06

д.т.н., профессор В.Г.Мадеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена разработке и научному обоснованию оптимальных методов и технологических средств вывода из эксплуатации (ВЭ) исследовательских реакторов (ИР).

Диссертация включает в себя экспериментальные исследования и разработки, выполненные в рамках работ по созданию проекта вывода из эксплуатации исследовательских реакторов МР и РФТ. Исследования направлены на разработку технологий и технических средств вывода из эксплуатации ИР, практическое обоснование, создание новых и совершенствование имеющихся методов для оценок количественных и радиационных характеристик радиоактивных отходов (РАО) и для оценок выхода радиоактивных аэрозолей при демонтаже оборудования, загрязненного радиоактивными нуклидами.

Актуальность работы

НИЦ «Курчатовский институт» является одним из крупнейших научно-исследовательских центров страны, обладающий комплексом ядерно-физических установок. Пик сооружения исследовательских реакторов в России, как и во всем мире, пришелся на 60-е годы прошлого века. Возраст практически всех работающих в России в настоящее время исследовательских реакторов превышает тридцать лет, а некоторые близки к пятидесятилетнему юбилею. Большинство реакторов не подвергалось кардинальной реконструкции за все время эксплуатации и в значительной степени физически и морально устарело. Это означает, что соотношение между эксплуатируемыми и остановленными реакторами неизбежно будет меняться в пользу последних и проблема вывода из эксплуатации исследовательских реакторов будет приобретать все большую значимость.

В настоящее время в Центре продолжают эксплуатироваться шесть из двенадцати реакторных установок. Остальные шесть остановлены для вывода из эксплуатации и частично или полностью демонтированы. В рамках работ по Федеральной целевой программе «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности России на 2008 год и на период до 2015г.» предусмотрен вывод из эксплуатации многоцелевого петлевого материаловедческого реактора МР, одного из наиболее сложных ядерных объектов, и его предшественника- реактора РФТ.



В связи с тем, что вывод из эксплуатации ИР – это направление деятельности, которое получает все большее развитие, разработка новых демонтажных технологий, технических средств вывода из эксплуатации, методов обоснования и обеспечения безопасности персонала, населения и окружающей среды является очень актуальным.

Актуальность данных научных исследований предопределяется важностью исполнения правовых документов федерального и регионального уровня:

  • Постановление Правительства Российской Федерации от 13.07.2007 № 444-р.
  • Распоряжение Правительства Российской Федерации от 03.02.2005 № 117-р.
  • Постановление Правительства Москва №641 от 25.08.1998.
  • Предписание МИЯРБ Госатомнадзора России №8-92 «О приостановке эксплуатации теплотехнического оборудования и трубопроводов I-го контура реактора МР и петлевых установок».
  • Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI века.

Цель работы и задачи исследования

Целью настоящей диссертационной работы является разработка и научное обоснование оптимальных методов и технических средств вывода их эксплуатации исследовательских реакторов – уникальных объектов, требующих учета их специфики при выводе их из эксплуатации.

Основные задачи исследования:

  • анализ состояния и формулировка требований к методам и средствам вывода из эксплуатации исследовательских реакторов;
  • разработка проекта вывода из эксплуатации исследовательских реакторов МР и РФТ;
  • разработка и научное обоснование технологических методов и технических средств вывода из эксплуатации исследовательских реакторов МР и РФТ с точки зрения обеспечения радиационной безопасности персонала, населения и окружающей среды при штатном режиме проведения работ и при возможных аварийных ситуациях;
  • организация и проведение комплексного инженерного и радиационного обследования реакторов МР и РФТ;
  • разработка и экспериментальное обоснование метода оценки количественных и радиационных характеристик РАО, образующихся в процессе проведения демонтажных работ;
  • экспериментальное определение параметра, характеризующего процесс осаждения радионуклидов на поверхностях помещения;
  • создание метода и экспериментальное определение коэффициента выхода радиоактивных аэрозолей в воздушную среду при демонтаже загрязненного радионуклидами оборудования.

Методы и объект исследования. Объектами исследования являются исследовательские реакторы.

Методы исследования: математическое моделирование процессов, связанных с выходом аэрозольной активности в атмосферу помещений и формированием объемной активности, проведение радиометрических и спектрометрических измерений в реальных условиях.

Методологический подход. Для разработки метода определения радиационных характеристик РАО, образуемых при демонтажных работах, использовался расчетный код MicroShield 8, расчеты мощностей доз за счет рассеянного излучения за теневой защитой проводились по программе MicroSkyshine 2.10, построение изодозных кривых проводилось с помощью программы Surfer. Выбор оптимального варианта вывода из эксплуатации проводился с помощью с помощью методологии многофакторного анализа.

Оценка радиационного воздействия на население при кратковременных выбросах радионуклидов в атмосферу проводилась по сертифицированной программе «Нуклид-авария», алгоритм которой основан на "Методических указаниях по расчету радиационной обстановки в окружающей среде и ожидаемого облучения населения при кратковременных выбросах радиоактивных веществ в атмосферу" (МПА -98).

Оценка радиационного воздействия на население при длительных выбросах проводилась по сертифицированной программе «Нуклид», алгоритм расчета которой основан на методике, изложенной в работе «Руководство по установлению допустимых выбросов радиоактивных веществ в атмосферу» (ДВ-98).

На защиту выносятся следующие положения:

  • создание проекта вывода из эксплуатации исследовательских реакторов МР и РФТ, включающее:

- разработку концепции и принципиальной программы вывода из эксплуатации реакторов;

- корректировку состава и содержания проектной документации с включением новых разделов проектной документации, не предусмотренных Постановлением Правительства №87.

- разработку демонтажных технологий и выбор технических средств, позволяющих провести демонтажные работы в условиях мегаполиса;

- научное обоснование предложенного выбора на основе расчетных оценок радиационного воздействия на персонал, население и окружающую среду при штатном режиме проведения работ и при возможных авариях;

  • разработка метода оценки количественных и радиационных характеристик РАО, образующихся в процессе проведения демонтажных работ. Проведение верификации метода на основе результатов определения количества РАО во временных хранилищах на площадке временного хранения РАО в НИЦ «КИ».
  • разработка и создание стенда для изучения поведения радиоактивных аэрозолей в воздушной среде помещений; экспериментальное определение значения коэффициента скорости осаждения аэрозолей, параметра, позволяющего рассчитать выведение радиоактивных аэрозолей из воздушной среды помещения за счет осаждения аэрозолей на окружающих поверхностях;
  • создание метода определения коэффициентов выхода радиоактивных аэрозолей при проведении демонтажных работ. Экспериментальное определение значения коэффициента выхода аэрозолей при резке загрязненного радионуклидами оборудования с использованием разработанного метода.
  • проведение инженерного и радиационного обследования исследовательских реакторов МР и РФТ, включая девять петлевых установок (~500 единиц оборудования), расположенных примерно в 50 технологических помещениях с использованием как традиционных методов, так и методов дистанционной диагностики. Создание по результатам обследования базы данных, которая послужила основой при разработке проекта вывода реакторов МР и РФТ.

Личный вклад

Автор самостоятельно провел настоящее исследование – от обзора литературы по проблеме до написания положений, методик, выводов и оценки результатов диссертационной работы. Лично руководил и принимал участие во всех представленных в диссертации экспериментах, работах по радиационному обследованию реакторов МР и РФТ, проводил измерения, разрабатывал расчетные программы, проводил расчеты и делал основополагающие выводы на основе проведенной работы.

Автором получены следующие наиболее существенные результаты:

- При непосредственном участии был разработан проект вывода из эксплуатации реактора МР, в состав которого входят девять петлевых установок с различными теплоносителями (вода, гелий и сплав Pb-Bi), и, предшественника МР, реактора РФТ. Разработаны технологии демонтажных работ, предложены методы и средства демонтажа оборудования реакторов с использованием робототехнических средств, методов «холодной» (механической) резки, средств пылеподавления и снижения объемной активности в воздухе технологических помещений и окружающей среде. Показано, что дозовые нагрузки на персонал при выполнении работ, с использованием выбранных технологий и технических средств, будут существенно ниже допустимых. Выполнены расчетные оценки воздействия на население и окружающую среду, которые показали, что предложенные решения позволят проводить работы в условиях мегаполиса и обеспечить безопасность населения и окружающей среды на всех этапах работ по выводу из эксплуатации при штатном режиме проведения работ и при возможных авариях.

- Организовано и с его участием проведено радиационное обследование реактора МР, оборудования девяти петлевых установок (~500 единиц оборудования) и реактора РФТ с использованием традиционных методов и методов дистанционной диагностики.

- Создан метод оценки количественных и радиационных характеристик РАО, образующихся в процессе проведения демонтажных работ. Проведены расчетные оценки количества РАО во временных хранилищах на площадке временного хранения РАО (ВХРАО) в НИЦ «КИ», которые были подтверждены результатами, полученными при ликвидации хранилищ. Проведена оценка количеств РАО, образуемых при выводе из эксплуатации реакторов МР и РФТ.

- Разработан и создан под его руководством экспериментальный стенд для изучения поведения радионуклидов в атмосфере помещений. Проведены под руководством и с личным участием автора экспериментальные исследования на этом стенде, в результате которых было определено значение коэффициента скорости осаждения радиоактивных аэрозолей на окружающих поверхностях, что необходимо для расчета динамики изменения аэрозольной активности в воздушной среде помещений. Полученные результаты были использованы в методиках, описывающих динамику изменения радиоактивных аэрозолей в среде помещений, в том числе в методиках оценки радиационных последствий аварий на ядерных объектах.





- Разработан метод экспериментального определения коэффициентов выхода радиоактивных аэрозолей при демонтаже радиоактивного оборудования исследовательских реакторов. Метод позволяет получить необходимую информацию для обоснования безопасности проводимых работ при использовании новых ранее не применявшихся технологий и средств демонтажа.

Проведены исследования по определению коэффициентов выхода радиоактивных аэрозолей при резке загрязненного оборудования и получены значения коэффициента выхода радиоактивных аэрозолей при использовании гидрокусачек при резке загрязненного оборудования.

Научная новизна.

В процессе проведения исследований были получены новые научные результаты:

  • предложена и реализована программа вывода из эксплуатации исследовательских реакторов МР и РФТ, с учетом их специфических особенностей;
  • разработан проект вывода из эксплуатации реакторов МР и РФТ, первый проект после выхода Постановления Правительства РФ №87, устанавливающего требования к составу проектной документации и содержанию этих разделов. Постановление ориентировано на объекты гражданского строительства и не учитывает особенности ядерно- и радиационно-опасных объектов. В состав проекта было внесено пять новых разделов; разработаны научно обоснованные технологические методы и средства вывода из эксплуатации;
  • разработан метод оценки радиационных и количественных характеристик РАО, образующихся в процессе вывода из эксплуатации. Метод позволяет без отбора проб, на основании результатов радиационного обследования оборудования ядерной установки оценивать количество образуемых РАО при выводе радиационно–опасного объекта из эксплуатации;
  • разработан и создан стенд для изучения поведения радиоактивных аэрозолей при аварийных ситуациях, экспериментально определено значение коэффициента скорости осаждения аэрозолей - параметра, позволяющего оценить выведение аэрозольной активности из воздушной среды помещения за счет осаждения аэрозолей на окружающих поверхностях;
  • создан метод определения коэффициентов выхода радиоактивных аэрозолей при проведении демонтажных работ, актуальность и необходимость которого диктовалась отсутствием информации по образованию аэрозольной активности, без которой сложно обосновать безопасность проводимых работ;
  • проведено радиационное обследование реакторов МР и РФТ, результаты которого, собранные в виде базы данных, послужили основой для разработки проекта вывода из эксплуатации реакторов МР и РФТ.

Достоверность основных положений диссертационной работы

Достоверность результатов обеспечена использованием современных представлений о проблемах вывода из эксплуатации исследовательских реакторов, подтверждена согласованностью результатов теоретических и экспериментальных данных проводимых исследований. Проект вывода из эксплуатации реакторов МР и РФТ разработан в соответствии с требованиями законодательных и нормативно- правовых актов РФ, в том числе: Федерального закона «Об использовании атомной энергии», «Правил обеспечения безопасности при выводе из эксплуатации исследовательских ядерных установок» НП-028-01, Норм радиационной безопасности НРБ-99/2009, «Основных санитарных правил обеспечения радиационной безопасности» ОСПОРБ-99, постановления Правительства РФ «О составе разделов проектной документации и требованиях к их составу» № 87 от 16.02.2008.

Обоснованность разработанных технических решений и выбранных средств вывода из эксплуатации исследовательских реакторов МР и РФТ была подтверждена положительным заключением Государственной экспертизы, положительным заключением экологической экспертизы, а также решением Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору о выдаче лицензии НИЦ «Курчатовский институт» на вывод из эксплуатации реакторов МР и РФТ.

Значимость полученных результатов для теории и практики

Практическая ценность работы состоит в том, что предлагаемый подход к выводу из эксплуатации, используемый при разработке проекта ВЭ исследовательских реакторов МР и РФТ, применим для любых исследовательских реакторов и предлагаемые методы, технологии и технологические средства вывода из эксплуатации исследовательских реакторов позволять решать задачи вывода из эксплуатации ИР с обеспечением безопасности персонала, населения и окружающей среды.

Предлагаемые методы, технологии и средства вывода из эксплуатации исследовательских реакторов, приведенные в диссертации, были реализованы в проектных материалах по выводу из эксплуатации исследовательских реакторов МР и РФТ.

Выполненные работы по комплексному инженерно - радиационному обследованию оборудования и помещений реакторов МР и РФТ, послужили основой для разработки технологических решений и средств вывода из эксплуатации исследовательских реакторов МР и РФТ.

Разработанная методика оценки количественных и радиационных характеристик РАО была использована при оценке количества РАО во временных хранилищах НИЦ «Курчатовский институт» и при определении количества образуемых РАО при выводе из эксплуатации МР и РФТ.

Экспериментальные результаты по исследованию поведения радионуклидов в воздушной среде помещений были использованы при создании методик оценки радиационных последствий аварий на ядерных энергетических установках.

Разработанный метод определения коэффициентов выхода радиоактивных аэрозолей позволяет получить информацию о загрязнении воздушной среды, что необходимо для оценки радиационной обстановки и обоснования безопасности проводимых демонтажных работ.

Апробация работы.

Основные результаты, выполненных исследований, докладывались и обсуждались в течение ряда лет на Российских и международных конференциях и совещаниях таких как:



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.