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 |

Разработка и применение методов вывода из эксплуатации и реабилитации ядерно- и радиационно-опасных объектов ниц курчатовский институт с использованием дистанцио

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

УДК 574:539.1.04+621.039.7

Семенов Сергей Геннадьевич

РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ВЫВОДА ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕАБИЛИТАЦИИ ЯДЕРНО- И РАДИАЦИОННО-ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ НИЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИСТАНЦИОННО УПРАВЛЯЕМЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ

Специальность: 05.14.03 – Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание научной степени

кандидата технических наук

Москва - 2013

Работа выполнена в Федеральном Государственном бюджетном учреждении Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор, Штромбах Ярослав Игоревич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, зам.директора ИБРАЭ Антипов Сергей Викторович доктор технических наук, начальник лаборатории Тутнов Игорь Александрович
Ведущая организация Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов (ВНИИНМ) им. Академика Бочвара А.А.

Защита диссертации состоится «___» _________ 2013 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 520.009.06 НИЦ «Курчатовский институт» по адресу: 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИЦ «Курчатовский институт»

Автореферат разослан «______» _____________________ 2013 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 520.009.06

д.т.н., профессор Мадеев В. Г.

ОБЩАЯ ХАРКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В 50х–80х годах прошлого столетия в НИЦ «Курчатовский институт» было создано 12 исследовательских реакторов и свыше 20 критических и подкритических ядерных стендов и других экспериментальных установок. Кроме того, на специально выделенной площадке Центра размещалось более 10 временных хранилищ радиоактивных отходов (РАО). Время эксплуатации большинства из перечисленных ядерно- и радиационно-опасных объектов (ЯРОО) Центра превышало тридцать и более лет. Актуальность работ по ликвидации или выводу из эксплуатации (ВЭ) этих объектов приобрела особую значимость, начиная с середины 90-х годов прошлого века, когда в Центре был остановлен самый мощный на территории Москвы исследовательский реактор МР, сооруженный в одном здании с ранее остановленным и частично демонтированным реактором РФТ. Все выше сказанное определяло необходимость развертывания в Центре работ по ликвидации ядерного и радиационного наследия, и в 2001-2002 годах такое решение было принято. Предстояло организовать и выполнить весь спектр работ по комплексному инженерно-радиационному обследованию объектов Центра, разработать концепции, на их основе проекты вывода из эксплуатации и осуществить эти проекты.

Необходимо отметить ряд обстоятельств, которые существенно осложняли данные работы:

- указанные ЯРОО располагались в непосредственной близости от густонаселенной городской жилой застройки, что создавало потенциальную опасность их радиационного воздействия на население и окружающую среду;

- практически ни по одному объекту не имелось в полном объеме исходных данных, которые позволили бы разработать оптимальный проект вывода его из эксплуатации;

- отсутствовал персонал, как собственный, так и возможных подрядных организаций, имевший практический опыт разработки проектов вывода из эксплуатации и реабилитации ядерно- и радиационно-опасных объектов, а также организации и проведения таких работ.

Допуская, что история создания, эксплуатации и прекращения работы ЯРОО, находящихся в исследовательских центрах России во многом аналогична истории объектов, имеющихся в Курчатовском институте, можно предположить, что по многим из таких объектов не представлены в полном объеме исходные данные, необходимые для разработки проектов их реабилитации или вывода из эксплуатации, поэтому представлялось целесообразным разработать общие подходы при решении вопросов ликвидации или вывода этих объектов из эксплуатации и реабилитации их территории.

Учитывая комплексный характер проблемы, была сформулирована концепция создания специализированного комплекса для проведения всего спектра работ по ВЭ и ликвидации ЯРОО. Эта структура должна быть способна:

- провести полную характеризацию находящихся на объекте РАО и ядерных материалов, как по физическому состоянию, так и по нуклидному составу;

- сформулировать техническое задание для создания проекта ВЭ или реабилитации объекта, участвовать как в разработке технических и технологических решений, так и в разработке соответствующих проектов;

- иметь максимально возможный набор методик и технологий для обращения с радиоактивными отходами, отработавшим топливом и ядерными материалами.

Кроме того, учитывая жесткие требования нормативных документов к величине индивидуальных дозовых нагрузок персонала, занятого на выполнении радиационно-опасных работ, а также дефицит квалифицированного персонала, необходимо использовать технологии обращения с РАО, позволяющие снизить дозовые нагрузки, которые обусловлены как внешним облучением от радиоактивных объектов, так и внутренним за счет ингаляции радиоактивных аэрозолей, образуемых в зоне работ. Наилучшим образом этим требованиям отвечают технологии применения дистанционно управляемых средств, исключающие присутствие персонала непосредственно в зоне работ. То есть, комплекс должен быть оснащен широким спектром технических средств, включая дистанционно управляемые робототехнические механизмы (ДУМ), а также средства дистанционной радиационной диагностики – дозиметрии и спектрометрии.

Создание такого комплекса в НИЦ «Курчатовский институт» было начато в 2002 году и в 2002-2007 годах с его помощью на территории Центра были выполнены работы по ликвидации «исторических» хранилищ РАО, а с 2008 года в рамках Федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности России на 2008 год и на период до 2015 года» (далее – ФЦП ЯРБ) была осуществлена подготовка и начаты работы по выводу из эксплуатации реакторов МР и РФТ.

В данной диссертационной работе рассмотрен один из существенных вопросов комплексного подхода к выводу из эксплуатации ЯРОО - разработке и практическому внедрению методов обращения с ОЯТ и РАО с использованием дистанционно управляемых робототехнических механизмов (ДУМ) при проведении работ по реабилитации и выводу из эксплуатации ядерно- и радиационно-опасных объектов Центра.

Цель работы:

  • Разработка требований к техническим характеристикам и технологическому оснащению ДУМ при обращении с РАО и ОЯТ, разработка рекомендаций по использованию этих механизмов применительно к условиям проведения работ по реабилитации радиационно-опасных объектов и выводу из эксплуатации исследовательских реакторов НИЦ «Курчатовский институт»;

- разработка и практическое внедрение методов применения ДУМ в работах по радиационному обследованию хранилищ РАО и радиоактивно загрязненного оборудования реакторов МР и РФТ;

- разработка и практическое внедрение методов применения ДУМ в работах по обращению с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ), реабилитации радиационно-опасных объектов и выводу из эксплуатации реакторов МР и РФТ;

  • отработка и практическое внедрение методов демонтажа и фрагментации загрязненных строительных конструкций с использованием ДУМ;
  • отработка и практическое внедрение методов сортировки и упаковки РАО в транспортные контейнеры с использованием ДУМ.

Научная новизна работы:

В ходе работ получены следующие новые научные результаты:

  • впервые сформулированы требования к техническим характеристикам и технологическому оснащению ДУМ применительно к условиям проведения работ по ликвидации временных хранилищ РАО и выводу из эксплуатации реакторов МР и РФТ НИЦ «Курчатовский институт», осуществлен выбор линейки ДУМ, требуемой для проведения указанных работ;

- на основе опыта применения ДУМ, полученного при реабилитации хранилищ РАО, разработаны технические требования к оснащению ДУМ новым навесным оборудованием

для производства работ по демонтажу реакторов, включая требования для создания более энерговооруженного робота-манипулятора; предложены и отработаны методы наведения ДУМ на интенсивно излучающие объекты;

  • предложены и отработаны методы проведения радиационного обследования загрязненного оборудования и технологических помещений реакторов МР и РФТ с использованием ДУМ, результаты которых стали информационной базой для разработки проекта вывода из эксплуатации этих реакторов;
  • предложены и отработаны технологии проведения демонтажных работ на реакторах МР и РФТ с использования ДУМ, исключающие необходимость присутствия персонала в технологических помещениях с высоким уровнем мощности дозы -излучения;
  • предложены и отработаны технологии сортировки РАО по удельной активности, создан стенд для характеризации и упаковки высокоактивных отходов в транспортные контейнеры.

Практическая значимость полученных результатов:

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные методы применения ДУМ были внедрены в НИЦ «Курчатовский институт» в практику работ по ликвидации «исторических» хранилищ РАО, использованы при разработке проекта вывода из эксплуатации реакторов МР и РФТ и в процессе проведения демонтажных работ на этих реакторах. Это позволило существенно снизить дозовые нагрузки на персонал, выполняющий работы.

Полученные результаты радиационного обследования систем, оборудования и помещений реактора МР и шахты реактора РФТ, выполненного с помощью ДУМ, послужили основой для разработки технических решений и выбора технологического оснащения для вывода из эксплуатации этих реакторов и были реально использованы в ходе проведения этих работ.

Разработаны и на практике успешно применены технологии извлечения, сортировки, фрагментации и упаковки высокоактивных РАО с помощью ДУМ. Разработанные технологии применялись в ходе подготовки МР к выводу из эксплуатации на стадии удаления ОЯТ из активной зоны реактора и при удалении облученных петлевых каналов из бассейна-хранилища и других мест их хранения. С помощью ДУМ выполнены работы по инвентаризации и сортировке конструкций высокоактивных петлевых каналов, позволившие их безопасно извлечь и удалить в специализированное хранилище Центра. С помощью ДУМ осуществлена фрагментация высокоактивного канала петлевой установки с жидкометаллическим теплоносителем для отделения части конструкции, содержащей ядерные материалы, что позволило выполнить эти работы безопасно и без присутствия персонала непосредственно в зоне работ.

Опыт создания стендов характеризации и фрагментации высокоактивных отходов с помощью дистанционно управляемых робототехнических средств и механизмов может быть полезен при работах на других радиационно-опасных объектах и исследовательских реакторах.

Предложенные и внедренные технологии обращения с РАО и ОЯТ с использованием ДУМ могут быть успешно реализованы в проектах реабилитации или вывода из эксплуатации других ЯРОО и применимы при работах в аварийных условиях.

На защиту выносятся следующие положения:

  1. Разработка концепции комплексного применения робототехнических средств в ходе проведения всего спектра работ по ВЭ и реабилитации ЯРОО.
  2. Разработка и внедрение методов применения робототехнических средств при обследовании радиационно-опасных объектов, характеризации их загрязнения, включая технологии и методы обращения с отходами в процессе реабилитационных работ.
  3. Разработка и внедрение методов идентификации и извлечения объектов, являющихся источниками -излучения, с помощью дистанционных методов регистрации этого излучения и дистанционно управляемых механизмов.

4. Разработка методов демонтажа радиоактивно загрязненного оборудования исследовательского реактора МР и его петлевых установок в условиях высоких уровней загрязнения и насыщенности оборудования в технологических помещениях и рекомендации по практическому применению разработанных методов.

5. Результаты практического применения разработанных методов в работах по обследованию и ликвидации хранилищ высокоактивных отходов, омоноличенных высокопрочным бетоном.

6. Разработка и внедрение технологии сортировки радиоактивных отходов по уровню активности, позволяющей определять тип транспортной упаковки для отправки РАО на длительное хранение, оптимизировать наполнение транспортных контейнеров, а также снизить дозы облучения персонала при обращении с РАО.

7. Принципы организации работ с применением разработанных методов и технологий, позволившие минимизировать время нахождения персонала в зонах производства радиационно-опасных работ и обеспечить ему необходимую радиационную защиту и радиационную безопасность при выполнении этих работ.

Разработанные и отработанные в процессе выполнения практических работ по ликвидации хранилищ РАО и выводу из эксплуатации реакторов МР и РФТ методы и технологии, основанные на применении дистанционно управляемых робототехнических механизмов, показали высокую эффективность при решении проблемы необходимого снижения дозовых нагрузок на персонал, что позволяет достаточно обоснованно рекомендовать их применение при проведении аналогичных работ на других ядерных и радиационно-опасных объектах.

Апробация работы.

Основные результаты выполненных исследований неоднократно докладывались на различных российских и международных симпозиумах и конференциях, таких как:

  • International Symposium on Waste Management (WM’04), Tuscon, Arizona, USA, 29 February – 4 March 2004;
  • 7-ая Международная конференция «Безопасность ядерных технологий: Обращение с РАО». 27 сентября – 1 октября 2004 г., Санкт-Петербург, Россия;
  • XI Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный», Екатеринбург, 2005;
  • International Symposium on Waste Management (WM’05), Tuscon, Arizona, USA, 25 February – 1 March 2005;
  • 8-ая Международная конференция «Безопасность ядерных технологий: Экономика и обращение с источниками ионизирующих излучений. 2005 г., Санкт-Петербург, Россия;
  • Международная конференция ICEM’05/DECM’05, 2005, Глазго, Шотландия;
  • International Symposium on Waste Management (WM’06), Tucson, Arizona, USA, 26 February – 2 March 2006;
  • Международная конференция «Двадцать лет Чернобыльской катастрофы. Взгляд в будущее», Киев, Украина;
  • Международный ядерный форум, 2007 г., Санкт-Петербург;
  • The 11th Intern. Confer. on Environmental Remediation and Radioactive Waste Management, ICEM –07. 2007. Bruges (Brugge), Belgium
  • International Conference “Radioecology & Enviromental Radioactivitity”, Bergen, Norway, 2008;
  • International Conference “Decommisionning challenges: an Industrial Reality?”, Avignon, France, 2008;
  • Ш Международный ядерный форум, 2008 г., Санкт-Петербург;
  • 12th International Conference On Environmental Remediation and radioactive Waste Management, ICEM’09/DECOM’09, 2009, Liverpool, UK;
  • International Symposium on Waste Management (WM’09), Phenix, Arizona, USA,
    1–5 March 2009;
  • International Conference «Research Reactors Fuel Management», Morocco, 2010;
  • 4-ая Международняа конференция и выставка «АтомЭко 2010», Москва, Россия, 2010;
  • European Nuclear Conference, ENC 2010, Barcelona, Spain, 2010;
  • European Research Reactors Conference Research Reactor Fuel Management, Rome, Italy, 2011;
  • 5-ая Международная выставка и конференция «АтомЭко-2011», Москва, Россия, 2011;
  • International Conference on Research Reactors: Safe Management and Effective Utilization, 2011, Rabat, Morocco;
  • International Symposium on Waste Management (WM’12), Phenix, Arizona, USA, 27 February – 2 March 2012;
  • European Research Reactors Conference IGORR, Prague, Czech Republic, 2012,

а также были доложены на заседании Научно-Технического совета научно-технологического комплекса «Реабилитация».

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 66 печатных трудах, из них 26 статей в научных журналах (21 статья в журналах, рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций) и 40 публикаций в виде докладов в материалах российских и международных конференций.

Личный вклад

Автор самостоятельно провел настоящее исследование – от обзора литературы по проблеме до изложения положений, технологий, выводов и оценки результатов диссертационной работы. Осуществлял организацию и непосредственно участвовал во всех представленных в диссертации научных экспериментах и практических работах, связанных с ликвидацией в НИЦ «Курчатовский институт» временных хранилищ РАО, радиационным обследованием реакторов МР и РФТ, выполнением измерений и расчетных оценок, формулировкой итоговых выводов и результатов проведенных работ, представленных в виде отчетных материалов, статей, докладов и презентаций.

При непосредственном участи автора получены следующие наиболее существенные результаты:

- обоснован выбор дистанционно управляемых робототехнических механизмов производства шведской фирмы «Brokk», выбор технологического оснащения этих ДУМ и их применение для условий проводимых на территории НИЦ «Курчатовский институт» работ. Разработаны и практически внедрены методы применения ДУМ при работах по ликвидации временных хранилищ РАО. Предложены и практически реализованы методы демонтажа омоноличенных высокопрочным бетонным раствором хранилищ с помощью указанных робототехнических средств. Предложены технологии извлечения, сортировки, фрагментации и упаковки пеналов с высокоактивными отходами. Создан стенд для выполнения этих работ;

- организовано и при непосредственном участии проведено радиационное обследование реактора МР и оборудования его девяти петлевых установок (~500 единиц оборудования) и реактора РФТ с использованием методов дистанционной диагностики;

- предложены и практически внедрены методы демонтажа и фрагментации с применением ДУМ оборудования и систем реакторов МР и РФТ в процессе вывода их из эксплуатации;

- созданы экспериментальные стенды для сортировки фрагментов демонтированного оборудования и конструкций петлевых каналов по уровню суммарной активности и результатам измерений распределения активности по длине фрагментов;

- предложены и практически внедрены методы демонтажа и фрагментации загрязненных строительных конструкций с использованием ДУМ.

Достоверность и обоснованность выводов и рекомендаций подтверждена представительным объемом практических результатов, применением современных методов их обработки и интерпретации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 125 наименований. Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста, включающего 47 рисунков и 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность темы диссертации, изложены основные цели и задачи диссертации, показана их практическая значимость, представлена структура диссертации и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 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.