ТУК 141О - Контейнер новой 14-й серии для ВВЭР-1000

ТУК 141О - Контейнер новой 14-й серии для ВВЭР-1000

Сделано в СССР 

Перевозить ОЯТ с реакторов ВВЭР‑1000 начали в 1985 году. Первым из разработанных и принятых в эксплуатацию комплектов для перевозки облученного топлива стал ТУК‑10В с контейнером ТК‑10, позднее дополненный модификацией ТУК‑10В‑1, применяемый на Нововоронежской АЭС и на атомных станциях Украины. 

Второй комплект — ТУК‑13В, состоящий из железнодорожного транспортера ТК-ВГ‑13 и контейнера ТК‑13, производился в 1987–1989 годах на мощностях «Ждановтяжмаша» (ныне — концерн «Азовмаш»), расположенного в украинском Мариуполе. Корпус контейнера был изготовлен из низколегированной стали О6Н2М 

В 1990 году производством ТК‑13 занялись «Ижорские заводы», применив альтернативную марку стали — нержавеющую 12Х18Н10Т. Комплект с контейнерами, выполненными из этого материала, получил обозначение ТУК‑13/1В. 

Всего в период с 1987 по 1990 год в эксплуатацию был принят 21 комплект ТУК‑13В и ТУК‑13/1В. Они эксплуатируются и сегодня, но уже сняты с производства. 

В советское время контейнеры отвечали всем задачам, которые перед ними ставились. Развитие технологий атомной энергетики выдвинуло новые требования к конструктивным особенностям ТУКов. Требовались модификация существующих контейнеров либо разработка принципиально новых проектов. 

Новое топливо — старый контейнер 

Конструктивные особенности ТУК‑13 предполагают перевозку ОТВС с начальным обогащением топлива по 235U до 4,4 %, глубиной выгорания топлива до 58 ГВт·сут/тU и остаточным энерговыделением 1,67 кВт. 

В связи с переходом на 18-месячный топливный цикл с использованием топливных сборок второго поколения ТВС‑2М и ТВСА-PLUS изменились характеристики ОТВС. Его начальное обогащение увеличилось до 4,95 %, а глубина выгорания составила от 55 до 68 ГВт·сут/кгU. 

Конструкция ТК‑13 предусматривает один барьер герметизации и жидкую нейтронную защиту — заполнение специальных полостей стенок этиленгликолем. Существенное увеличение нейтронной активности и тепловой нагрузки перед установкой ОТВС в ТУК‑13 пропорционально увеличивает время выдержки ОТВС в приреакторных бассейнах, что может послужить причиной остановки энергоблока АЭС из-за уменьшения количества свободных ячеек в бассейне выдержки. 

Малая вместимость (12 ОТВС), устаревшая конструкция и невозможность перевозки современных типов топлива делают его не конкурентоспособным, в том числе на зарубежных рынках. 

Справка

ТУК‑141О (ТУК — транспортно-упаковочный комплект), представленный АО «ФЦЯРБ», призван заменить контейнеры ТК‑13. ТУК‑141О успешно прошел сертификацию, «горячие» испытания на Балаковской АЭС и ПО «Маяк» и готов к использованию на АЭС. 

Реакторы ВВЭР‑1000 различных модификаций эксплуатируются на 35 энергоблоках АЭС в мире. На Горно-химическом комбинате накоплено более 6,3 тыс. тонн ОЯТ реакторов ВВЭР‑1000. Ежегодно на АЭС России образуется еще более 200 тонн ОЯТ такого типа. Сегодня мощности ФГУП ПО «Маяк» позволяют перерабатывать ежегодно до 400 тонн отработавшего ядерного топлива различных видов, в том числе ВВЭР‑1000. 

ТУК нового поколения позволит атомным станциям и ПО «Маяк» существенно экономить время на операциях по обращению с топливом, гарантировать безопасное состояние находящегося внутри контейнера ОЯТ в любых условиях эксплуатации, а также значительно повысить уровень радиационной и экологической безопасности. 

ТУК 14-й серии

Актуальные задачи, поставленные в Основах государственной политики в области обеспечения ядерной и радиационной безопасности Российской Федерации на период до 2025 года, — обеспечение оптимального темпа вывоза ОЯТ с площадок эксплуатирующих организаций, их переработка или размещение на длительное хранение. 

Для их реализации отраслевые и внеотраслевые предприятия создали ряд проектов контейнеров, отвечающих современным требованиям транспортировки отработавшего ядерного топлива реакторов ВВЭР‑1000/1200. Большинство из них осталось лишь проектами. 

АО «ФЦЯРБ» представило головной образец контейнера, получивший обозначение ТУК‑141О. Он полностью готов к эксплуатации на атомных станциях: получен сертификат-разрешение на конструкцию, перевозку ОЯТ, успешно проведены все необходимые испытания, осуществлен первый вывоз отработавшего ядерного топлива. 

Увеличенная вместимость ТУК‑141О (18 ОТВС) позволяет единовременно перевозить в 1,5 раза больше ОТВС, чем при использовании ТУК 13-й серии, что в итоге сокращает время проведения планово-предупредительного ремонта блока. Оптимизация процесса — ключевой фактор повышения экономической эффективности внедрения нового ТУКа в эксплуатацию на атомных станциях. 

Твердая нейтронная защита между внутренней и наружной крышками контейнера повышает безопасность и экологичность транспортировки ОЯТ. Она выполнена из двух фрагментов, что обеспечивает безопасный доступ персонала к крышке клапана для выполнения технологических операций. Каждый фрагмент нейтронной защиты состоит из каркаса, выполненного из нержавеющей стали, и блоков из высокомолекулярного полиэтилена. 

Улучшенные параметры ядерной и радиационной безопасности позволяют сократить время выдержки ОТВС в приреакторном бассейне АЭС почти вдвое. ТУК‑141О рассчитан на транспортировку ОЯТ с повышенным (до 36 кВт на упаковку) тепловыделением, что дает возможность транспортировать топливо для перспективных АЭС с энергоблоками ВВЭР‑1200, ВВЭР-ТОИ.

 

Справка

С 1970 годов Siempelkamp изготавливает контейнеры для транспортировки и хранения радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива. Siempelkamp в числе прочего производит контейнеры из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и уже много лет является лидером на этом рынке. 

Разработка и адаптация конструкции контейнеров происходят в соответствии со специфическими национальными и международными требованиями. Многие корпуса контейнеров и контейнеры в сборе Siempelkamp производит для фирмы ядерного сервиса Gesellschaft für Nuklear-Service mbH, Essen, Germany (GNS), дочерней компании ведущих немецких энергетических фирм. Под названием CASTOR® для GNS производятся корпуса контейнеров для отработавших тепловыделяющих элементов. 

Еще одна история успеха — это контейнеры MOSAIK® и чугунные контейнеры, которые также производятся по заказу GNS. В зависимости от типа контейнера и пожеланий клиентов они производятся разного объема и с разной толщиной стенок. Эти контейнеры используются для радиоактивных отходов — от низко- до высокоактивных. Siempelkamp выпускает по собственным разработкам и в сотрудничестве с фирмами-партнерами контейнеры по специальным заказам клиентов с международного рынка. 

Компания Siempelkamp производит толстостенные контейнеры из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом весом от 30 до 160 тонн. Помимо отливки, компания выполняет механобработку. Siempelkamp выпустила более 400 контейнеров CASTOR® для немецкой компании GNS (Gesellschaft für Nuklear-Service mbH, Essen, Germany). 

«ТУК‑141О обладает высокими ядерными и радиационными защитными характеристиками, высокими характеристиками отвода тепла от отработавших сборок, способностью противостоять серьезным внешним динамическим воздействиям; все это гарантирует безопасное состояние находящегося внутри ОЯТ и как следствие — более высокую экологическую безопасность для окружающей среды и обслуживающего персонала», — комментирует главный конструктор ТУК‑141О Анатолий Зубков. 

Главным вызовом при разработке проекта стала необходимость увеличения вместимости контейнера с обязательным условием сохранения габаритных значений для возможности эксплуатации на действующих АЭС без дополнительной переоснастки транспортно-технологических участков. Задача была решена посредством оптимизации конструкции и применения новых материалов. 

Корпус ТУК‑141О выполнен из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ). 

В современных условиях серийное производство контейнеров возможно на производственных мощностях завода «Петрозаводскмаш» при условии проведения необходимой дооснастки, предполагают эксперты. 

«Для того чтобы ускорить внедрение ТУКа такой конструкции, корпус для головного образца был закуплен в Германии, но сейчас мы можем выпускать их и сами, в России. Стоит вопрос о том, чтобы серийно освоить производство этой конструкции у нас. "Петрозаводскмаш" может изготавливать отливки такого размера и такой массы. Последняя такая отливка массой 80 тонн была изготовлена в 2012 году, а в 2016–2017 годах была отлита тепловая защита реактора МБИР из высокопрочного чугуна. Там были тоже кольцевые отливки, очень похожие, тоже весом каждая порядка 80 тонн», — комментирует кандидат технических наук, ведущий специалист АО «АЭМ-технологии» Юрий Кириллов. 

Таблица 1. Сравнение характеристик ТУК-141О и ТУК-13 

 

Испытания 

Обоснование надежности и безопасности контейнера предполагает проведение ряда испытаний, в том числе бросковых: падение с высоты девяти метров и падение с высоты одного метра на острый конус. 

ТУК‑141О прошел бросковые испытания на полигоне АО «КБСМ» с применением конструктивно родственного контейнера линейки ТУК‑140, оснащенного аналогичным чугунным корпусом. В итоге контейнер получил все необходимые сертификаты. 

В марте-апреле 2015 года были получены санитарно-эпидемиологическое заключение и заключение АО «ГНЦ РФ-ФЭИ» по ядерной безопасности транспортирования ОТВС ВВЭР‑1000 в ТУК‑141О, а в июне 2015 года — сертификат-разрешение на конструкцию контейнера. Параллельно с работами по созданию контейнера шло создание нового железнодорожного транспортера — необходим был полноценный комплекс, способный действовать в составе типового спецэшелона. 

АО «ФЦЯРБ» решило эту задачу. К настоящему моменту три железнодорожных транспортера ТК-У‑141, разработанных Центральным конструкторским бюро транспортного машиностроения (АО «ЦКБ ТМ»), построены на Брянском машиностроительном заводе (АО «УК БМЗ»). Успешно пройдя испытания по 46 пунктам технического регламента на соответствие требованиям Таможенного союза, новые транспортеры были сертифицированы ФБУ «РС ФЖТ», зарегистрированы в системе РЖД, приписаны к ФГУП «ПО «Маяк» и обслуживаются там. 

В марте 2016 года на первом блоке Калининской АЭС были проведены транспортно-технологические испытания ТУК‑141О, подтвердившие возможность его использования в составе оборудования АЭС, предназначенного для обращения с ОЯТ. 

В марте 2017 года госкорпорация «Росатом» выдала АО «ФЦЯРБ» сертификат-разрешение на перевозку ОТВС реакторов ВВЭР‑1000 в ТУК‑141О на транспортерах ТК-У‑141. Новый контейнер был готов к проведению «горячих» испытаний с отработавшим ядерным топливом на Балаковской АЭС. 

«Испытания доказали, что расчетные параметры контейнера соответствуют действующим нормативам. После загрузки отработавшего ядерного топлива контейнер был дезактивирован, измерены его радиационные характеристики и температура на поверхности. Все параметры существенно ниже допустимых, что свидетельствует о высоких эксплуатационных характеристиках нового ТУКа», — прокомментировал итоги работ Константин Твиленев, директор по проектам АО «ФЦЯРБ». 

19 сентября 2017 года был проведен первый вывоз ОТВС с Балаковской атомной станции с использованием железнодорожного транспортера и контейнера ТУК‑141О. ОТВС были успешно доставлены на радиохимический завод ПО «Маяк» для продолжения «горячих» испытаний нового контейнера. ТУК‑141О был перегружен на внутриобъектовый железнодорожный транспортер и перевезен в цех № 5 радиохимического завода. 26 сентября, после необходимых технологических операций, была произведена выгрузка ОТВС из нового контейнера в бассейн-хранилище цеха. 

По словам Николая Шахова, начальника участка комплектации ядерных материалов ПО «Маяк», использование контейнера ТУК‑141О не требует модернизации существующей транспортно-технологической схемы на заводе, созданной под ТУК‑13. «Это очень важно, так как технологическая схема разгрузки контейнеров на „Маяке" отработана, и весь процесс с ТУК‑141О не вызвал трудностей», — отметил эксперт. 

Андрей ГОЛИНЕЙ
генеральный директор АО ФЦЯРБ

«Горячие» испытания на ФГУП ПО «Маяк» прошли без замечаний. «Успешный вывоз ОЯТ в ТУК‑141О — лучшее доказательство того, что он безопасен, соответствует всем необходимым требованиям и может быть использован для замены текущего контейнерного парка», — отметил Андрей Голиней, генеральный директор АО «ФЦЯРБ». 

 

Комментарий эксперта

Вадим ТРЯПИЧКИН,
директор литейного завода Петрозаводского филиала АО «АЭМ-технологии»:

— Раньше в мире бóльшая часть деталей машин и оборудования изготавливались из стали и ее сплавов, но в 1960‒1980 годах металлурги-литейщики научились производить высокопрочный чугун (ВЧ), и структура производства сместилась в сторону ВЧ; сейчас до 80 % всех компонентов машин и оборудования — из высокопрочного чугуна. 

Литейный завод «Петрозаводскмаш» — единственный в России завод, имеющий опыт изготовления корпусов транспортных упаковочных контейнеров для ОЯТ весом около 100 тонн. 

При обновлении парка транспортно-упаковочных комплектов (ТУКов) в России и обеспечении контейнерами для ОЯТ строящихся за рубежом станций планируется задействовать производственные мощности литейного завода «Петрозаводскмаш» для изготовления корпусов ТУКов семейства 141. 

АО «АЭМ-технологии» планирует реализовать инвестиционный проект, первая очередь которого — это производство 10 корпусов ТУКов в год, это — около 1600 тонн литья из высокопрочного чугуна и 10‒15 % загрузки завода. 

Мы думаем, что при наборе референции по поставкам корпусов ТУКов для нужд ГК «Росатом» для нас откроется и зарубежный рынок. Уже сейчас есть интерес заказчиков из Германии и Китая, при успешном развитии экспортного рынка объем продукции к 2025‒2030 годам может вырасти до 60 контейнеров в год. 

Кроме того, мы планируем отливать корпуса контейнеров для РАО, например, в Германии чугунные контейнеры — стандарт обращения с РАО, их парк составляет уже около 30 тыс. штук. В совокупности отливки для нужд атомной энергетики могут составлять до 30‒40 % портфеля заказов ЛЗ ПЗМ. 

Программа реструктуризации продуктового портфеля реализуется уже четвертый год, и заключается она в переходе от производства простых и дешевых отливок (такая продукция в еще в 2013 году составляла 95‒97 % нашего объема) к производству отливок самой высокой категории сложности по мировым меркам. 

Сейчас бурно развиваются отрасли, где востребованы сложные качественные отливки: станкостроение, ветроэнергетика, крупное двигателестроение. 

В начале 2017 года мы получили статус поставщика для российского подразделения DMG-MORI, крупнейшей в мире станкостроительной корпорации. В сентябре подписали с DMG соглашение о поставках отливок для европейских заводов. На весь коллектив завода это накладывает огромную ответственность, ведь нам придется конкурировать с лучшими литейщиками мира — немецкими заводами. 

В 2018 году мы будем участвовать в реализации ветроэнергетического проекта Росатома — производить хабы и рамы ветрогенераторов, а также начнем серийные поставки картеров дизельных двигателей мегаваттного класса. 

Итак, 30‒40 % от всего объема будет занимать станкостроение, 30 % — ветроэнергетика, 15 % — производство контейнеров. Остальное — общее машиностроение, включая дизелестроение. 

Наша задача — увеличить объем производства крупного фасонного литья до 12 тыс. тонн к 2020 году, что позволит нам устойчиво зарабатывать прибыль, осуществлять проекты развития и двигаться к стратегической цели — входу в мировую пятерку крупнейших производителей крупного литья. 

 

PDF файл со страницей публикации "Упаковали топливо в обновку" на сайте http://atomicexpert.com


Поделитесь новостью с друзьями

Перевозить ОЯТ с реакторов ВВЭР‑1000 начали в 1985 году. Первым из разработанных и принятых в эксплуатацию комплектов для перевозки облученного топлива стал ТУК‑10В с контейнером ТК‑10, позднее дополненный модификацией ТУК‑10В‑1, применяемый на Нововоронежской АЭС и на атомных станциях Украины. 

">


© 2008–2016 АО ФЦЯРБ