Цеолиты — ​это минералы или их искусственные аналоги, хорошо впитывающие воду и избирательно сорбирующие различные вещества благодаря ионному обмену. Сразу после аварии на «Фукусиме Дайичи» в 2011 году клиноптилолиты (природные цеолиты вулканического происхождения) и гранулированный активированный уголь использовали для очистки воды от радиоактивности. Цеолиты засыпали в 20-килограммовые мешки и укладывали на пол в подвальные помещения двух вспомогательных зданий на площадке АЭС «Фукусима Дайичи». Затем в эти помещения закачивали воду, которой охлаждали разрушенные активные зоны реакторов. Подвалы использовались как временные резервуары для загрязненной воды.

Цеолиты впитывали воду вместе с радиоактивной взвесью — ​пылью и мелкими частицами из разрушенных во время аварии конструкций. Радиоактивность переходила в цеолиты, вода становилась чище, но зданиями пользоваться пока нельзя.

TEPCO инициировал концептуальное исследование, чтобы устранить источник радиоактивности в зданиях. Задача — ​предложить варианты безопасного извлечения мешков с цеолитами из подвалов. Еще одно задание — ​предложить решение для безопасного контейнерного хранения извлеченных высокоактивных цеолитов.

«Долгосрочное промежуточное хранение — ​нетривиальная задача», — ​говорит руководитель проектов АО «Техснабэкспорт» Сергей Семин. Из-за высоких доз радиации внутри контейнеров будет проходить радиолиз воды, которую впитали цеолиты, и образовываться водород. Если его концентрация превысит 4 %, повышаются риски пожаро- и взрывоопасных инцидентов. Помимо проблемы газообразования, внутри контейнеров активно будут развиваться и коррозионные процессы.

Еще одна проблема заключается в том, что большинство мешков порвалось от времени и воздействия ионизирующего излучения, цеолиты рассыпались, и эту просыпь тоже надо как-то обрабатывать.

После того, как цеолиты будут извлечены, можно будет отправить их на хранение, а воду откачать для доочистки. Кроме того, снизится радиационный фон в зданиях, прилегающих к ним территориях и в целом на площадке станции. Пока накопленную воду, которая еще и экранирует мешки, убирать нельзя: без нее в здания невозможно будет даже заходить из-за высокого излучения от мешков.

«Исследование позволит нам предложить японской стороне концепцию безопасного обращения с радиоактивными цеолитами, которая поможет перейти к планированию работ непосредственно на площадке», — ​отметила Елена Артемова, заместитель генерального директора АО «Техснабэкспорт» по бэк-энд.

У команды «Техснабэкспорта» уже есть гипотезы, как можно решить поставленные задачи. В частности, уже сейчас понятно, что обрабатывать мешки придется с использованием технологий дистанционного контроля, в том числе — ​роботов.

Опыт дистанционного извлечения загрязненных объектов, в том числе поврежденных, в Росатоме есть: год назад на губе Андреева завершили извлечение обломков шести топливных сборок, упавших на дно бассейна выдержки. В «Техснабэкспорте» намерены воспользоваться накопленными знаниями.

Результаты исследования и предложения по извлечению и хранению цеолитов должны быть готовы к концу февраля 2021 года. Затем ТЕРСО выберет из вариантов, предложенных разными компаниями, наиболее безопасные и экономически эффективные для дальнейшей более детальной проектной проработки.

«Техснабэкспорт» работает над ликвидацией аварии на АЭС «Фукусима Дайичи» с различными японскими компаниями с 2014 года. Интенсивное сотрудничество с TEPСO в рамках ликвидационных работ началось лишь в 2018 году, хотя благодаря поставкам обогащенной урановой продукции компании знакомы более 20 лет.

Исследование по цеолитам — ​первый контракт по ликвидации последствий аварии на АЭС Фукусима Дайичи, заключенный напрямую с TEPСO. «У нас ушло порядка пяти лет, чтобы подтвердить должный уровень компетенций в решениях уникальных задач на этой АЭС», — ​отмечает Сергей Семин.

Чтобы продемонстрировать свои компетенции, представители «Техснабэкспорта» приглашали японских коллег в Россию, показывали, как выполняли похожие работы, консультировали, прорабатывали концепции для решения различных задач, выполнили серию небольших научно-исследовательских контрактов.

Сотрудничество по преодолению последствий аварии на АЭС «Фукусима-Дайичи»

август 2014 года. Правительство Японии выбрало РосРАО и Радиевый институт им. Хлопина (оба входит в Росатом) в качестве партнеров для реализации демонстрационного проекта по проверке технологии очистки радиоактивной воды на «Фукусиме‑1» от трития. Испытания созданной российскими специалистами установки прошли в 2016 году на одной из площадок РосРАО;

декабрь 2016 года. Подписан меморандум о сотрудничестве в мирном использовании атомной энергии. Ключевая тема — преодоление последствий аварии на АЭС «Фукусима-Дайичи»;

март 2017 года. Правительство Японии выбрало консорциум из РосРАО и TENEX для разработки технологий для создания малого нейтронного детектора. Прибор необходим для идентификации и извлечения фрагментов поврежденных топливных сборок и внутренних конструкций из контейнментов;

январь 2018 года. Консорциум в составе TENEX, РосРАО, ГНЦ НИИАР и Радиевого института им. В. Г. Хлопина стал победителем тендера на проведение научно-исследовательской работы по изучению изменения свойств кориума в процессе старения;

апрель 2019 года. Консорциум в составе TENEX, ГНЦ НИИАР и ПО «Маяк» (все входят в Росатом) стал победителем тендера на проведение научно-исследовательской работы по созданию системы сбора пыли, образующейся в процессе фрагментации обломков расплавленного ядерного топлива на аварийных блоках АЭС «Фукусима-Дайичи»;

июнь 2019 года. Консорциум в составе TENEX, ГНЦ НИИАР и Радиевого института им. В. Г. Хлопина стал победителем тендера на проведение дальнейших исследований по изучению изменений свойств кориума в процессе старения.