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.
