Wie endet die KKW-Lebensreise am Beispiel der Ignalina-Station?

Das zweiteilige Kernkraftwerk Ignalina in Litauen ist das zweite vollständig stillgelegte Kernkraftwerk mit RBMK (nach Tschernobyl). Die Reaktoren wurden hier am 31. Dezember 2004 und am 31. Dezember 2009 endgültig abgeschaltet, und seitdem wurde das KKW stillgelegt (dieser Euphemismus impliziert den Abbau, die Vergrabung radioaktiver Rückstände und die Reinigung von Industrieanlagen auf dem "grünen Rasen"). Dieses Projekt (Output) ist eigentlich ein Pilotprojekt für RBMK und stützt sich auf mehrere wichtige technologische Ketten, von denen eine der wichtigsten diese Anlage B234 ist, deren Erprobung im Mai 2017 begann.


KKW Ignalina

Im Gegensatz zur Ukraine haben Litauen und insbesondere derjenige, der hinter der Idee steht, die 20 Jahre alten Reaktoren der Europäischen Union außer Betrieb zu setzen, zumindest einige von ihnen Geld zum Abheben. Dennoch hat sich der auf dem Papier harmonische Prozess der Stilllegung des KKW Ingalinsky bereits zu einer Seifenoper entwickelt. Da Rosatom seit 2019 ähnliche Arbeiten durchführen muss (Rückzug der 1,2 Blöcke des KKW Leningrad und anschließend aller RBMKs nacheinander), ist es interessant, die Technologien, Lösungen und Probleme zu betrachten, die rund um Ignalinka aufgetreten sind.


SNF-Transfer vom Nasslager zum CONSTOR-Container, KKW Ignalina.

Im Allgemeinen besteht das Verfahren der „sofortigen Analyse“ (dh der Abbau der Station beginnt tatsächlich ein oder zwei Monate nach dem Anhalten unter Verwendung des Betriebspersonals der Station) aus den folgenden wichtigen Abschnitten:

• Entladen von Brennstoff aus dem Reaktor, Halten von Pools im SNF-Speicher, um die nukleare Sicherheit des Reaktors und der Reaktorhalle zu gewährleisten und die Kühlwasserversorgung des Reaktors und des BV zu stoppen. Zusätzlich zum Standard-SNF müssen solche Arbeiten mit beschädigtem SNF durchgeführt werden, das vor dem Bewegen bestraft werden muss, sowie mit radioaktiv austauschbaren Elementen des Reaktors - beispielsweise zusätzlichen Absorbern. Das gesamte Verfahren dauert 2-3 Jahre bis unendlich, wenn ein Problem mit ISF vorliegt.
  
  
• Parallel dazu ist der Abbau von Hilfssystemen von Kernkraftwerken, beispielsweise Pumpstationen, technischen Gaswerkstätten im Fall von RBMK, immer noch ein riesiger Bau eines Gasnotkühlsystems für den Reaktor, eines Generators mit Hilfssystemen.
  
  
• Gleichzeitig wird die Infrastruktur für künftige mittelschwere radioaktive Abfälle (RAW) vorbereitet - dies ist eine oberflächennahe Lagerung vor Ort oder in der Nähe, bei der es sich um einen Betongraben handelt, der von oben mit Lehm und Erde bedeckt ist. Es wird viel SAO von KKW geben, dies ist ein bemerkenswerter Teil des Primärkreislaufs und der Systeme, die mit dem Reaktor verbunden sind.
  
  
• Nachdem die Infrastruktur fertig ist, können Sie beginnen, die Elemente von Kernkraftwerken zu zerlegen, die radioaktive Kontamination oder Aktivierung tragen können, sortiert nach Aktivitätsgrad und Versuchen, sich von Oberflächenkontaminanten zu waschen. Was bis zu den Standards gewaschen werden kann, geht an Altmetall, was nicht - an Bestattung. Bis jetzt ist nicht genau bekannt, wie viel der begrabene CAO von RBMK sein wird, so dass festgestellt werden muss, dass mindestens einer zerlegt werden muss.

Der Prozess der Überwachung der Standards für die radioaktive Kontamination von Altmetall im Kernkraftwerk Ignalina nach Dekontamination (Oberflächenreinigung).

Die Hauptprobleme von RBMK und vielen anderen Graphitreaktoren sind Graphit. Bestrahlter Graphit hat eine spezifische Aktivität von etwa 0,3-1 Gigabecquerel pro kg, einschließlich ~ 130 MBq / kg des schlechten C14-Isotops mit einer Halbwertszeit von 5700 Jahren. Aufgrund von C14 ist die jährliche Grenze der Aufnahme in den Körper gemäß den Sicherheitsstandards, die in 34 MBq anderer Optionen definiert ist, mit Ausnahme der Vergrabung von Tausenden Tonnen Graphit, nicht besonders sichtbar, aber die Kosten dieser Operation lassen immer noch darüber nachdenken, wie sie optimiert werden kann. Insbesondere für die ersten Plutonium produzierenden Reaktoren in Mayak beschlossen das MCC und das SCC, den Graphitkern mit Beton zu füllen - d. H. Organisieren Sie ein Repository direkt am Standort des Reaktors.


Einige andere Reaktortypen mit Graphit, die ebenfalls Probleme bei der Entsorgung haben.

Im KKW Ignalina wurde dieser theoretische Ansatz zumindest in der Projektphase 1 zu 1 praktisch umgesetzt. Zusammen mit der Entscheidung, die Reaktoren abzuschalten, wurde ein Rückzugsprogramm entwickelt, das etwa 80% der Finanzen von der Europäischen Union erhielt und der Rest versprach, Litauen selbst zu finanzieren. Der Plan sah den Bau eines neuen SNF-Lagers in Containern B1 am KKW-Standort ( mein Artikel über Container- und Nass-SNF-Lager), eine neue Sortier- und Verdichtungswerkstatt für radioaktive Abfälle B234 sowie zwei Standorte für radioaktive Abfälle vor - eine Grabendeponie für kurzlebige Isotope und sehr schwach radioaktive Abfälle B19- und B25-Bodenlagerung für radioaktive Abfälle mittlerer und geringer Aktivität mit „mittel lebenden“ Isotopen (wir sprechen von Hunderten von Jahren auf sicherem Niveau).


Aussehen des B34-Abfallrecyclingkomplexes (B2 ist ein separates Gebäude, das nicht im Rahmen enthalten war)

Vor dem Hintergrund des Baus einer neuen Infrastruktur für die Arbeit mit abgebrannten Brennelementen und radioaktiven Abfällen (es muss verstanden werden, dass in Kernkraftwerken bereits Lager für Kernbrennstoffe und Lager für radioaktive Abfälle vorhanden waren, die jedoch nur für den Betrieb und nicht für den Abbau vorgesehen waren) sollte der Abbau derselben Hilfssysteme für Kernkraftwerke erfolgen. Gleichzeitig wurde beschlossen, die Lösung des Problems des radioaktiven Graphits für die Zukunft zu verschieben, bis es aus dem Reaktor entfernt und eingelagert wird.


Der Speicher in der Nähe des Kernkraftwerks ist für 120 Container mit jeweils 51 Brennelementen ausgelegt und heute vollständig gefüllt.

Im Jahr 2005 erhielt die deutsche Nukem Technologies einen Auftrag für die Entwicklung und den Bau von B1 und B234, verschiedene litauische Unternehmen + Areva für die Entwicklung von Bestattungsprojekten und das Betriebspersonal des KKW war mit der Demontage der KKW-Systeme beschäftigt.


Insbesondere auf den Fotos - das Ergebnis des Abbaus des SAOR im Gebäude 117/2

Von den ersten Tagen an hat die Praxis aufgehört, einer Theorie zu ähneln. Die Hauptprobleme traten aus vielen Gründen gleichzeitig beim SNF-Speicher B1 auf. Nukem hatte zu dieser Zeit organisatorische und finanzielle Probleme, Litauens nukleare Aufsicht war nicht bereit (in Bezug auf die Qualifikation seines Personals), die Entscheidungen deutscher Ingenieure bezüglich der Lagerung beschädigter SNF zu analysieren, und selbst die Informationen über die beschädigte SNF auf der Station waren fragmentiert und unvollständig. Ursprünglich für 2009 geplant (um nach 5 Jahren Alterung in den Pools mit dem Laden von SNF 1 der Einheit zu beginnen), wurde das Lager erst 2015 fertiggestellt und wird erst jetzt in Betrieb genommen (um 2018 mit dem Nachladen zu beginnen). All diese Verzögerungen führten zu wiederholten Streitigkeiten zwischen dem Werk und Nukem.


Auf dem Lagerplan B1 ist der Ort, an dem die strahlengefährdenden Arbeiten ausgeführt werden, mit einem violetten Rahmen gekennzeichnet - Behälter schließen (normalerweise) und öffnen (nicht standardisiert).
Der Rest der Arbeit wird dem vorhandenen Nasslager zugewiesen.

Im Allgemeinen ist eine solche Verschwörung in der Nuklearindustrie keine Seltenheit: Viele Nuklearbauprojekte werden aufgrund von Konstruktionsschwierigkeiten ungeheuer verzögert (und infolgedessen teurer), was wiederum mit der Vollständigkeit der Probleme zusammenhängt, die Entwickler und ihre Aufsichtsbehörden für die Atomkontrolle überwachen sollten. Ein typisches Beispiel, abgesehen von Nukem, dessen litauische Anlagen mit einer Verzögerung von 7 Jahren (!) Und einem 1,5-fachen Preisanstieg in Betrieb genommen werden, ist der Olkiluoto-Block mit dem Reaktor EPR-1600, der kein sehr gutes Projektmanagement und Unverständnis aufweist und Areva 3 fast zerstört hat Die Durchführung eines Projekts unter den strengen Anforderungen der finnischen Atomüberwachung STUK führte zu ungeheuren Verzögerungen und Kostenüberschreitungen.


Mehr über den Prozess der Demontage von Kernkraftwerken im Uhrzeigersinn - eine Installation zum Sägen von Altmetall, manuelle Dekontamination von Oberflächen, Installation zum Reinigen von Flüssigkeiten von Radionukliden mit Ionenaustauscherharzen, Schlachten eines Turbinenzylinders, Abschnitt von Hochdruckzylindern, Sandstrahlkammer.

Aber zurück zum Objekt B1. Dies ist ein SNF-Containerlager in Innenräumen, in dem RBMK-Kraftstoffbaugruppen (genauer gesagt ihre Hälften, da RBMK-Kraftstoffbaugruppen 10 Meter lang sind und im Kraftstoffteil tatsächlich zwei aufeinanderfolgende FAs auf einer Aufhängung) jeweils in CONSTOR-Container nachgeladen werden Davon sind 182 Hälften von Brennelementen enthalten. Insgesamt können 201 Container bei B1 ausgeliefert werden, die für 34.200 Vollzeit- und mehrere hundert beschädigte Container ausgelegt sind und in zusätzlichen versiegelten Kanistern gelagert werden.



Vor der Übergabe an B1 zur Lagerung werden alle aus den Reaktoren entfernten Brennelemente (im Kernkraftwerk wird nur noch die erste Einheit von Brennstoff befreit, in der zweiten befinden sich aufgrund des Platzmangels in den Speicherpools noch mehr als 1.000 Brennelemente) mindestens 5 Jahre in einer zentralen Lagerung aufbewahrt Nasslagerung, sie werden dort auch in CONSTOR-Containern geschnitten und unter Wasser verpackt, für die übrigens das Lager der Brennelemente geändert werden muss - Krane, Containerinstallationseinheiten, Handhabungsgeräte (ich schreibe diesen Satz für ukrainische Fans der Idee, dass SNF aus jedem Kernkraftwerk kann aber in jedem Behälter ohne viel Aufwand geladen).

Im Allgemeinen erfolgt die Lagerung im Behälter gemäß dem Standardschema - einem Edelstahlkorb mit Brennelementen in einem versiegelten, versiegelten Behälter, der mit trockenem Stickstoff gefüllt ist und in einem externen massiven Metall-Beton-Behälter (zur Biosicherheit) untergebracht ist. Angesichts der Tatsache, dass die neuesten FAs seit 8 Jahren geschlossen sind, sind die Transport- und Technologievorgänge beim Nachladen von FAs zwischen mehreren Standorten, bei der Bestrafung beschädigter SNF und bei der Minimierung der Personendosisbelastung während dieser Vorgänge schwierig


Ein uninteressanter Rahmen für russische Arbeiter in Kernkraftwerken mit RBMKs, der die Dynamik der Anzahl der Mitarbeiter im KKW Ignalina während des Abbaus zeigt

Dies ist jedoch theoretisch. Beispielsweise wurde die erste Version des CONSTOR-Containers für SNF B1 aus Gründen der Biosicherheit abgelehnt. Danach musste der Hersteller (das deutsche Unternehmen GNS) eine andere Version entwickeln und lizenzieren, was zur Verzögerung beim Start von B1 beitrug.

Insgesamt gibt es heute im KKW Ignalina etwa 22.000 abgebrannte Brennelemente (d. H. 44.000 Hälften), und der verbleibende Teil wird in einem anderen 1999 errichteten Trockenbrennstofflager gelagert.


Foto des Nasslagers der IAEO. Inzwischen sind hier 15.000 Brennelemente gelagert, obwohl das Foto meines Erachtens keine Brennelemente, sondern zusätzliche Absorber oder CPS-Stangen enthält

Die Litauer erwägen die Möglichkeit einer endgültigen geologischen Bestattung in einer Tiefe von> 500 Metern (wie von der IAEO empfohlen), aber für die nächsten 50 Jahre mit der Möglichkeit einer Ausdehnung auf 100 ist es wahrscheinlich, dass der SNF im errichteten SNF gelagert wird.


Zum Thema Haltbarkeit - die berechneten Werte des Radionuklidgehalts im aktivierten Graphit des RBMK-Mauerwerks in Becquerel pro Gramm. Die horizontalen Linien sind die zulässigen Werte, die aus der Kategorie der radioaktiven Abfälle freigesetzt werden. Die rosa Linie oben ist der Gesamtgehalt an Radionukliden. Es ist ersichtlich, dass nach mehreren Jahrzehnten der Exposition die Aktivität hauptsächlich durch das C14-Isotop bestimmt wird

Das zweite wichtige Ziel, die Entsorgungsanlage für radioaktive Abfälle B234, wurde nicht nur zur Behandlung von Bauabfällen aus dem Abbau von Kernkraftwerken geschaffen, sondern auch aufgrund der in der EU eingeführten neuen Klassifizierung radioaktiver Abfälle, weshalb das vorhandene Volumen radioaktiver Abfälle ( Dies sind Filter, gebrauchte Schutzkleidung, zementiertes LRAO usw.) müssen neu sortiert und für die Bestattung oder Lagerung bestimmt werden.


Gesamtansicht der B34. Auf der linken Seite befindet sich in der Mitte der Anlage ein Sanitärinspektionsraum, an den Zwischenlager von schwachem Abfall (SLW) und mittlerem Abfall (LLW) angeschlossen sind

Die Arbeit dieser Anlage basiert auf den Prozessen des Sortierens (nicht überraschend), der Verbrennung und Zementierung, der Verdichtung (d. H. Verdichtung, hauptsächlich Altmetall) und der Verpackung durch Behälter, die in den RW-Zwischenlagern (in B234 enthalten) gelagert werden, bis B19 fertig ist und B25. Ein interessantes Merkmal der Anlage ist ihre hohe Automatisierung unter Verwendung der bekannten Brokk-Roboter und Walischmiller-Manipulatoren.


Einige ferngesteuerte Geräte B234


Entwurfsansicht der Ascheverdichtungs- und Aschesortiereinheit und der Sortierzelle für mittel- und niedriggradige Abfälle.

Das Gesamtabfallvolumen, das durch diese Anlage fließt, beträgt Hunderttausende Kubikmeter, die in 6 neue Klassen radioaktiver Abfälle (A, B, C, D, E, F) unterteilt werden. Schätzungen sind jedoch noch vorläufig.


Schätzung der Gesamtabfall- und RW-Klassen.

Zum Vergleich: Die Einheiten mit VVER am Ausgang liefern deutlich geringere Mengen an radioaktivem Abfall und Strukturen (zur Frage der „Billigkeit von RBMKs“).


Vergleich von Kernkraftwerken mit 6hVVER-440 und 2 RBMK-1500 hinsichtlich des bei der Beseitigung anfallenden Abfallvolumens.

Was den Prozess der Demontage der Ausrüstung von Kernkraftwerken betrifft, so betraf dieser Prozess heute hauptsächlich die erste Einheit (die den Status einer nuklearen gefährlichen Anlage aufhob), bei der die Ausrüstung mit einer Rate von ~ 5-8 Tausend Tonnen pro Jahr geschnitten wird. Nach heutigen Plänen soll der komplette Abbau des Kernkraftwerks im Jahr 2038 abgeschlossen sein, diese Frist wurde jedoch bereits zweimal verschoben. Interessanterweise schätzt die Verwaltung des KKW die Einnahmen aus dem Verkauf von Materialien, die beim Abbau des KKW erzielt wurden, auf nur 30 Millionen Euro.


Der aktuelle Stand des Abbaus des Kernkraftwerks ist grün, was bereits abgeschlossen wurde, rot ist der laufende Prozess, gelb ist die Betriebsplanung, grau ist noch nicht betroffen.

Die Erfahrung des KKW Ignalina ist interessant für seine Anwendbarkeit in Russland, wo vor 2030 mit dem Abbau von 8 RBMK-Einheiten begonnen wird. In Anbetracht der Tatsache, dass Nukem seit 2009 im Besitz von Rosatom ist, haben wir Erfahrungen mit europäischem Geld gesammelt. Diese Erfahrungen werden nun auf andere Rosatom-Strukturen übertragen, die die Stilllegung von RBMK durchführen werden. Diese Erfahrung ist auch für den potenziellen Markt von Verträgen zur Stilllegung verschiedener Kernkraftwerke interessant, deren Anzahl zunehmen wird.