Comment se termine le cycle de vie d'une centrale nucléaire avec l'exemple de la centrale d'Ignalina

La centrale nucléaire d'Ignalina à deux unités située en Lituanie est la deuxième centrale nucléaire complètement fermée avec RBMK (après Tchernobyl). Les réacteurs ont finalement été fermés ici le 31 décembre 2004 et le 31 décembre 2009, et depuis lors la centrale nucléaire a été déclassée (cet euphémisme implique le démantèlement, l'enfouissement des résidus radioactifs et le nettoyage des structures industrielles de la "pelouse verte"). Ce projet (sortie) est en fait un projet pilote pour RBMK, et s'appuie sur plusieurs chaînes technologiques clés, dont l'une des plus importantes est cette usine B234, dont les tests ont commencé en mai 2017.


Centrale nucléaire d'Ignalina

Contrairement à l'Ukraine, la Lituanie, et en particulier celle qui est à l'origine de la mise hors service des réacteurs de 20 ans de l'Union européenne, ont de l'argent à retirer, du moins certains d'entre eux. Néanmoins, le processus de démantèlement de la centrale nucléaire d'Ingalinsky, plutôt harmonieux sur le papier, s'est déjà transformé en feuilleton. Étant donné que Rosatom devra effectuer des travaux similaires depuis 2019 (la conclusion du bloc 1.2 de la centrale nucléaire de Leningrad, puis tous les RBMK en séquence), il est intéressant d'examiner les technologies, les solutions et les problèmes qui se sont posés autour d'Ignalinka.


Transfert de SNF du stockage humide au conteneur CONSTOR, Ignalina NPP.

En général, la procédure «d'analyse immédiate» (c'est-à-dire que la station commence à être démantelée, en fait, un mois ou deux après l'arrêt, en utilisant le personnel d'exploitation de la station) comprend les sections importantes suivantes:

• Déchargement du combustible du réacteur, stockage des piscines dans l'installation de stockage de SNF pour assurer la sûreté nucléaire du réacteur et du hall du réacteur avec la possibilité d'arrêter l'approvisionnement en eau de refroidissement du réacteur et de BV. En plus du SNF standard, ces travaux doivent être effectués avec du SNF endommagé, qui doit être pénalisé avant le déplacement et tout élément radioactif remplaçable du réacteur - par exemple, des absorbeurs supplémentaires. L'ensemble de la procédure prend de 2 à 3 ans à l'infini en cas de problème avec l'ISF.
  
  
• Parallèlement, le démantèlement des systèmes auxiliaires des centrales nucléaires, par exemple les stations de pompage, les ateliers techniques de gaz, dans le cas de RBMK, est toujours une énorme construction d'un système de refroidissement d'urgence du gaz pour le réacteur, un générateur avec des systèmes auxiliaires.
  
  
• Dans le même temps, l'infrastructure pour les futurs déchets radioactifs de moyenne activité (RAW) est en cours de préparation - il s'agit d'un stockage sur site ou à distance près de la surface, qui est une tranchée en béton, recouverte d'argile et de terre par le haut. Il y aura beaucoup de SAO des centrales nucléaires, c'est une partie notable du circuit primaire et des systèmes connectés au réacteur.
  
  
• Une fois l'infrastructure prête, vous pouvez commencer à démonter les éléments des centrales nucléaires qui peuvent entraîner une contamination ou une activation radioactive, triés par niveau d'activité et tente de se laver des contaminants de surface. Ce qui peut être lavé selon les normes va à la ferraille, ce qui ne l'est pas - à l'enterrement. Jusqu'à présent, on ne sait pas exactement combien le CAO enterré sera de RBMK, afin qu'il soit déterminé, il est nécessaire de démonter au moins un.

Processus de surveillance des normes de contamination radioactive de la ferraille à la centrale nucléaire d'Ignalina après décontamination (nettoyage des surfaces).

Les principaux problèmes de RBMK et de nombreux autres réacteurs en graphite sont le graphite. Le graphite irradié a une activité spécifique d'environ 0,3 à 1 gigabecquerel par kg, dont environ 130 MBq / kg du mauvais isotope C14 avec une demi-vie de 5700 ans. Du fait du C14, la limite annuelle d'admission dans le corps selon les normes de sécurité est définie dans 34 MBq d'autres options, à l'exception de l'enfouissement de milliers de tonnes de graphite, elle n'est pas particulièrement visible, mais le coût de cette opération fait encore réfléchir à la manière de l'optimiser. En particulier, pour les premiers réacteurs producteurs de plutonium de Mayak, le MCC et le SCC ont décidé de remplir le cœur de graphite avec du béton - c'est-à-dire organiser un dépôt directement sur le site du réacteur.


Certains autres types de réacteurs au graphite, qui ont également des problèmes d'élimination.

À la centrale nucléaire d'Ignalina, cette approche théorique a été mise en œuvre concrètement de 1 à 1, au moins au stade du projet. Parallèlement à la décision de fermer les réacteurs, un programme de retrait a été élaboré, qui a reçu environ 80% des financements de l'Union européenne et le reste s'est engagé à financer la Lituanie elle-même. Le plan prévoyait la construction d'une nouvelle installation de stockage de SNF dans des conteneurs B1 sur le site de la centrale nucléaire ( mon article sur les installations de stockage de SNF en conteneurs et humides), un nouvel atelier de tri et de compactage des déchets radioactifs B234 , ainsi que deux sites de déchets radioactifs - une tranchée pour les isotopes de courte durée et les déchets radioactifs de très faible activité Stockage au sol B19 et B25 pour les déchets radioactifs de moyenne et faible activité avec des isotopes de «vie moyenne» (nous parlons de centaines d'années à un niveau sûr).


Aspect du complexe de recyclage des déchets B34 (B2 est un bâtiment séparé, il n'était pas inclus dans le cadre)

Dans le contexte de la construction d'une nouvelle infrastructure pour travailler avec le combustible nucléaire irradié et les déchets radioactifs (il faut comprendre que des installations de stockage de combustible nucléaire et des installations de stockage de déchets radioactifs existaient déjà dans les centrales nucléaires, cependant, conçues uniquement pour l'exploitation et non pour le démantèlement), les systèmes très auxiliaires des centrales nucléaires devaient être démantelés. Dans le même temps, il a été décidé de reporter la solution du problème du graphite radioactif à l'avenir jusqu'à son retrait du réacteur et son stockage.


Le stockage déjà à proximité de la centrale nucléaire est conçu pour 120 conteneurs, chacun pour 51 assemblages combustibles, et il est aujourd'hui complètement rempli.

En 2005, la société allemande Nukem Technologies a reçu un contrat pour le développement et la construction de B1 et B234, diverses sociétés lituaniennes + Areva pour le développement de projets d'inhumation, et le personnel d'exploitation de la centrale nucléaire a été engagé dans le démontage des systèmes de la centrale nucléaire.


En particulier, dans les photographies - le résultat du démantèlement du SAOR dans le bâtiment 117/2

Dès les premiers jours, la pratique a cessé de ressembler à une théorie. Les principaux problèmes se sont posés autour de l'installation de stockage SNF B1, pour de nombreuses raisons à la fois. Nukem a connu des problèmes organisationnels et financiers à ce moment-là, la supervision nucléaire de la Lituanie n'était pas prête (en termes de qualification de son personnel) à analyser les décisions des ingénieurs allemands concernant le stockage du SNF endommagé, et même les informations sur le SNF endommagé à la centrale étaient fragmentées et incomplètes. Initialement prévu pour une livraison en 2009 (afin de démarrer le chargement de SNF 1 de l'unité après 5 ans de vieillissement dans les bassins), le stockage n'a été achevé qu'en 2015 et n'est mis en service que maintenant (afin de commencer le rechargement en 2018). Tous ces retards ont entraîné des conflits répétés entre l'usine et Nukem.


Sur le plan de stockage B1, l'endroit où les travaux dangereux pour les radiations seront effectués est marqué d'un cadre violet - fermeture (normalement) et ouverture (non standard) des conteneurs.
Le reste des travaux sera affecté au stockage humide existant.

De manière générale, un tel complot n'est pas rare dans l'industrie nucléaire: de nombreux projets de construction nucléaire sont monstrueusement retardés (et, par conséquent, plus coûteux) en raison de difficultés de conception, qui à leur tour sont liées à l'intégralité des problèmes que les développeurs et leurs contrôleurs atomiques doivent surveiller. Un exemple typique, en dehors de Nukem, dont les installations lituaniennes sont mises en service avec un décalage de 7 ans (!) Et une augmentation de 1,5 fois, est l'unité d'Olkiluoto avec le réacteur EPR-1600, ce qui n'est pas très bon, et où la gestion de projet est mauvaise et le manque de compréhension comment réaliser un projet dans le cadre des exigences strictes de la surveillance atomique finlandaise STUK a entraîné des retards monstrueux et des dépassements de coûts.


En savoir plus sur le processus de démontage des centrales nucléaires, dans le sens des aiguilles d'une montre - une installation pour le sciage des ferrailles, la décontamination manuelle des surfaces, une installation pour nettoyer les liquides des radionucléides à l'aide de résines échangeuses d'ions, la boucherie d'un cylindre de turbine, une section de cylindres haute pression, une chambre de sablage.

Mais revenons à l'objet B1. Il s'agit d'une installation de stockage de conteneurs SNF couverte destinée au rechargement des assemblages combustibles RBMK (plus précisément, leurs moitiés, car les assemblages combustibles RBMK mesurent 10 mètres de long, et dans la partie combustible, ils sont, en fait, 2 FA consécutifs sur une suspension) dans des conteneurs CONSTOR, chacun dont détient 182 moitiés d'assemblages combustibles. Au total, 201 conteneurs peuvent être livrés au niveau B1, conçus pour 34 200 «moitiés» à temps plein et plusieurs centaines de conteneurs endommagés, qui seront stockés dans des conteneurs supplémentaires scellés.



Avant de transférer à B1 pour le stockage tous les assemblages combustibles retirés des réacteurs (au fait, seule la première unité est désormais libérée du combustible de la centrale nucléaire, dans la seconde il y a encore plus de 1000 assemblages combustibles en raison du manque d'espace dans les piscines de stockage) ils sont conservés pendant au moins 5 ans dans un système centralisé stockage humide, ils sont également coupés et emballés sous l'eau dans des conteneurs CONSTOR, pour lesquels, incidemment, l'installation de stockage de l'assemblage combustible doit être modifiée - grues, unités d'installation de conteneurs, équipement de manutention (j'écris cette phrase pour les fans ukrainiens de l'idée que le SNF de n'importe quelle centrale nucléaire peut mais chargé dans un conteneur sans trop d'effort).

En général, le stockage dans le conteneur est effectué selon le schéma standard - un panier en acier inoxydable avec des assemblages combustibles dans un conteneur scellé scellé rempli d'azote sec, placé dans un conteneur externe en métal-béton massif (pour la biosécurité). Étant donné que les dernières AF sont fermées depuis 8 ans, les opérations de transport et technologiques impliquées dans le rechargement des AF entre plusieurs sites, pénalisant le SNF endommagé et minimisant la charge de dose du personnel pendant ces opérations sont difficiles


Un cadre sans intérêt pour les travailleurs russes dans les centrales nucléaires avec RBMK montrant la dynamique du nombre de personnel à la centrale nucléaire d'Ignalina pendant le démantèlement

Cependant, c'est en théorie. Par exemple, la première version du conteneur CONSTOR pour SNF B1 a été rejetée pour des caractéristiques de biosécurité, après quoi le fabricant (la société allemande GNS) a été contraint de développer et d'autoriser une autre version, ce qui a contribué au retard dans le lancement de B1.

Au total, la centrale nucléaire d'Ignalina compte aujourd'hui environ 22000 assemblages de combustible irradié (soit 44000 moitiés) et le reste sera stocké dans une autre installation de stockage de combustible irradié sec construite en 1999.


Photo de l'installation de stockage humide de l'AIEA. 15 000 assemblages combustibles sont désormais stockés ici, bien qu'il me semble que la photo ne contient pas d'assemblages combustibles mais des absorbeurs supplémentaires ou des crayons CPS

Les Lituaniens envisagent la possibilité d'un enterrement géologique final à une profondeur> 500 mètres (comme recommandé par l'AIEA), mais pour les 50 prochaines années, avec la possibilité de s'étendre à 100, il est probable que SNF sera stocké dans le SNF construit.


Sur la question de la durée de conservation - les valeurs calculées de la teneur en radionucléides dans le graphite activé de la maçonnerie RBMK, en becquerels par gramme. Les lignes horizontales sont les valeurs admissibles rejetées par la catégorie des déchets radioactifs, la ligne rose en haut est la teneur totale en radionucléides. On peut voir qu'après plusieurs décennies d'exposition, l'activité est principalement déterminée par l'isotope C14

Le deuxième objet important, l'usine de gestion des déchets radioactifs B234, a été créé non seulement pour traiter les déchets de construction résultant du démantèlement des centrales nucléaires, mais également en raison de la nouvelle classification des déchets radioactifs introduite dans l'UE, c'est pourquoi le volume existant de déchets radioactifs ( ce sont des filtres, des vêtements de protection usagés, du LRAO cimenté, etc.) doivent être triés de nouveau et déterminés pour l'enterrement ou le stockage.


Vue générale du B34. Sur la gauche, il y a une salle d'inspection sanitaire, au milieu de l'usine elle-même, à laquelle sont attachés des stockages intermédiaires de déchets de faible activité (SLW) et de niveau intermédiaire (LLW)

Le travail de cette usine est basé sur les processus de tri (pas surprenant), d'incinération et de cimentation, de compactification (c'est-à-dire de compactage, principalement de ferraille) et d'emballage par conteneurs, qui seront stockés dans les installations de stockage intermédiaires RW (inclus dans B234) jusqu'à ce que B19 soit prêt et B25. Une caractéristique intéressante de l'usine est sa grande automatisation, utilisant les robots Brokk et les manipulateurs Walischmiller familiers.


Certains équipements télécommandés B234


Vue de la conception de l'unité de compactage et de tri des cendres et de la cellule de tri des déchets de moyenne et faible activité.

Le volume total de déchets qui traverse cette usine est de centaines de milliers de mètres cubes, qui seront divisés en 6 nouvelles classes de déchets radioactifs (A, B, C, D, E, F), cependant, les estimations sont encore préliminaires.


Estimation du total des déchets et des classes RW.

A titre de comparaison, les unités avec VVER en sortie produisent des volumes de déchets radioactifs et des structures significativement inférieurs (à la question du «bon marché des RBMK»).


Comparaison des centrales nucléaires avec 6hVVER-440 et 2 RBMK-1500 en termes de volume de déchets générés lors du processus d'élimination.

En ce qui concerne le processus de démantèlement des équipements des centrales nucléaires, ce processus a principalement touché aujourd'hui la première unité (qui a supprimé le statut d'installation nucléaire dangereuse), où l'équipement est coupé à un taux d'environ 5 à 8 000 tonnes par an. Selon les plans d'aujourd'hui, le démantèlement complet de la centrale nucléaire devrait être achevé en 2038, mais ce délai a déjà été reporté à deux reprises. Il est intéressant de noter que l'administration de la centrale nucléaire estime les revenus de la vente des matériaux obtenus lors du démantèlement de la centrale nucléaire à seulement 30 millions d'euros.


L'état actuel du démantèlement de la centrale nucléaire est vert, ce qui a déjà été achevé, rouge est le processus en cours, jaune est la conception des opérations, le gris n'est pas encore affecté.

L'expérience de la centrale nucléaire d'Ignalina est intéressante pour son applicabilité en Russie, où avant 2030 le démantèlement de 8 unités RBMK commencera. Étant donné que Nukem appartient à Rosatom depuis 2009, nous avons acquis de l'expérience pour l'argent européen, et maintenant cette expérience est transférée à d'autres structures Rosatom qui effectueront le démantèlement RBMK. Cette expérience est également intéressante pour le marché potentiel des contrats de démantèlement de différentes centrales nucléaires, dont le nombre augmentera.