Государственный научно-технический центр по ядерной и радиационной безопасности
Опыт строительства защитной оболочки над претерпевшим запроектную аварию энергоблоком № 4 Чернобыльской АЭС: взгляд через 30 лет
А.В. Носовский
В работах по ликвидации аварии на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС принимали участие многие организации и ведомства. Но основную часть всех работ -- консервацию разрушенного аварийного блока и ввод в эксплуатацию третьего энергоблока Чернобыльской АЭС -- выполнили в 1986-1987 гг. специалисты предприятий и организаций Министерства среднего машиностроения СССР, которые были командированы в штат специально созданной организации -- Управление строительством УС-605.
В статье показана деятельность специалистов УС-605, приведено описание организационных и технических мероприятий по обеспечению радиационной безопасности при строительстве объекта «Укрытие» в сложных радиационных условиях. В ходе этой работы накоплен большой и уникальный опыт работ по ликвидации последствий тяжелых аварий, который должен использоваться для предотвращения любых инцидентов в атомной энергетике и ликвидации их последствий.
Ключевые слова: Чернобыльская АЭС, авария, объект «Укрытие», новый безопасный конфайнмент, преобразование объекта «Укрытие» в экологически безопасную систему.
У роботах з ліквідації аварії на четвертому енергоблоці Чорнобильської АЕС брали участь багато організацій та відомств. Та основну частину всіх робіт -- консервацію зруйнованого аварійного блока і введення в експлуатацію третього енергоблока Чорнобильської АЕС -- виконали у 1986-1987 рр. фахівці підприємств і організацій Міністерства середнього машинобудування СРСР, які були відряджені в штат спеціально створеної організації -- Управління будівництвом УБ-605.
У статті показано діяльність фахівців УБ-605, наведено опис організаційних і технічних заходів щодо забезпечення радіаційної безпеки під час будівництва об'єкта «Укриття» в складних радіаційних умовах. У ході цієї роботи накопичено великий та унікальний досвід робіт з ліквідації наслідків важких аварій, який має використовуватися для запобігання будь-яких інцидентів у атомній енергетиці та ліквідації їх наслідків.
Ключові слова: Чорнобильська АЕС, аварія, об'єкт «Укриття», новий безпечний конфайнмент, перетворення об'єкта «Укриття» на екологічно безпечну систему.
При проведении 26 апреля 1986 г. проектных испытаний одной из систем обеспечения безопасности на энергоблоке № 4 Чернобыльской АЭС ядерная установка энергоблока была введена в нестабильное состояние, что привело к тепловому взрыву, разрушению активной зоны реактора и здания реакторного отделения. В результате взрыва произошел выброс радиоактивных топливных частиц, а также графита в атмосферу. Все барьеры безопасности были разрушены, строительные конструкции реакторной установки повреждены. Топливные радиоактивные элементы попали практически во все помещения энергоблока, на кровли ближайших зданий и площадку станции. Территория, непосредственно прилегающая к разрушенному энергоблоку, была загрязнена разбросанными фрагментами активной зоны: обломками тепловыделяющих элементов, кусками графитовой кладки, радиоактивными элементами конструкций реакторной установки. Вблизи энергоблока значения мощности дозы у-излучения достигали 20 Гр/ч и, в основном, определялись излучением самого развала реактора [2].
В течение нескольких часов после аварии пожарным командам и персоналу станции удалось ликвидировать многочисленные очаги возгораний на аварийном энергоблоке, что предотвратило угрозу распространения пожара на другие энергоблоки. Сразу после аварии были остановлены сначала энергоблок № 3, составляющий с аварийным энергоблоком единый комплекс, а затем энергоблоки №№ 1 и 2.
Необычность и сложность возникших проблем обусловили немедленное и широкое привлечение к их решению лучших научных и инженерных сил страны. Первоочередной задачей аварийных работ на блоке № 4 ЧАЭС являлось создание защитной оболочки над претерпевшим запроектную аварию энергоблоком. В середине мая 1986 г. было принято решение о долговременной консервации разрушенного энергоблока с целью предотвращения выхода радионуклидов в окружающую среду и снижения уровней ионизирующих излучений на площадке АЭС. Работы по консервации блока № 4 и относящихся к нему сооружений поручаются Министерству среднего машиностроения (Минсредмаш) СССР. В конце мая 1986 г. для проведения строительных работ в составе этого Министерства формируется специальное Управление строительства УС-605, состоящее из нескольких строительных и монтажных подразделений, бетонных заводов, управлений механизации, автотранспорта, энергоснабжения и т. п. Большинству других организаций и ведомств, привлеченных к работам по ликвидации аварии, поручается проведение дезактивационных работ вокруг ЧАЭС.
На стадии концептуального проектирования по консервации разрушенного энергоблока принимается за основу эскизный проект, разработанный специалистами Всероссийского проектного и научно-исследовательского института комплексной энергетической технологии (ВНИПИЭТ), и этот институт назначается генеральным проектировщиком объекта «Укрытие» [1]. Проектирование объекта «Укрытие» удается осуществить в течение трех месяцев -- с 20 мая по 20 августа 1986 г. Проектная документация по мере готовности передается строителям УС-605 и при необходимости уточняется или дополняется бригадой авторского надзора.
Научное руководство работами возлагается на Институт атомной энергии (ИАЭ) им. И. В. Курчатова. В первый же день после аварии на станцию прибывает группа специалистов института: В. А. Легасов, А. К. Калугин, Е. П. Рязанцев, Л. П. Федуленко, которые выполняют первую диагностику разрушенного реактора и подготавливают первые предложения по ликвидации аварии.
Основная задача на первом этапе строительства объекта «Укрытие» -- подавление мощных локальных источников ионизирующих излучений на территории площадки: обломков топливных элементов, графитовой кладки и других конструкционных материалов разрушенного реактора. Загрязненный радионуклидами грунт и другие радиоактивные материалы собирались в контейнеры с использованием защищенной специальной техники и транспортировались в места временного хранения. В результате проведенных мероприятий уровень мощности экспозиционной дозы на территории уменьшился от 5 до 30 раз [2]. Возведенные разделительная стена, отделившая поврежденный блок № 4 от помещений блока № 3, а также защитные стены из железобетона по периметру блока № 4 обеспечивали безопасность при производстве строительно-монтажных работ. Все время, пока сооружалось «Укрытие», внутри блока № 4 специалистами ИАЭ активно велась диагностика состояния ядерного топлива и топливосодержащих материалов [3]. Активное участие в этих работах принимали специалисты и научные сотрудники институтов Академии наук Украины.
Строительство объекта «Укрытие» завершилось в ноябре 1986 г., и 30 ноября 1986 г. Государственная комиссия приняла на техническое обслуживание законсервированный энергоблок № 4 ЧАЭС. Основной составляющей успеха сооружения в сжатые объекта «Укрытие» стало привлечение к этим работам опытных квалифицированных кадров. Руководящий состав УС-605 и специалисты высшей квалификации, командированные с предприятий ядерного топливного цикла и ядерного оружейного комплекса, имели опыт сооружения ядерных установок различного назначения, прекрасно разбирались в вопросах обеспечения радиационной безопасности при проведении работ. Управление работами по сооружению объекта «Укрытие» осуществляли специалисты Минсредмаша: К. И. Кондырев, В. И. Рудаков, Ф. А. Ермаков, А. И. Егоров, Ю. Ф. Юрченко, А. К. Усанов, А. Г. Мешков, А. И. Дударов, Е. В. Рыгалов, Г. Д. Лыков и многие другие. Сотрудники предприятий Министерства энергетики СССР, атомных станций к работам по сооружению объекта «Укрытие» Минсредмашем не привлекались.
Одним из наиболее важных структурных подразделений УС-605 являлся отдел дозиметрического контроля (ОДК), который и обеспечивал безопасное проведение работ по строительству объекта «Укрытие». Организация и координация деятельности ОДК была возложена на Отдел охраны труда Минсредмаша СССР. Эту работу возглавили начальник отдела В. И. Гришмановский и его заместитель А. П. Панфилов. ОДК комплектовался специалистами предприятий министерства, основной ее костяк составили руководители служб и отделов радиационной безопасности, инженерно-технические работники, дозиметристы почти со всех предприятий Минсредмаша. Представители закрытых предприятий Челябинска, Москвы, Дубны, Красноярска, Арзамаса, Протвино, Ленинграда, Шевченко, Желтых Вод, Семипалатинска, Глазова, Соснового Бора и других городов обеспечивали радиационную защиту строительных бригад при проведении опасных работ. Первым заместителем главного инженера УС-605 по радиационной безопасности стал А. Ф. Лызлов -- ветеран ликвидации радиационных аварий на объектах ПО «Маяк», опытный специалист в области радиационной защиты. Руководство отделом в разное время осуществляли Л. Ф. Беловодский, Г. Ф. Ходалев, В. Ф. Соколов, В. К. Гаевой и другие известные специалисты по вопросам радиационной безопасности.
УС-605 имел развитую инфраструктуру не только на площадке Чернобыльской АЭС, но и в городах Чернобыль, Иванков, Киев. Так, автор данной статьи, будучи командированным в паре с дозиметристом высокой квалификации Рассказовым В. В. из Научно-исследовательского технологического института (г. Сосновый Бор Ленинградской обл.), вначале прибыл в пионерский лагерь «Голубые озера» в пос. Тетерев, где располагалась одна из баз УС-605. Там проводились медицинский осмотр, инструктаж по вопросам безопасности, выдача средств индивидуального дозиметрического контроля, спецодежды и средств индивидуальной защиты, и только после этого сотрудники автобусом доставлялись в Чернобыль в распоряжение руководства ОДК, которое находилось в здании средней школы. Здесь в течение получаса путем опроса проводилась оценка квалификации прибывшего сотрудника, на основании теста присваивалась должность и определялось место работы в отделе. Наиболее опытные сотрудники направлялись на обеспечение радиационной безопасности строительных работ на площадке ЧАЭС, менее квалифицированные -- на работы, обеспечивающие основную деятельность в Чернобыле.
Радиационная обстановка в местах ведения работ была достаточно сложной. Так, на конец мая -- начало июня 1986 г. на территориях, примыкающих непосредственно к аварийному блоку, уровни мощности доз гамма-излучения составляли от 60 до 300 Р/ч, а на расстоянии 100 м -- от 5 до 10 Р/ч [4].
Реализация проектных решений при сооружении объекта «Укрытие» в сложной радиационной обстановке потребовала выполнения комплекса организационно-технических мероприятий для обеспечения радиационной защиты персонала. Использовались строительная техника с дистанционным управлением, специальные технологии производства бетонных работ с применением дистанционной бетононасосной техники, для проведения работ в высоких полях ионизирующего излучения -- радиационнозащищенные кабины машин и защитные экраны с высоким коэффициентом защиты, для выполнения работ и визуального наблюдения за их ходом в труднодоступных местах с высокими полями ионизирующего излучения -- специально созданные освинцованные кабины для размещения в них рабочих (кабины, получившие название «батискафы», подвешивались на стреле подъемного крана для транспортировки исследователей в необходимый район).
Всего в УС-605 насчитывалось около 1000 единиц транспортных средств. Перевозки рабочих до узла пересадки обслуживало 160 автобусов, перевозки непосредственно в зону работ -- 80 автобусов с освинцованными салонами. Производительные бетононасосы (объем укладки одной единицей в сутки доходил до 1200 м3), оборудованные пультами управления и телекамерами, подавали бетон на расстояние до 52 м. На перевозке бетона было задействовано 108 автобетоносмесителей (миксеров) и 80 автосамосвалов с защищенными свинцом кабинами.
Специфические дорожные знаки
На монтаже металлоконструкций работали уникальные краны грузоподъемностью до 600 т.
Основная часть территории вокруг разрушенного блока дезактивировалась путем удаления радиоактивных материалов и снятия загрязненного поверхностного слоя грунта. В отдельных местах производилось пылеподавление с применением специальных химических составов. Подавление локальных источников ионизирующих излучений на территории площадки осуществлялось засыпкой щебнем и бетонированием. Большую часть высокоактивных элементов при очистке территории загружали в контейнеры и помещали в развал реактора для захоронения внутри возводимого объекта «Укрытие». Снятый грунт и другие радиоактивные материалы вывозили в специально организованные пункты временного захоронения. Для дезактивационных работ использовали инженерные машины с грейферными захватами на выдвижной стреле и ножом бульдозера, радиоуправляемые бульдозеры, фронтальные погрузчики и другую дорожно-строительную технику, оснащенную защитой от ионизирующих излучений рабочего места оператора, установками фильтрации воздуха, аппаратурой теленаблюдения и радиосвязью. Для дезактивации загрязненных кровель применяли дистанционноуправляемые механизмы, а также радиационно-защищенные мини-тракторы, оснащенные бульдозерными ножами, фрезами или грейферными захватами.