Способ снятия атомной электростанции с эксплуатации

 

Изобретение относится к способам снятия с эксплуатации отработанных атомных электростанций, расположенных в береговых зонах морей и других водоемов, имеющих необходимой глубины выход в океан. Задача изобретения - сведение к минимуму дозовой нагрузки на персонал, осуществляющий работы по снятию атомной электростанции с эксплуатации и возврат в минимальные сроки площадок отработанных атомных электростанций в исходные позиции. Задача решается за счет того, что реакторное отделение целиком со всем строительно-технологическим содержанием снимают с места размещения и наплавным методом с помощью пристыкованных несущих понтонов доставляют водным транспортными путями в место постоянного размещения и захоронения, причем реакторное отделение с пристыкованными понтонами затапливают водой на расчетную высоту, обеспечивающую их всплытие. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к проблеме снятия с эксплуатации отработанных атомных электростанций (АЭС), расположенных в береговых зонах морей и других водоемов, имеющих необходимой глубины выход в океан.

Известен способ снятия АЭС с эксплуатации, включающий остановку реакторов, выгрузку ядерного топлива и реакторных отходов, выдержку и дезактивацию оборудования, демонтаж реактора и оборудования, размещенного вне радиационной защиты, вывоз их в хранилища и захоронение [1] Недостатками известного способа снятия АЭС с эксплуатации являются значительные дозовые нагрузки на персонал, осуществляющий работы, длительные сроки работы по снятию АЭС с эксплуатации и выдержки реакторных отделений (РО) после демонтажа оборудования для естественной дезактивации, исключающие на это время земельные участки, занятые под АЭС, из хозяйственного оборота.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. сведение к минимуму дозовой нагрузки на персонал, осуществляющий работы по снятию АЭС с эксплуатации, минимальные сроки возврата площадок отработанных АЭС в исходные позиции, осуществление дезактивации оборудования и строительных конструкций на удаленных от обжитых районов территориях земли и сокращение затрат на весь комплекс работ. Для этого РО АЭС целиком со всем строительно-технологическим содержанием, исключив операции по дезактивации на месте оборудования и демонтажа его и реактора, отрывают от основания, снимают с места размещения при необходимости с помощью пристыкованных несущих понтонов и доставляют водными транспортными путями в место постоянного размещения и захоронения, причем реакторное отделение с пристыкованными понтонами подтапливают водой на расчетную высоту, обеспечивающую отрыв его от основания и всплытие реакторного отделения.

Предлагаемый способ отличается тем, что для обеспечения отрыва РО от основания и транспортировки наплаву транспортного комплекса до акватории и сохранения участка земной поверхности по трассе движения устраивают канал, образованный дамбами обвалования, охватывающими участок генплана с реакторным отделением, пространство для доставки и пристыковки к РО несущих понтонов, монтажную площадку для соединения днища с несущими понтонами и участок моря до требуемых транспортных глубин с переходом на соответствующие уровни посредством шлюзования.

Предлагаемый способ отличается также тем, что с целью обеспечения связывания носового и кормового понтонов в единое целое для восприятия транспортных волновых нагрузок, разгрузки фундаментной плиты реакторного отделения ее водонепроницаемости при дренирующих несвязанных грунтах основания под фундаментной плитой объекта монтируют стальное днище, при этом монтаж осуществляют на площадке по трассе движения транспортного комплекса к морской акватории, куда его буксируют после отрыва объекта от грунта основания, на которой предварительно осуществляют сборку стального полотнища и посадку плавкомплекса на которую осуществляют балластированием понтонов и откачкой воды из акватории шлюзкамеры, соединение же понтонов и днища производят судостроительными способами из траншей, расположенных по линиям стыковки днища с понтонами. Предлагаемый способ отличается тем, что с целью обеспечения условий для отрыва объекта от основания при связанных грунтах, а также связывания носового и кормового понтонов для восприятия нагрузок в сечениях стыков понтонов с реакторным отделением при подъеме-всплытии плавкомплекса, для восприятия транспортных волновых нагрузок на плавкомплекс, частичной разгрузки фундаментной плиты и обеспечения ее водонепроницаемости под фундаментной плитой собирают секционным методом под блоковую судостроительную стальную конструкцию, стыкуемую затем с носовым и кормовым понтонами, при этом однотипные секции вводят с середины блока и далее поочередно в обе стороны до окончательного охвата площади основания в предварительно последовательно пробиваемые в грунте основания тоннели с сечением, близким к прямоугольному, с уложенным по днищу слоем выравнивающего дренирующего материала.

Предлагаемый способ отличается тем, что с целью обеспечения необходимой прочности стыковки несущих понтонов при подъеме-всплытии и от волновых воздействий при транспортировке по морским трассам соединение производят стержнями, заглубляемые концы которых выполнены с распорным устройством типа "ласточкина хвоста", вставляемыми в пробуренные в соответствующих местах на расчетную глубину и заполненные пластичным твердеющим составом скважины, а выступающие их концы, имеющие нарезку, вставляют в отверстия в стальных обшивках стыкуемых болтов понтонов и закрепляют навинчиваемыми гайками с шайбами и уплотнениями.

Предлагаемый способ отличается также тем, что с целью обеспечения жесткости системы реакторного отделения с понтонами для восприятия нагрузок от ветро-волновых воздействий при транспортировке ее по морским трассам несущие понтоны связаны с реакторным отделением АЭС закрепленными на них упорными конструкциями контрфорсного типа.

Предлагаемый способ отличается также тем, что с целью обеспечения герметичности понтонов в местах стыковки с реакторным отделением пояса стальных обшивок стыкуемых бортов, через отверстия в которых пропущены оголовки крепежных стержней, ограждены от внутреннего пространства понтонов кожухами, герметично соединенными в соответствующих местах с обшивкой понтонов.

Предлагаемый способ отличается также тем, что с целью обеспечения возможности приложения дополнительных усилий для осуществления отрыва от основания и подъема реакторного отделения в придонной части понтонов устраивают ячейки кессонов, образованные вертикальными стенками и потолковой плоскостью, в которые через трубы подается рабочее тело под давлением, например воздух или вода, при этом ячейки снабжены нижними крышками, нормально открытыми, которые при транспортировке, герметично закрывают.

Предлагаемый способ отличается тем, что в качестве ресивера для сжатого воздуха используют внутренний объем герметически закрытого реакторного отделения, например защитной оболочки, куда предварительно закачивают воздух, создавая расчетное избыточное давление.

На фиг. 1 изображен транспортный канал, на фиг. 2 плавкомплекс для транспортировки реакторного отделения, на фиг. 3 стыковка несущих понтонов с реакторным отделением и соединения их со стальным днищем, на фиг. 4 схема подведения и сборки подблоковой части плавкомплекса для подъема и транспортировки реакторного отделения, на фиг. 5 схема кессонной ячейки несущего понтона.

Способ реализуют следующим образом. Для доставки реакторного отделения 1 с пристыкованными несущими понтонами 2 до морской акватории по участку суши от места его размещения до береговой линии и далее по подходному участку моря до требуемой транспортной глубины сооружают временный транспортный канал 3, 4, 5, 6, габариты которого позволяют выполнить весь комплекс работ по доставке к объекту и стыковке с ним несущих понтонов, сборке плавкомплекса и транспортировке его наплаву до морской акватории. По трассе канала располагают и промежуточную монтажную площадку 7. В целях сохранения земляного покрова участок канала, проходящий по суше, делают не в выемке, а посредством дамб обвалования, ограждающих габариты канала. Канал заполняют с помощью насосов водой на время доставки понтонов, а затем подъема, вывода и спуска плавкомплекса. Для экономии затрат на возведение земляных дамб и закачку воды канал обуславливается шлюзовыми сооружениями 8, позволяющими оградить головную часть канала, где выполняются все работы по сборке плавкомплекса и его подъем и обеспечить спуск плавкомплекса с транспортного уровня в канале до уровня моря для дальнейшего транспортировки.

Сооружения, входящие в состав АЭС, оказавшиеся в зоне канала, подлежат разборке.

Параллельно с устройством канала на площадке вокруг объекта выполняют подготовительные работы разборку зданий, выемку грунта, планировку территории для доставки и пристыковки несущих понтонов, установку упорных конструкций контрсфоного типа 9, герметизацию объекта. При несвязных дренирующих грунтах основания отметка планировки на уровне отметки днища опорной плиты объекта. При связных грунтах основания под фундаментной плитой объекта собирается секционным методом подблоковая судостроительная конструкция 10. Для этого выемку и планировку выполняют ниже отметки днища опорной плиты на высоту подблоковой конструкции 10 с дренирующим слоем 11. Затем под опорной плиты пробивают тоннель, близкий к прямоугольному сечению, удаляют в его пределах бетон подстилающего и выравнивающего слоев до обнажения гидроизоляции и укладывают дренирующий выравнивающий слой по дну тоннеля: далее под плиту вводят секцию 12 подблоковой конструкции и поджимают под нее, после чего дополнительно подсыпают и уплотняют дренажный слой 11. После установки первой секции аналогичным образом пробивают рядом с ней второй тоннель, куда вводят вторую секцию и соединяют с первой, и так далее по обе стороны до окончательной сборки подблоковой конструкции.

По отводному каналу 6, проложенному по дну участка моря через шлюз 8 выходного участка канала5, по основному каналу 4 через шлюз 8 головного участка канала 3 к реакторному отделению 1, доставляют несущие понтоны 2.

Балластировкой понтонов, маневрированием уровня воды в головном участке канала, а также лебедками через трособлочные системы понтоны пристыковывают к реакторному отделению 1. Закрепление осуществляют болтовыми соединениями стыкуемых поверхностей 13. Крепежные болты в виде стержней вставляют концами с распорным устройством типа "ласточкина хвоста" в скважины, пробуренные на расчетную глубину в бетонных массивах фундаментной и верхней опорных плит. Перед установкой стержней скважины заполняют твердеющим пластичным составом, обеспечивающим после твердения равнопрочное их крепление. Сечение болтов и их количество определяют расчетом.

Для гарантированного обеспечения герметичности понтонов в местах стыковки с объектом пояса стальных обшивок стыкуемых бортов, через отверстия в которых пропущены оголовки крепежных стержней с прокладками, шайбами и навинченными гайками, ограждают от внутреннего пространства кожухами 14, герметично соединенными в соответствующих местах с обшивкой понтонов.

После осуществления стыковки несущих понтонов с реакторным отделением при связных грунтах производят соединение их с подблоковой конструкцией 10 в единое плавсредство.

Для обеспечения жесткости транспортного комплекса и восприятия нагрузок от ветро-волновых воздействий при транспортировке его по морским трассам несущие понтоны дополнительно соединяются с реакторным отделением в единое целое упорными конструкциями контрфорсного типа 9.

После стыковки понтонов 2 с реакторным отделением 1 и подблоковой конструкцией 10 и установки упорных конструкций 9 и их крепления головной участок 3 транспортного канала заполняют водой на расчетную глубину и плавкомплекс с реакторным отделением, будучи взвешенным под воздействием гидростатических сил, отрываясь от основания, всплывает.

Для обеспечения возможности приложения дополнительных усилий по отрыву объекта от основания в придонной части несущих понтонов в зонах примыкания к реакторному отделению устраивают ячейки кессонов 15, образованные вертикальными 16 и потолковой стенками 17. В ячейки по трубам 18 подается рабочее тело-сжатый воздух или вода под давлением. При этом в качестве ресивера используют внутренний объем герметически закрытого реакторного отделения защитной оболочки.

Ячейки кессонов 15 снабжены нижними крышками на петлях 19, нормально открытыми.

После того как надобность в функционировании кессонов отпадает, на спокойном рейде, вытесняя воду воздухом, дно каждой ячейки герметично закрывают крышками.

После отрыва от основания и всплытия плавкомплекса при связных грунтах - с подблоковой конструкцией реакторное отделение перемещают к головным шлюзовым воротам 8, переводят на уровень основного участка канала 4, затем транспортируют к выходному участку канала 5 и шлюзуясь, выходят в отводной канал 6 на уровень морской акватории, далее плавкомплекс транспортируют морскими трассами в место размещения на постоянное хранение, где транспортировка по участку суши и установка на точку посадки может осуществляться различными способами в зависимости от топо-гео- и гидрологических условий местности.

При размещении АЭС на несвязанных дренирующих грунтах после отрыва объекта и всплытия плавкомплекса его перемещают в пределах головного участка канала 3, доставляют на монтажную площадку 7 и опускают на нее балластированием понтонов, маневрированием трособлочной системы и откачкой воды из головного участка канала 3. На площадке предварительно собирается днище, например из стального прокатного листа 20, который из траншей 21, расположенных по краям листа, соединяют с днищем несущих понтонов 2, чем осуществляют соединение их в единое целое, позволяющее плавкомплексу воспринимать ветро-волновые транспортные нагрузки, частично разгрузить плиту основания и обеспечить ее водонепроницаемость. Затем головной участок канала 3 заполняется водой, плавкомплекс всплывает и транспортируется далее.

Технические решения разработаны применительно к Крымской АЭС с реакторами ВВЭР-1000 с целью переноса основных ее объектов на Дальний Восток. Для осуществления доставки объектов АЭС разработан комплекс инженерно-технических решений по отрыву объекта от основания, несущим понтонам, стыковке и креплению транспортируемых объектов к плавсредствам, а также инженерным сооружениям для доставки объектов до водной акватории с опусканием их до уровня воды.

Основной эффект от реализации проекта снижение радиационных нагрузок на персонал, выполняющий работы, и скорейший возврат территорий размещения отработанных АЭС в хозяйственный оборот.

Формула изобретения

1. Способ снятия атомной электростанции с эксплуатации, размещенной в береговых зонах морей и других открытых водоемов, включающий транспортировку объекта к месту захоронения, отличающийся тем, что перед транспортировкой осуществляют пристыковку к реакторному отделению атомной электростанции несущих понтонов с образованием транспортного комплекса, подтопление его на расчетную высоту, отрыв реакторного отделения от основания и всплытие транспортного комплекса, после чего к месту захоронения транспортируют наплаву реакторное отделение целиком со всем строительно-технологическим содержанием.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед отрывом реакторного отделения на участке суши береговой зоны образуют с помощью дамб обвалования временный транспортный канал со шлюзовыми сооружениями в головной и выходной частях, который заполняют водой, после чего по каналу наплаву осуществляют перемещение реакторного отделения до акватории.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при дренирующих несвязных грунтах основания после пристыковки понтонов, отрыва реакторного отделения и его всплытия осуществляют установку реакторного отделения на смонтированное заранее на участке канала днище, присоединяют днище к понтонам с образованием транспортного комплекса и осуществляют транспортировку наплаву в акваторию.

4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при связных грунтах основания до отрыва реакторного отделения под фундаментной плитой реакторного отделения собирают секционным методом подблоковую судостроительную конструкцию, которую стыкуют с носовым и кормовым понтонами, при этом однотипные секции вводят с середины фундаментной плиты реакторного отделения и далее поочередно в обе стороны до окончательного захвата площади основания в предварительно последовательно пробиваемые в грунте основания тоннели с сечением, близким к прямоугольному и уложенным по днищу тоннеля слоем выравнивающего дренирующего материала.

5. Способ по пп. 1, 3 и 4, отличающийся тем, что пристыковку понтонов к реакторному отделению осуществляют посредством стержней с распорным устройством по концам, вставляемым в пробуренные в соответствующих местах реакторного отделения на расчетную глубину и заполненные пластичным твердеющим составом скважины, а выступающие их концы, имеющие нарезку, вставляют в отверстия в обшивках стыкуемых с реакторным отделением торцов понтонов и закрепляют навинчиваемыми гайками с шайбами и уплотнениями.

6. Способ по пп. 1, 3 5, отличающийся тем, что несущие понтоны связывают с реакторным отделением закрепленными на них упорными конструкциями контрфорсного типа.

7. Способ по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что пояса обшивок стыкуемых с реакторным отделением торцов понтонов, через отверстия в которых пропущены оголовки крепежных стержней, ограждены от внутреннего пространства понтонов кожухами, герметично соединенными в соответствующих местах с обшивкой понтонов.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения возможности приложения дополнительных усилий для осуществления отрыва основания и подъема объекта в придонной части, примыкающей к стыкуемым с реакторным отделением торцам понтонов, устраивают ячейки кессонов, оборудованных вертикальными и потолковыми перегородками, в которые через трубы подают рабочее тело под давлением, например сжатый воздух или воду, при этом ячейки снабжают нижними крышками, нормально открытыми, которые при транспортировке герметично закрывают.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве ресивера для сжатого воздуха используют внутренний объем герметично закрытого реакторного отделения, например, защитной оболочки, куда предварительно закачивают воздух, создавая расчетное избыточное давление.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5