Бывает, стоишь на железнодорожном переезде, а мимо один за другим, один за другим, один за другим стучат колёсами бесконечные открытые вагоны с углём… Это везут топливо для угольных электростанций, которых в нашей стране всё ещё немало. А как перевозят ядерное топливо для АЭС? Ведь не может быть, чтобы вот так же, вагонами? Сейчас мы вам всё расскажем — вы удивитесь!
Готовый пассажир
Готовое топливо для АЭС — это, конечно же, не уран россыпью. Чтобы изготовить топливо для АЭС, построены целые заводы! Сначала готовится само делящееся вещество, чаще всего уран. Потом он прессуется в таблетки. Из них собирается тепловыделяющий элемент (твэл), упакованный в герметичную циркониевую трубку. Твэлы собираются в «пучок» — топливную сборку (ТВС). Вот это — уже готовое топливо, которое затем и загружают в реактор.
Кстати, то же самое касается и любых исследовательских ядерных реакторов: их топливо тоже упаковано в ТВС. Выглядеть готовая исследовательская сборка может немного по-другому, нежели сборка для АЭС, но с точки зрения конструкции там всё устроено точно так же.
При этом под каждый тип реактора создаются собственные ТВС: они могут отличаться и составом, и конструкцией.
Три новоселья
ТВС в течение своей жизни меняют три «прописки» и дважды путешествуют: с завода-изготовителя — до атомной станции, с атомной станции — до места хранения и переработки. В результате ТВС, как заправские путешественники, объезжают за свою жизнь немалую часть нашей страны.
Основных заводов по производству ядерного топлива в России два: Новосибирский завод химконцентратов и Машиностроительный завод в подмосковном городе Электростали. Здесь умеют делать как стандартные ТВС для самых распространённых реакторов типа ВВЭР и РБМК, так и экспериментальные сборки для исследовательских реакторов.
Атомных станций в России 11, и они разбросаны по всей стране, от Кольской АЭС на севере до Ростовской на юге, от Балаковской на западе до Белоярской на востоке. Добавьте сюда исследовательские реакторы — им тоже нужно топливо, хотя им оно доставляется не в таких промышленных объёмах, как на АЭС.
Основное предприятие по переработке и хранению ядерного топлива в России расположено в городе Озёрске под Челябинском — это производственное объединение «Маяк». Именно туда транспортируется основной объём отработавшего топлива. Также эту задачу выполняет Горно-химический комбинат в Железногорске под Красноярском.
А теперь представьте карту! Например, из Новосибирска до Десногорска, где работает Смоленская АЭС, — более 3 700 километров, а оттуда до Челябинска — ещё более 2 000 километров! Впрочем, на пассажирском поезде вы бы преодолели это расстояние за три дня. Топливо едет дольше. Но это только потому, что везут его очень и очень бережно.
Чемодан для ценного груза
Несмотря на то что ТВС сама по себе — тщательно продуманная упаковка для ядерного топлива, для перевозки сами сборки тоже упаковывают. Для этого разработаны специальные транспортно-упаковочные контейнеры (ТУК), в каждый из которых помещается по несколько ТВС.
Контейнеры для перевозки ядерного топлива — это искусное технологическое решение, сложная многослойная конструкция. Учёные продумывают всё до мелочей: из чего контейнер изготовить, какой конструкции он должен быть, как его максимально безопасно открыть и запечатать. Изделие проходит всевозможные испытания на прочность, стойкость к радиации. Контейнеры даже топят в воде и роняют с высоты на бетонную поверхность, чтобы убедиться, что он выдержит и погружение, и удар без ущерба конструкции! Контейнеры ещё и оборудованы датчиками, которые позволяют детально контролировать его состояние во время использования.
Такая транспортная упаковка обеспечивает защиту и ТВС от механических повреждений, и внешнюю среду от радиационного излучения. Последнее больше касается отработавшего топлива: свежее топливо радиационной опасности не представляет, так как его излучение не выходит за пределы циркониевых трубок. Около свежей топливной сборки можно спокойно стоять и даже брать её в руки без специальной защиты, только в халате и перчатках. А вот для отработавшего топлива защита от радиации — это важный аспект.
Поехали!
На самолётах ядерное топливо почти никогда не летает, а вот на всех прочих видах транспорта катается: его перевозят и по железной дороге, и автотранспортом, и водными путями. В России чаще всего топливо перевозят по железной дороге.
Каждое транспортное средство, на котором перевозят ядерные материалы, создаётся специально для этого. Нельзя взять обычный железнодорожный вагон и как-то его апгрейдить. Во-первых, ТУК в него должен поместиться, а он немаленький, да и габариты у него нестандартные. Во-вторых, он должен служить дополнительной защитой ТУКу, поэтому он выполняется из специальных металлов. И в-третьих, он должен отвечать строжайшим и достаточно подробным требованиям норм и законов и иметь сертификат. У некоторых атомных станций есть даже свои собственные железнодорожные вагоны!
В любом случае в дороге ядерное топливо сопровождает персонал — причём как специалисты-атомщики, так и специализированная охрана.
Лабиринты дорог
Играли в детстве в рисованную головоломку, где нужно нарисовать проход сквозь лабиринт, — «Помоги ёжику найти яблочко»? Логистика транспортировки ядерного топлива представляет собой примерно то же самое, но по-взрослому — гораздо сложнее и запутаннее. Зато представляете, какая интересная работа у логистов?!
Маршрут передвижения ядерного топлива продумывается заранее: здесь нельзя в дороге свернуть туда, где пейзаж приятнее, или объехать дорожный ремонт. Каждая трасса, каждый поворот, каждый мост и виадук должны быть проверены. Виадуки должны выдержать вес транспортного состава. Мосты должны иметь арку достаточной высоты, чтобы транспорт прошёл под ней по габаритам. Дорожные повороты, к слову, тоже должны позволить транспорту «вписаться». Конечно же, по пути не должно быть в момент проезда состава никаких дорожных ремонтов или перекрытий проезда.
Под присмотром
В течение всего пути следования ведётся мониторинг. Проверяется состояние контейнеров — как по показаниям встроенных датчиков, так и путём непосредственного наблюдения. Мониторятся также и условия транспортировки, и радиационная обстановка по дороге.
При этом для каждого шага и каждого элемента всего процесса есть утверждённые стандарты и требования. Есть нормативы у МАГАТЭ, и российская атомная отрасль им всегда старается соответствовать. Свои требования разработаны и у нас в стране, на их основе выдаются все разрешительные документы — на эксплуатацию транспорта и контейнеров, на перевозку, на сопровождение. Соблюдение этих требований жёстко контролируют надзорные органы.
Таким образом, каждый момент путешествия ядерного топлива «от порога до порога» продуман заранее и находится под контролем. Топливо на каждой его новой «прописке» передают буквально с рук на руки. Вообще-то если бы со всеми пассажирами в путешествиях обращались именно так, дорожных приключений в мире случалось бы гораздо меньше. Это может, правда, показаться немного скучным… Зато уж точно можно сказать, что это — максимально надёжный способ прибыть из точки А в точку Б.
