Защо публикувам тази статия?
Съвременните ядрени енергоблокове, които имат експлоатационен живот до 60 години и могат да оцелеят в продължение на 72 часа при тежки аварии без намесата на операторите – имат подобрени характеристики, повишена производителност и други подобни.
Но факт е, че абсолютното мнозинство от АЕЦ по света са построени през миналия век. От диаграмата на уебсайта на МААЕ всеки, който иска, може да види колко голям дял имат блоковете на възраст 30 години или повече.
Те се експлоатират, носят доходи на собствениците, но са необходими грижи за поддържането на тяхната безопасност на подходящо ниво и по специален начин.
Да не забравяме, че аварията във Фукушима е започнала с блок номер 1, най-старият блок в централата, който достигна 40-годишна възраст към времето на инцидента.
Когато става въпрос за безопасността на старите блокове, широката общественост и дори много специалисти започват да обсъждат глобални проблеми – състоянието на аварийни дизелови генератори или басейна за отлежаване на касетите (БОК), начините за задържане на разтопеното гориво вътре в корпуса на реактора, както и други подобни проблеми.
Но, както казват американците, дяволът е в подробностите (the devil is in the detail). Обезточените по време на аварията входни врати на площадката на АЕЦ “Фукушима-1” по подразбиране са били в положение „затворено“ и пожарната кола, която е пристигнала на помощ на персонала, който е търсил всички възможни средства, за да заливат реакторите с вода , е загубил ценно време. Може би тази дреболия, това непредвидено закъснение, стана точно тази сламка, която счупи гърба на камилата (straw that broke the camel’s back), последната сламка, която счупи гърба на ядрената камила?
Затова днес бих искал да ви разкажа за малките неща, за тези малки неща, които са по-близо до нас – есксплоатиращите ядрени енергоблокове с ВВЭР по съветски проекти.
Вентилационната система на блоковете с ВВЕР, построени по съветски проекти, решава проблема с улавянето на радиоактивен йод-131 (J131) чрез въглищни адсорбери. Тъй като абсорберите се изтощават, те трябва да бъдат заменяни или възстановявани.
Въглищният адсорбер
Какво представлява въглищният адсорбер?
Като цяло това е филтър с въглища. През въглищата преминава въздуха, събиращ се от цялата вентилационна система на блока.
Въглищата, които се използват в адсорбера представляват импрегниран активен въглен, т.е. въглища със специални добавки. От обикновения активен въглен, той се различава, наред с другите неща, с наличието на допълнителни отвори (пори), което дава възможност да се увеличи площта на абсорбцията на йод-131.
За да се намали ефективността или дори за излизане от строя на въглищния адсорбер, в допълнение към действителното запълване на филтъра с йод, има две причини.
Прахът, постъпващ във филтъра от специалната вентилационна система, запушва порите. В допълнение, въглищата има свойството на изтриване (абразия), като в този процес се появява въглищен прах.
Проблемът е изследван обстойно
Процесът на износване във въглищните адсорбери на блоковете с ВВЭР-1000 е изследван обстойно в Националния научен център на Харковския физико-технически институт (ННЦ ХФТИ) – Украйна.
Учените след като са анализирали изтощените филтри АУ-1500, са установили следното:
“Първо, при номиналните стойности на въздушния поток през адсорбера (500 … 2000 m3/h), в горната част на филтъра се получава вихрово движение на въздуха над повърхността на адсорбента, поради турбулентността на потока.
На второ място, поради технологични недостатъци при производството на филтрите между повърхността на адсорбента и притискащата мрежа, често има празнини до 50 мм.
Затова горният слой гранулиран адсорбент на индустриалните въглища СКТ-3 се въвлича в интензивно вихрово движение и се изтрива. Под действието на въздушния поток въглищния прах се изтегля вътре в адсорбера”.
http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/80092/18-Fedorova.pdf?sequence=1
Последствията
Един от най-разпространените видове въглищни адсорбатори, използвани на ВВЭР-1000, е адсорберът АУ-1500 или неговата модификация АУ-1500-1. Според многолетния опит такива филтри губят качеството си след около 4-5 години работа.
При забитите (частично запушените) филтри аеродинамичното съпротивление рязко се увеличава. Производителността на вентилационната система се намалява, необходима е подмяна или възстановяване на филтъра.
Разбира се, можете да се постъпи и по друг начин – да се изключи запушения филтър от общата вентилационна система, но степента на пречистване на въздуха от йод-131 ще намалее.
Актуалните проблеми
Проблемите на въглищните адсорбери са общи за цялата ВВЭР общност. А за някои от операторите на АЕЦ през последните години те са придобили особена актуалност.
В неотдавнашната (2014 г.) научна публикация на ХФТИ нейните автори писаха откровено: „За всички АЕЦ в Украйна проблемът с възстановяването и реконструкцията на съществуващите вентилационни системи и специалното почистване на газове (спецгазоочистка) остава актуален. Към момента, Украйна има голям брой въглищни филтри, които изискват подмяна или възстановяване на използваните адсорбенти“.“
http://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2014_2/article_2014_2_85r.pdf
Възможните решения
Положението може да бъде отстранено чрез възстановяване на филтрите и тази техника беше патентована от ХФТИ през 2006 година – въглищата се пресяват и регенерират.
Същевременно загубите са много високи – до 20% от масата на въглищата, т.е. до 26 кг на един филтър.
Също така, тази работа е трудоемка и радиационно опасна.
По-лесният начин е изцяло да се заменят въглищата. За всеки филтър в този случай ще са необходими 130 кг импрегниран активен въглен.
Но и тук има сложност, тъй като въглищата СКТ-3, използвани във филтрите АУ-1500, се произвеждаха само в Русия и сега производството им е преустановено.
По този начин, за украинските блокове с ВВЭР ще трябва да търсят нови марки въглища, и евентуално да измислят нови конструкции на филтрите.
За Украйна сама да реши този проблем е много сложно. Например, съгласно настоящите изисквания, пробите от сорбентите трябва да отговарят на дадените степени на пречистване както за йод-131, така и за метилйодид-131, но в Украйна няма сертифицирани организации или стендове, необходими за извършване на такива проверки.
Системата за електронни търгове „Прозорро“ въведена в Украйна допринася за създаването на допълнителни трудности. Държавният купувач няма право да посочва в заявката си предпочитание към някой от доставчиците.
В резултат на това чрез системата „Prozorro“ могат да се предлагат въглища за филтрите на украинските АЕЦ от неизвестни доставчици – например, появиха се посредници от Шри Ланка.
Продавачът се избира от условието за минимална цена, а проверката за съответствие с изискванията за степента на очистване трябва да се прави отделно от търга.
Хубава работа, ама украинска
Украински ядрени енергетици са принудени да се справят с проблема на въглищните филтри самостоятелно. ХФТИ извършва изследвания за сравняване свойствата на различни марки въглища за своя сметка, без държавна подкрепа.
Собствена конструкция филтри (с касети) внедряват на ЮУ АЕЦ без каквито и да било работни контакти с работи отношения с ВВЭР общността и, преди всичко, без контакти с главния конструктор, генералния проектант и научния ръководител.
Това е така, защото на контактите с тези руски предприятия Украйна е наложила стриктна забраната по политически причини.
Вместо заключение
Общността на потребителите на ВВЕР не е толкова голяма. Сериозен проблем на един от потребителите (вероятно по-ниско качество на очистване на йод-131, заради излизане от строя на филтрите от специализираната вентилация – това е много сериозен проблем, а неговата тежест не е необходимо да се обяснява в този специализиран професионален сайт) може да повлияе неблагоприятно на всички потребители, включително на АЕЦ „Козлодуй“.
Защото политиката си е политика, но професионалните въпроси, и особено въпросите, свързани с безопасността на АЕЦ, трябва да продължим да решаваме заедно, а не всеки да свира в своя ъгъл.
