доктор технических наук;
doctor of technical sciences;
кандидат географических наук;
candidate of geographical sciences;
Исследовательские ядерные установки (ИЯУ) — исследовательские реакторы (ИР), критические (КС) и подкритические стенды (ПКС) — сыграли решающую роль в получении фундаментальных и прикладных знаний в области ядерной физики. Являясь источниками нейтронов, ИЯУ представляют для экспериментаторов уникальный инструмент исследования в различных областях науки и техники. Без них было бы невозможным как создание ядерного оружия, так и развитие ядерной энергетики. Количество ИЯУ в мире особенно быстро росло в 50–70-х годах прошлого столетия и к середине 1970-х годов достигло максимума. Со временем ИЯУ стали применять не только для решения задач обороны, фундаментальной науки и ядерной энергетики, но и в других отраслях, включая медицину и биологию. Десятки ИЯУ были поставлены Советским Союзом в другие страны. В статье рассмотрены вопросы безопасности ИЯУ, расположенных на территории Российской Федерации. Приведена статистическая информация, проведен анализ причин нарушений в работе ИЯУ. Выявлены узкие места в обеспечении ядерной и радиационной безопасности при эксплуатации ИЯУ. Указаны основные нерешенные вопросы, связанные с хранением отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов. Разработаны детальные мероприятия по повышению безопасности. Проанализирован ход работ по выводу из эксплуатации ИЯУ. Для обоснования технической возможности продолжения эксплуатации ИЯУ, с учетом установленного уровня безопасности за пределами назначенного срока службы, необходимо проведение обследования технического состояния элементов, систем и конструкций ИЯУ для последующего управления ресурсными характеристиками их элементов. Возрастающие требования к обеспечению безопасности при эксплуатации ИЯУ инициируют разработку и выполнение специальных мероприятий по модернизации и продлению сроков службы элементов систем ИЯУ, важных для безопасности.
Research nuclear facilities (RNFs) such as research reactors (RRs), critical and subcritical stands (CSs and SCSs), have played a decisive role in obtaining fundamental and applied knowledge in the area of nuclear physics. As neutron sources, RNFs represent for experimenters a unique research tool in various areas of science and technology. Without RNFs it would be impossible both the creation of nuclear weapons and development of nuclear power industry. The number of RNFs in the world went up especially fast in the 50–70s of the last century and by the mid 1970s peaked. Over time, RNFs began to be used not only for solving problems of defense, fundamental science and nuclear power industry, but also in other industries, including medicine and biology. Dozens of RNFs was built by the Soviet Union in other countries. In this paper have been considered the safety issues of RNFs located in the Russian Federation’s territory. Statistical information has been presented, and analysis of RNFs malfunctions reasons has been carried out. Tight spots in the nuclear and radiation safety assurance at RNFs operation have been identified. The main unresolved questions connected with storage of spent nuclear fuel and radioactive wastes have been specified. Detailed safety moves have been developed. The progress of works for RNFs decommissioning has been analyzed. To justify the technical possibility for continuing the use of RNFs, taking into account the established level of safety beyond the designated service life, it is necessary to carry out the condition survey for RNFs’ elements, systems and structures for subsequent management of theirs resource characteristics. Increasing demands on RNFs operation safety initiate the development and implementation of special activities on modernization and lifetime extension of RNFs systems elements, which are important for safety.
1. ВведениеИсследовательские ядерные установки (ИЯУ) играют важную роль в развитии ядерной энергетики и вопросах обеспечения безопасности ядерных установок. Без проведения широкой программы фундаментальных и прикладных исследований на ИЯУ невозможно обоснование безопасности объектов ядерной энергетики. В табл. 1 приведены данные МАГАТЭ по исследовательским ядерным установкам, представленные агентством в апреле 2016 г. На пике своего развития (конец 1980-х гг.) число действующих исследовательских реакторов в мире достигало 323 (в развитых странах — 262) единиц. Наибольшее количество исследовательских реакторов эксплуатировалось в Российской Федерации — 26%, в США — 17%, в Китае — 6%, в Японии — 5%, во Франции — 4%, в Канаде и Германии — по 3%. Самое большое распространение имеют «миниатюрные» реакторы с мощностью менее 50 кВт, их доля — 47% (из них 29% приходится на реакторы мощностью менее 1 кВт) от общего числа установок.Реакторов с низкой мощностью (от 50 до 250 кВт) — 5%, средней (от 250 до 2 МВт) — 16%, высокой (свыше 2 МВт) —32% (из них 20% составляют реакторы мощностью от 2 до 20 МВт). В табл. 2 представлены данные о распределении исследовательских реакторов по применению [1].Как и все объекты использования атомной энергии, ИЯУ представляют собой источник ядерной и радиационной опасности. Несмотря на более низкую мощность и, соответственно, меньшее количество радиоактивных веществ, образующихся при эксплуатации ИЯУ, их потенциальная опасность для населения и окружающей среды также велика в силу ряда специфических особенностей, важных для ядерной и радиационной безопасности. К ним относятся:— высокая частота переходных режимов при работе (пуски, остановки, изменение мощности в широком диапазоне, динамические эксперименты), при которых чаще всего происходят нарушения в работе ИЯУ;— частые перегрузки активных зон и постоянное перемещение облученных изделий (на исследования, в бассейны выдержки, на длительное хранение, на утилизацию и т. д.);— высокая цикличность нагрузок на основное оборудование активных зон и первого контура, вследствие большого количества малых по продолжительности кампаний;— высокая плотность нейтронного потока в активных зонах исследовательских реакторов, приводящая к быстрому набору предельного флюенса на элементы активных зон и повышению вероятности их отказов;