Russian Federation
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.
research nuclear facilities, radioactive waste, spent nuclear fuel, nuclear and radiation safety, decommissioning
1. Введение
Исследовательские 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;
1. Nuclear Research Reactors in the World. — Vienna, IAEA, 2009. — www.iaea.org/worldatom/rrdb.
2. Kuznetsov V. M., Chechenov Kh.Zh. Rossiyskaya i mirovaya atomnaya energetika [Russian and world nuclear power engineering]. Moscow, MGU Publ. 2008. 764 p. (in Russian)
3. Kuznetsov V. M., Nikitin V. S., Khvostova M. S. Radioekologiya i radiatsionnaya bezopasnost’. Istoriya, podkhody, sovremennoe sostoyanie» [Radioecology and radiation safety. History, approaches, current state]. Moscow, Voskhod-A Publ. 2011. 1208 p. (in Russian)
4. Godovye otchety Gostatomnadzora i Rostekhnadzora Rossii za period s 1992 po 2016 gg. [Annual reports of Gostatomnadzor and Rostekhnadzor of Russia for the period from 1992 to 2016].(in Russian)
5. Kuznetsov V. M., Khvostova M. S. Problemy, svyazannye s nakopleniem otrabotavshego yadernogo topliva v Rossii [Problems associated with the accumulation of spent nuclear fuel in Russia]. Energiya: ekonomika, tekhnika, ekologiya [Energy: Economics, Technology, Ecology]. 2014, I. 1, pp. 23–30. (in Russian)
6. Kuznetsov V. M., Chechenov Kh.D., Nikitin V. S. Vyvod iz ekspluatatsii ob»ektov ispol’zovaniya atomnoy energii [Decommissioning of nuclear power facilities]. Moscow, «NIPKTs Voskhod-A» Publ., 2009. 628 p. (in Russian)
7. BP Statistical Review of World Energy, June 2017
8. BP Energy Outlook, 2017 Edition
9. Prognoz razvitiya energetiki mira i Rossii — 2016 [Forecast of the development of energy in the world and Russia — 2016]. INEI RAN — ATs pri Pravitel’stve RF Publ., Moscow, 2016.
10. Nuclear Power and Sustainable Development. IAEA, Vienna, 2016.
