Формула для Фукусимы
Об аварии на японской АЭС "Фукусима" в марте 2011-го слышал каждый: она считается самой опасной техногенной катастрофой в мире за последнее время. К ней привело сильнейшее землетрясение, вызвавшее 17-метровую цунами: волна вывела из строя генераторы, которые питали насосы, обеспечивавшие штатную работу реакторов. В результате произошли взрывы и расплав активной зоны. Аварийные реакторы необходимо было срочно охлаждать, для этого использовалась морская вода, в результате оказавшаяся загрязненной радионуклидами.
- Для очистки воды от радиоактивных элементов - цезия-137, стронция-90, трития -стали использовать специальные колонны, заполненные сорбентом, - говорит начальник лаборатории технологий обращения с РАО и коррозионных процессов Института реакторных материалов (АО "ИРМ", входит в научный дивизион Госкорпорации "Росатом") Сергей Хвостов.
Вот эти-то колонны, превратившиеся, по сути, в контейнеры с радиоактивными отходами, и стали объектом изучения. Приблизиться к ним, а тем более "заглянуть" внутрь, чтобы оценить их состояние и происходящие внутри процессы, из-за высокого радиационного фона не представляется возможным. А сделать это необходимо, чтобы понять, безопасно ли хранить таким образом отработанный сорбент. Дело в том, что полностью осушить колонны нельзя, в них остается немного морской воды, которая, как известно, представляет собой солевой раствор, насыщенный ионами хлора. Сорбционные колонны хотя и изготовлены из нержавеющей стали, в определенных условиях могут быть подвержены коррозии. Представляете последствия, если такая конструкция прохудится? А их на площадке АЭС хранится уже более пяти тысяч. Понятно, что правительству и надзорным органам Японии нужны гарантии безопасности этих объектов. И российские ученые их предоставили.
Исследование, каких ранее никто в мире не выполнял, в условиях, максимально приближенных к реальным, провели сотрудники ИРМ совместно с коллегами из ГНЦ РФ АО "НПО "ЦНИИТМАШ". В качестве оператора проекта между японской стороной и российскими учеными выступило еще одно предприятие Росатома - АО "Техснабэкспорт".
Почему оператор АЭС "Фукусима-Дайичи", компания ТЕРСО, обратился в институт, расположенный в уральском городе
Заречном? ИРМ специализируется именно на изучении свойств различных материалов в условиях повышенной радиации, и для этого здесь есть и необходимое оборудование, в том числе уникальное, и квалифицированные кадры. В частности, руководитель проекта Олег Голосов - специалист по коррозии, известный в России и за ее пределами ученый. Еще одним фактором, обеспечившим успех, стала молодая команда, которая в сжатые сроки, за год с небольшим, сумела осуществить масштабную работу. Специалисты провели множество сложных испытаний, чтобы получить данные о том, как разная концентрация хлоридов, температурные режимы и радиационные поля влияют на материалы, из которых изготовлены сорбционные колонны.
Поясним: сотрудники ИРМ не исследовали образцы непосредственно с Фукусимы, а детально воспроизводили имеющиеся там условия: взяли аналогичную высоколегированную сталь, подготовили около тысячи образцов разной формы и конструкции, сорбент, растворы солей различной концентрации - искусственную морскую воду, поместили в титановые контейнеры и выдерживали определенное время (от 1000 до 5000 часов) при различной температуре и уровне радиоактивности. Затем тщательно анализировали все виды коррозии.
- В итоге этой работы мы вывели закономерность - некую формулу, позволяющую рассчитать глубину дефектов при конкретных условиях. Мы получили модель, на основании которой, используя собственные данные, заказчик может понять, что происходит со сталью в реальных сорбционных колоннах сейчас и что будет через 10, 20, 30 и 50 лет, - поясняет Сергей Хвостов.
Результаты исследования помогут японским ученым провести анализ сегодняшнего состояния сорбционных колонн и рассчитать сроки их дальнейшего использования.