ТВЭЛ и Томский Политех разработают установку дезактивации бетона электроразрядом для проектов ликвидации ядерного наследия

27.02.2023

Томский политехнический университет (ТПУ) приступил к реализации проекта по созданию установки для дезактивации загрязненного радиоактивными веществами бетона. Работа выполняется по заказу АО «ТВЭЛ» – Интегратора российской атомной отрасли по выводу из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов и обращению с РАО.

При выводе из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов и производств после демонтажа оборудования остаются загрязненные бетонные конструкции, которые необходимо дезактивировать. Установка с помощью мощного электрического разряда сможет откалывать на нужную глубину загрязненный поверхностный слой бетона быстрее и эффективнее, чем другие существующие методы. Планируется, что установка будет разработана до конца 2023 года, а в 2024 году пройдет апробацию на площадках Томского Политеха.

Принцип работы установки основан на разрушающем действии импульсных электрических разрядов мощностью не менее 10 кВт, которые проходят в толще материала под слоем воды. Материал разрушается усилиями растяжения, критическое значение которых значительно меньше усилий сжатия. От генератора к бетону импульсы передаются с помощью высоковольтных электродов. Они в количестве до пяти штук располагаются в ряд на обрабатываемой поверхности, смоченной водой, где и проходит весь процесс, который по времени занимает буквально секунды.

Электроразрядный метод позволяет снимать слои бетона от пяти миллиметров, при этом ограничений по максимальной глубине снятия нет. Установка, над которой уже работают томские политехники, позволит дезактивировать несколько квадратных метров в час. Экспериментальная апробация, запланированная на 2024 год, будет проводиться на бетоне с внесенными имитаторами радиоактивных веществ – это, например, редкоземельные элементы (церий, неодим) и стабильные изотопы (железо, кобальт, углерод).

«Как сейчас поступают с загрязненным бетоном: как правило, поверхностный слой снимается шлифовальными машинами или другими механическими методами. На предприятиях Росатома все чаще для дезактивации материалов строительных конструкций используются робототехнические комплексы. Это хороший технологический шаг вперед. Робот тоже может откалывать куски бетона. Однако электрический разряд делает то же самое быстрее и эффективнее. Кроме того, вода, в которую нужно погружать бетон, естественным образом препятствует распространению пыли, которая неизбежно появляется при дроблении материала и может содержать радиоактивные вещества», – отметил заместитель проректора по науке и трансферу технологий ТПУ Евгений Беспала.

По существующим нормам очищенный бетон при достижении допустимых уровней загрязнения снимается с радиационного контроля. В дальнейшем его можно использовать для собственных нужд предприятия, например, в качестве одного из материалов для дорожного покрытия или упрочнения строительных конструкций.

«Томский Политех – один из ведущих научных центров России не только в подготовке кадров, но и в проведении НИОКР. Разработку технологии и непосредственно установки дезактивации для снятия поверхностного слоя бетона ведут специалисты Инженерной школы новых производственных технологий Томского политеха. Они же проведут серию экспериментов. Уверен, что уникальная лабораторная база вуза станет эффективной платформой для разработки и опытной отработки технологий и технических решений с целью безопасного и ответственного вывода из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов», – отметил директор программ по выводу из эксплуатации АО «ТВЭЛ» Эдуард Никитин.

Основы научно-исследовательской работы были ранее заложены в Томском политехе. В прошлом году она была поддержана как аванпроект из средств программы развития ТПУ по программе «Приоритет 2030». Аванпроект – мощный механизм стимулирования работы ученых в интересах атомной отрасли. Это позволило отработать всю научную часть и доказать принципиальную возможность применения технологии.

Между Томским политехническим университетом и АО «ТВЭЛ» действует соглашение о сотрудничестве, направленное на совместное развитие технологий и методических подходов в области вывода из эксплуатации и обращения с отходами, в том числе создание научно-исследовательского центра вывода из эксплуатации ядерных объектов на базе ядерного реактора ИРТ-Т. АО «ТВЭЛ» также является партнером созданной в ТПУ Передовой инженерной школы «Интеллектуальные энергетические системы».