автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Методы снижения облучения строителлей при ликвидации крупных аварий на АЭС

) л

„7 V"*

ВСЕРОССИЙСКИ!! НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ (ВНИПИЭТ)

на правах рукописи УДК 621.029.577(075.8) 693.54, 694.92

Беляев Игорь Аркадьевич

МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЕЙ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ КРУПНЫХ АВАНЙ НА АЭС

05.14.03 - Ядерные энергетические установки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С.-Петербург, 1994 г.

Работа выполнена в Министерстве Российской Федерации по атомной энергии

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Строганов Анатолий Александрович

Доктор технических наук, профессор Егиазаров Борис Григорьевич

Доктор технических наук Варовин Иван Александрович

Ведущая организация: Московский Государственный инженерно -физичес кий институт

на заседании Специализированного Совета ССД 124.24.01

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Приглашаем принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации

Официальные оппоненты:

ч. мин.

мая 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного с ССД 124.24.01

- 3 -

ОНчАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. 26 апреля 1986 г. на четвертом блоке Чернобыльской АХ (ЧАЭС) произошел взрыв с разрушением активной зоны и части здания ядерного реактора и выбросом в атмосферу и на окружающую территорию части накопившихся в активной зоне радиоактивных продуктов деления урана. По масштабам разрушений и объему радиоактивных выбросов эта авария не имеет прецедентов в истории ядерной энергетики. Поскольку разрушенный реактор был открыт в атмосферу, то из первоочередных задач ликвидации прямых последствий аварии задача захоронения аварийного энергоблока - сооружение Укрытия (Саркофага) - тлела, важнейшее, ключевое значение. Строительство Укрытия в особо опасной зоне радиоактивного загрязнения не имеет аналогов в мировой практике. В СССР и за рубежом отсутствовали методические рекомендации, приемы и способы, а также технические средства дм обеспечения большого объема строительных работ в сжатые сроки строительства при минимизации коллективной дозы облучения персонала строителей.

Поэто(лу весьма актуальной задачей является обощение и систематизация опыта сооружения Укрытия и комплекса экстренно разработанных мер организационного и технического характера для минимизации дозозатрат основного персонала строителей. Такое обобщение необходимо и в связи с принятым МАГАТЭ решением о создании международного режима ядерной безопасности, включающего в себя научно обоснованный комплекс мероприятий по минимизации радиационных воздействий на персонал строителей, занятых на восстановительных работах в зоне гипотетических аварий на АЭС.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

- создание системы обоснованных инженерных методик и технологических рекомендаций, обеспечивающих минимизацию дозовых нагрузок строителей при ликвидации последствий крупных аварий

на АЭС;

- обобщение опыта взаимодействия специалистов по промышленному строительству, радиационной физике и радиационной безопасности при сооружении Укрытия четвертого блока ЧАЭС.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

- сформулирована концепция оптимального активного воздействия на радиационную обстановку для снижения коллективной дозы облучения строителей;

•• разработаны методы радиационно-технической разведки при выполнении строительных работ в условиях недостаточности данных о расположении и мощности источников радиоактивности;

- разработаны и обоснованы технология поэтапного строительства (поэтапного завоевания пространства, строительства под защитой ранее возведенных конструкций), варианты безлюдной технологии строительства, петлевая система движения транспорта и грузов в зоне радиоактивного загрязнения;

- обоснована система мер организационно-технического характера для снижения дозозатрат строителей.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Разработанные в диссертации принципы, технологии и организационно-технические мероприятия по снижению дозовых нагрузок строителей, работающих в особо опасных зонах радиоактивного загрязнения, рождались и использовались при решении не имеющей аналогов практически важной задачи - сооружении Укрытия четвертого блока ЧАХ. Принятая концепция и технология строительства Укрытия позволила исклю-

чить случаи возникновения лучевой болезни у строителей. Количество людей, получивших максимально допустимую дозу облучения 25 Р, меньше 0,6% от работавших на строительстве. Полученные результаты и их обобщение могут быть использованы при выводе АЭС и предприятий ядерного топливного цикла из эксплуатации, при ликвидации аварий на различных ЯЭУ и на других промышленных предприятиях с сильно действующими ядовитыми веществами.

Результаты диссертации могут быть использованы в строительных организациях Минатома, Минхимпрома, а также в проектных и конструкторских организациях ВНИИПИЭТ, РНЦ Курчатовский институт, ИБРАЭ, НИКИЭТ, Минобороны.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

1. Методы радиационно-техничесхой разведки для выполнения строительных работ при авариях на АЭС в условиях неопределенности расположения и мощности источников излучения.

2. Методы оптимального активного воздействия на радиационную обстановку для снижения дозозатрат строителей

3. Технология поэтапного строительства Укрытия четвертого блока ЧАЭС и организационно-технические рекомендации для снижения дозозатрат строителей.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА: Приказом по Минсредмашу от 20 мая 1986 г. автор бил назначен начальником производственно-оперативного отдела Управления строительства Укрытия УС-605, а затем начальником штаба строительства при Минсредмаше. Изложенные в диссертации идеи, методы и рекомендации выдвигались, разрабатывались и использовались при непосредственном участии автора.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международном симпозиуме по восстанови-

тельным работам в случае ядерной аварии (Вена, МАГАТЭ, 1989 г.), на международном совещании;.. в Токио (1994), на НТС ВНИПИЭТ, на НТС Минатома Кб, МШИ.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертационной работы изложены в 5 публикациях в России и за рубежом.

СТРУКТУРА И ОБЪЕЛ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состой г из введения, 5 глав и 2 приложения. Основной текст изложен на 1&7 страницах и включает 26 рисунков, 4 таблищ. Список литературы содержит 41 наименований. Приложения занимают 6 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЕ

ВО ВВЕДЕНИИ определены цели и задачи диссертационной работы, ее научная новизна и практическая ценность.

В 1-ой главе кратко описаны аварии на АЭС и предприятиях ядерного топливного цикла. Показано, что опыт ликвидации последствий этих аварий мало пригоден для использования при строительстве Укрытия. Это связано как с масштабами аварии ЧАЭС, так и с существенными особенностями радиационной обстановки, впервые установленными нашей группой радиационно-технической разведки. Эти особенности состоят в следующем:

- чрезвычайно высокая мощность гамма-излучения 200-5000 Р/час;

- большая неопределенность в пространственном распределении источников излучения, в защитных свойствах разрушенных зданий, в количестве разбросанного ядерного топлива;

- невозможность априорных оценок мощностей доз и парциальных вкладов от различных источников;

- существенно более мягкий спектр гамма-излучения по сравнению с излучением работающей активной зоны;

- высокая опасность внутреннего облучения за счет ингаляционного поступления радиоактивных аэрозолей;

- практически полное отсутствие облучения нейтронами.

Во 2-й главе сформулированы основные задачи и описаны методы радиационно-технической разведки для выполнения строительных работ при авариях на АЭС.

В результате аварии на четвертом блоке Чернобыльской АХ был разрушен ядерный реактор РЫБК-ЮОО и верхняя часть реакторного здания. На крыши соседних зданий, в развалы энергоблока и на территорию вокруг АЭС были выброшены куски реакторного графита, частицы ядерного топлива, железобетонные и металлические конструкции. Мощность гамма-излучения в окрестности аварийного блока достигла тысяч Рентген в час. Разрушенный блок, открытый в атмосферу, представлял собой недоступный и опасный для жизни мощный источник излучения и аэрозольного радиоактивного загрязнения. Поэтому к числу важнейших мер по ликвидации последствий аварии относилось сооружение Укрытия. Его основное назначение:

- предотвращение выхода в окружающую среду радиоактивных веществ из поврежденного реактора;

- защита прилегающей территории от проникающего излучения;

- долговременная консервация аварийного блока.

руководство страны в директивном порядке определило срок

завершения основных работ по сооружению Укрытия в соответствии с разработанным во ВНИЛИЭТ под руководством профессора В.А.Курносова эскиз-проектом. Минздрав СССР установил предельно-допустимый уровень облучения персонала 25бэр на человека за 1986 г.

Поскольку радиационная обстановка перед началом строительных работ характеризовалась большой неопределенностью во всех основных параметрах (защитные свойства разрушенного здания;

количество ядерного топлива в помещениях и на территории; пространственно-энергетическое распределение источников), по инициативе автора была создана группа радиационно-техкической разведки (FTP) и противо радиационной защиты (ПРЗ) из специалистов-физиков.

ЦЕЛЬ РТР И I1F3 - выработка рекомендаций по оптимальной последовательности строительных работ и противорадиационно-защитных мероприятий на рабочих местах, позволяющих в целом выполнить необходимый объем строительно-восстановительных работ с минимальными дозовши затратами.

ЗДЦАЧА РТР - оперативное определение основных источников радиационной опасности и их относительные вклады в полную мощность дозы на рабочем месте строителей и на пути к нему, прогнозирование улучшения радиационной обстановки по мере реализации тех или иных строительных мероприятий. Причем последовательность этих мероприятий должна обеспечивать максимально быстрое снижение мощности дозы.

ЗАДАЧА ПРЗ - экспериментальное и расчетное определение защитных свойств сохранившихся и проектируемых элементов строительных конструкций, выбор типа, конфигурации и материала защиты и места ее размещения вблизи рабочих мест.

Ключевыми элементами решения этих задач стали: I) инструментальные средства, и 2) методики экспериментального определения структуры радиационных полей.

Известные методики определения расположения гамма-источников с использованием коллимированных детекторов излучения (дозиметров, радиометров, спектрометров) оказались непригодными из-за больших затрат времени на проведение измерений и переоблучения людей (большинство этих методов предназначено для поиска локаль-

кых источников, размер которых много меньше расстояния между источником и детектором). Поэтому нами разработаны и использованы три новых методики выполнения РТР.

Методика I - предварительной оценки структуры дозовых полей при отсутствии исходной информации с помощью специально изготовленного свинцового коллиматора (рис.1),во внутренних углах которого расположены 8 термолшинесцентных дозиметров-накопителей, каждый из которых детектирует излучение из 1/8 части пространства. Методика позволяет быстро выделить преимущественные направления на источники гамма-излучения, дающие основной вклад в формирование радиационного поля в месте установки коллиматора.

Одной из модификаций этой методики является использование защищенной техники (БТР, БРда, ИМП) в качестве защитного элемента коллиматора. В этом случае детекторы располагаются по граням транспортного средства (перед-зад, левый-правый борт, верх-низ).

Методика 2 - поиска локальны)? (точечных и линейных) источников иопределения вклада от прострелов гамма-излучения из отверстий и щелей в стенах. Доминирующие источники излучения находили путем сравнения относительных показаний детекторов (например, дозиметров ДП-5В), расположенных в специальных кол-лимирутацих устройствах из свинца (рис.2), в различных направлениях.

Методика 3 - поиска поверхностных источников (на земле, полах, стенах) и оценка эффективности противорадиационной защиты. В одной и той же точке производятся три последовательных измерения датчиками с разной толщиной защиты и без нее. Методика позволяет быстро получать абсолютные значения дозы в точке и вклад в дозу локальных источников, определять кратность ослабления теневой защиты и необходимую толщину защитных сооружений из любого другого материала.

- 10 -

Необходимые для практического использования данные о кратности ослабления гамма-излучения в свинце и в бетоне (рис.3) и о временной зависимости снижения мощности дозы гамма-излучения ядерного топлива за счет его радиоактивного распада (рис.4) были рассчитаны специалистами группы PIP и ПРЗ. Опубликованные позднее в 1988-91 г.г. результаты более строгих расчетов отличаются от приведенных на рис.3 и 4 данных не более, чем на 2-5%.

До проведения нами FIP доминирующим было мнение о том, что оснопным источником излучения является разрушенный реактор, и первоочереднной задачей должно быть возведение защитных стен из бетона вокруг аварийного блока. Однако, проведенная в июне-июле 1986 г. РТР по описанным методикам показалф,что в первую очередь необходимо засыпать территорию вокруг аварийного блока щебнем ( 20 см) и залить бетоном ( 30 см), В результате этого мероприятия 16 июля уровни мощности экспозиционной дозы снизились в среднем в 10 раз, а в отдельных местах в 20-30 раз.

Было установлено также, что на каждом этапе работ по сооружению Укрытия существовал нижний предел возможного снижения уровней внешнего облучения персонала, обусловленный вкладом рассеянной компоненты гамма-излучения. Это позволяло выбирать оптимальные параметры оперативной теневой защиты так, что снижение дозы направленного излучения составляло 5-10 раз. Группа FTP и ПРЗ разработала также наиболее безопасные маршруты с установленными в местах прострелов гамма-излучения теневыми защитами для доставки персонала и грузов к рабочим местам, рекомендовала специальный инструмент с удлиненными рукоятками и захватами для подавления особо мощных локальных источников излучения; установила отличительные особенности радиационной обстановки на аварийной АЭС (см.выше).

В 3-й главе изложена концепция оптимального активного воздействия на радиационную обстановку для снижения дозозатрат строителей. Перед началом сооружения Укрытия автором была сформулирована задача минимизации величины коллективной дозы внешнего облучения строителей при заданных сроках и объеме строительных работ и при ограничении индивидуальной дозы облучения за смену до I Р/час.

Основные положения концепции основаны на том, что в условиях множественности источников излучения работы по сооружению защиты от одного из них происходят при облучении персонала от этого, а также и от других источников. Очевидно также, что при одновременном сооружении защит от всех источников СУММАРНАЯ коллективная доза персонала будет больше, чем при выполнении тех же работ по очереди (в любой последовательности), так как в этом последнем случае работы на каждом последующем этапе будут проводиться в поле МЕНЬШЕГО количества источников. Эти рассуждения объясняют существование минимума дозозатрат при' заданном объеме работ.

Для обобщения приобретенного опыта целесообразно было бы рассмотреть задачу оптимизации дозозатрат с позиций концепции "оправданного риска", оперирующей соотношением "польза-ущерб". Полный материальный ущерб У, связанный с существованием аварийного энергоблока в незахороненном состоянии, можно оценить как сумму отдельных составляющих :У = М + Д + Е + А, где М - материальные затраты на сооружение Укрытия, включая затраты на дополнительную противорадиационную защиту; Д - материальный ущерб, связанный с коллективными дозовыми нагрузками строителей; Е -ущерб, связанный с недополученной прибылью от выработки электроэнергии на всех исправных, но остановленных блоках АЭС; А - ущерб,

связанный с продолжающимся выносом радиоактивных веществ из незакрытого аварийного блока как на дезактивированные территории, так и на изначально чистые. Все составляющие ущерба зависят от времени начала и окончании работ по сооружению Укрытия (время отсчитывается от момента аварии). Важно отметить, что величина ущерба существенно зависит не только от прямых затрат на мероприятия по противорадиационной защите персонала, но и от последовательности выполнения этим персоналом своей основной работы (ее этапов). К сожалению, выполнить такое обобщение количественно в настоящее время невозможно из-за отсутствия стоимостных выражений для дозы облучения как человка, так и окружающей среды.

Рзализованная практически при сооружении Укрытия схема минимизации ущерба, конкретизирующая концепцию оптимального активного воздействия на радиационную обстановку, выглядела так:

1. Определение структуры дозовых полей на рабочих местах и выявление источников излучения, которые должны быть подавлены в ходе строительства.

2. Разбивка предстоящих строительно-восстановительных работ на основные эчапы с существенно различными уровнями облучения персонала, разной его численностью и разными задачами. Сооружение каждого элемента Укрытия начинали с наиболее опасных направлений так, чтобы последующие работы выполнялись под защитой этого элемента.

3. Разработка стратегии выполнения работ (включая уровень технической вооруженности, противорадиационные защитные мероприятия, контроль мощности основных источников излучения, визуальные наблюдения и т.п.). Временная очередность выполнения строительно-восстановительных работ должна обеспечивать наиболее

быстрое снижение уровней радиационных полей на рабочих местах для выполнения последующих этапов. Дозы облучения при сооружении дополнительной защиты должны быть существенно (в разы) меньше, чем достигнутое благодаря этой защите снижение дозы облучения на данном рабочем месте.

4. Определение регламента проведения строительных работ и действий оперативного дозиметрического персонала по обеспечению радиационной безопасности строителей на каждом этапе. Проведение строительных работ в радиационно-опасных условиях допустимо только тогда, когда эти работы ведут к существенному уменьшению дозы облучения персонала. Отсюда следует дробность по времени выполнения работ, многократное возвращение персонала на одни и те же рабочие места, замены персонала.

В соответствии с этой схемой в сооружении Укрытия выделено три этапа.

На первом этапе (20.05-15.07.86), характеризовавшемся высоким уровнем экспозиционной дозы и неопределенностью структуры радиационных полей, задача строителей состояла в изготовлении конструкций и элементов Укрытия, защищающих рабочие места от основных источников излучения или в дезактивации этих источников, то есть в "отвоевывании" пространства для развертывания основных строительных работ. Трудозатраты строителей Укрытия здесь мини-малыш, а уровень средств индивидуальной защиты достаточно высок (транспорт с защищенными кабинами, теневые подвесные защиты, освинцованные капсулы-батискафы и т.п.). В этот период в относи, тельно безопасных радиационных условиях большая часть персонала УС-С05 была занята на строительстве бетонного завода, транспортных коммуникаций, расширении железнодорожного узла Тетерев,

создании социально-бытовой инфраструктуры, изготовлений крупногабаритных конструкций и т.п.

На втором этапе (16.07-15.09.66), характеризовавшемся множественностью источников излучения уменьшенной мощности, задача заключалась в выполнении основного объема строительных работ, которые обеспечивали достижение необходимых про ч.ностных и противорадиационно-защитных характеристик Укрытия. Трудозатраты строителей здесь максимальны, а относительные доэозатраты на порядок меньше, чем на первом этапе.

На третьем этапе (16.09-01.12.66), характеризовавшемся отсутствием на территории существенного количества радиоактивных веществ, задача строителей - завершение работы в целом. Задача физиков - прогнозирование уменьшения мощности дозы за счет переноса излучения в приземном слое атмосферы от удаленных источников.

Благодаря решительной поддержке А.Н.Усанова и Е.П.Славского предложенную стратегию строительства удалось отстоять перед Правительственной комиссией.

Только сдвиг по времени начала сооружения Укрытия позволил уменьшить коллективную дозу в 1,5 раза за счет естественного снижения уровня радиоактивности к 15.07.96 г. (см.рис.4).

Некоторые примеры .результатов реализации разработанных подходов к строительству Укрытия приведены в табл. I. Причины наблюдавшихся иногда отклонений оцененных и фактических вкладов в дозы облучения строителей были связаны с невольным нарушением строителями сформулированных выше принципов: они иногда продолжали увеличивать толщину защитного барьера и в том случае, когда подавляемый источник излучения уже практически не вносил заметного вклада в поле радиации, и работы велись в действительности в поле других источников.

Таблица I. Значения относительных вкладов ($) от различных источников излучения на рабочих местах строителей на первом этапе сооружения Укрытия

(в скобках - последовательность их подавления, оптимизирующая дозовые затраты).

Рабочее^ место Территория около 4-го энергоблока Разрушенный реактор Кровля Внутреннее загрязнение помещений

Территория около 4-го энергоблока 95(1) 2(2-3) 3(2-3) -

Каскадная стена (отметки 18-35м) 70(1) 20(2) 10(3) -

Разделительная стена с блоке "В" выше 35 метров - 0-5(2-3) 10(3) 85(1)

Разделительная стена в МЗ-3 до отметки 18 м. 25(2) 5-10(3) 70(1) 0-5(3)

Реализация предложенной концепции потребовала тесной взаимосвязи проектировщиков, строителей и физиков, совместно разрабатывающих последовательность и регламент выполнения работ.

В главе приведены примеры использования данных радиационно-технической разведки для минимизации расхода материалов, времени и дозы облучения. Описана динамика взаимодействия специалистов на рапных этапах возведения Укрытия в соответствии с динамикой изменения радиационного фона.

- 16 -

В 4-й главе описана технология поэтапного строительства Укрытия, конкретно реализующего разработанную автором концепцию. В соответствии с принятым принципом поэтапного завоевания пространства от периферии к центру была разработана такая последовательность выполнения работ, которая позволила проводить последующие операции под радиационной защитой ранее возведенных конструкций. В начале главная задача состояла в подавлении мощных локальных источников на земле (частицы и куски топлива, реакторного графита). По итогам РТР с помощью военных инженерных машин разграждения (ИШ?) с грейферным (клешевым) захватом, оборудованных специальной защитой (ослабляющей излучение в 1000 раз), телевидением и приборами для обнаружения локальных источников, началась работа по чистке территории. В связи с большими площадями заражения было решено собирать грунт в кучи защищенными бульдозерами и затем убирать ШР-ами в контейнера, что существенно ускорило работу. Для предотвращения переноса радионуклидов пылью и ветром были запрещены полеты вертолетов и произведено послойное бетонирование территории вокруг аварийного блока. Заливку грунта слоем бетона вели с помощью самосвалов С освинцованными снизу кабинами. Дозовые нагрузки на местности уменьшились в 5-30 раз.

Наступление на реактор начали со стороны машинного зала, рядом с которым расположены трансформаторы, а за ними - железнодорожные пути (рис.5). Затолкали на эти пути 26 вагонов и дистанционно по трубам залили их бетоном, чтобы создать возможность захоронения (бетонирования) трансформаторного пространства и работать за стеной как за защитой. Предварительно пути очистили от оставшихся пожарных машин, тележек, мусора при помощи зшци-щенных танков и бульдозеров. В итоге получилась стена высотой 2-2,5 м.

- 17 -

После этого дистанционно по "безлюдной " технологии с помощью бетононасосов "Варгтинктон" и "Швинг" с вылетом стрелы подачи бетона 36 и 52 м стена была доведена до отметки 8,4 м. За стеной были размещены контейнеры с зараженной землей, засыпаны щебеночно-песчаной смесью и забетонированы. В итоге обра-

2

зовалась монтажная площадка размером 102x30 м , куда поместили кран "Демаг" грузоподъемностью 17 т при вылете 72 м для монтажа перекрытий. Следует отметить, что бетонирование трансформаторного (эастенного) пространства, куда были захоронены сильно радиоактивные обломки и контейнеры с грунтом, способствовало резкому снижению фона и избавлению от перевозки в удаленные хранилища отходов.

Аналогично сделана торцевая стена, для чего пришлось снять до 0,5 м грунта, засыпать щебнем и залить бетоном прилегающую территорию, проложить танками железнодорожный путь, промыть раствором тринатрийфосфата ближайшие стены и крыши, на которых адсорбировалась радиоактивная пыль, особенно со стороны складов оборудования.

При бетонировании вагонов и других конструкций оригинально решен вопрос о стыках между вагонами или бетонными блоками для исключения щелей и прострелов излучения через стыки: каркасы вагонов или бетонируемые блоки обтягивались сетками, через которые осуществлялось плотное примыкание жидкого бетона соседних вагонов или блоков.

Вторым этапным моментом являлось возведение в северной части завала каскадной стены, явившейся основной опорой конструкции перекрытия. Каскад начался со стенок, подвинутых Министерством обороны и состоящих из платформы трайлеров. Но высота

- 18 -

их не обеспечивала той минимальной теневой защиты, которая могла помочь начать бетонирование. Все попытки забетонировать завал издалека результата не дали. Наш была разработана тактика бетонирования от себя: постепенно заливается бетоном дистанционно-достижимое пространство. Это дало возможность продвижения вперед, ослабляя дозовые нагрузки на персонал. После бетонирования первой ступени на 2/3 объема дозовые нагрузки на рабочих местах упали в 10 раз.

Вторая стена каскада легла на выровненное основание первого каскада хорошо и была пригружена бетоном. Образовалась первая надежная теневая защита, что дало возможность устроить там первый наблюдательный пункт. Следует отметить, что дистанционная заливка бетоном шла плохо, несмотря на увеличение объемов до 4 тыс.м3 в смену. Бетон растекался в завале. После долгих поисков решения выбрали вариант подмораживания, т.е. остановки бетонирования как минимум на сутки для "подсхватывания" бетона. Это дало возможность тампонировать отверстия, проемы и щели.

Для отвода тепла из завала, где скопилось много топливных частиц, использовали объемные каркасы, обтянутые соткой, что создавало при бетонировании естественные воздуховоды.

Третью стенку каскада решили держать "Деыагом" на весу как защиту до подхода бетона под основание. При возведении 4-ой стены каскада сначала была установлена вспомогательная стена внутри развала для защиты реакторного пространства от залива бетона. Выполнена она из полых каркасов, обтянутых сеткой, и после долгих пристрелок установлена. Впервые был сделан выход в зону зас-тенного пространства для крепления стенки.

Пятая объемная стена каркаса была выставлена на двутаврах с опорой на две предыдущие стены. Одновременно шла интенсивная

работа по ликвидации протечек бетона как внутри здания, так и через примыкания щитов и стенок наружных конструкций. Это дало возможность производить бетонирование по всему фронту каскада.

Важно отметить, что при установке крупногабаритных конструкций кранами Демаг и Либхер возникла серьезная задача дистанционной расстроповки. Пробовали несколько способов. Наилучшие результаты дала расстроповка с помощью специально изготовленного глубокого крйка (рис.6), который позволяет при ослаблении натяжения троса вывести траверсу по покатой стороне крюка. Нагрузка на крюк контролировалась специальным динамометром.

При сооружении Укрытия широко применялись две "безлюдных" технологии, ранее разработанные автором для возведения высокопрочных бетонных и бетонно-блочных конструкций в труднодоступных и опасных местах с целью повышения общей безопасности (снижения вероятности несчастных случаев, увечий и т.д.). Первая из них -дистанционные закачка и уплотнение бетона специальной консистенции в металлоопалубку с самосвязывающимися стыками (при схватывании высокопрочный монолитобетон повышенной прочности.

Вторая безлюдная технология - торкретирование, т.е. подача бетона особой консисгенцш со специальными вяжущими добавками и с пониженным содержанием крупкодисперных инертных наполнителей (т.е. с мелким щебнем и с крупным песком) струей под высоким давлением. Эта технология позволяет получить высокопрочные монолитные конструкции. Она была единственной приемлемой технологией для сооружения верхних ярусов внутренних разделительных стен между 3-им и 4-ым блоком, высотой около 20 м., где мощность дозы достигала 30 Р/час.

- 20 -

Уникальным по сложности оказалось возведение перекрытия оригинальной конструкции. Особую проблему представлял выбор опор.

Мощное излучение реактора исключало возможность оценить несущую способность сохранившихся строительных конструкций. В этих условиях необходимо максимально снизить вво перекрытия. Было решено сделать облегченное перекрытие из стальных труб (диаметром 1200 мы, длиной 34 ы и толщиной стенки 15 мм) без заливки бетоном (рис.8). Трубы укладывались на две мощные стальные балки (длиной 38 и), связанные между собой на земле для сохранения параллельности и установленные с помощью крана Демаг с вылетом стрелы 50 ы. Монтажу балок предшествовала уникальная работа по дистанционному укреплению опоры, названной большим зубом (рис.7). Бетонирование зуба проводили с помощью автобетононасосов Швинг, используя угловую конструкциюиз металлических каркасов в качестве направляющей для труб-бетоноводов.

Удачно решен монтаж наружной контрфорсной стены. Стена состоит из 10 металлических секций высотой 45 м. Первоначально монтаж предполагали выполнять на весу, держа краном секцию до тех пор, пока бетон в основании секции не наберет прочности. На весь монтаж потребовалось бы не менее I месяца. Поэтому приняли решение сделать выверенное основание из двутавровых обетониро-ванных маяков. Это решение позволило смонтировать все секции контрфорсной стены за двое суток вместо месяца и тем самым значительно уменьшить коллективную дозу.

В 5-й главе описана разработанная автором система организационных мероприятий, позволяющих снизить дозовые нагрузки строителей. Сюда относятся рациональная организация вспомогательных работ, четкий порядок взаимодействия всех подразделений УС-605 со специалистами метрологической службы и индивидуального

дозиметрического контроля.

Весьма эффективной оказалась двухпетлевая система транспортного обеспечения с промежуточной перегрузкой. Это относилось как к перевозке людей, так и всех грузов, включая бетон. Людей перевозили на работу и с работы только в защищенных автобусах: защита в салоне по высоте была выше головы сидящего пассажира, поли покрыты пластиком, автобус снабжен вентилятором с фильтром Петрднова. Большое внимание уделялось снижению запыленности дорог (скорость до 30 км/час, смывка пыли и закрепление обочин специальными составами, покрытие дорог свежим асфальтом и т.п.).

В организации строительных работ эффективно использовались мощные краны, вертолеты, аэростаты и промышленное телевидение. Привлечение кранов Демаг и Либхерр позволило монтировать крупногабаритные конструкции малой 100-650 т на вылетах стрел до 2090 м. С помощью телевидения контролировали монтаж стен, перекрытий, заливку бетоном, исследовали разрушенные конструкции. Большую роль телевидение сыграло в уменьшении дозовых нагрузок руководящего персонала, которому приходилось по 10-12 часов находиться на площадке. Большое значение имеет освещение строительной площадки для надежной работы телекамер. Мы решили эту задачу с помощью галогеновых светильников, поднятых на высоту|00-150 м аэростатами так, что телекамеры не ослеплялись светом. К сожалению,8 полях излучения быстро разряжаются аккумуляторы.

- 22 -ВЫВОДЫ

1. Сформулирована концепция оптимального активного воздействия на радиационную обстановку для снижения коллективной дозы облучения строителей при ограничении сроков и объема строительства и индивидуальной дозы облучения. Эта концепция включает:

- определение структуры доэовых полей на рабочих местах, последовательность и средства подавления источников излучения;

- разбивку работ на основные этапы, поэтапное завоевание пространства; строительство под занятой ранее возведенных конструкций;

- определение регламента работ с активным использованием безлюдных технологий при строгом дозиметрическом контроле.

2. Разработаны три новые методики выполнения радиационно-технической разведки, позволяющие определять структуру дозовых полей при отсутствии исходной информации, выявлять локальные (точечные и линейные) и поверхностные источники гамма-излучения при минимальных дозах облучения персонала в процессе измерений.

3. Разработаны и освоены различные технологии ведения строительства в мощных полях гамма-излучения:

- дистанционная заливка бетоном;

- монтаж крупногабаритных металлоконструкций, используемых как теневая защита;

- безлюдная расстроповка с помощью специального крюка;

- подвижка защитных стен по железнодорожным путям.

4. Разработана система организационно-технических мер для снижения дозы облучения строителей:

- четкое взаимодействие строителей со специалистами метрологической службы и индивидуального дозиметрического контроля;

- двухпетлевал система перевозки людей и грузов с промежуточной перегрузкой;

- эффективное использование вертолетов, аэростатов, промышленного телевидения.

5. Сочетание организационных мер, безлюдной технологии строительных работ, рационального проектирования возводимых конструкций, радиационной защиты людей и техники позволило успешно выполнить беспрецендентный объем работ в сжатые сроки без переоблучения людей.

Как следует из рис. 9, более 50£ работавших в УС-605 получили дозу менее 5 бэр, являющуюся допустимой для нормальных условий работы на ядерных объектах. Число лиц, получивших более 25 бэр, составляет 0,6/5 (155 чел) от числа работавших (21545 чел.). Дозозатраты участников ликвидации аварии из других ведомств значительно выше.

- 21 "

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ опубликованы в работах:

1. Беляев И.А.. Кириченко B.C.. Марчуков М.Н. Бетонирование купола установками "Пневмобетон" // Обмен опытом в строительстве. ГКАЭ СССР. 1983. N 2 (155). С.3-6.

2. Беляев И.А. О монолитном домостроении// Технический прогресс в атомной промышленности. Серия "Строительство". ГКАЭ СССР. 1985. Вып. 3-4. с.12-14.

3. BelovodsklJ L.F..Beljaev I.A., Lebedev L. A., Mlcheenco S.G., Stroganov A. A. Method of Radiation Reconnassance and Protection During Construction of the "Sarcophagus" At Unit 4 of The Chernobyl Nuclear Power Plant. IAEA-SM/39. // Thes. of Int. Sym. on Recovery Operations In The Event of Nuclear Accident or Radiological Emergency. Vienna. Austria. 6-10 Nov. 1989. Vienna. IAEA. 1989. IAEA-SM. p.71-72.

4. BelovodsklJ L.F.. Beljaev I.A.. Lebedev L.A..Mlcheenco S.G.. Stroganov A.A. Optimization of Dose Levels when Eliminating the Consequences of Major Accident In Nuclear Plants. IAEA-SM/41. // Там же. p. 78-80.

5. Беловодский Л.Ф., Беляев И. А., Лебедев Л. А., Михеенко С. Г., Строганов А.А. Методы радиационной разведки и защиты при сооружении "Укрытия" четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС. Доклад IAEA-SM-316/39. // Доклады Международного симпозиума по восстановительным работам в случае ядерной аварии или радиационной аварийной ситуации. Вена. Австрия. 6-10 ноября 1989. Вена. МАГАТЭ, 1990, IAEA-SM-316. С. 125-134.

6. Беловодский Л.Ф.. Беляев И. А.. Лебедев Л. А.. Михеенко С. Г.. Строганов А. А. Оптимизация дозовых затрат при ликвидации последствий крупных аварий на АЭС. Доклад IAEA-SM-316/41. // Там же. с. 135-143.

а. £

излучении: а - размещение 8 детекторов (черте точки) во внутренних углах коллиматора, б - размещение детекторов на внешних гранях коллиматора.

Рис.2. Коллимируккцие устройства для поиска локальных источников радиоактивности: а - для точечных источников, б - для линейных источников.

2 ь"

1 3 0 10 Толщина слоя, см

Рис. 3. Влияние толщины слоев свинца и бетона на ослабление мощшстн дозы гамма-излучения ядерного топлига аварийного блока ЧЛЭС на 20 мая 1966 г.

20.05.86

4;-

к

= 0.6 -

г о

Сутки, онк.'дип'З посла аварии 26.0'1.1'б г.

Пи1. <1. Ослабленп'! с точением времени мощности доли гамма-излучения ядерного топлипа аварийного блока ЧЛЭС.

z /

't MouildA

2

5. Разрез защитной стигм мшизала: I - железнодорожная члпгформа, ?. - трансформаторы, 3 - несущий метллли-ческиЯ каркас защитной стены с сетчатой опалубкой.

Рис. 6. Схема специального крюкя

длл дистанционной расстро-повки: I - рабочее положение троса, 2 - положение троса при ослаблении нагрузки.

I |

. 7. Схомп укрепления бетонноЛ опоры перекрытия ("Большого зуба"): I - сохранившаяся стена» 2 - полуразрушенная огюрп (стена), 3 - стальная "корона зуба", 4 - сетчатая опалубка, 5 - трубы-ботоноводы, б - автобетононасосы Швинг

Рис. 8. Попереч«шй разрез Укрытия аварийного блока Чернобыльской АЭС:

I - пионерная защитная стека, 2 - пространственные металлические блоки заполнения, 3 - завал, 4 - подпорные металлические секции, 5 - подпорная железобетонная стена, б - перекрытие реакторного зала из труб, 7 - разделительная стена, 8 - металлическое перекрытие мши иного зала, задвинутое по железнодорожным путям.

¥

%

50 40 30 ,:Л)

.: ю

Рис.9. Распределение работавших на ликвидации последствий аварии Чернобыльской АЭС по полученным дозам облучения для персонала УС-605 Ыинсредмаша.

10 15 20 25 30

Доза, бэр