Спустя тринадцать лет после того, как мощное землетрясение и цунами обрушилось на атомную электростанцию Фукусима-1 на севере Японии, вызвав отключение электроэнергии, катастрофы и крупный выброс радиоактивных материалов, оператор Tokyo Electric Power Co. (TEPCO), похоже, уже близок к завершению. извлечь из комплекса первую порцию расплавленного топлива — благодаря специальному телескопическому роботизированному устройству.
Несмотря на успехи Японии в промышленной робототехнике, у TEPCO не было роботов, которые можно было бы использовать сразу после катастрофы. Однако с тех пор роботы использовались для измерения уровня радиации, расчистки зданий от мусора и обследования внешней и внутренней части завода с видом на Тихий океан.
На вывод из эксплуатации «Фукусимы-дай-ити» потребуются десятилетия, и одной из самых опасных и сложных задач является вывоз и хранение около 880 тонн высокорадиоактивного расплавленного топлива в трех реакторных зданиях, работавших на момент обрушения цунами. TEPCO полагает, что на дне корпусов первичной защитной оболочки (PCV) реакторов скопились смеси урана, циркония и других металлов, но точный состав материала неизвестен. Материал представляет собой «топливные остатки», которые TEPCO определяет как перегретое топливо, которое расплавилось вместе с твэлами и внутрикорпусными конструкциями, а затем охладилось и вновь затвердело. Добыча должна была начаться в 2021 году, но столкнулась с задержками в разработке и препятствиями на маршруте добычи; Пандемия коронавируса также замедлила работу.
В то время как TEPCO хочет получить образец расплавленного топлива для анализа точного состава, получить хотя бы чайную ложку этого материала оказалось настолько сложно, что работа отстает от графика на несколько лет. Ситуация может измениться вскоре, когда экипажи развернут телескопическое устройство для нацеливания на 237 тонн обломков топлива на энергоблоке 2, который пострадал меньше, чем другие реакторные здания, и не имел взрыва водорода, что делает его более простым и безопасным испытательным стендом.
«Мы планируем извлечь небольшое количество остатков топлива из второго энергоблока, проанализировать его, чтобы оценить свойства и процесс образования, а затем перейти к крупномасштабному извлечению», — говорит Тацуя Матоба, представитель TEPCO. «Мы считаем, что извлечение как можно большего количества информации из извлеченных остатков топлива, вероятно, внесет большой вклад в будущие работы по выводу из эксплуатации».
Как TEPCO планирует получить пробу топлива
Добраться до топлива легче сказать, чем сделать. Поврежденный PCV имеет форму перевернутой лампочки и представляет собой стальную конструкцию высотой 33 метра, в которой находится корпус реактора, в котором произошло ядерное деление. Двухметровый запорный клапан, предназначенный для блокировки выброса радиоактивного материала, расположен в нижней части PCV, и именно туда войдет робот. Сам мусор частично находится под водой.
Утвержденный к использованию Управлением по ядерному регулированию Японии 31 июля, робот-манипулятор пытается извлечь 3 грамма остатков топлива без дальнейшего загрязнения внешней среды. Так что же это за робот и как он работает?
Mitsubishi Heavy Industries, Международный научно-исследовательский институт ядерного вывода из эксплуатации и британская компания Veolia Nuclear Solutions разработали роботизированную руку для проникновения в небольшие отверстия в PCV, где он может исследовать внутреннюю часть и захватывать топливо. Рукоятка, изготовленная в основном из нержавеющей стали и алюминия, имеет длину 22 метра, весит 4,6 тонны и может перемещаться по 18 степеням свободы. Это стрела-манипулятор, мало чем отличающаяся от роботизированных манипуляторов на Международной космической станции, которая в невыдвинутом состоянии находится в герметичном корпусе.
Рука состоит из четырех основных элементов: каретки, которая проталкивает сборку через отверстия, звеньев руки, которые могут складываться, как стопка бумаги для матричного принтера, руки с тремя телескопическими ступенями и «палочки» (выдвижной трубы). -образный компонент) с камерами и захватом на конце. И рука, и палочка могут наклоняться вниз к целевой области.
После того, как сборка проталкивается через запорный клапан PCV, она наклоняется вниз по рельсу длиной 7,2 метра, направляясь к основанию реактора. Он продолжается через существующие отверстия в постаменте, бетонную конструкцию, поддерживающую реактор, и платформу, которая представляет собой плоскую поверхность под реактором.
Затем наконечник опускается на тросе, как захват в когтевой машине, к полю обломков у подножия постамента. Захватный инструмент на конце детали оснащен двумя тонкими клещами (всего 5 квадратных миллиметров), которые могут зажать небольшой камешек мусора. Обломки переносятся в контейнер и, если все идет хорошо, выносятся обратно через отверстия и помещаются в перчаточный бокс: герметичный контейнер с отрицательным давлением в здании реактора, где можно провести первоначальные испытания. Затем его перевезут на объект Японского агентства по атомной энергии в соседней префектуре Ибараки для детального анализа.
Хотя захвату удалось добраться до поля обломков и схватить кусок обломков (неизвестно, было ли это на самом деле расплавленное топливо), в прошлом месяце две из четырех камер устройства перестали работать несколько дней спустя, и устройство в конечном итоге было смотано. обратно в коробку корпуса. Экипажи подтвердили, что проблем с сигнальной проводкой от пульта управления в здании реактора нет, и приступили к проведению осциллографических испытаний. TEPCO предполагает, что излучение, проходящее через полупроводниковые элементы камеры, вызвало накопление электрического заряда, и что заряд будет истощаться, если камеры оставить включенными в среде с относительно низкими дозами. Это была последняя неудача в очень долгом проекте.
«Извлечение остатков топлива с АЭС «Фукусима-дайити» — чрезвычайно сложная задача и очень важная часть вывода из эксплуатации», — говорит Матоба. «Мы считаем, что с целью завершения вывода из эксплуатации через 30–40 лет важно действовать стратегически и систематически на каждом этапе предстоящих работ».
Статьи из вашего сайта
Статьи по теме в Интернете