Sprawniejszy demontaż reaktorów jądrowych wykorzystujących grafit
Na całym świecie istnieje około 80 elektrowni jądrowych wykorzystujących grafit w roli moderatora reakcji. Aż 50 z nich znajduje się w Europie, głównie w Zjednoczonym Królestwie. Zostały wybudowane w latach 50. i 60. XX wieku, a większość z nich zakończyła działalność w okresie ostatnich dwóch dekad. Dotychczas jednak zaledwie kilka mniejszych reaktorów doczekało się demontażu. Sam rozmiar budynków, ich złożona geometria i różnorodność użytych materiałów sprawiają, że zadanie ich demontażu stanowi wyjątkowe wyzwanie techniczne. Najważniejsi operatorzy reaktorów wykorzystujących grafit w Europie połączyli siły z innymi interesariuszami w ramach zaplanowanej na trzy lata współpracy, by wspólnie realizować analizy różnych scenariuszy wycofania reaktorów z eksploatacji oraz opracowywać nowe narzędzia fizyczne i cyfrowe w ramach finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu INNO4GRAPH. „Zamiast podejmować działania samodzielnie, podjęliśmy decyzję o stworzeniu europejskiego zespołu, by wspólnie stawić czoła wyzwaniom technicznym", mówi Philippe Lefevre, koordynator projektu INNO4GRAPH i kierownik ds. projektów prototypów przemysłowych spółki Electricité de France (EDF). W pracach wzięli udział eksperci z różnych branż, w tym operatorzy elektrowni jądrowych, specjaliści zajmujący się demontażem reaktorów, a także organizacje szkoleniowe, laboratoria i przedstawiciele środowisk akademickich.
Bezpieczeństwo – kluczowy czynnik w procesie demontażu elektrowni jądrowych
Wycofanie reaktorów jądrowych z eksploatacji wymaga zapewnienia bezpieczeństwa na najwyższym poziomie – w tym procesie nie ma miejsca na błędy. W związku z tym zespół opracował narzędzia, które pomogą operatorom w przygotowaniach do demontażu reaktorów. Obejmują one mechanizmy inwentaryzacji fizycznej i radiologicznej wszystkich reaktorów, a także narzędzia wspierające procesy decyzyjne, obejmujące analizy kosztów i symulacje cyfrowe. Zespół projektu rozwinął także dziedzinę charakteryzowania właściwości mechanicznych grafitu. „Ze względu na różne sposoby obróbki materiału, grafit wykorzystywany w reaktorach we Włoszech i we Francji różni się właściwościami. W ramach prac skupiliśmy się właściwościach mechanicznych istotnych z punktu widzenia demontażu, aby zaprojektować narzędzia, które zadziałają w każdym kontekście”, wyjaśnia Lefevre. W ośrodku przemysłowym należącym do spółki EDF we francuskim Chinon powstała pełnowymiarowa makieta stosu zawierającego grafit, która umożliwiła przetestowanie zdalnych narzędzi do jego usuwania. „Zaprojektowaliśmy makietę w taki sposób, by można było ją przebudować. Dzięki temu może naśladować różne reaktory, możemy także wykorzystywać w niej bloki grafitu o różnych kształtach".
Ogromny robot wspiera zdalny demontaż
Zespół skupiony wokół projektu INNO4GRAPH opracował następnie plan demontażu zakładający otwarcie dachu budynku reaktora i zainstalowaniu na nim platformy. Sama platforma obejmie system zdalnej obsługi, w tym gigantyczne ramię o długości sięgającej nawet 30 metrów, które będzie w stanie dosięgnąć do najniższych elementów konstrukcyjnych. Uczestnicy projektu opracowali specyfikacje techniczne ramienia, a także bardziej ogólne specyfikacje innych narzędzi, które umożliwią między innymi zdalne zbieranie bloków grafitowych.
Robotyka i lasery
Zespół wykorzystał technologię laserową do cięcia grafitu, osiągając głębokość cięcia na poziomie 60 milimetrów. „Jedną z zalet technologii laserowej jest to, że nie wymaga ciągłych ruchów we wszystkie strony. Mniejsze obciążenia mechaniczne ułatwiają budowę ramienia”, zauważa Lefevre. Wymiana informacji z zespołami innych projektów, takich jak między innymi LD-SAFE, w ramach którego badacze wykorzystują techniki cięcia przy pomocy laserów do demontażu reaktorów lekkowodnych, okazała się cennym doświadczeniem. Nowe narzędzia cyfrowe zostały wykorzystane w celu symulacji demontażu stosów francuskiego reaktora Chinon A2, włoskiego reaktora Latina i hiszpańskiego reaktora Vandellòs I. „Dzięki realizacji projektu INNO4GRAPH wiemy teraz na pewno, że nasza technologia może być stosowana do demontażu wszystkich reaktorów”, dodaje Lefevre. Uważa jednak, że zrozumienie wyzwań przez europejskich operatorów i ich zaangażowanie w dalszy rozwój narzędzi i metodologii okaże się równie cenne.
Słowa kluczowe
INNO4GRAPH, reaktory jądrowe wykorzystujące grafit, rdzeń grafitowy, stos grafitowy, wycofanie z eksploatacji, demontaż, plan demontażu, zdalna obsługa
