На этой фотографии изображена атомная электростанция «Фукусима-1» в Окуме, префектура Фукусима, северная Япония, 22 августа 2024 года. Источник: Kyodo News через AP
Во вторник длинный робот вошел в поврежденный реактор на японской атомной электростанции «Фукусима», начав двухнедельную, сложную миссию по извлечению впервые небольшого количества расплавленного топлива со дна.
Поездка робота в реактор второго блока является важнейшим начальным шагом для того, что будет дальше — устрашающего, длящегося десятилетиями процесса вывода станции из эксплуатации и обращения с большими объемами высокорадиоактивного расплавленного топлива внутри трех реакторов, поврежденных мощным землетрясением и цунами в 2011 году. Специалисты надеются, что робот поможет им узнать больше о состоянии активных зон и остатков топлива.
Вот объяснение того, как работает робот, его миссия, значение и что ждет впереди, когда начнется самая сложная фаза очистки реактора.
Что такое остатки топлива?
Ядерное топливо в активных зонах реакторов расплавилось после землетрясения магнитудой 9,0 и цунами в марте 2011 года, которые привели к отказу систем охлаждения АЭС «Фукусима-1». Расплавленное топливо капало с активных зон и смешивалось с внутренними материалами реактора, такими как цирконий, нержавеющая сталь, электрические кабели, сломанные решетки и бетон вокруг опорной конструкции и на дне первичных защитных оболочек.
Расплавление реакторов привело к тому, что высокорадиоактивный, похожий на лаву материал разбрызгивался во всех направлениях, что значительно усложнило очистку. Состояние обломков также различается в каждом реакторе.
Tokyo Electric Power Company Holdings, или TEPCO, которая управляет станцией, утверждает, что в трех реакторах осталось около 880 тонн расплавленного топлива, но некоторые эксперты говорят, что их количество может быть больше.
Какова миссия робота?
Рабочие будут использовать пять 1,5-метровых (5-футовых) труб, соединенных последовательно, чтобы провести робота через точку входа в первичную защитную оболочку реактора 2-го блока. Сам робот может выдвигаться примерно на 6 метров (20 футов) внутрь оболочки. Оказавшись внутри, он будет маневрировать дистанционно операторами в другом здании на заводе из-за смертельно высокой радиации, испускаемой расплавленными обломками.
Передняя часть робота, оснащенная щипцами, фонарем и камерой, будет опущена на тросе к куче расплавленных топливных обломков. Затем он отрежет и соберет немного мусора — менее 3 граммов (0,1 унции). Небольшое количество призвано минимизировать опасность радиации.
Tokyo Electric Power Company Holdings, также известная как TEPCO, оператор разрушенной японской АЭС «Фукусима-1», представляет робота, который будет использоваться для извлечения мусора на электростанции в Кобе, западная Япония, 28 мая 2024 года. Кредит: Kyodo News через AP, файл
Затем робот вернется к месту, где он вошел в реактор, и это путешествие туда и обратно займет около двух недель.
Миссия занимает так много времени, потому что робот должен совершать чрезвычайно точные маневры, чтобы не сталкиваться с препятствиями или не застревать в проходах. Это случалось с предыдущими роботами.
TEPCO также ограничивает ежедневные операции двумя часами, чтобы минимизировать риск радиации для рабочих в здании реактора. Восемь команд по шесть человек будут работать по очереди, и каждой группе будет разрешено оставаться максимум около 15 минут.
Что надеются узнать чиновники?
Отбор проб расплавленных остатков топлива — «важный первый шаг», — сказал Лейк Барретт, который руководил очисткой после катастрофы 1979 года на американской атомной электростанции Три-Майл-Айленд для Комиссии по ядерному регулированию, а теперь является оплачиваемым консультантом по выводу из эксплуатации АЭС «Фукусима» компании TEPCO.
Хотя расплавленные обломки топлива охлаждаются и стабилизируются, старение реакторов создает потенциальные риски для безопасности, и расплавленное топливо необходимо удалить и переместить в более безопасное место для долгосрочного хранения как можно скорее, говорят эксперты.
Понимание расплавленных обломков топлива необходимо для определения наилучших способов их удаления, хранения и утилизации, согласно данным Агентства по атомной энергии Японии.
Эксперты ожидают, что образец также даст больше подсказок о том, как именно произошел расплав 13 лет назад, часть из которых до сих пор остается загадкой.
Образец расплавленного топлива будет храниться в защищенных канистрах и отправляться в несколько лабораторий для более детального анализа. Если уровень радиации превысит установленный предел, робот вернет образец в реактор.
«Это начало процесса. Это долгий, долгий путь», — сказал Барретт в онлайн-интервью. «Цель — удалить высокорадиоактивный материал, поместить его в специально спроектированные канистры… и поместить их на хранение».
Для этой миссии небольшой захват робота может достать только до верхней поверхности мусора. Ожидается, что темп работы в будущем возрастет по мере накопления опыта и разработки роботов с дополнительными возможностями.
На этой фотографии изображен реактор второго блока атомной электростанции Фукусима-1 в Окуме, префектура Фукусима, северная Япония, 22 августа 2024 года. Кредит: Kyodo News через AP
Что дальше?
TEPCO придется «провести зондирование в куче мусора, толщина которой составляет более метра (3,3 фута), поэтому вам придется спуститься и посмотреть, что внутри», — сказал Барретт, отметив, что на острове Три-Майл-Айленд мусор на поверхности сильно отличался от материала, находящегося глубже внутри. Он сказал, что необходимо собрать и проанализировать несколько образцов из разных мест, чтобы лучше понять расплавленный мусор и разработать необходимое оборудование, например, более мощных роботов для будущего более масштабного удаления.
По сравнению со сбором крошечного образца для анализа, будет сложнее разработать и эксплуатировать роботов, которые могут разрезать более крупные куски расплавленного мусора на куски и помещать этот материал в контейнеры для безопасного хранения.
Есть также два других поврежденных реактора, Блок 1 и Блок 3, которые находятся в худшем состоянии и на их устранение потребуется еще больше времени. TEPCO планирует разместить набор небольших беспилотников в Блоке 1 для проведения зондирования в конце этого года и разрабатывает еще меньшие «микро» беспилотники для Блока 3, который заполнен большим количеством воды.
Отдельно сотни отработанных топливных стержней остаются в открытых бассейнах охлаждения на верхнем этаже как блока 1, так и 2. Это потенциальный риск для безопасности в случае еще одного сильного землетрясения. Удаление отработанных топливных стержней завершено на блоке 3.
Когда будет завершен вывод из эксплуатации?
Изначально удаление расплавленного топлива планировалось начать в конце 2021 года, но было отложено из-за технических проблем, что подчеркивает сложность процесса. Правительство заявляет, что вывод из эксплуатации, как ожидается, займет 30-40 лет, в то время как некоторые эксперты говорят, что это может занять до 100 лет.
Другие настаивают на захоронении станции, как это было в Чернобыле после взрыва 1986 года, чтобы снизить уровень радиации и риски для работников станции.
Это не сработает на прибрежной станции Фукусима, говорит Барретт.
«Вы находитесь в зоне высокой сейсмической активности, в зоне высокой воды, и в этих (реакторных) зданиях много неизвестного», – сказал он. «Я не думаю, что вы можете просто захоронить его и ждать».
