На пути к "Укрытию"
tnenergy — 11.11.2018Этот пост - новая часть из серии, посвященной аварии на Чернобыльской АЭС. У меня уже есть пост про саму аварию и первые дни героической борьбы с ее последствиями (недавно полностью переписанный мной, советую!) , обсуждение природы взрыва, про радиационное заражение, которое возникло в результате аварии , коротенький пост про роботов на ЛПА,
Сегодняшний же пост посвящен строительству “объекта
Укрытие”, призванного изолировать радиоактивные руины 4 блока ЧАЭС
от окружающей среды, предотвратить дальнейшие выбросы и защитить от
прямого гамма-излучения работающих на других блоках ЧАЭС. Это была
во многом героическая, но и одновременно инженерно крайне
интересная стройка, мало освещенная в популярной прессе.
Классический вид на "саркофаг" или "укрытие" спустя ~20 лет
после катастрофы. Сразу за краном - западная контрфорсная стена,
левее - северная каскадная.
Рубежом перехода от острой фазы катастрофы стало прекращение масштабных выбросов радиоактивных аэрозолей из остатков четвертого блока ЧАЭС, которое произошло 6-7 мая 1986. Потухший радиоактивный “вулкан”, хотя и снял с повестки дня гонку со временем и снизил остроту аварии, оставил после 6 дней выбросов ужасающую руководство атомной отрасли и страны картину превращения аварии на промышленном объекте в региональную, а затем и глобальную радиационную катастрофу. Эвакуация Припяти, создание опасной для жизни зоны размером ~100х50 км, выпадение радиоактивных осадков по гигантской территории европейской части СССР, а также в нескольких европейских странах - первая неделя катастрофы приводит к одному стремлению - не допустить дальнейшего рассеяния радионуклидов из 4 блока ЧАЭС!
Карта выпадения в результате аварии одного из самых летучих и неприятных изотопов Cs137
Но, есть и другое, более рациональное желание - не потерять и саму ЧАЭС, возможность людям находиться на ней. Ведь это не только важный объект энергогенерации, но и радиационно и ядерно-опасный объект, за которым надо следить и эксплуатировать. А для этого нужно снизить радиоактивное заражение промышленной площадки АЭС, закиданной остатками активной зоны 4 реактора.
Проектные институты Минсредмаша СССР (напомню, что под этой вывеской скрывалось атомное министерство) в ходе мозгового штурма в мае 1986 года предложили множество вариантов изоляции останкой 4 блока, в том числе:
-
“Курган”, предполагавший засыпку 4 энергоблока холмом грунта. Однако, этот вариант приводил к потере 3 энергоблока (который тоже оказался бы засыпан) и имел проблемы с обрушениями конструкций, которые приводят к выбросам радиоактивной пыли.
-
“Монолит”, предполагавший заливку бетоном 4 энергоблока в монолит. Отвергнут из-за проблем с прочностью фундамента, не рассчитанного на такой вес и большими сложностями с заливкой внутренних помещений целиком (из-за воздушных подушек), и опять же обрушениями.
-
“Арка”, предполагавшая сооружение надвижной на остатки 4 энергоблока конструкции. Самый щадящий по облучению строителей вариант, не прошел ввиду технологической сложности и длительности сооружения (как мы знаем в реальности эти оценки оправдались - “Новарка” сооружалась 5 лет и имела впечатляющую сложность)
-
Многочисленные проекты независимой обстройки останков 4 энергоблока. В основном были отвергнуты по причине крайне высоких дозовых нагрузок на строителей
В
итоге, за июнь был сформирован проект сооружения “Укрытия”,
использовавший уцелевшие строительные конструкции 4 энергоблока
ЧАЭС и решавший вопросы стабилизации радиоактивных руин и
экранирования остальной площадки АЭС от гамма-излучения
выброшенного топлива.
Инженерные танки ИМР, которые видны на первом плане имели
штатное ослабление гамма-излучения в 10 раз и
фильтро-вентиляционную установку и активно использовались для
сгребания радиоактивных обломков и грунта и разравнивании засыпки
свежего грунта. Кроме того на фото видна площадка окончательного
монтажа блоков "укрытия", кран DEMAG а слева - здание ХЖТО
(хранилища жидких и твердых отходов) из которого велось управление
монтажом укрытия
Основной сложностью для проектировщиков (кроме страшно сжатых сроков и недостатков информации) была проблема высокого радиоактивного излучения на будущей площадке строительства. Непосредственно возле блока максимальная разрешенная доза набиралась бы рабочими за 2...10 минут, и в отличии от “крышных котов”, убиравших обломки (о них дальше), здесь невозможно было обойтись многократной сменой рабочих на позициях. Необходимо было разработать комплекс технологий, позволяющих строить “Укрытие” без переоблучения персонала. В итоге в строительстве использовались такие решения:
-
С помощью инженерных машин разграждения(ИМР), часть из которых была так же обшита дополнительным свинцом сгрести максимальное количество обломков и загрязненного грунта с площадки будущего строительства к зданию разрушенного блока
-
Путем подсыпки свежего грунта организовать площадки (в относительном удалении от станции - 2..5 км) для монтажа будущих элементов конструкции
-
Строительство “Укрытия” вести путем установки максимально крупных металлоконструкций друг на друга (без монтажа) с последующей заливкой бетоном, фактически речь шла об дистанционной установке опалубки
-
Использовать уже установленные стенки, как радиационную теневую защиту для работы техники по монтажу следующих ступеней.
-
Множество мелочей - перегрузка материалов, приходящих на строительство с “чистых” грузовиков на “грязные”, освинцованные конструкции, дистанционная разведка и контроль строительства и т.п. и т.д.
Еще одним "героем" первых месяцев ликвидации последствий аварии станет инженерная машина БАТ-М, бульдозер с краном и фильтро-вентиляционной установкой
Первым, довольно героическим, этапом строительства “Укрытия” стало уменьшение загрязненности площадок будущего строительства. С помощью обшитой свинцом техники, ну а также кое где вручную, с привлечением армии и работников минсредмаша производилось снятие зараженного грунта (5-10 см), с вывозом его в места хранения, подсыпка чистого грунта, укладка бетонных плит, нанесение пленкообразующих составов (для связывания радиоактивной пыли), дезактивация стен и крыш зданий (водой и щавелевой кислотой). На самых “горячих” местах грунт заливался толстым слоем бетона для организации рабочих мест.
Крупные загрязненные фрагменты, выброшенные части
активной зоны были сдвинуты к завалу возле западной стены 4 блока
ЧАЭС.
Следующим этапом, который начался в июле 1986 стало
сооружение так называемых “пионерных” стенок по периметру блока.
Высотой и толщиной 4-6 метров, эти стенки должны были служить
биозащитой для работающих на строительстве людей и техники.
Поскольку сооружались они в тяжелейших радиационных условиях (кое
где фон доходил до 250 р/ч), то делалось это полудистанционно - с
помощью ИМР сооружались ЖД-пути (впрочем, с 1 стороны были
использованы уже существующие пути), на них закатывались
жд-платформы с установленными на них конструкциями стены и линиями
бетонопровода, а затем из удаления вся эта конструкция
бетонировалось. К середине августа “пионерные” стенки были
сооружены с трех стороны от блока.
Последняя фотография уже с поздних этапов сооружения "Укрытия".
Внизу кадра видна забетонированная южная "пионерная стенка"
Самое начало работы с северной стороны блока. Видно обнаженное
помещение барабана-сепаратора (множество трубочек внутри здания).
Между зданием и площадкой уже установлена пионерная стена, а
площадка засыпана свежим грунтом.
Параллельно была начата работа по строительство
разделительной бетонной стены между 3 и 4 блоком, а также в машзале
между турбоагрегатами 3 и 4 блока. Эта работа стала одной из самых
сложный, т.е. здесь нельзя было применить совсем дистанционные
методы. В машзале основная высота разделительной стены выполнялась
установкой опалубки мостовыми кранами и заливкой ее бетоном. Выше
точек, куда могли ставить краны пришлось ставить стенку вручную, со
значительными дозозатратами строителей, и разделительная стенка
станет одним из самых “человекозатратных” объектов
Укрытия.
Вид на монтаж щитов второго "каскада" из корридора, соединявшего
ХЖТО и ЧАЭС. Из этой точки было удобно наблюдать, но фон здесь был
порядка 25-50 р/ч, поэтому делать это можно было только очень
кратковременно. Видны краны 500 тонник и 650-тонный кран с
суперлифтом (он сразу за рукой дозиметриста)
Внутри здания реакторных отделения блоков 3-4
разделительная стенка выполнялась путем установки в проеемы больших
бетонных блоков и цементирования щелей вокруг под биозащитой этих
блоков. Коммуникации между 3 и 4 блоком резались по живому, что
потом приведет к сложностями при перезапуске в 1987 3 блока обратно
в работу.
Монтаж части разделительной стены краном с освинцованными
кабинами машиниста и водителя
В июле 1986 под прикрытием здания ХЖТО была создана укрупнительная база для металлоконструкций “Укрытия” и под прикрытием пионерной стенки - монтажная база.
Внизу по центру - здание ХЖТО и видны укрупняемые конструкции угловой башни под его прикрытием. Так же проглядываются ЖД пути и платформа, с помощью которых металлоконструкции вытаскивали под краны.
Монтаж секций металлоконструкций осуществлялся 3
немецкими кранами DEMAG, 2 из которых были срочно куплены СССР под
задачу ликвидации. Для 1986 года эта была самая производительная
крановая техника в мире - гусеничные краны грузоподъемностью 500 и
650 тонн (с использованием мобильного противовеса - суперлифта),
что позволяло вести монтаж “Укрытия” максимально крупными
фрагментами. Вторым важнейшим “импортным” элементом стали
бетононасосы Putzmeister с длинными стрелами, позволяющие заливать
полые металлоконструкции бетоном без излишнего приближения к
радиоактивным руинам (забавно, но через 25 лет, Putzmeister будут
играть важную роль и на ликвидации последствий аварии на
Фукусимской АЭС).
Сентябрь 1986, монтаж 2 каскада каскадной стены, его элементы
висят на траверсе, позволяющей саморасстроповку конструкций после
установки. Видны 2 крана DEMAG (№16 и 21), суперлифт и стрела
бетононасоса "Пуцмейстер". Кран с суперлифтом стоит перед пионерной
стенкой и работает под ее защитой. За работающей техникой
начинаются завалы с фоном в тысячи
рентген/час.
Проект “Укрытия” предусматривал создание бетонного
саркофага над разрушенной и заваленной обломками северной стеной
реакторного здания. Эта часть была названа “каскадной стеной”, т.к.
представляла собой каскад все более высоких и все более близких к
блоку террас, при это сооружение их велось полудистанционно -
установка металлоконструкций (МК) выполнялась кранами DEMAG с
помощью траверсы с самоотцепом после установки, а заливка бетоном -
бетононасосами под защитой предыдущего каскада. Управление стройкой
велось дистанционно из бункера в здании ХЖТО с помощью телекамер,
хотя, конечно, кроме крановщика на площадке вынуждено находились
строповщики, управлявшие положением МК при установке с помощью
многосотметровых фалов.
После бетонирования двух каскадов, на первый устанавливали
бетононасосы и под прикрытием биозащиты второго бетонировали
третий.
Роль строповщиков, за фалы управлявших положением монтируемых МК
часто выполняли "партизаны" - призванные из запаса
военнослужащие.
Первый каскад выполнял также функции бетонного саркофага для обломков реактора, которые особенно обильно высыпались с северной части блока, а также сгребенных туда обломков их других мест площадки и зараженной в ходе этой работы техники. Бетонирование этого каскада-саркофага не обходилось без проблем - утечки бетона, оседание конструкции, обрушения обломков с выбросом пыли - хорошая иллюстрация, почему захоронения РАО не делают по принципу “ссыпать в яму и залить бетоном”. Интересно, что для уменьшения объема бетонирования, внутрь металлоконструкций забрасывались секции башенных кранов, обшитых сеткой-рабицой, которые выполняли роль “вытеснителей”.
Вид на бетонирование 2 каскада. Видны щиты стены-опалубки с мощными распорками и заброшенные за них секции башенных кранов, обшитые сеткой для уменьшения объема заливаемого бетона.
Сооружение 4 каскадов высотой от 10 до 30 метров заняло 2,5 месяца и было закончено к октябрю.
Окончание строительства "Каскадной стены" и команда монтажников,
отвечавших за металлоконструкции (были еще бетонщики, крановщики и
т.п.)
На
углу здания была возведена башня из металлоконструкций, к которым с
запада примкнула т.н. контрфорсная стена (по названию треугольных
упорных элементов - контрфорсов). Все эти элементы также были
смонтированы и забетонированы в том же стиле, что и каскадная
стена, но уже в конце. Главной задачей после сооружения "каскада"
стало строительство кровли, закрывающей блок сверху.
Вот среди этих смертоносных развалин надо было найти опору для
кровли, о чем рассказанно ниже. В процессе этого поиска
использовалась не только фотосъемка, и но "нырки" в защищенной
освинцованной кабинке, переносимой краном, и удары специальными
грузами по потенциальным точкам опоры.
Параллельно строительству стен велось и сооружение кровли “Укрытия”. Однако, прежде чем рассказать об этой части, необходимо вспомнить о “крышных котах”. Так называли отряд людей, задача которых была расчистка кровли от обломков активной зоны - графита, твс, технологических каналов, поглотителей и т.п. При этом мощность радиоактивных полей была настолько высока, что работы выполнялись бегом и не более 1-2 минут, после чего люди сдавали смену следующей бригаде и уезжали из зоны радиоактивного заражения. Через эту работу прошло почти 4000 человек.
Советую посмотреть не только видео сверху, но и вообще множество потрясающей кинохроники с комментариями по работе "крышных котов" и ликвидации последствий аварии вообще на канале Telecon documentary
Регулярно всплывает вопрос (не)использования
робототехники в Чернобыле и на Фукусиме - в принципе я уже писал
большой текст про роботов на Фукусиме, и небольшой про Чернобыльских,
но здесь только резюме: роботы не стали основной рабочей силой на
ЧАЭС не из-за радиации, а просто в силу ущербности их кинематики,
невозможности сравниться с человеком в ловкости и главное -
скорости. На это так же влияет сложности манипулирования роботом,
если оператор видит обстановку через 1-2 тв-камеры (сегодня эту
проблему пытаются решить с помощью дополненной и виртуальной
реальности, но понятно, в 1986 году мало кто вообще догадывался об
этой сложности). В следующих частях мы еще вернемся к тематике
робототехники и дистанционной техники в радиационных авариях и
работах.
Радиоуправляемый бульдозер KOMATSU, впрочем, использовался
довольно активно.
Так или иначе, к осени крыша была расчищена от обломков
реактора, и строители приступили к сооружению защитной кровли.
Непосредственно над центральным залом с бывшим реактором необходимо
было расположить биозащиту из бетона. Поскольку строить опору для
бетонной конструкции 70х50 метров было невозможно, а здание
реактора было в непонятном состоянии после взрыва, пришлось
рисковать, используя самые сохранившиеся конструкции здания для
опирания будущей верхней биозащиты “Укрытия”
На этой фотографии видно опирание кровельных балок и трубного
наката на стену с помощью промежуточной металлоконструкции.
С помощью “батискафа” - обшитой свинцом кабинки, переносимой
кранами DEMAG - проектировщики “ныряли” в радиоактивные
руины, рассматривая потенциальных кандидатов под опору кровли.
Выбранные в итоге точки (например вентшахта) дистанционно
подливались бетоном (хотя эта операция оказалась в основном
неудачной, и вообще, лить бетон без возможности поправить
дистанционно установленную опалубку, оказалось крайне мучительной
затеей), на них были установлены кранами опорные металлоконструкции
и сооружение кровли началось.
Разрез "Укрытия", север справа. Балка "Самолет" обозначена
номером 27.
Ее
конструкция предусматривала расположение гигантских опорных балок
(Б1, “Самолет”, Б2, Б5, “Мамонт”, “Осьминог”), опирающихся на
уцелевшие конструкции 4 блока. На балку Б1, прямо над центральным
залом, устанавливались трубы большого диаметра, этот трубный накат
и защищал от гамма-излучения идущего вверх (которое рассеивалась
воздухом во все стороны, создавая вокруг 4 блока приличное
поле).
На этой фотографии видно устройство южной половины кровли. Левее
всего виднеется трубный накат (диаметр труб - 1,5 метра),
опирающийся на "Самолет", дальше балка Б5, "южные тяжелые щиты",
опитающиеся на балку "Мамонт" и наконец южные "клюшки", опитающиеся
на "Осьминог".
Первым к установке шел “Самолет”, представляющий собой
две балки длиной 40 метров разнесенные на 25 метров и связанные
между собой пространственной фермой из труб. Вес конструкции
составлял 165 тонн а с траверсой (подвеской) - 177 тонн, что было
даже чуть больше возможностей DEMAG при работе на большом
вылете.
Балка "Самолет" в монтаже. С перевозкой тяжелых конструкций,
кстати, регулярно возникали проблемы - ломались тралы и тягачи,
иногда для скорости приходилось просто последовательно переставлять
конструкцию краном.
Для большего погружения мне хочется привести цитату из книжки "Схватка с неизвестностью", посвященную довольно драматическому моменту установки балки "Самолет" в проектное положение.
“Привезли “Самолет”, установили в предмонтажное
положение, застроповали и начали поднимать. Все с нетерпением
ждали, когда это закончится. Когда мы подняли, все шло нормально.
Стали опускать стрелу и майновать (поднимать) груз. Вылет стрелы за
счет ее опускания достиг проектной отметки монтажа. И вот, когда
оставалось метра 2-2,5 опустить мы с Пашей Калининым пошли смотреть
(из бункера к крану) этот самый ответственный момент. Команды давал
Н.К. Страшневский, он отвечал за подъем. Мы с Пашей стоим за
суперлифтом и вдруг слышим треск. Задние колеса суперлифта
отрываются от земли и эта 400-тонная машина начинает качаться в
воздухе. При этом сам кран, груз и стрела крана качаются вместе с
суперлифтом. Левая гусеница на месте, а он качается и качается. Мы
стоим и смотрим, чем все это кончится. Единственная мысль в голове
“Упадет, не упадет?” Визуально мы видим, что вспомогательная
70-метровая стрела согнулась дугой. Представляете? На ней же висит
груз. Я говорю: “Что сейчас будет?” “Как что?” - отвечает Павел. -
“Стрела сейчас сломается и все рухнет. Надо уходить”.
"Самолет пошел на взлет". Это уже вторая, более успешная
попытка. Обратите внимание, как близко кран стоит к
зданию.
А в это время крановщик и Н.К. Страшневский, сидевшие в кране уже его покинули. Мы видели, как фигуры одна за другой бегут от крана по площадке. Мы идем, а я думаю: “Если сейчас упадет, все это разрушит, и еще вдруг взрыв [реактора - tnenergy] произойдет?” Представляешь, 1200 тонн вместе с “Самолетом” упадут, все будут рушить, все корежить, и еще от машзала ничего не останется, и еще останки реактора не понятно как себя поведут? Тысячи мыслей в голове. Я говорю “Паш, как ты думаешь?” Он: “Должен упасть”. Мы отошли к зданию ХЖТО, смотрим. Груз раскачивается. Суперлифт встал в такое положение: задние колеса метра на 2 от земли оторвались. А передние стоят на земле. У меня мысли в голове “Сколько мне дадут?”, потому что я по большому счету крайний. Я подписывал, что площадка готова, мой кран в идеальном состоянии. В тот момент, когда это все произошло, я не знал, что правая гусеница просела, были проблемы с засыпкой площадки. Но потом мы поняли, что раз стрела изогнулась, то есть наклон всей конструкции, небольшой, 3-4 градуса, но этого достаточно.
Поднимаемся наверх. Рудаков спрашивает: “Что произошло?” - “Трос лопнул, перекос суперлифта”. - “За счет чего?” - “Наверное кран наклонился, просела гусеница” - “Ну и что будем делать?”.
“Тут рядом контейнер, загруженный свинцом. Поскольку
суперлифт с краном связан, попробуем для устойчивости прижать его
40-тонным контейнером. Стрела должна немного подправиться, а утром
я вызову кранового, поставим груз на площадку и вернем в
предмонтажное положение”.
Этот план сработает. После укрепления площадки вторая попытка установить “Самолет” будет успешна, при этом выдержат и стены разрушенного блока. Начнется монтаж трубного наката. Однако маленький эпизод показывает реальное напряжение сил и техники, которое нужно было для ведения столько непростого строительства.
Конец первой части.
Радиационная обстановка вокруг "Укрытия" в наше время (до установки "Арки")
|
</> |