Műszaki összefoglaló

A Paksi Atomerőmű 2. blokkján 2003 áprilisában bekövetkezett nukleáris üzemanyag sérülés következményeinek elhárítása különleges biztonsági és szakmai kihívás volt. Az üzemzavari események közvetlenül nem érintették az atomerőmű alaptechnológiájának elemeit A megrongálódott nukleáris üzemanyag a leállított, nyitott, reaktortól elkülönítve, de egy vele esetenként kapcsolatban álló, az üzemanyag cseréhez használt szomszédos akna mélyén, víz alatt álló tisztítótartályban volt. A szokatlan, rendkívül összetett feladat fokozott körültekintést igényelt, jelentős időigényt támasztott, megoldása 11 évig tartott. Az munka hazai hatósági (Országos Atomenergia Hivatal, OAH) kontroll mellett, zajlott. A tokozott üzemanyag elszállítása a magyar, az ukrán és az orosz hatóságok engedélyeinek, továbbá az Európai Uniónak az Európai Atomenergia-közösséget létrehozó Euratom Szerződés alapján a nukleáris üzemanyag szállítására vonatkozó szerződések megkötésére hatáskörrel rendelkező és az Európai Bizottság felügyelete alatt működő szervezetének, az EURATOM Ellátási Ügynökségnek (angolul: EURATOM Supply Agency) a jóváhagyásával, a vonatkozó nemzetközi egyezményekkel összhangban történt meg. Ügynökség képviseletében eljáró főigazgató az MVM Paksi Atomerőmű Zrt. részére küldött levelében megerősítette, hogy a tokozott üzemanyag elszállítására, feldolgozására és végleges elhelyezésére vonatkozó szerződés összhangban van az Euratom Szerződés és a másodlagos joganyag rendelkezéseivel és ezt igazolta a szerződés 2010. április 23-i aláírásával. Az EURATOM képviselői a tokozott üzemanyagot tartalmazó konténerek közvetlenül a szállítás előtt történő ellenőrzést és plombálását előírásszerűen elvégezték.

Ilyen horderejű események nyomán általában a tennivalók főbb fázisai: helyzetfelmérés és stabilizálás, a helyreállítás tervezése, előkészítése és végrehajtása. Mivel a kezdeti időszakban a folyamat legvégének részleteit még nem lehetett kellő mélységig átlátni, a munkákat saját szakembereink és szerződött partnereink három fő szakaszban hajtották végre:

- az üzemanyag kiemelése és tokozása, az ún. helyreállítási projekt (2003-2007),- a tokozott üzemanyag erőműből való kiszállításának megalapozása (2007-2010),- a tokozott üzemanyag szállításra alkalmassá tétele és elszállítása (2010-2014).

A kiégett nukleáris üzemanyag biztonságos kezelésének mindenkori három legfontosabb követelménye: 1) szubkritikus állapot, azaz a nukleáris láncreakció hiánya, 2) megfelelő hűtés, azaz a radioaktív anyagok bomlásakor keletkező hő elvezetése, 3) a radioaktív anyagok a berendezésekből az épületbe és a környezetbe való kikerülésének megakadályozása, korlátozása. Ezeket a követelményeket a teljes tevékenység során biztosítottuk.

A helyreállítási projekt kezdetén a prioritás az üzemzavari helyzet stabilizálása volt. Ennek keretében az akna és a tisztítótartály körül egy sor nukleáris mérést (neutron fluxus, sugárvédelmi jellemzők), hőtechnikai mérést (vízszint, hőmérsékletek) végző berendezést kellett telepítenünk, ki kellett alakítanunk a mintavételezésen alapuló vegyészeti ellenőrzést (bórsav koncentráció, radiokémiai paraméterek különféle izotópokra, vízvegyészeti

jellemzők). A medencékben, a tisztító tartály körül meglévő hűtő- és víztisztító körökkel, valamint ideiglenes eszközökkel ki kellett alakítani a kellő hűtést és folyamatos víztisztítást. Meg kellett oldanunk az akna feletti légelszívást és gáztisztítást. Egyes radioaktív izotópok megkötésére vegyszerek adagolására volt szükség. A mély szubkritikusság fenntartásához megemeltük a vízben a neutronokat elnyelő bórsav koncentrációját. Többszörös víz alatti videó felvételekkel tudtuk felmérni az üzemanyag roncsolódás mértékét, jellegét, a maradványok és törmelék térbeli elhelyezkedését. Ez alapján lehetett elkezdeni a további műveletek tervezését.

Az üzemanyag kiemelését és tokozását végző alvállalkozót nemzetközi pályázaton választottuk ki – hazai cég a feladat összetettsége és speciális tapasztalatok hiánya miatt nem jöhetett szóba. Az üzemanyag tisztítását végző, francia-német Framatome ANP volt az egyik jelentkező. A másik jelentkező az orosz TVEL volt, amely a külön erre a feladatra bevont orosz szakcégekkel együtt egyedülálló reaktor tervezői és üzemanyag kezelői referenciákkal rendelkezett. A versenyeztetést végül szakmai és gazdasági szempontok figyelembevételével az orosz TVEL nyerte és indította el a technológia és eszközök kifejlesztését.

A 2. blokk eközben nem termelt. Újraindításának feltétele az volt, hogy az aknát és a tisztítótartályt minden tekintetben leválasszuk a blokk technológiai rendszereiről. Ehhez önálló hűtő- és üzemzavari bórozó rendszert létesítettünk. Mivel a projekt végrehajtása során korábban nem tapasztalt problémákat kellett megoldani, a felkészülési idő lerövidítése végett többször párhuzamosan is kerestük a megoldásokat. Például az autonóm hűtőrendszerhez egyszerre három különböző műszaki tervet is készíttettünk, és csak ez után választottuk ki a megvalósításra a legjobb megoldást. A blokk újbóli elindításának feltételeit végül jelentős erőfeszítésekkel még a sérült üzemanyag kezelésének végleges lezárása előtt sikerült megteremteni, a szükséges hatósági engedélyt pedig megszerezni.

Az üzemanyag kiemelésére és tokozására kidolgozott elvi megoldást független magyar, szlovák, orosz és amerikai szakértők véleménye alapján kisebb módosítások után véglegesítettük. A szükséges engedélyek birtokában elvégeztettük a kiviteli tervezést, a gyártást, a maketteken történő próbákat, a berendezések és szerszámok gyártóművi átvételét. Ezután történt a Paksra történő leszállítás, valamint a beüzemelés, ahol inaktív próbákon konkrét gyakorlati tapasztalatokat gyűjtve meggyőződtünk az eszközök és a személyzet alkalmasságáról. A próbák a szomszéd blokk hasonló aknájában, valós berendezésekkel, de imitált üzemanyaggal folytak. Az orosz szakemberek csapata – mintegy 40 fő – a hasadó- és radioaktív anyagokkal alaptevékenységként foglalkozó tapasztalt kezelőkből állt. Az üzemanyag biztonságos kiemeléséhez és tokozásához nagyon részletes előírásrendszer és kezelési utasítások készültek, amelyből a résztvevők vizsgáztak.

Mintegy 3 és fél évnyi aprólékos előkészület után, magát a kiemelést és tokozást sikerült viszonylag gyorsan (4-5 hónap), és biztonságosan végrehajtani.

2007-re, a helyreállítási projekt tevékenyégének zárására a tisztítótartályt és az aknát is mentesítettük a hasadó- és sugárzó anyagoktól. A 30 darab, részben kiégett üzemanyag

kazetta a 2. blokki pihentető medence egyik, erre kijelölt részében, nedves állapotban betokozva, a környezettől elszigetelve, stabil állapotban várta a következő műveleteket.

A munkálatok következő fázisa a tokozott üzemanyag erőműből történő kiszállításának előkészítése volt. E munkák alatt folyamatosan ellenőriztük vegyészeti, radiokémiai, vizuális rendszerek és eszközök használatával a tárolás körülményeit, biztonságát.

Az első súlyponti feladat az volt, hogy elő kellett készítenünk a tokokban lévő üzemanyagnak az eredeti hatósági engedélyben szereplő 5 évnél hosszabb idejű tárolását. Erre azért volt szükség, mert a tokok további kezelésére vonatkozó eljárás még nem volt részleteiben kidolgozva és engedélyezve, tehát fel kellett készülni arra is, hogy a feladatok megoldása esetleg több mint 5 évig is eltarthat. A tárolási időt a tokfedelek tömítőgumijának sugárállósága korlátozza. A tárolás további 7 évvel való kiterjesztését több mérési program és a magyar tudományos intézetekben elvégzett számos vizsgálat tette lehetővé, amely alapjául szolgált az elvégzendő munkák szoros időkényszer nélküli megfontolt végrehajtásának.

A következőkben meg kellett vizsgálnunk a tokok kezelésének lehetséges módjait, kiválasztani az optimális megoldást és megalapozni ennek megvalósítását. Két lehetőség körvonalazódott: 1) 50 évre ideiglenes tárolás a Kiégett Kazetták Átmeneti Tárolójában, illetve 2) visszaszállítás újrafeldolgozás céljából az üzemanyagot szállító országba.

Több tanulmány, műszaki megfontolás és elemzés alapján beláthatóvá vált, hogy az átmeneti tárolóban való elhelyezés egy tárolókamra jelentős átalakításával járna. Ez megítélésünk szerint –bár megvalósítható -, túlságosan bonyolult eljárás lett volna, és belátható volt, hogy az átmeneti tárolás után a végleges elhelyezés kérdése újra felmerült volna. Ugyanakkor az összes kritériumot figyelembe véve a tokozott üzemanyag újrafeldolgozásra történő elszállítása műszakilag is könnyebben megalapozhatónak és megvalósíthatónak bizonyult, ráadásul végleges megoldás lehetőségét nyújtotta.

A tokok reprocesszálásra való elszállításához meg kellett határoznunk azon műveleteket, melyekkel a tokok a nemzetközi és hazai normáknak is megfelelően, biztonságosan szállíthatóvá tehetők, és a fogadó üzem feldolgozásra vonatkozó feltételeit is kielégítik. A szállítás biztonságos feltételeinek kidolgozásába a kiégett üzemanyag kezelésében vezető orosz intézeteket, cégeket vontunk be. Magyarországon ez nem lett volna megoldható, mert hazánkban nincsenek a kiégetett üzemanyaggal végzendő kísérletekhez úgynevezett. melegkamrák és további speciális berendezések. Közel 3 éves vizsgálatsorozat alapozta meg a tokok kiszárításának és tömör lezárásának technológiáját, a szállítás biztonságát. A végső megoldást a magyar és orosz tudományos intézetek szakembereivel közösen dolgoztuk ki. A kiszárítás azért volt szükséges, mert gammasugárzás hatására a tokban lévő víz hidrogénre és oxigénre bomlik, ami durranógáz elegyet eredményezhet, a víz eltávolításával azonban ez a jelenség teljességgel kizárható.

A megoldás kidolgozásával párhuzamosan szerződéseket kötöttünk a tokozott üzemanyag Oroszországba szállítására (minősített adatot képeznek). A kiszállításra, feldolgozásra,

végleges elhelyezésre irányuló szerződés tartalmát pedig az Euratom Ellátási Ügynökség is megvizsgálta, majd miután azt az európai uniós jogszabályoknak megfelelőnek találta, aláírta.

A tokozott üzemanyag elszállításához szükséges munkálatok szakasza 2010-ben kezdődött.

A műszaki tervek és a kapcsolódó kutatási eredmények alapján az orosz szakemberek kidolgozták a főberendezések gyártásához szükséges kiviteli terveket. Hatósági engedélyezésüket követően elindult a tokok víztartalmának kivonásához szükséges főberendezések legyártása. Az orosz gyártóművi összeszerelés, a tesztek és az átvétel után került sor a kezelő személyzet betanítására. Ezzel párhuzamosan megtervezték, legyártották és összeállították a hazai kiszolgáló rendszereket is.

A kialakított együttműködés úgy irányozta elő, hogy Pakson a tokok szárítására szolgáló főberendezéseket orosz, míg az atomerőmű technológiai rendszereihez szorosan kapcsolódó kiszolgáló rendszereket magyar személyzet kezeli. A munkákért azonban a teljes felelősséget az MVM Paksi Atomerőmű Zrt. viselte. A bonyolult munkavégzési rendszer miatt a felek speciális végrehajtási eljárásrendet dolgoztak ki. A tokozott üzemanyag kezelés technológiájához tartozó orosz főberendezések és a magyar kiszolgáló rendszerek végső összeszerelését, beszabályozását üzembe helyezési program követte. Először – a tokozáshoz hasonlóan – inaktív próbák folytak néhány szimulált törmeléket tartalmazó tok kiszárításával. A sikeres próbák után megkezdtük a munkatársak betanítását: begyakoroltuk a technológiai folyamat főbb lépéseit, a kezelők közötti munkamegosztást, majd ezt követően levizsgáztattuk kollégáinkat, akik tanúbizonyságot tettek kiváló felkészültségükről.

A sikeres felkészülést követően, az elmúlt év végére fejeződött be az összes tok kiszárítása és tömör lezárása. A száraz, légmentesen lezárt tokok visszakerültek a pihentető medencébe, amit nyomásellenőrzés követett. Az eredmények alapján a tokok megfeleltek a kiszállítási követelménynek. Emellett – az Euratom Ellátási Ügynökség által már aláírt szerződésnek megfelelően – párhuzamosan folyt a vasúti szállítás engedélyezéséhez szükséges dokumentáció elkészítése, a szükséges magyarországi, ukrajnai és oroszországi engedélyek beszerzése, valamint a szállítás közvetlen előkészítése.

A szükséges engedélyek beszerzése után, ez év nyarán a tokokat a 2. blokk pihentető medencéjéből speciális vasúti szállítókonténerekbe helyezték, majd elszállították az oroszországi feldolgozó üzembe.

Az atomerőmű technológiai rendszerei ezzel visszatértek terv szerinti, eredeti állapotukba, jelenleg a tokok szárításához használt berendezések, kiszolgáló rendszerek bontása folyik.