К настоящему времени создан и эксплуатируется ряд судов атомного технологического обслуживания (АТО) различного назначения, к числу которых относятся:
• плавучие емкости, представляющие морские несамоходные баржи для сбора, транспортирования и временного хранения жидких радиоактивных отходов;
• технические наливные танкеры, предназначенные для приема активных вод с плавучих баз или береговых хранилищ, временного хранения, транспортирования и передачи этих вод на береговые предприятия с целью их дальнейшей переработки;
• плавучие технические базы, осуществляющие проведение перезарядок реакторов кораблей и судов, временное хранение жидких и твердых радиоактивных отходов;
• плавучие дозиметрические комплексы для выполнения дозиметрического контроля кораблей и судов с
атомными паропроизводящими установками, а также временного хранения жидких и твердых радиоактивных
отходов.
Соответственно целевому назначению, среди перечисленных типов судов АТО технически сложными являются плавучие технические базы и плавучие дозиметрические комплексы, процесс утилизации которых требует разработки и применения комплекса технологических решений, в состав которых входят также те, которые могут быть использованы при утилизации плавучих емкостей и технических наливных танкеров.
Характерные конструктивно-технические особенности и главные размерения типовых представителей технически сложных судов АТО приведены в таблице 1, основные параметры корпусных конструкций представлены в таблице 2.
Схема общего размещения оборудования и устройств в корпусе и надстройках рассматриваемых судов АТО свидетельствует о том, что в составе их корпусов две группы отсеков имеют узкоспециализированное назначение. Это отсеки-хранилища отработавшего ядерного торлива (ОЯТ) и отсеки-цистерны для транспортирования и хранения активных вод (жидких радиоактивных отходов). Соответственно назначению указанные группы отсеков представляют части корпуса значительной массы из-за наличия в них биологической защиты. Наряду с ними, полностью из металлоконструкций состоят форпик и ахтерпик. Остальные части корпуса и надстроек включают помещения служебного, бытового и специального назначения. Этим объясняется наличие в этих частях корпуса и надстроек не только металлоконструкций, но также трубопроводов, механического и электрооборудования, электротрасс, систем связи и вентиляции, судовой мебели, элементов обстройки, тепло и звуко защиты.
С учетом конструктивно-технологических особенностей плавучих технических баз и плавучих дозиметрических комплексов, их утилизация может быть осуществлена на основе двух вариантов технологических схем, предусматривающих:
• конвертацию утилизируемой части судов АТО путем образования корпусной упаковки, предназначенной для временного хранения на плаву и последующей утилизации по истечении необходимого срока
выдержки в пункте временного хранения, образованной в виде плавучего сооружения с удаленными надстроечными конструкциями и установленными подкреплениями корпуса по всей длине наружной обшивки, в районах технологических вырезов и удаленных надстроек;
• деление корпуса и надстроек на отдельные конструкции и блоки с обязательным формированием объемных конструкций или блоков хранилищ ОЯТ и цистерн активных вод, а также последующее хранение сформированных блоков, имеющих радиоактивные загрязнения, на береговых площадках и проведение утилизации
конструкций корпуса и надстроек, характеризующихся допустимым уровнем радиационного загрязнения.
В обоих случаях процесс утилизации технически сложных судов АТО начинается с проведения комплекса работ, включающих:
• прекращение жизнедеятельности судов АТО с проведением разгрузки хранилищ ОЯТ и жидких радио
активных отходов (ЖРО) и удалением переменных грузов, а также подготовкой корпуса и надстроек к проведению огневых работ;
• проведение радиационного технического обследования и дезактивации поверхностей конструкций
с консервацией наиболее опасных зон и созданием в районе этих зон имобилизационных барьеров, а также разработкой картограмм наиболее загрязненных участков корпуса и надстроек;
• демонтаж конструкций, расположенных выше верхней палубы (надстроек, рубок, мачт, кранов и т. п.), а также оборудования, размещенного в надстройках, на верхней палубе и в межпалубных пространствах.
Демонтаж конструкций выше верхней палубы требует соблюдения строгого контроля и применения мер, обеспечивающих необходимую остойчивость и прочность утилизируемого плавучего сооружения. Проведенными расчетами установлено, что в результате удаления твердых и жидких радиоактивных отходов и переменных грузов угол крена утилизируемых судов не составит более 4°. Объясняется это тем, что в сумме масса удаляемых грузов незначительна и практически равномерно распределена по длине и ширине корпуса судна. Наряду с этим конструкции корпуса, расположенные выше верхней палубы значительны по массе и размещены на корпусе отдельными островами (рубки, надстройки в носу, корме и середине корпуса). В результате, если демонтаж надстроек будет начат в районе оконечностей, то последующие де-монтажные работы придется проводить при ощутимом дифференте, не представляющем опасности для утилизируемого судна, но создающем неудобства в работе. Поэтому вначале должны быть демонтированы мачты, краны, расположенные на верхней палубе корпуса или палубе надстройки. Затем следует демонтировать среднюю часть надстройки, имеющую центр тяжести несколько носовое мидель-шпангоута, что обеспечит небольшой дифферент на корму, ликвидируемый после демонтажа носовой и кормовой частей надстройки.
При удалении надстроек на их стенках первоначально следует нанести линию реза, располагая последнюю выше уровня верхней палубы не менее, чем на 300 мм, затем, согласно разметке, разрезать стенку надстройки по всему периметру ее контура, наряду с этим разрезать элементы внутренних конструкций надстройки, после чего с помощью тросов фиксировать положение надстройки на плавучем кране или береговом подъемном кране и у закрепленной надстройки разрезать балки вертикального набора ее стенок. Затем внутри корпуса должно быть демонтировано только оборудование, не выработавшее ресурс, ибо его можно использовать в дальнейшем без капитального ремонта. Демонтаж мелкого оборудования может быть выполнен в любое время процесса утилизации и в любой последовательности. Для удаления крупногабаритного оборудования на верхней и промежуточной палубах должны быть вскрыты съемные листы, которые после завершения выгрузки оборудования надлежит заварить односторонними швами по настилу палуб и поперечному набору, а также двусторонними швами по продольному набору.
Удаление верхних строений и коррозионный износ корпусных конструкций являются причиной ослабления продольной (общей) и местной прочности конвертируемого корпуса, что создает опасность его разрушения и затопления в процессе буксирования и продолжительного отстоя на плаву. Поэтому корпус конвертируемой упаковки утилизируемых судов АТО после заведения в док должен быть подкреплен системой приварных тавровых балок, перевязанных между собой кницами. Такое подкрепление должно быть образовано снаружи ослабленного корпуса:
• по днищу от горизонтального киля до скулы по обоим бортам;
• на верхней палубе по пространству между бортами и центральными люками.
После установки перечисленных подкреплений должны быть заварены все забортные отверстия и отверстия на верхней палубе, образовавшиеся после демонтажа надстроек, тамбуров, оборудования и т. п. Затем, с целью уменьшения коррозии, днищевые подкрепления и подводная часть корпуса должны быть покрыты грунтом.
Для возможности деления на блоки и отдельные конструкции в условиях специализированного судоремонтного предприятия, в плавучих доках необходимо провести работы по формированию опорно-транспортных устройств (кильблоков, клеток и т. п.), соответствующих массе, главным размерениям и форме обводов корпуса плавучей технической базы или плавучего дозиметрического комплекса. При этом на конструктивных элементах плавучего дока следует нанести систему контрольных линий и знаков, определяющих положение диаметральной плоскости, мидель-шпангоута корпуса плавучего сооружения с учетом требуемого крена и дифферента объекта утилизации.
Количество и схема положения элементов опорного устройства должны быть выбраны соответственно водоизмещению порожнем объекта утилизации (с удаленными палубными сооружениями). При этом расстановка кильблоков и клеток должна обеспечивать устойчивое положение утилизируемого корпуса плавучего сооружения и его отдельных частей (блоков), а кильблоки и клетки должны находиться в местах наибольшей местной жесткости корпуса (пересечения стрингеров и флоров, тавровые соединения обшивки с поперечными и продольными переборками, высоким рамным набором и т. п). Под каждым из блоков корпуса должно быть не менее четырех кильблоков и двух клеток. В районах сложных обводов (носовая и кормовая оконечности) количество клеток должно быть в 2—3 раза большим, нежели в районе цилиндрической вставки.
Перед установкой утилизируемого корпуса технически сложных судов АТО его следует выровнять на плаву по крену и дифференту наливом воды в междудонные цистерны, или путем установки твердого балласта на настил второго дна, обеспечив при этом необходимый запас остойчивости. Затем с помощью лебедок или буксиров утилизируемый судовой корпус следует завести в док, где необходимо провести его центрирование относительно системы предварительно нанесенных контрольных линий. После чего за счет осушения дока, либо путем всплытия дока зафиксировать утилизируемый корпус в требуемом положении на кильблоках и клетках.
После установки утилизируемого корпуса в доке следует обеспечить заземление корпусных конструкций, а также выполнить сооружение настилов (выделение площадок) на стапель-палубе (на стенке) дока для временного хранения демонтируемого оборудования, насыщения и элементов надстройки.
В районах проведения утилизационных работ необходимо осуществить изготовление и монтаж временного освещения и электроснабжения, а также пожарной магистрали, системы слива остатков жидких грузов, системы пропаривания цистерн для хранения этих грузов и системы временной вентиляции отсеков и помещений плавучего сооружения в местах планируемого проведения газорезательных, сварочных или зачистных работ.
Для возможности проведения работ по разделению корпусных конструкций внутри блоков корпуса должны быть установлены быстроразборные леса, навесные площадки и люльки, обеспечивающие возможность эффективного и безопасного выполнения демонтажных и газорезательных работ в труднодоступных участках.
До начала работ по делению на блоки и отдельные конструкции необходимо провести оценку степени износа и общего радиационного состояния подлежащих утилизации изделий, осуществляемую в процессе выполнения инженерного освидетельствования.
Многие из эксплуатирующихся судов АТО, в том числе плавучие технические базы и плавучие дозиметрические комплексы построены в период 60-х или 70-х годов прошлого столетия. За время эксплуатации эти суда неоднократно подвергались инженерным и радиационно-техническим обследованиям, которые позволили установить, что наружные стенки и палубы надстроек судов АТО находятся в удовлетворительном состоянии. Подводная часть корпуса и настилы его палуб имеют максимальный износ в пределах 20—40%, водонепроницаемые переборки изношены на 20— 25%, днищевой и бортовой набор, а также конструкции фундаментов, характеризуются 1 5% износом, при этом в районе сварных швов, под котлами, у грузовых люков и льял обшивка, настилы и полотнища корпусных конструкций имеют максимальный износ от 20 до 27%. Принимая во внимание это, до начала утилизации, необходимо получить данные о состоянии корпуса, систем, оборудования и их соответствия проектным параметрам, для чего следует провести освидетельствование корпусных конструкций, при котором обязательно выявить наличие и размеры местных язвин, вмятин, местных пробоин, свищей и неплотностей, а также оценить степень износа обшивки днища, бортов, палуб, переборок и т. п.
По результатам проведенного радиационного обследования должны быть составлены картограммы загрязненности радионуклидами и определены места необходимого формирования инженерных имобилиза-ционных барьеров. После этого на основе полученных данных и анализа имеющегося опыта, а также по результатам оценки стоимости объема получаемого вторичного металла и величине затрат на дезактивацию и локализацию радиоактивных загрязнений, должны быть разработаны предложения по нормализации радиационной обстановки методами, обеспечивающими уменьшение опасности выхода радионуклидов в окружающую среду в процессе хранения объектов утилизации и увеличения доли возвращаемого в промышленность объема металлического сырья.
Соответственно выявленным границам зон загрязненности должна быть определена схема разделки и утилизации корпусных конструкций и оборудования плавучей технической базы и плавучего дозиметрического комплекса. При этом выделены районы, подлежащие переработке в ближайший период времени и районы, подлежащие длительному хранению.
Выбранный вариант деления утилизируемых технически сложных судов АТО должен соответствовать конструктивно-технологическим особенностям объекта утилизации, а также грузоподъемности доков и кранового оборудования, которыми располагает судоремонтное предприятие, где намечено осуществление утилизации. При этом должны быть приняты во внимание особенности конструкции и грузоподъемность используемых плавучих кранов и кранов, обслуживающих достроечные набережные, у которых подлежит швартовать утилизируемые суда АТО и проводить транспортные работы по передаче из плавучего дока отделяемых частей корпуса и надстроек, а также систем, оборудования и т. п. для их дальнейшей утилизации на берегу. При этом в процессе выбора схемы деления на блоки и отдельные конструкции следует обязательно принимать во внимание степень коррозионного износа корпуса и надстроек, а также наличие в них имобилизационных барьеров. Это позволит правильно оценить конструктивно-технологическую жесткость и обеспечить радиационную безопасность отделяемых конструкций.
С учетом указанного выше, для ужесточения утилизируемых конструкций в состав выделяемых блоков корпуса и надстроек должны входить части палуб, платформ и поперечных переборок, обеспечивающих необходимую конструктивно-технологическую жесткость при транспортировании кранами. При этом из-за коррозионного износа масса утилизируемых частей корпуса и надстроек может быть существенно меньшей, чем грузоподъемность используемых транспортных средств. Ибо во всех случаях главной задачей является предотвращение разрушения подвешенных на кранах утилизируемых конструкций не только в целях соблюдения мер производственной безопасности, но также в целях обеспечения экологической сохранности окружающей среды, которая может оказаться зараженной радиационно опасными отходами. Для достижения аналогичной цели из состава утилизируемых корпусов технически сложных судов АТО должны быть выделены блоки или объемные конструкции, включающие хранилища жидких и твердых радиоактивных отходов.
Наряду с указанным, деление корпуса и надстроек утилизируемых технически сложных судов АТО должно быть выполнено по функционально-эксплуатационному признаку составляющих отсеков, помещений и т.п., что позволит сократить трудоемкость утилизации частей корпуса и надстроек, оборудования и систем судна, электротрасс, трубопроводов, каналов вентиляции, элементов обстройки и т. п. Ибо в этом случае процесс утилизации сможет быть организован на принципах групповой обработки и последующей комплектации, что существенно снизит продолжительность работ, а также позволит эффективно решить задачу повышения их радиационной безопасности.
Из-за возможности деления корпуса плавучих дозиметрических комплексов с формированием небольших по габаритам и массе объемных конструкций носовых и кормовых цистерн жидких радиоактивных от ходов, а также подобных им объемных конструкций хранилищ твердых радиоактивных отходов, утилизация этих судов АТО может быть осуществлена на судоремонтных предприятиях 1 типа. Ибо для удаления из утилизируемого корпуса плавучих дозиметрических комплексов объемных частей указанных цистерн и хранилищ достаточно грузоподъемности портальных и плавучих кранов, которыми располагают судоремонтные предприятия 1 типа.
В составе корпусов плавучих технических баз хранилища жидких и твердых радиоактивных отходов по высоте и ширине соизмеримы с размерами корпуса, а их масса до омоноличивания составляет около 1 00 т, что соответствует грузоподъемности кранов, которыми располагают судоремонтные предприятия 2 типа.
С учетом грузоподъемности кранов судоремонтных предприятий 1 типа должна быть выбрана схема деления на блоки рубок, надстроек и корпуса плавучих дозиметрических комплексов. Конфигурация и габариты этих блоков могут быть установлены исходя из условий обеспечения необходимых массогаба-ритных характеристик и конструктивно-технологической жесткости. Для этого, рубка должна быть разбита на блоки, равные ей по ширине с включением участков палубы наружных стенок и внутренних конструкций. Для возможности демонтажа и транспортирования на береговую площадку разделки металлоконструкций надстройки последние должны представлять средние и бортовые объемные части, включающие палубы надстроек, участки наружных стенок и внутренних конструкций. С целью осуществления утилизации корпуса плавучего дозиметрического комплекса он должен быть разделен на блоки, соответствующие высоте и полушироте этого корпуса при обязательном выделении по полной ширине корпуса блоков носовой и кормовой оконечностей, а также объемных конструкций хранилищ жидких радиоактивных отходов и ОЯТ.
Для возможности утилизации плавучих технических баз на судоремонтных предприятиях 2 типа их носовые надстройки должны быть выделены одним блоком, а кормовые разделены на два. При этом корпус делится на ряд блоков по функциональному назначению, в составе которых должны быть форпиковая и ахтерпиковая части корпуса, отсек помещений дезактивации, хранилище ОЯТ, отсек котельного отделения, отсек дизель-генераторов, хранилище жидких радиоактивных отходов, отсек санитарно-бытовых помещений и вспомогательного оборудования. Схема деления на блоки плавучей технической базы приведена на рис. 2.
Деление корпуса плавучих дозиметрических комплексов в доке следует осуществлять одновременно со стороны форпика и ахтерпика. Деление на блоки и отдельные корпусные конструкции находящегося в доке корпуса плавучих технических баз следует осуществлять одновременно в двух районах, выполняя в первую очередь удаление корпусных конструкций, примыкающих с двух сторон к блокам хранилищ жидких радиоактивных отходов и ОЯТ. При этом одновременно с утилизацией корпусных конструкций в блоках хранилища жидких радиоактивных отходов следует проводить омоноличивание внутренних корпусных конструкций, а в смежных с ними участках корпуса разрезать конструкции, удалять оборудование, трубопроводы, электротрассы, изоляцию, элементы обустройки помещений и т. п. После того, как смежные части блоков будут разрезаны и удалены, на освободившихся пространствах должны быть изготовлены объемы плавучести, примыкающие с обеих сторон к блокам хранилища твердых радиоактивных отходов и хранилища ОЯТ. В результате, за время утилизации корпуса плавучих технических баз может быть осуществлено формирование дополнительной защиты блоков хранилищ и оснащение этих блоков необходимыми средствами плавучести. Это позволит вывести омоноличенные блоки хранилищ сразу после завершения разделки корпуса утилизируемых судов.
Разделение демонтируемых конструкций на части следует выполнять методом тепловой резки, для чего в районе выполнения резки предварительно удалить изоляцию и элементы системы электроснабжения, снять оборудование и пожароопасные изделия, освободить емкости от топлива, смазочных материалов, а также провести предварительный обжиг лини реза.
Для возможности отделения внутренних выгородок, переборок и пиллерсов от настилов нижней палубы, платформы и настила второго дна, полотно и набор внутренних корпусных конструкций следует разрезать на расстоянии 50 мм от настилов, к которым примыкают внутренние выгородки, переборки, пиллерсы.
Перед выполнением поперечных резов корпуса пространственное положение носовой (форпика) и кормовой (ахтерпика) оконечности необходимо фиксировать путем установки дополнительных подстав. В районе намеченных резов должны быть установлены леса для обеспечения доступа к месту проведения работ по разделению корпуса на части, подлежащие последующей утилизации.
При выполнении поперечных резов блоков корпуса плавучих дозиметрических комплексов и плавучих технических баз процесс отделения каждого блока необходимо осуществлять в последовательности, предусматривающей тепловую резку:
• продольного набора (вертикального киля и стрингеров), расположенных в междудонном пространстве;
• настила верхней палубы;
• обшивки наружного борта;
• продольного подпалубного (карленгсов) и бортового (стрингеров) набора.
Вырезанные вышеуказанным образом блоки и отдельные корпусные конструкции должны быть при помощи плавучих или портальных кранов переданы на достроечную набережную для завершения утилизации в специализированных цехах судоремонтного предприятия, предназначенных для производства корпусных, монтажных, достроечных и других видов работ.
Омоноличенные блоки хранилищ твердых и жидких радиоактивных отходов плавучих технических баз с присоединенными к ним объемами плавучести должны оставаться в доках, из которых блоки этих хранилищ следует вывести и обеспечить последующую транспортировку к местам длительного хранения.
Утилизацию удаленных из корпуса механизмов, оборудования, электрокабелей и т.п. следует осуществлять одновременно с утилизацией корпусных конструкций. При этом в процессе утилизации, с целью оценки возможности повторного использования, должна быть выполнена ревизия технического состояния удаленных со штатных мест механизмов и устройств, а также определены изделия насыщения, которые с учетом уровня радиационного загрязнения могут быть утилизированы сразу, или нуждаются в повторной дезактивации, хранении и последующей разделке.
В процессе проведения демонтажа и разделки общесудовых систем необходимо выполнить их маркирование, обрезку фланцев, резку в размер, затем выполнить сортирование по маркам материала и комплектацию с погрузкой в контейнеры.
Утилизируемые местные и магистральные кабели, первоначально собранные в бухты для транспортировки с утилизируемого плавучего сооружения, должны быть разрезаны в размер, связаны в пучки и направлены на разделку.
На выделенных из состава корпуса плавучих дозиметрических комплексов блоках цистерн жидких радиоактивных отходов необходимо провести повторные радиометрическое обследование с целью оценки:
• возможности удаления из этих цистерн источников радиоактивного воздействия (например путем
промывания цистерн и т. п.) и создания благоприятной радиационной обстановки, а также определения возможности утилизации металла цистерн на береговой площадке;
• необходимости создания в конструкциях цистерн жидких радиационных отходов и им мобилизационных барьеров для надежной изоляции оставшихся радиоактивных осадков, ила, шлака и прочнофиксированных загрязнений, при длительном хранении блоков цистерн в специальных отстойниках.
А. Я. Розинов,канд.техн. наук,
Н. И. Александров, В. А. Анитропов
