Введение

Выведенная из эксплуатации атомная электростанция в Шотландии.

Атомная электростанция Чапелкросс – бывшая атомная электростанция типа «Магнокс», находящаяся в процессе вывода из эксплуатации. Она расположена в Аннане, в округе Дюмфрис и Галлоуэй на юго-западе Шотландии, и работала с 1959 по 2004 год. Она являлась сестринской станцией атомной электростанции Кальдер-Холл в Камбрии, Англия; обе были построены и первоначально эксплуатировались Управлением по атомной энергии Соединенного Королевства. Основной целью обеих станций было производство плутония оружейного качества для ядерной программы Великобритании, но они также вырабатывали электроэнергию для национальной энергосистемы. Позднее, в течение жизненного цикла реакторов, когда Великобритания замедлила развитие ядерного сдерживания с окончанием холодной войны, производство электроэнергии стало основной задачей их эксплуатации. Выводом из эксплуатации объекта занимается дочерняя компания Nuclear Decommissioning Authority – Magnox Ltd. Четыре градирни станции были демонтированы в 2007 году. Реакторы не содержат отработавшего ядерного топлива и в настоящее время проходит демонтаж оборудования первичного контура, такого как теплообменники и газоводы горячего газа. После завершения демонтажа реакторы перейдут на стадию консервации и технического обслуживания для снижения уровня радиации перед их последующим демонтажем.

Местоположение

Чапелкросс расположен на территории бывшего учебного аэродрома времен Второй мировой войны, RAF Annan, находящегося к северо-востоку от города Аннан в округе Аннандейл и Эскдейл, в регионе Дамфрис и Галлоуэй на юго-западе Шотландии. Ближайший хутор – Крека.

История

Чапелкросс был построен как аналог Кальдер-Холла в Камбрии, Англия. Строительство осуществляла компания Mitchell Construction и было завершено в 1959 году. Главной целью было производство плутония для ядерного вооружения Великобритании, включая оружие серии WE.177. Электроэнергия рассматривалась лишь как побочный продукт. И Чапелкросс, и Кальдер-Холл были единственными атомными электростанциями, построенными в Великобритании с газовыми реакторами, использовавшими охлаждающие башни для отвода тепла, а не море. Официальное открытие Чапелкросса состоялось 2 мая 1959 года и было проведено лордом-лейтенантом Дюмфрисшира, сэром Джоном Крэббом. Изначально станция принадлежала и управлялась Производственной группой Управления по атомной энергии Великобритании (UKAEA) до создания British Nuclear Fuels Limited (BNFL) в 1971 году на основании акта парламента. После этого объект работал совместно с Кальдер-Холлом под эгидой подразделения Electricity Generation Business (EGB) компании BNFL, пока в апреле 2005 года не была проведена реструктуризация, ребрендинг и перелицензирование различных ядерных предприятий, находящихся в управлении правительства Великобритании под единой юридической структурой BNFL. На Чапелкроссе располагались четыре реактора типа «Магнокс», каждый из которых был способен генерировать 60 МВт электроэнергии. Реакторы поставлялись UKAEA, а турбины – компанией C. A. Parsons & Company. Выработка электроэнергии была прекращена в июне 2004 года.

Вывод из эксплуатации и охлаждающие башни

Управление по охране и безопасности труда (HSE) предоставило согласие на проведение проектов по выводу из эксплуатации на площадке Чапелкросс в соответствии с нормативными требованиями для Magnox Electric Ltd 26 сентября 2005 года. Первым видимым признаком начала вывода из эксплуатации стал контролируемый снос в 09:00 по британскому летнему времени 20 мая 2007 года четырех бетонных градирней с естественной тягой, имевших гиперболоидную конструкцию, аналогичную градирням обычных тепловых электростанций, таких как Didcot, Drax, Ferrybridge и Fiddlers Ferry. Взрывы были спроектированы таким образом, чтобы удалить часть оболочки башен. Взрывом было удалено примерно две трети окружности и две трети опорных ног каждой башни, что привело к контролируемому обрушению. Взрывчатые заряды были подорваны последовательно, в результате чего 300-футовые (91 м) башни были превращены менее чем за 10 секунд в приблизительно 25 000 тонн обломков. Градирни на площадке Калдер-холл были снесены 29 сентября 2007 года. Некоторые местные жители (включая сотрудников площадки) выступали против уничтожения символа промышленного наследия региона. Градирни считались местной достопримечательностью, видимой на расстоянии до 50 миль (80 км) в хорошую погоду. British Nuclear Group и NDA отдавали приоритет обычному сносу зданий и сооружений, а не выгрузке топлива и последующей очистке (POCO) ядерных объектов на площадке. Значительная часть оболочки первой градирни выдержала воздействие взрывчатки, несмотря на видимую выпуклость, возникшую из-за дефекта конструкции. К декабрю 2012 года выгрузка топлива была завершена на трех из четырех реакторов. Полностью выгрузить топливо со всех реакторов удалось в феврале 2013 года. Ожидается, что демонтаж большинства зданий и сооружений продлится до 2023–2024 годов, после чего начнется этап консервации и технического обслуживания с 2024 по 2089 год. Снос зданий реакторов и окончательная очистка площадки запланированы на период с 2089 по 2095 год.

Конструкция завода

Конструкция установки была в основном аналогична Кальдер-Холлу, состоявшей из четырех ядерных реакторов мощностью 180 МВт, замедленных графитом и охлаждаемых углекислым газом, работающих на природном уране (0,71% 235U), заключенном в консервы из магниевого сплава. Основное различие заключалось в компоновке станции. Поскольку Чапелкросс изначально был спроектирован и введен в эксплуатацию как площадка для четырех реакторов (возможность строительства еще четырех реакторов не была реализована), а не как отдельные площадки с двумя реакторами, как на станциях «А» и «Б» Кальдера, планировка площадки получилась более компактной. На площадке имеется единый турбинный зал, в котором размещены все восемь турбин, первоначально рассчитанных на мощность 23 МВт, но постепенно модернизированных до 30 МВт по мере увеличения тепловой мощности реакторов до номинальных 265 МВт. Реактор 1 имел ту же конструкцию активной зоны, что и Кальдер-Холл (то есть без оболочки), но топливные каналы реакторов 2, 3 и 4 были оснащены графитовыми втулками, чтобы обеспечить работу основного замедлителя на 80 °C (144 °F) выше, и тем самым ограничить последствия повреждения графита в процессе эксплуатации, вызванного облучением. Два реактора использовались для производства трития для ядерного оружия Великобритании и требовали обогащенного урана для компенсации эффекта поглощения нейтронов литиевой мишени.

Размещение и оборудование

Южная часть площадки состоит из модульного административного здания, четырех реакторных зданий, турбинного зала, мастерских по техническому обслуживанию, складов, здания бассейна для охлаждения тепловыделяющих элементов, завода по переработке трития (CXPP) и нового комплекса для обращения с транспортными контейнерами (FHB). Северная часть площадки включает в себя старые здания, такие как авиационные ангары, лаборатория для работы с графитом и большое здание, в котором первоначально хранилось около 10 000 бочек желтого триоксида обедненного урана, образовавшегося в результате переработки на предприятии Sellafield. В середине 2010-х годов NDA вывезла и транспортировала все бочки с обедненным ураном из Чапелкросса в Селлафилд. Жидные отходы сбрасываются через протяженный трубопровод в залив Солвей-Ферт. Все выбросы в окружающую среду регулируются ежегодным разрешением на выбросы, выдаваемым Шотландским агентством по охране окружающей среды (SEPA). С 1980 по 2005 год на Чапелкроссе производился тритий для стратегических ядерных систем Polaris и Trident путем нейтронного облучения литиевой мишени, а газ трития извлекался на Чапелкросском перерабатывающем комплексе (CXPP). Управлением этой установкой занималась BNFL от имени Министерства обороны (MoD). Материал доставлялся в Учреждение атомного оружия в Альдермастоне по охраняемым автомобильным маршрутам. В связи с участием в программе ядерного оружия, на объект не распространялись международные гарантии до 1998 года.

Одноканальная плавка с топливным покрытием (май 1967)

Топливо в одном канале реактора №2, загруженного топливными элементами, проходившими оценку для коммерческой реакторной программы, испытало частичную закупорку, вызванную наличием графитовых обломков (см. разрушение топливного элемента). Топливо перегрелось, и оболочка из магнокса была повреждена, что привело к отложению загрязнений в одной области активной зоны. Реактор был перезапущен в 1969 году после успешных работ по очистке и стал последним реактором, остановленным в феврале 2004 года.

Смертельная авария (около 1978)

BNFL был оштрафован на 200 фунтов стерлингов в 1978 году за несчастный случай со смертельным исходом на Чапелкросс.

Дефект оболочки котла (июнь 1997 г.)

Трещины, связанные с кронштейнами в теплообменнике 6 на реакторе 2, были обнаружены в ходе плановых ультразвуковых испытаний. Металлургическое исследование образцов дефекта показало, что: дефект возник в процессе изготовления на заводе до проведения гидравлического испытания, при давлении в 2,35 раза превышающем расчетное (нагрузка, значительно превышающая требования современных норм для сосудов, работающих под давлением). Признаков роста усталостных трещин в процессе эксплуатации не выявлено. Материал, в котором обнаружена трещина, не соответствовал материалу, указанному в проектной документации. Аналогичный материал был также обнаружен в других теплообменниках, однако при проведении комплексных проверок дополнительных трещин, представляющих структурную опасность, не выявлено. НИИ признал данный материал достаточным для обеспечения безопасности теплообменника в соответствии с обоснованием безопасности.

Воздействие облучения на работников излучаемого топливного элемента (первый квартал 2001 г.)

Во время дозаправки реактора 2 облученный топливный элемент не отсоединился от захвата, удерживающего его при извлечении из реактора. Для отсоединения захвата были применены стандартные процедуры. Однако, в процессе операции облученный топливный элемент зацепился и был поднят из-под защитного экранирования, что привело к облучению персонала, работавшего на верхней площадке реактора, интенсивным излучением от топливного элемента. Персонал оперативно отреагировал, и полученные дозы облучения были незначительными. Инцидент выявил недостатки в обеспечении безопасности процесса дозаправки, в связи с чем эксплуатирующая организация немедленно приостановила все работы по дозаправке для проведения расследования и пересмотра безопасности оборудования. НИИ провело расследование и установило, что причиной инцидента явились недостатки в конструкции и эксплуатации оборудования. Инцидент был классифицирован как уровень 1 (аномалия) по Международной шкале ядерных событий (INES).

Утечка триоксида обедненного урана Magnox (июль 2001)

Небольшое количество обедненного урана Магнокс (MDU) вытекло из некоторых корродированных бочек из углеродистой стали из-за проникновения дождевой воды и выщелачивания. MDU представляет собой плотный желтый порошок, который менее радиоактивен, чем природный уран, но химически токсичен, подобно свинцу. Благодаря высокой плотности и низкой растворимости, он не склонен к широкому распространению, а сухие просыпи легко убираются. Этот материал хранился на крупных объектах, включая Капенхерст, в бочках из углеродистой стали. Компания BNFL укрепила конструкцию здания, а исходные бочки были переупакованы в бочки из нержавеющей стали и отправлены в Капенхерст для длительного хранения.

Сброс корзины облученных топливных элементов (июль 2001)

Во время плановых работ по выгрузке топлива из реактора №3 корзина, содержащая 24 малоактивных облученных тепловыделяющих элемента Магнокс, упала на несколько футов внутри выгрузочной машины на дверцу в верхней части загрузочного канала. Визуальный осмотр с помощью дистанционных телекамер показал, что двенадцать элементов упали примерно на 24 метра вниз по загрузочному каналу в транспортный контейнер, заполненный водой, находящийся на дне. NII инициировал расследование, поскольку падение облученных тепловыделяющих элементов является серьезным происшествием, даже несмотря на то, что BNFL уведомил NII об отсутствии выброса радиологической активности.

Движение зарядной панели относительно ядра (сентябрь 2001 г.)

Из-за известной усадки графитовых замедляющих блоков в активной зоне, вызванной эффектами облучения в процессе эксплуатации, некоторые стальные загрузочные лотки на их верхней поверхности сместились из проектного положения в межблочном канале и оказались подвешенными к трубопроводу системы обнаружения разгерметизации (BCD). Это было наиболее выражено в реакторе №1 из-за отличий в конструкции активной зоны по сравнению с реакторами №2, №3 и №4. Компания BNFL не смогла представить убедительное обоснование безопасности или выполнить экономически целесообразный ремонт, поэтому реактор №1 не был выведен на мощность после планового останова в августе 2001 года. Активная зона реактора №4 была отремонтирована, но этот реактор также не был выведен на мощность после ремонта.