Научно-исследовательские работы

С начала 2008 года на ФГУП «ГХК» начата крупномасштабная реализация мероприятий Федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 год и на период до 2015 года» (ФЦП ЯРБ).

Научные исследования, проводимые в рамках ФЦП ЯРБ, для многих мероприятий программы стали первой ступенью к реализации новых проектов и решению отложенных проблем.

В результате исследований, проведенных в 2008-2010 годах, был обоснован срок эксплуатации хранилища – не менее 50 лет; проведены изыскания, подтверждающие надежность строительных конструкций ХОТ-2, по результатам которых определено, что верхние перекрытия хранилища смогут выдержать падение самолета. Дополнительные инженерно-геологические исследования подтвердили, что территория ХОТ-2 является сейсмически неактивной. На моделях имитирующих ячейки «сухого» хранилища были изучены температурные и конвекционные процессы, которые будут протекать при реальной эксплуатации ХОТ-2. Также в рамках НИОКР были подготовлены технологические регламенты по обращению с ОЯТ и РАО и выполнены другие узкоспециализированные работы. Проведенные исследования подтвердили расчетные данные, заложенные в проекте ХОТ-2, показав, что «сухое» хранилище, строящееся в соответствии с международными стандартами, не будет оказывать отрицательного воздействия на персонал, население и окружающую среду.

Работы по выводу из эксплуатации уранграфитовых реакторов уже проводятся на ряде предприятий атомной отрасли, однако исследования в данной области еще не окончены, к тому же необходимо учитывать уникальное расположение ПУГРов ФГУП «ГХК», а именно в подгорной части предприятия.

В рамках исполнения НИОКР по данному мероприятию ФЦП ЯРБ были проведены комплексные инженерно-радиационные обследования объектов, разработана нормативно-техническая документация по ВЭ ПУГР, определен способ вывода из эксплуатации реакторов, получены экспертные заключения на разработанные документы. Результатом выполнения данного пункта ФЦП ЯРБ станет вывод из эксплуатации ПУГР с выполнением всех норм экологической безопасности.

За период эксплуатации радиохимического производства в емкостях-хранилищах жидких РАО Горно-химического комбината было накоплено определенное количество радиоактивных пульп различного состава. Для перевода пульп в безопасное состояние выполняются мероприятия по отверждению неизвлекаемых остатков непосредственно в резервуарах.

Проводятся дополнительные инженерно-геологические исследования горного массива, вмещающего объекты предприятия. А также другие работы, исполнение которых позволит перевести в экологически безопасное состояние радиоактивные пульпы.

Для решения вопроса ликвидации береговых бассейнов-хранилищ выполнен НИОКР по разработке технологии передачи иловых отложений в эксплуатируемый бассейн-хранилище РАО, удалённый от русла реки. В ходе НИОКР впервые разработана технология очистки бассейна от радиоактивных донных отложений. Результаты опытных операций, выполненных на специально созданном стенде, показали работоспособность предложенной технологии. С 2016 года начаты работы по её внедрению в целях ликвидации берегового объекта.

Начиная с 2008 года в рамках создания опытно-демонстрационного центра по переработке ОЯТ (ОДЦ) на радиохимическом заводе ФГУП «ГХК» успешно проводятся работы по «холодной» обкатке оборудования ОДЦ. Для этого был создан стенд, на котором проводятся испытания экстракционного оборудования, новых типов насосов и запорной арматуры, оборудования для волоксидации и осветления растворов ОЯТ.

В связи с вводом в эксплуатацию пускового комплекса ОДЦ начата масштабная серия НИОКР по отработке технологий переработки ОЯТ энергетических реакторов.

Цель данных НИОКР - повышение уровня технологической зрелости и готовности к промышленному внедрению новых технологий переработки ОЯТ, включая их отработку в полупромышленном масштабе.

В схеме организации переработки ОЯТ, заложенной в пусковом комплексе ОДЦ, используются как новые технологические процессы (потвэльная разборка ОТВС, волоксидация, осветление методом высокоскоростного центрифугирования, кристаллизационный аффинаж, СВЧ-кальцинирование), так и хорошо апробированные технологии, имеющие надёжное аппаратурное обеспечение.

Новым для предприятия направлением НИОКР является проект по созданию автономных бета-вольтаических элементов электропитания на основе радиоизотопа никеля-63.

Бета-вольтаический элемент - единичный элемент электрического питания, основанный на бета-вольтаическом эффекте (образование электронно-дырочных пар в полупроводнике с p-n переходами под действием бета-частиц).
Никель-63 - искусственный радионуклид, чистый бета-излучатель, с периодом полураспада 100 лет.

Актуальность разработки автономных бета-вольтаических элементов электропитания обусловлена бурным развитием процессов миниатюризации во многих отраслях, в том числе космической, приборостроении, микроэлектронике.

Направление создания бета-вольтаического элемента электропитания строится на стыке многих технологий (реакторной, радиохимической, изотопной, полупроводниковой и иных).

ФГУП «ГХК» с 2014 года ведутся проработки по всем направлениям создания бета-вольтаических элементов. Получен существенный объём практических данных, при этом выявлен большой круг вопросов, требующих экспериментальной проверки для создания прототипа с высокими коммерческими характеристиками.

Заключение

В настоящее время ГХК — ведущее в России предприятие по созданию полного технологического комплекса в области цивилизованного обращения с ОЯТ энергетических реакторов и замыканию ЯТЦ.