Схема устройства защитной стены в грунтах возле чернобыльской аэс

Обновлено: 01.05.2024

Дмитрию Биленкину - писателю и другу - посвящаю. (Владимир Губарев) Людям, кто не в теме, оброс толстой "урбанистической" кожей и не понимает жизни в маленьком городке, думает, что мир "вращается вокруг него" и "это было давно и неправда" - читать . рекомендуется

-->Главная » 2018 » Май » 29 » Чем может грозить «слоновья нога» из кориума в бассейне-барботёре Чернобыльской АЭС

Ровно 32 года назад произошла крупнейшая в истории атомной энергетики авария на Чернобыльской атомной электростанции в Украине. В результате взрыва и последующего разрушения четвертого энергоблока электростанции в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. 30-километровая зона вокруг электростанции была объявлена зоной отчуждения. Но с тех пор многое поменялось, пишет сайт N+1.

Безопаснее стало как в зоне отчуждения, так и внутри разрушенного энергоблока, где, однако, до сих пор сохраняется радиоактивное, не остывающее образование, приближаться к которому нельзя даже с соблюдением строжайших мер безопасности. Впервые обнаруженное в декабре 1986 года, оно за свой внешний вид и цвет получило название «слоновья нога».

В ночь с 25-го на 26 апреля на Чернобыльской атомной электростанции проводилась плановая остановка четвертого энергоблока для предупредительного ремонта и проведения обычных и нестандартных испытаний. Тогда планировалось, в частности, провести проверку режима выбега ротора турбогенератора. Этот режим был предложен генеральным проектировщиком в качестве еще одной меры аварийного электроснабжения — продолжающий вращаться по инерции ротор турбогенератора, теоретически, мог бы на некоторое время обеспечить электроэнергией питательные и главные циркуляционные насосы. Работа последних необходима даже на остановленном реакторе для его охлаждения, поскольку падение мощности в установке происходит плавно; даже спустя час после остановки остаточное энерговыделение составляет около 1,4–1,5 процента. Испытания режима выбега проводились и прежде, но заканчивались неудачно — напряжение падало быстрее, чем рассчитывал разработчик.

Ночью 26 апреля 1986 года во время эксперимента произошел скачок мощности, сработала система защиты и аварийного отключения реактора, однако, вероятно, реального отключения реактора не произошло. Попытки персонала компенсировать скачок успехом не увенчались, и мощность продолжила неконтролируемый рост. По одной из версий, объясняющих причины аварии, при неконтролируемом росте мощности расплавились тепловыделяющие элементы (содержавшие ядерное топливо), которые, в свою очередь, повредили контур охлаждения. Из-за этого вода и пар попали в реакторное пространство, давление в котором поддерживалось на уровне атмосферного. В результате произошел первый паровой взрыв, подбросивший крышку реактора. Этот конструктивный элемент массой около двух тысяч тонн пробил крышу энергоблока. Вода из охлаждающего контура, продолжавшая стекать в реактор, по-прежнему превращалась в пар; произошел второй взрыв, выбросивший в окружающую среду большие количества радиоактивных элементов.

В ноябре прошлого года шведские ученые пришли к выводу, что во время аварии на Чернобыльской атомной электростанции в действительности произошел ядерный взрыв. Его мощность составила около 75 тонн в тротиловом эквиваленте. Прежде чем прийти к такому заключению, исследователи проанализировали концентрации изотопов 133Xe и 133mXe в образцах череповецкой фабрики по сжижению воздуха, а также смоделировали погодные условия после катастрофы, используя недавно опубликованные подробные данные за 1986 год.

Вид на «Слоновью ногу»

В результате этих взрывов охлаждение прекратилось — обезвоживание активной зоны реактора привело к резкому набору мощности и скачкообразному росту температур. Авария на Чернобыльской электростанции перешла в тяжелую фазу, которая неофициально называется расплавлением активной зоны реактора. Международные организации по ядерной безопасности этот термин не признают, но, тем не менее, используют для описания неконтролируемых событий, которые происходят на аварийной атомной электростанции, если там начинают плавиться тепловыделяющие элементы. За всю историю существования атомной энергетики расплавление активной зоны реактора происходило пять раз: в ходе аварии на втором энергоблоке электростанции Три-Майл-Айленд в США в 1979 году, на Чернобыльской атомной электростанции и трижды — на атомной электростанции в Фукусиме в Японии в 2011 году.

Из-за взрывов реактор Чернобыльской АЭС получил серьезные повреждения, в том числе и в системе парораспределения. В образовавшиеся пробоины стала стекать расплавленная радиоактивная масса — превратившиеся в лаву тепловыделяющие элементы. Растекаясь, эта лава, содержащая в себе уран и цирконий (топливо и покрытие тепловыделяющих элементов), смешивалась с обломками бетона, песком и металлическими элементами конструкции. По системе охлаждения и парораспределения этот расплав, получивший название «чернобылит», растекался на протяжении почти недели, пока не дошел до бассейна-барботёра. Так называется специальный резервуар с холодной водой, куда при нештатных ситуациях сбрасываются излишки пара из системы охлаждения, который затем конденсируется. Ликвидаторы аварии опасались, что лава из активной зоны реактора может расплавить его дно, проникнуть в почву и заразить водоносные слои.

Схема реактора четвертого энергоблока после взрывов. Буквами «Б-Б» обозначены уровни бассейна-барботёра

Для защиты от протекания расплава под реактором был установлен бетонный поддон с металлическими трубами для водяного охлаждения. Впрочем, течение расплавленного чернобылита остановилось в бассейне-барботёре, и бетонный поддон не пригодился. В мае 1986 года ликвидаторы аварии, работавшие в четвертом энергоблоке, обнаружили источник высокого радиационного излучения — во время обследования помещений прибор «Киржач-3», измеряющий интенсивность гамма-полей и рассчитанный на три тысячи рентген в час, зашкалил и вышел из строя. По воспоминаниям одного из ликвидаторов, инженера-исследователя Георгия Попкова, позднее в одно из подозрительных помещений, где зашкаливала обычная аппаратура, протолкнули детского коня на колесиках, на котором был закреплен измерительный датчик. Прибор показал 14,5 тысячи рентген в час.

Проникнуть в бассейн-барботёр, где был зафиксирован очень высокий уровень радиации, исследователям удалось только в декабре 1986 года. Там они увидели огромную расплывшуюся каплю с серой, местами черной, блестящей поверхностью. Замеры показывали излучение около восьми тысяч рентген в час на поверхности капли, которую за внешний вид назвали «слоновьей ногой». Сперва исследователи решили, что она состоит из расплавленного свинца — первое время после аварии на четвертом энергоблоке в зону реактора с вертолетов сбрасывали свинцовые блоки. Предполагалось, что свинец будет отбирать часть тепла и, расплавляясь, повышать площадь теплообмена. Это должно было погасить мощность расплавленной активной зоны. Через некоторое время после находки с большим трудом, короткими подходами буквально на пару секунд, исследователям удалось собрать несколько образцов «слоновьей ноги».

Схема помещений бассейна-барботёра с указанием положения лавообразных топливосодержащих масс, включая «Слоновью ногу»

Лабораторные испытания показали, что никакого свинца в этом образовании не было. Оно содержало около десяти процентов урана, полный набор радионуклидов ядерного топлива, расплав двуокиси кремния и некоторые другие элементы. Такой расплав иначе называется «кориумом» (от английского слова core — ядро), поскольку образуется в результате расплавления активной зоны реактора. Кориум образовался при аварии реактора на Три-Майл-Айленд, образовался он и при аварии на Чернобыльской атомной электростанции. При этом четвертый энергоблок и по сей день остается местом с наибольшим в мире скоплением лавообразного сплава, в обычной природе не встречающегося. «Слоновья нога», изначальная масса которой оценивалась в 11 тонн, является лишь наиболее крупным образованием из кориума — в реакторной зоне расплавленный чернобылит образовал капли, сталактиты и сталагмиты с различной радиоактивностью, которая обычно редко превышала 600-700 рентген в час.

По замерам исследователей, площадь основания «слоновьей ноги» составила около шести квадратных метров, а площадь основания сталактита, отходящего от «ноги», — 1,7 квадратного метра. Через некоторое время после аварии «слоновья нога» начала растрескиваться. Кроме того, команды ликвидаторов регулярно поливали ее водой и откалывали от «ноги» куски. Но считается, что это образование не остыло и до настоящего времени. Изначальная температура кориума на Чернобыльской АЭС, по разным оценкам, составляла около двух тысяч градусов Цельсия. Сегодня температура этого объекта остается на несколько градусов выше температуры окружающей среды, поскольку распад актиноидов и других радиоактивных элементов в нем все еще продолжается. Считается, что если сегодня находиться рядом со «слоновьей ногой» на протяжении 500 секунд, то смерть от переоблучения наступит в течение двух суток. По разным оценкам, наплыв чернобылита будет радиоактивным на протяжении еще ста тысяч лет.

Для того чтобы предотвратить распространение радиоактивных элементов из разрушенного четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС, к ноябрю 1986 года над ним в спешном порядке построили изоляционное сооружение. Оно получило официальное название «Укрытие» и неофициальное — «Саркофаг». Конструкцию возвели всего за 206 дней. Срок ее службы прогнозировался в 20–40 лет. В 2007 году началось строительство «Укрытия-2», арочного защитного сооружения, которое в 2017 году надвинули на четвертый энергоблок поверх «Саркофага». Полностью строительные и герметизирующие работы над конструкцией планируется завершить в 2018 году. С этих пор проникнуть под «Саркофаг» будет невозможно (изначально в конструкции первого укрытия были предусмотрены технологические входы для исследователей и контролирующих инженеров).

И хотя теперь уже двойное укрытие должно предотвратить распространение радиоактивных веществ воздушным путем, полной безопасности оно, вероятно, не обеспечит. Некоторые эксперты полагают, что «слоновья нога» в будущем может стать причиной новой катастрофы. Предполагается, что она продолжает плавить бетонное основание под собой и в конце концов пройдет сквозь бетон в почву, оттуда сможет достичь водяных слоев. Это, в свою очередь, приведет к отравлению подземных источников воды и даже новому взрыву. Все это напоминает так называемый «китайский синдром». Так в 1970-х годах было принято с насмешкой называть опасения ученых, предупреждавших, что расплавление активной зоны реактора может выйти за защитную оболочку реактора. Шутники тогда говорили, что расплав из активной зоны пройдет Землю насквозь и выйдет где-то на территории Китая.

Этот фантастический сценарий в 1979 году даже вдохновил американского режиссера на съемку фильма с тем же названием — «Китайский синдром», который вышел на экраны за несколько недель до аварии на Три-Майл-Айленд. В 1980-х годах про этот синдром забыли, но вспомнили снова, и уже всерьез, в 2017 году. Тогда при очередном обследовании японской атомной электростанции Фукусима-1, пострадавшей от землетрясения в 2011 году, выяснилось, что активная зона реактора второго блока Фукусимы-1 расплавилась и просочилась за внешний контур. В частности, исследователи обнаружили, что участок фальшпола под реактором площадью один квадратный метр полностью расплавился. Исследования на японской электростанции продолжаются.

Исследователь Артур Корнеев, заместитель директора объекта «Укрытие» на ЧАЭС, осматривает «Слоновью ногу». Артефакты на снимке — действие радиации на фотопленку. Бассейн-барботёр ЧАЭС, 1996 год / US Department of Energy

Но вернемся к «слоновьей ноге». С постройки Чернобыльской АЭС прошло уже больше 40 лет. Из них на протяжении 32 лет тщательного обследования и ремонта конструкции станции не производилось вообще. Время и последствия аварии могли привести к растрескиванию бетонного фундамента. Некоторые эксперты полагают, что «Саркофаг» и «Укрытие-2» создали дополнительное давление на грунт вокруг четвертого энергоблока и в будущем фундамент может попросту разрушиться. В результате «слоновья нога» и другие формирования из чернобылита провалятся, попадут в почву и со временем начнут вымываться, отравляя, в первую очередь, подземные водные источники. Впрочем, другие эксперты относятся к этой версии скептически, полагая, что бетонный фундамент и уцелевшие металлические конструкции четвертого энергоблока достаточно надежны и не дадут кориуму проникнуть в почву.

В 1990-х годах исследователи опубликовали доклад о послеаварийном состоянии четвертого блока Чернобыльской АЭС, в котором говорилось, что натеки чернобылита необходимо пропитать нейтронопоглощающими растворами и закрыть их. Предполагалось, что это позволит предотвратить превращение «слоновьей ноги» и других наплывов в пыль, основной источник радиационного заражения в Чернобыле. Впрочем, позднее украинские исследователи объявили, что обработка растворами ничего не даст, а в худшем случае даже приведет к «потере контроля над потоком нейтронов». Кроме того, эти меры все равно не предотвратят образование радиоактивной пыли. По этой причине «Укрытие-2» рассматривается как самый надежный способ защиты от распространения радиоактивных элементов из четвертого блока. Дальнейшую же судьбу лавообразных топливосодержащих материалов в Чернобыльской АЭС ученые намерены определить расчетно-аналитическим методом.

Создание защитного барьера, который предотвратил миграцию радионуклидов в реку Припять с подземными водами, стало актуальным сразу после анализа радиационной обстановки в районе разрушенного реактора ЧАЭС.
Ученые опасались, что при возможном загрязнении грунтовых вод промплощадки Чернобыльской АЭС, куда выпала большая часть радионуклидов из разрушенного реактора, радиоактивные вещества могут беспрепятственно поступать в ближайшую водную артерию – реку Припять. Поскольку река Припять впадает в Киевское водохранилище, ее экологическое состояние может оказывать существенную роль в водоснабжении не только Киевского региона, но и центральной части Украины. Вследствие этого, защита реки от радиоактивных веществ в острый период ликвидации аварии, была крайне острой и жизненно необходимой.
Стоит отметить, что решение этой проблемы требовала проведения целого комплекса мероприятий не только на промплощадке ЧАЭС, но и в пойменной части р. Припять практически по всей территории зоны отчуждения. Эти работы также были реализованы. Были построены специальные защитные дамбы, закрыт сток из мелиоративных систем находящихся в зоне отчуждения.
Но вернемся к «стене в грунте». Данное сооружение называется противофильтровальная стена. Согласно проекту общая протяженность такого гидротехнического сооружения должна была составлять около 8,5 км. Проектная глубина возводимого защитного экрана, который сооружался из железобетона, составляла 30 метров (Барьяхтар В.Г.).
Фактически была выполнена третья часть планируемых работ. Было создано 2,8 км защитного экрана вокруг восточной части промышленной площадки ЧАЭС (смотри рисунок). Эти работы были выполнены за четыре месяца. Через 10 месяцев после аварии защитный экран был создан.

Стена в грунте вокруг ЧАЭС

Схема устройства защитной стены в грунтах возле Чернобыльской АЭС

Место устройства биостенки выделенно оранжевым цветом (фото промлощадки ЧАЭС из Google Map).

Для реализации этой задачи были объединены усилия инженеров бывшего СССР и компании Casagrande.
Перед началом работ были проведены исследования, которые заключались в определении типов и количества оборудования, расположении и планировании стройплощадки, определение методики работы и решение проблем материально-технического обеспечения персонала, который работал в крайне неблагоприятных радиационных условиях.
По данным* фирмы Casagrande разработка была предназначена для создания пластичного фундамента «стена в грунте» толщиной 1000 мм и площадью 360000 м 2 , который должен был начинаться от уровня земли и проходить через различные слои песка и песчаной глины, чтобы производить обсадку скважины на глубине от 85** м до более чем 100 м. Общая длина стены фундамента составляла приблизительно 4000** м. Принципиальным требованием проекта было сооружение непроницаемого барьера в максимально короткий срок, экскавация должна была выполняться при помощи комбинации грейферов KRC 2 и гидравлических фрезеров K3L, спаренных для эффективной работы с агрегатами для обработки бурового раствора, мощностью 600 м 3 /ч каждый.

Документальное видео о создании стены в грунте вокруг Чернобыльской АЭС

Технология создания стены в грунте

Метод устройства «стены в грунте» грейферным способом заключается в том, что стены сооружения возводят в узких и глубоких (до 60 м) траншеях, заполняемых при выемке грунта бентонитовым раствором, который создает избыточное гидростатическое давление на вертикальные стенки траншеи, благодаря чему они остаются ровными. Затем траншею заполняют заглинизированным грунтом, грунтобетоном монолитным бетоном или железобетоном. Вероятней всего, при создании противофильтровальной стенки вокруг ЧАЭС, подготовленные траншеи заполняли железобетом (!) на глубину 100(!) метров.
Данный способ рекомендуется использовать для защиты от загрязнений грунтовых вод инфильтрационными водами из различного рода отстойников, шламохранилищ, иловых площадок; для предотвращения фильтрации в обход гидротехнических сооружений; защиты от подтоплений и заболачивания территорий и магистральных каналов, водохранилищ.
Описанная технология сегодня максимально востребована в условиях реконструкции исторических центров городов при плотной застройке, вблизи от существующих зданий, так как для ее применения не используются открытые котлованы, а значит, экономится площадь стройплощадки. Кроме того, стройка безопасна для расположенных рядом зданий и сооружений. Это объясняет причину применения именно этой технологии на промплощадке Чернобыльской АЭС в 1986 – 1987 годах. Защитная стенка в грунте проходит возле интенсивно использующихся дорог, и, главное, в непосредственной близости возле подводящего и отводящего каналов ЧАЭС.

Схема устройства и работы гидрофрезы

Буровая головка
Циркуляционный насос
3. Корпус гидрофрезы
Кран
Гидросиловая установка (300 кВт)
Шланг отвода бурового раствора с обломками породы на установку регенерации бурового раствора с грохочением для удаления из него песка
Домкрат, регулирующий нагрузку на буровую головку
Секция траншеи, постоянно заполненная раствором на бентонитовой основе
Гидравлические шланги

Использование способа “стена в грунте” вместо традиционных методов выполнения работ при сооружении подземных помещений способствует снижению сметной стоимости до 25%, подпорных стен и ограждений до 50%, противофильтрационных завес — до 65%. Способ позволяет отказаться от дорогостоящих работ по водоотводу, водопонижению, замораживанию и цементированию грунтов. Дает возможность экономить дефицитные материалы, металлический шпунт, снижает энергоемкость строительства, а в отдельных случаях является единственно возможным способом возведения подземного сооружения.
Наиболее трудоемкой и дорогостоящей операцией этого метода остается образование узкой глубокой траншеи в грунтах на глубину до 50 – 60 м. шириной 0,5 — 1,2 м. Для этих целей используют траншеепроходческое оборудование, в основе работы которого ударный, вибрационный, режущий и водовоздушный принципы разработки грунта в узкой траншее.
Гидравлические фрезы и грейферы Casagrande
Материалы о технике (гидравлических фрезах и грейферах) представлены по данным производителя – фирмы Casagrande.
В течении 6 месяцев после катастрофы компания Casagrande доставила на стрйплощадку и запустила в эксплуатацию: 14 буровых установок KRC 2/45 и 10 гидравлических фрезеров K3L — машинного оборудования, достаточного для строительства 4500 м 3 пластичного фундамента в день.

Схема гидравлической фрезы фирмы Casagrande применявшейся во время ликвидации последствий аварии на ЧАЭС
Подготовлено по официальным материалами фирмы Casagrande.

Через 10 месяцев после взрыва разрушенный реактор был эффективно изолирован 160000 м3 пластичного фундамента. В течении этого периода компания Casagrande обеспечивала постоянную техническую поддержку и гарантировала проведение тщательно организованной обучающей программы для советских рабочих.

Фотография машин (гидравлических фрез) фирмы Casagrande применявшейся для создания «стены в грунте» на промплощадке ЧАЭС
Подготовлено по официальным материалам фирмы Casagrande.

Рисунок — Оборудование фирмы Casagrande. Гидравлический грейфер.
Использованы информационные фирмы Casagrande.

Эффективность сооружения стены в грунте

В конце отметим, что сегодня целесообразность сооружения биостенки является спорным. Часть ученых считает, что значительная часть работ по предотвращению загрязнения среды были основаны на неэффективных и необоснованно дорогостоящих технологиях и зачастую имели «нулевой» или даже отрицательный эффект в защите подземных вод.
Понятие «низкая эффективность реализованных мероприятий» базируется на современных представлениях радиационной защиты о радиационной защите населения. Так подавляющее количество мероприятий по ликвидации аварий, которые были реализованы в острый период аварии для защиты грунтовых вод должны были основываться на ограничение возможной дозы облучения людей за счет водопотребления.
Добавим, что эти дискуссии имеют сугубо научное значение. Полученный опыт проведения такой работы является бесценным, а люди, принимавшие участие в этих работах, заслуживают глубокого человеческого уважения.

Существует расхожее мнение, что ликвидация последствий аварии на Чернобыльской АЭС заключалась в основном в создании защитной оболочки над разрушенным реактором. Вне всяких сомнений, возведение объекта «Укрытие» над 4-м блоком ЧАЭС – это главный этап на пути ликвидации ядерной и экологической угрозы миру вызванной аварией. Комплекс факторов (радиационные условия, технические решения монтажа, временные рамки создания объекта и т.д.), в которых создано «Укрытие» по праву делает объект уникальным, не имеющим аналогов в мире
Вместе с тем, сейчас мало вспоминают о том громадном объеме работ по ликвидации последствий разрушения реактора, которые проводились непосредственно в первые месяцы после аварии (перед началом строительства объекта «Укрытие»), а также о работах выполненных в ближней зоне Чернобыльской АЭС. В значительной степени эти работы также являются уникальными, как по нестандартности реализованных решений, так и по объемам и срокам выполнения работ.
Отдельного внимания заслуживает и техническая сторона ликвидации аварии. Поскольку авария имела колоссальные масштабы, на ликвидацию последствий был брошен лучший научный и технический потенциал бывшего СССР. Выполнение работ требовало использования уникальных технических средств, таких как роботы, военная и строительная спецтехника, а также специальный автотранспорт, модернизированный для условий работ в высоких полях радиационного излучения.
Ресурс chornobyl.in.ua предлагает познакомится с уникальными мероприятиями по ликвидации аварии, которые были реализованы в ближней зоне ЧАЭС в 1986 и последующих годах. Также представлена оценка экологический последствий этих работ – их эффективности для окружающей среды (она не всегда была положительной). Познакомитесь с техникой используемой ликвидаторами для работы зоне отчуждения.
Устройство стены в грунте вокруг Чернобыльской АЭС
Одним из наиболее значимых, как по потраченным ресурсам, так и по выполненным объемам работ на промплощадке ЧАЭС, является создание глубокой железобетонной стены в грунте на востоке от станции. В сжатые строки была создана стена глубиной до 100 метров и протяженностью около трех километров. На странице сайта «Защитная стена в грунте вокруг ЧАЭС» представлено описание методов и техники Casagrande, которые были применены для минимизации поступления радиоактивных веществ промышленной площадки ЧАЭС через грунтовые воды в реку Припять.
Работы по уменьшению осадков над территорией чернобыльской зоны
Начиная с мая и по декабрь 1986 года в небе над зоной отчуждения и на дальних подступах к этим территориям был реализован уникальный комплекс работ по недопущению выпадения осадков на радиоактивно-загрязненные земли. В сжатые сроки был мобилизован весь технический и научный потенциал страны в области метеорологии для подавления дождевых облаков и активного препятствования их появления над чернобыльской зоной. В работу были вовлечены самолеты, которые в начале 80-х были модернезированы по программе «Циклон».
Подробности на странице Управление облаками над Чернобылем в 1986 году.

Устройство плиты под разрушенным реактором

В первые дни аварии, когда стал очевиден масштаб катастрофы, многие специалисты считали, что нижний ярус строительных конструкций не выдержит температурных нагрузок и дополнительного давления от насыпанных вертолётами 5-ти тысяч тонн материалов. Специалисты высказывали опасения, что если топливо провалится вниз, то вызовет загрязнение грунтовых вод.
Такие предположения послужили обоснованием для создания некоего барьера, который бы преградил путь движения топливных масс из расплавленного ядерного реактора в грунтовые воды.
Было решено создать огромный железобетонный монолит под разрушенным реактором 4-го энергоблока. Уникальностью этого сооружения было то, что плита под реактором должна была быть не только фундаментом, но и обладать свойством холодильника. Внутри этого монолита планировалось устроить систему трубопроводов для подачи воды с целью охлаждения пространства под реактором.
Кроме того, при сооружении железобетонной плиты планировалось смонтировать измерительную аппаратуру различного назначения.
Работы по созданию защитной плиты были начаты уже 3 мая 1986 года. В этот день на ЧАЭС приехала первая группа горняков. Всего в прокладке туннеля под реактор, а также в извлечении грунта из-под реактора, принимало участие 388 шахтеров. Из Донбасса прибыло 234 и 154 горняка из московского угольного бассейна.
Эти люди выполнили уникальные работы в чрезвычайно опасных условиях. Была пробита штольня под фундаментом 4-го энергоблока диаметром 1,8 метра. Был создан 136-метровый тоннель, по которому провести коммуникации и железнодорожные рельсы. Из-под плиты реактора был выбран грунт и уложена арматура для дальнейшего бетонирования. Самые первые, самые тяжёлые и самые опасные метры прошла тогда сквозная комплексная бригада Н. Швеца.
Вспоминает бывший заместитель начальника штаба, руководитель «Укршахтстроя» Р. Тюркьян: «Работы велись круглосуточно. Одетые в белые шапочки и костюмы, шахтёры подъезжали к котловану на бронетранспортёре. Крепление штольни обеспечивалось специальной железобетонной «рубашкой» из тюбингов. Вынутую породу вручную в вагонетках отвозили к котловану, а там бульдозером и экскаватором, сверху защищёнными свинцом, отворачивали песчаник …
Вслед за шахтёрами шла бригада бетонщиков Г. Пулова, которая прибыла со строительства Рогупской ГРЭС …

Очистка крыши ЧАЭС

При аварии на 4-м блоке Чернобыльской АЭС блока на крышу третьего блока упали высокоактивные фрагменты активной зоны реактора, ядерное топливо, обломки конструкций, высокорадиоактивная пыль. Эти фрагменты создавали крайне неблагоприятные условия для строительства защитного сооружения над разрушенным реактором. В связи с этим было решено провести очистку (дезактивацию) кровли.
Это, по сути, являлся одним из самых опасных и сложных видов работ.
Для реализации этой работы было подготовлено специальное техническое решение (Техническое решение по дезактивации кровли зон «Н» блока № 3 ЧАЭС), в котором предусматривалось:

Удаление механическим способом остатков рубероидно-битумного покрытия с находящимися на поверхности и внутри высокоактивных выбросов в форме осколков, элементов, вкраплений и прочего.

Нанесение на очищенную кровлю изолирующего «силикатно-алюмофосфатного покрытия».
Для реализации работ на крыше предусматривались такие средства технического оснащения работ:
- шахтные скреперы, лебёдка;
- робото-технические приборы;
- манипулятор-погрузчик «Форестери» и захват–погрузчик;
- кран «Демаг»;
- манипулятор МГ-3;
- телекамеры;
- осветительные приборы.
В «Техническом решении» предусматривались также «Дополнительные средства технического обеспечения»:
- пылесос;
- устройства для изготовления и подачи изолирующего покрытия;
- средства для транспортировки контейнеров с отходами к могильнику.
Для выполнения работ был подготовлены технических регламент. Документ был разработан ВНИИ АЭС, Институтом атомной энергии имени Курчатова и Чернобыльской АЭС.

Захоронение «Рыжего Леса»

Захоронения погибших деревьев, лесного подлеска и верхнего слоя почвы выполнялось путем валки, сгребания бульдозерами и закладку в траншеи с последующей засыпкой слоем почвы толщиной около 1 метра. Всего было захоронено более 4 тысяч кубических метров радиоактивных материалов.

Удаление погибших деревьев Рыжего Леса с помощью военной спецтехники
(Инженерная машина разграждения ИМР-2).
Автор документального фото — А.П. Якубчик.

В результате проведенных мероприятий мощность экспозиционной дозы гамма-излучения уменьшилось в 4-50 раз и во второй половине 1987 года (по окончании работ по дезактивации) максимальные уровни мощности дозы составляли 180 мР/час. Документальные Фотографии о данных работах представлены на странице «Ликвидация Рыжего Леса».

Дезактивация территорий ближней зоны ЧАЭС

Основной техникой, которая применялась для этого, были серийные землеройные и строительно-дорожные машины (бульдозеры, скреперы, грейдеры) и специальная техника инженерных войск и подразделений гражданской обороны. Эти механизмы не отвечали основным требованиям к техническим средствам дезактивации в связи с отсутствием надлежащей системы защиты персонала от действия ионизирующего излучения (кроме военной техники) и технических средств отслеживания микрорельефа.
При дезактивации использовалась мощная строительная техника: бульдозеры, бетоновозы, автокраны, панелевозы и др. В ряде случаев использовался ручной труд. В ходе работ, проводимых как с помощью бульдозеров, так и вручную, практически снимался слой земли толщиной порядка 20 см, что, естественно, приводило к огромным объемам перевозимого для захоронения грунта. Было установлено, что после удаления верхнего слоя почвы бульдозерами МЭД излучения у поверхности земли снижалась всего в 3-5 раз.
Пылезакрепление синтетическими средствами

В первые недели аварии на ЧАЭС основным источником загрязнения воздуха радионуклидами был разрушенный реактор, но со временем (после прекращения выброса из реактора), формирование радиоактивного загрязнения атмосферы стало осуществляться из-за образования пыли и ветрового переноса радионуклидов из прилегающих территорий зоны радиоактивного следа.
Проблема требовала оперативного решения. Для закрепления пыли на участках интенсивного пылеобразовния, учеными было предложено использовать технологию нанесения полимерных композиций. Уникальность сложившейся ситуации заключалась в том, что несмотря на наличие знаний об использовании локализирующих покрытий, отсутствовал опыт надежной фиксации радиоактивных загрязнений на больших площадях территорий с высокими уровнями ионизирующих излучений.
Решение этой задачи было возможным только с привлечением существующих промышленно-выпускаемых средств, обладающих способностью образовывать пылеподавляющие покрытия, и на находящуюся в наличии или принятую на вооружение военную и дорожную технику (вертолеты, автомашины типа АРС-12 или АРС-14, пожарные машины и др.).
В соответствии с решением Правительственной Комиссии от 07.05.86 были выполнены обширные работы по пылеподавлению аэрозольных загрязнений на указанных территориях. Работы выполнялись силами МО СССР с помощью авторазливочных станций (АРС), вертолетов МИ-2, МИ-8, МИ-26, специальных установок типа УМП-1, смонтированных на шасси БЕЛАЗ.

Посадка леса (залесение) и трав (задеренение) территории ближней зоны

После завершения работ по захоронению «Рыжего леса» большие площади ближней зоны ЧАЭС лишились растительного покрова, что существенно усилило подъем радиоактивной пыли и усиливалось облучение персонала работавшего на станции и в зоне.
В связи с этим было решено выполнить восстановление растительного покрова. Восстановление (рекультивация) проводилось поэтапно, по мере улучшения радиационной обстановки. На начальном этапе выполнялись рекультивационные работы по созданию травяного покрова. В последующем, после анализа учеными перспектив рекультивации была разработана концепция залесения дезактивированных территорий. Этот путь был определен, как единственный, который может привести к стабилизации обстановки.
Заключительный этап включал непосредственно проведение лесопосадочных работ с использованием научно-обоснованных технологий рекультивации территории.
Работы по рекультивации были начаты осенью 1987 года на участках «Старая стройбаза», Стелла «Факел», «Песчаное плато». Работы вначале проводились по методике ИНФОУ АН УССР. Уникальность применяемой методики заключалось в использовании полимерных покрытий. По мнению ученых эти покрытия должны были предотвращать пыление и способствовали бы созданию растительного покрова (с использованием парникового эффекта для ускорения процесса задернения). В качестве полимерного закрепителя песков применялся латекс, который создавал прочную водонепроницаемую пленку.
На этапе проведения лесопосадочных работ ученые столкнулись с проблемой невозможности использования технических средств. В верхнем горизонте почвы присутствовало большое количество включений (стволы деревьев, сучья, корни, строительного муcора) не позволявших использовать лесопосадочную технику. Поэтому основная часть площади обочин дорог, на которых проводились лесовосстановительные работы (а это 500 гектар леса !), была засажена вручную — под меч Колесова и обыкновенную лопату.
В районе ликвидированного села Копачи, технологические операции в полном объеме были выполнены весной 1991 года. Создание лесных культур было выполнено на площади 4 га. Посадка производилась механизированным способом — лесопосадочной машиной-автоматом МЛА-1А.

Ученые опасались, что при возможном загрязнении грунтовых вод промплощадки Чернобыльской АЭС, куда выпала большая часть радионуклидов из разрушенного реактора, радиоактивные вещества могут беспрепятственно поступать в ближайшую водную артерию – реку Припять. Поскольку река Припять впадает в Киевское водохранилище, ее экологическое состояние может оказывать существенную роль в водоснабжении не только Киевского региона, но и центральной части Украины. Вследствие этого, защита реки от радиоактивных веществ в острый период ликвидации аварии, была крайне острой и жизненно необходимой.

Стоит отметить, что решение этой проблемы требовала проведения целого комплекса мероприятий не только на промплощадке ЧАЭС, но и в пойменной части р. Припять практически по всей территории зоны отчуждения. Эти работы также были реализованы. Были построены специальные защитные дамбы, закрыт сток из мелиоративных систем находящихся в зоне отчуждения.

Но вернемся к «стене в грунте». Данное сооружение называется противофильтровальная стена. Согласно проекту общая протяженность такого гидротехнического сооружения должна была составлять около 8,5 км. Проектная глубина возводимого защитного экрана, который сооружался из железобетона, составляла 30 метров (Барьяхтар В.Г.).
Фактически была выполнена третья часть планируемых работ. Было создано 2,8 км защитного экрана вокруг восточной части промышленной площадки ЧАЭС (смотри рисунок). Эти работы были выполнены за четыре месяца. Через 10 месяцев после аварии защитный экран был создан.

Схема устройства защитной стены в грунтах возле Чернобыльской АЭС Место устройства биостенки выделено оранжевым цветом (фото промлощадки ЧАЭС из Google Map).

По данным* фирмы Casagrande разработка была предназначена для создания пластичного фундамента «стена в грунте» толщиной 1000 мм и площадью 360000 м2, который должен был начинаться от уровня земли и проходить через различные слои песка и песчаной глины, чтобы производить обсадку скважины на глубине от 85** м до более чем 100 м. Общая длина стены фундамента составляла приблизительно 4000** м. Принципиальным требованием проекта было сооружение непроницаемого барьера в максимально короткий срок, экскавация должна была выполняться при помощи комбинации грейферов KRC 2 и гидравлических фрезеров K3L, спаренных для эффективной работы с агрегатами для обработки бурового раствора, мощностью 600 м3/ч каждый.

Технология создания стены в грунте.

Данный способ рекомендуется использовать для защиты от загрязнений грунтовых вод инфильтрационными водами из различного рода отстойников, шламохранилищ, иловых площадок; для предотвращения фильтрации в обход гидротехнических сооружений; защиты от подтоплений и заболачивания территорий и магистральных каналов, водохранилищ.

Описанная технология сегодня максимально востребована в условиях реконструкции исторических центров городов при плотной застройке, вблизи от существующих зданий, так как для ее применения не используются открытые котлованы, а значит, экономится площадь стройплощадки. Кроме того, стройка безопасна для расположенных рядом зданий и сооружений. Это объясняет причину применения именно этой технологии на промплощадке Чернобыльской АЭС в 1986 – 1987 годах. Защитная стенка в грунте проходит возле интенсивно использующихся дорог, и, главное, в непосредственной близости возле подводящего и отводящего каналов ЧАЭС.

Схема устройства и работы гидрофрезы

1.Буровая головка
2.Циркуляционный насос
3. Корпус гидрофрезы
4.Кран
5.Гидросиловая установка (300 кВт)
6.Шланг отвода бурового раствора с обломками породы на установку регенерации бурового раствора с грохочением для удаления из него песка
7.Домкрат, регулирующий нагрузку на буровую головку
8.Секция траншеи, постоянно заполненная раствором на бентонитовой основе
9.Гидравлические шланги

Наиболее трудоемкой и дорогостоящей операцией этого метода остается образование узкой глубокой траншеи в грунтах на глубину до 50 – 60 м. шириной 0,5 — 1,2 м. Для этих целей используют траншеепроходческое оборудование, в основе работы которого ударный, вибрационный, режущий и водовоздушный принципы разработки грунта в узкой траншее.

В течении 6 месяцев после катастрофы компания Casagrande доставила на стрйплощадку и запустила в эксплуатацию: 14 буровых установок KRC 2/45 и 10 гидравлических фрезеров K3L — машинного оборудования, достаточного для строительства 4500 м3 пластичного фундамента в день.

Схема гидравлической фрезы фирмы Casagrande применявшейся во время ликвидации последствий аварии на ЧАЭС

Эффективность сооружения стены в грунте

Понятие «низкая эффективность реализованных мероприятий» базируется на современных представлениях радиационной защиты о радиационной защите населения. Так подавляющее количество мероприятий по ликвидации аварий, которые были реализованы в острый период аварии для защиты грунтовых вод должны были основываться на ограничение возможной дозы облучения людей за счет водопотребления.

Добавим, что эти дискуссии имеют сугубо научное значение. Полученный опыт проведения такой работы является бесценным, а люди, принимавшие участие в этих работах, заслуживают глубокого человеческого уважения.

Литературные источники:
Чернобыльская катастрофа Под редакцией В. Г. Барьяхтара Київ: Наукова думка, 1995. — 559 с.
В.С.Колесников. В.В. Стрельникова Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте». Технология и средства механизации: Учебное пособие. — Волгоград: Изд-во ВолГУ, 1999. — 144 с.

Представлено описание конструкции Саркофага возведенного над разрушенным реактором Чернобыльской АЭС в 1986 году. Дана характеристика основных этапов создания Саркофаг (объекта Укрытия), а также его основных функциональные характеристики и современное состояние уникального объекта.

Основной объем работ, которые были выполнены с целью ликвидации аварии и минимизации поступления радионуклидов в окружающую среду, заключался в сооружении защитной оболочки над разрушенным реактором Чернобыльской АЭС. Понятно, что работы по ликвидации последствий аварии проводились и на других объектах находящихся внутри Чернобыльской зоны отчуждения, но работы по сооружению защитной оболочки были наиболее важными и чрезвычайно опасными и рискованными
Защитную оболочку, которая получила название объект «Укрытие», было создано в очень короткий период времени – шесть месяцев. Если принять во внимание какие методы были применены для сооружения объекта «Укрытие», а также радиационные условия окружающей среды и функции, которые сейчас выполняет этот объект – можно с уверенностью утверждать, что аналогов этому объекту в мире нет.

Начало строительства объекта Укрытие

Строительство объекта «Укрытие» было начато после того, как в середине мая 1986 года, Государственной комиссией было принято решение по долговременной консервации четвертого блока ЧАЭС с целью предотвращения выхода радионуклидов в окружающую среду и уменьшения влияния проникающей радиации на промышленной площадке ЧАЭС. (Постановление ЦК КПСС и СМ СССР 634-188 от 29.05.1986. В данном постановлении защитная оболочка получила название «Укрытие реактора №4 Чернобыльской АЭС»).
Учитывая чрезвычайно большую ответственность, которая возлагалась на это сооружение, проектировщиками было рассмотрено восемнадцать (!) вариантов проекта объекта «Укрытие». Окончательный вариант проекта объекта «Укрытие» был разработан к 20 августа 1986 года. Главным проектировщиком защитного сооружения был Всероссийский проектный и научно-исследовательский институт комплексной энергетической технологии (ВПНИИКЭТ, г. Санкт-Петербург).
Достаточно интересная информация по этапу разработки проекта объект «Укрытие» представлено в книге Анатолия Александровича Дяченко “Опыт ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы”.
Сегодня объект «Укрытие» классифицируется как место поверхностного хранения (временное хранение) неорганизованных радиоактивных отходов (РАО).
Грандиозность конструкторской мысли, которая воплотилась в этом защитном сооружении, можно охарактеризовать несколькими примерами. Так, для сооружения объекта «Укрытие» использовались краны с максимальной, на то время, грузоподъемностью – 600 тонн. Для создания перекрытия над разрушенным реактором была дистанционно (!) установлена уникальная металлическая балка. Длина этого элемента будущей конструкции объекта «Укрытие» составляет 70 метров, высота 6, а вес -147 тонн. Благодаря своим размерам ее назвали балка «Мамонт».
По завершению работ по сооружению объекта «Укрытие» поступление радионуклидов в окружающую среду существенно уменьшилось. Создание защитной оболочки обеспечило защиту территорий, которые граничат с ЧАЭС, от поступления радиоактивных веществ из разрушенного реактора.

Читайте также: