Элемент везения

Масштабная перевозка радиоактивных материалов (РМ) началась в 1960-х годах, когда атомные технологии по-настоящему вышли из лабораторий и их применение в энергетике, медицине и других сферах постепенно ставилось на поток. В 1961 году были приняты рекомендательные нормы МАГАТЭ, касающиеся транспортирования радиоактивных материалов. В 1964 году они были впервые дополнены рядом принципиальных требований, в том числе касающихся проверки устойчивости транспортной упаковки наиболее опасных ядерных материалов к аварийным ситуациям.

Вместе с последующими дополнениями эти рекомендации, а также разработанные с их учетом национальные нормы оказались весьма действенными. Так что, в отличие от ряда других сегментов атомной отрасли, сфера транспорта сохранила незапятнанную репутацию: за более чем полвека не известно ни одной фатальной аварии, приведшей к опасному радиоактивному загрязнению окружающей среды и связанным с ним жертвам.

Что и в чем везут
Ядерно-топливный цикл, а также другие отрасли, где применяются атомные технологии, требуют регулярной доставки на значительные расстояния разнородных радиоактивных материалов: уранового концентрата, делящихся и содержащих делящиеся материалов, гексафторида (иногда тетрафторида) урана, свежего и отработавшего ядерного топлива, изотопов, отходов и т. д.

Основной принцип обеспечения безопасности таких перевозок заключается в том, что она должна быть гарантирована упаковкой при любых способах и условиях перевозки и возникающих при этом штатных и нештатных ситуациях. В зависимости от потенциальной опасности материала, связанной с его так называемой удельной активностью (в расчете на массу) и перевозимым количеством, МАГАТЭ установило пять основных типов упаковки: общая, или освобожденная (еxcepted), промышленная (industrial), типа, А (type A), типа B (type B) и типа С (type C).

В общей (обычной для неопасных грузов) упаковке перевозятся материалы с незначительной удельной активностью, не представляющей опасности для окружающих. Примером могут служить некоторые радиофармацевтические препараты, доставляемые, например, почтой.

В промышленной упаковке (ПУ) доставляются также низкоактивные материалы, требующие, однако, тщательной изоляции от окружающей среды и обеспечения сохранности в нормальных (как правило, не экстремальных аварийных) условиях. В качестве примера можно привести стальные бочки стандартного (200 литров) объема, в которых доставляется урановый концентрат. Индустриальная упаковка, в свою очередь, делится на три категории (IP‑1, IP‑2, IP‑3). Упаковка IP‑1 мало отличается от общей, тогда как к IP‑3 предъявляются повышенные, но обычные для ряда других отраслей с опасными грузами требования к целостности в нормальных условиях.

Контейнеры типа, А обеспечивают защиту от низкой и иногда средней активности, устойчивы к достаточно серьезным внешним воздействиям (ударам, нагрузкам). В такой упаковке перевозят, в частности, ценные материалы относительно небольшого объема и невысокой активности, например, некоторые изотопы и свежее ядерное топливо (кроме ТВС из оксида обогащенного регенерированного урана и MOX-топлива).

Контейнеры типа B — наиболее ответственное звено индустрии транспортировки РМ гражданского назначения, поскольку в них перевозят по дорогам общего пользования почти все высокоактивные материалы, такие как ОЯТ и топливо из регенерата, а также ВАО (помещаемые в такие контейнеры в остеклованном виде в металлических бидонах) и некоторые активные изотопы (например, 60Со). Они обеспечивают исключительную защиту окружающей среды от своего содержимого, а самогó содержимого — от большинства внешних воздействий. Для перевозки такие контейнеры комплектуются специальными защитными демпферами или оболочкой, вместе с которыми образуют транспортно-упаковочный комплект (ТУК). ТУКи с контейнерами типа B для перевозки, например, облученных тепловыделяющих сборок (ОТВС) энергетических реакторов сопоставимы по размерам с большими грузовиками и весят вместе с ОЯТ как два-три средних танка (~80−140 тонн), не уступая многим боевым машинам в прочности «брони». Как правило, свыше 80−90% массы загруженных ТУКов такого рода составляют защитные барьеры и системы, обеспечивающие невредимость содержимого, двустороннюю изоляцию от окружающей среды и ограждение последней от нейтронного и гамма-излучения, а также регулярный отвод тепла до нескольких десятков киловатт. Устойчивость таких контейнеров к тепловой нагрузке обеспечивается применяемыми материалами, оребрением поверхностей и т. д. При этом, согласно наиболее жестким международным стандартам (для контейнеров типа B (U), см. ниже), температура на их периферии в обычных условиях не должна превышать 500С. В случаях серьезных инцидентов, сопровождаемых внешними повреждениями ТУКа, он должен не только сохранить целостность барьеров защиты и ОТВС, но и обеспечить соблюдение определенного взаимного пространственного положения тепловыделяющих сборок, их дистанционирование для предотвращения критичности.

В истории мировой атомной энергетики неизвестны случаи, когда такие контейнеры не выполнили бы своих функций при авариях, которые случались или устраивались намеренно — для испытаний.

С 1973 года МАГАТЭ различает два подвида контейнеров типа B: B (U) и B (M). Они почти одинаковы по назначению, но некоторые требования для B (U) не обязательны для B (M) — это оставлено на усмотрение национальных регулирующих органов. В контейнерах B (M) можно перевозить ядерные материалы внутри принявшей их страны или между государствами по их взаимной договоренности. B (U) считается универсальным, наиболее высоким для данной упаковки международным стандартом: такой контейнер должен отвечать всем установленным для него МАГАТЭ условиям. В частности, ТУК с контейнером B (U) должен выдерживать жесткое соударение под наименее выгодным углом с твердой, прочной, статичной поверхностью на скорости около 48 км/ч; падение c высоты 1 метр на штырь с плоским торцом диаметром около 15 см из низкоуглеродистой (не хрупкой, не ломающейся) стали, закрепленный на твердой поверхности; падение на контейнер плиты весом полтонны с высоты 9 метров; огневые испытания при 800 0С в течение 30 минут; нахождение в воде на глубине 15 метров на протяжении 8 часов и (для контейнера, рассчитанного на наибольшую суммарную активность) часовое погружение на глубину 200 метров. И все это — не по отдельности, а в наименее выгодной последовательности, когда механические повреждения предшествуют температурным и водным испытаниям. К контейнерам, маркированным B (U) F, то есть содержащим делящийся материал, предъявляются дополнительные требования по предотвращению критичности.

Еще более серьезную защиту обязаны обеспечивать контейнеры типа С. Они предназначены в первую очередь для транспортирования по воздуху небольших объемов ценных делящихся или высокоактивных материалов, нередко подпадающих под ограничения по нераспространению, например, плутония, 85Kr и т. д. Стандарты для такого рода ТУКов были впервые прописаны МАГАТЭ в 1996 году. Эти требования в современной редакции (2018 года) таковы: контейнеры должны выдерживать свободное падение на жесткую поверхность на скорости ~324 км/ч (почти в семь раз быстрее, чем контейнер типа B); падение на заостренный стальной штырь с высоты 3 метров (при весе контейнера не менее 250 кг), температурные испытания при 8000С в течение часа (вдвое дольше типа B), погружение на глубину 200 метров в течение 60 минут (что обязательно лишь для некоторых ТУКов типа B) и т. д.

Следует принять во внимание, что разрушающие воздействия сильно зависят от массы, геометрии и материалов контейнера; поэтому разница в прочностных характеристиках контейнеров типа B и C не всегда пропорциональна формальным параметрам испытаний. Хотя на первый взгляд не все эти параметры впечатляют, их воздействие, как правило, намного превосходит реальные условия тяжелейших аварий наземного транспорта, чего нельзя сказать о некоторых авиационных катастрофах.

Для гражданской атомной энергетики уже создаются ТУКи типа С. Например, в России НПФ «Сосны» и РФЯЦ ВНИИЭФ, при содействии американской Окриджской национальной лаборатории, разработали ТУК‑45/С. Он создан на основе чешского контейнера для перевозки ОЯТ исследовательских реакторов VPVR/M, который окружили защитно-демпфирующим кожухом высотой и диаметром около 4 метров, заполненным полыми шарами из титанового сплава размером 18 см. ТУК прошел сертификацию в России и Китае и применялся начиная с середины 2013 года при вывозе воздушным транспортом облученного топлива исследовательских установок из некоторых стран, наряду с российским ТУК‑19 типа B (U).

Особые стандарты упаковки применяются для перевозки гексафторида необлученного урана. Этот материал обладает низкой удельной радиоактивностью (различающейся не принципиально для гексафторида из природного, обедненного и даже свежепроизведенного, необогащенного регенерированного урана), но в то же время является сильнейшим окислителем, пары́ которого опасны для человека. Поэтому контейнеры для перевозки шестифтористого урана делаются из высокопрочной, устойчивой к коррозии углеродистой стали с толщиной листа ~13−16 мм и рассчитаны на экстраординарные воздействия: они должны выдерживать нагрев до 800 0С в течение получаса, внешнее давление ~14 атомосфер, падение с высоты, зависящей от веса, а также штабелирование по четыре цилиндра. В то же время они не требуют специального теплоотвода и защиты от излучения, как контейнеры для ОЯТ и некоторых ВАО. Однако для UF6 с обогащенным ураном принимается во внимание риск критичности. «Гекс», обогащенный до менее чем 5% урана для энергетических реакторов, перевозится в контейнерах меньшего размера (так называемые цилиндры стандарта 30B диаметром около 76 см и длиной примерно 2 метра), чем шестифтористый уран природного изотопного состава или с пониженным содержанием изотопа 235U (их транспортируют в контейнерах стандарта 48Y диаметром ~122 см и длиной около 4 метров). Контейнеры 48Y — это разновидность промышленной упаковки; цилиндры 30B представляют собой стандартизированную разновидность контейнеров типа B, предназначенную для низкообогащенного гексафторида. Последние при транспортировке дистанционируют и помещают в дополнительные, стандартные контейнеры.

Почти везде в мире звенья технологической цепи ядерно-топливного цикла, производящие или использующие гексафторид урана, разделены значительными расстояниями. Это обуславливает необходимость перевозки практически всего потребляемого на планете гексафторида с природным ураном (около 60 тыс. тонн), а также доставку в несколько раз меньшего объема обогащенного шестифтористого урана. Такой масштаб транспортировки, ограниченное число поставщиков (на мировом рынке их пять), а также единообразие товара приводят к необходимости унификации упаковки для гексафторида и стандартов его перевозки.

Весьма унифицирована также упаковка для другого массового ядерного материала — уранового концентрата. В то же время контейнеры типов A, B и С очень разнородны по всем параметрам (размерам, массе, материалам, конструкции), хотя и отвечают схожим рамочным критериям безопасности для каждой из категорий.

Существует и универсальная упаковка, рассчитанная на перевозку двух-трех видов радиоактивных материалов или разных типов ОЯТ. Например, контейнеры для перевозки ОЯТ как реакторов PWR, так и BWR. Другой пример — контейнеры, предназначенные для транспортирования обогащенного гексафторида либо регенерированного урана.

Некоторые Р М не помещаются в контейнеры из-за больших размеров. Например, элементы снятых с эксплуатации реакторных установок, разделка которых на месте затруднительна: парогенераторы, компенсаторы давления, роторы турбин одноконтурных реакторов и т. д. Такие объекты иногда имеют существенное поверхностное радиоактивное загрязнение. В этом случае их транспортируют к местам утилизации, обернув в нестандартную упаковку.

Кто, куда и чем перевозит
Организация Объединенных Наций выделяет радиоактивные материалы в отдельную категорию транспортируемых опасных грузов — в седьмую из девяти установленных. РМ составляют не более нескольких процентов от всех перевозимых на планете опасных грузов. Согласно статистике Евросоюза, на них приходится лишь порядка 1% таких перевозок в Европе. Среднее расстояние доставки радиоактивных материалов в несколько раз меньше, чем аналогичный показатель для опасных грузов в целом. Это связано с тем, что РМ перевозят на межконтинентальные расстояния гораздо реже, чем многие другие грузы, например, некоторые углеводороды и химикаты, отнесенные ООН к другим категориям опасности. Однако предосторожности при перевозке РМ выше, чем для большинства других опасных субстанций.

Исходя из всего этого, вероятность аварий с тяжелыми последствиями, связанных с перемещением радиоактивных материалов на дальние расстояния, намного ниже, чем в случае других товаров повышенной опасности. Факты это подтверждают: за всю историю перевозок партий ядерных материалов с высокой суммарной активностью не было зафиксировано происшествий, приведших к утечке в окружающую среду.

Ежедневно в мире осуществляется несколько тысяч перевозок радиоактивных материалов, но лишь менее 5% из них составляют грузы с высокой активностью. Подавляющее число перевозок приходится на различные изотопы. При этом, если одни из них могут доставляться общим транспортом, в том числе рейсовыми самолетами, то другие по удельной активности превосходят большинство других РМ, и к их упаковке и транспортировке подходят наравне с ОЯТ и ВАО.

По объему доминируют перевозки продуктов фронт-энда, для которых характерна невысокая удельная активность, такие как урановый концентрат и гексафторид (их суммарный грузооборот не менее 150 тыс. тонн в год). На порядок меньше перевозится ядерного топлива (не более 15−20 тыс. т/г) и еще меньше порошков и таблеток диоксида обогащенного и природного урана (несколько тысяч тонн в год). Мировой грузооборот «гражданского», реакторного плутония не превышает 15−20 тонн в год.

Радиоактивные материалы редко транспортируются в жидком или газообразном виде, хотя иногда это необходимо, в том числе в отношении ряда ОЯТ и ВАО (например, небольшие партии от исследовательских реакторов). Подавляющее большинство РМ перевозится в твердом виде — это безопаснее как с точки зрения самой транспортировки, так и из соображений химической активности материалов (например, оксидные формы урана и плутония — одни из наиболее стабильных соединений этих элементов). Гексафторид урана в период транспортировки и хранения также находится в твердой фазе, хотя и химически агрессивен при сублимации. Но в отношении этого вещества выбирать не приходится: это единственная химическая форма, пригодная для эффективного промышленного изотопного обогащения. Реже транспортируется на дальние расстояния тетрафторид урана, который химически гораздо стабильнее.

Расходы на транспорт составляют небольшую долю в цене многих радиоактивных материалов, в том числе ядерного топлива. Однако стоимость перевозки некоторых РМ в расчете на вес и объем груза значительно выше этого показателя для подавляющего большинства других товаров, в том числе опасных. Это объясняется чрезвычайной дороговизной упаковки (ТУК для ОЯТ может стоить более $ 1−2 млн.), повышенной трудоемкостью получения разрешений на перевозку, традиционно высокой оценкой рисков страховыми компаниями (которая не подтверждается исторической статистикой происшествий) и сложностью согласований (перевозки некоторых РМ подчас требуют согласия не только от каждого транзитного государства, но и — в ряде юрисдикций — от всех пересекаемых регионов, например, от каждого штата в США). Компенсация любых сбоев при перевозке РМ также обходится дороже, чем в случае обычных грузов.

Радиоактивные материалы перевозятся всеми видами транспорта: морским, железнодорожным, автомобильным, воздушным. РМ в общей и индустриальной упаковке нередко доставляются неспециализированным транспортом и обычными рейсами, в том числе вместе с другими грузами. Такие доставки могут осуществлять транспортные холдинги общего профиля, наподобие Maersk. Существуют и компании, специализирующиеся на доставке радиоактивных материалов и связанных с ней услугах, к примеру, французская NCT, канадская TAM, франко-бельгийская Transrad.

Для материалов с наибольшей активностью используется специализированный транспорт, в том числе специально сконструированные суда и вагоны-контейнеры. К организациям, располагающим специализированными транспортными активами и опытом крупнотоннажных перевозок самых опасных материалов, относятся, к примеру, Росатом, французская Orano, британская INS и ее дочерняя компания PNTL, японская NFT, шведская SKB.

Поскольку требования к общей и индустриальной упаковке относительно невысоки, а применяется она очень широко, создателей такой упаковки множество. Более узок круг поставщиков технологий и изготовителей самой ответственной и распространенной упаковки типа B. Среди них можно назвать Orano, американские Holtec и NAC, ряд российских структур (Росатом, КБСМ, ИЦЯК, Энерготекс, группа ОМЗ с принадлежащими ей Ижорскими заводами и чешской Skoda JS), немецкие GNS и Siempelcamp, ряд японских компаний (NFT, Hitachi Zosen, Kobe Steel), испанскую ENSA. Многие из них также предоставляют технологические решения для перевозки материалов средней и низкой активности.

По разным оценкам, с начала 1960-х годов в мире осуществлено более 25 000 перевозок отработавшего ядерного топлива суммарным объемом от ~80 до ~115 тыс. тонн по урану и плутонию. К странам, где такие перевозки наиболее часты (от нескольких десятков до нескольких сотен случаев в год), относятся Франция, Россия, Великобритания, Германия, Япония, США, Швеция, Бельгия, Швейцария и ряд других. Некоторые из перечисленных государств — значимые пункты отправки и (или) назначения высокоактивных отходов, получаемых в результате переработки ОЯТ. В ряде случаев речь идет о межконтинентальных перевозках ОЯТ и ВАО, в которых участвовали такие государства, как Япония (отправка ОЯТ и получение ВАО), Франция и Великобритания (переработка ОЯТ), Россия, США, Китай (вывоз ОЯТ и, в случае России, — переработка некоторых из них).

ОЯТ и радиоактивные отходы внутри страны обычно перевозят автомобильным и железнодорожным транспортом. Нередко автомобили необходимы для доставки до и от железной дороги, в том числе в относительно небольших странах. В некоторых странах, например, Швеции и Японии, преобладающую роль во внутригосударственных перевозках играет морской транспорт. В Южной Корее ОЯТ пока остаются в пристанционных хранилищах, однако морской транспорт использовался для перевозки НАО и САО. В России, где транспортирование морем тоже распространено (преимущественно в отношении ОЯТ и РАО флота), преобладающую роль все же играют железные дороги, которыми перевозится, в частности, практически всё ОЯТ российских атомных станций.

Транспортирование ОЯТ и ВАО воздушным путем редко, но случается. В отношении «гражданских» РМ — в основном при вывозе из ряда стран (Румынии, Венгрии, Польши, Вьетнама, Ливии, Казахстана, Узбекистана, Ганы) сравнительно небольших объемов высокоактивных материалов исследовательских реакторов.

Международная морская организация (IMO) ООН установила собственные требования к морской перевозке радиоактивных материалов, которые фактически предусматривают дополнительную защиту при транспортировании ОЯТ сверх обеспечиваемой ТУКами по предписаниям МАГАТЭ. В 1993 году был принят и 1 января 2001 вступил в силу Международный кодекс по безопасной перевозке морским транспортом ОЯТ, плутония и ВАО (так называемый Кодекс INF). Хотя он носит рекомендательный характер, участники рынка стремятся ему следовать. Кодекс предусматривает три категории морских судов для перевозки РМ, вне зависимости от их тоннажа и возраста: INF1, INF2 и INF3. Судно высшей категории INF‑3 может доставлять грузы с неограниченной суммарной активностью. При этом предъявляются определенные требования к его конструкции, в том числе: двойные, укрепленные, особо прочные, изолированные друг от друга и охлаждаемые грузовые трюмы для контейнеров с высокоактивными материалами; усиленный форштевень; дублирование и пространственное разделение жизненно важных систем (двигательных установок, трансмиссии, валов, гребных винтов, радаров и т. д.). Суда, удовлетворяющие этим требованиям, принадлежат, например, британской компании PNTL, японской NFT, шведской SKB.

PNTL имеет три таких специализированных, однотипных морских транспорта, построенных в 2008–2010 годах в Японии и относящихся к крупнейшим в мире в этом классе (водоизмещением ~9,7 тыс. тонн и дедвейтом ~4,9 тыс. тонн): Pacific Heron, Pacific Egret и Pacific Grebe. Они плавают под флагом Великобритании и перевозят ОЯТ, ВАО, MOX-топливо и плутоний между Японией и Европой, как и три их предшественника, снятые с эксплуатации до 2010 года. Каждое судно рассчитано на перевозку 20 ТУКов с ОЯТ энергетических реакторов.

Компании NFT принадлежат два однотипных транспорта: Kaiei и Rokuei — водоизмещением ~4,9 тыс. тонн и дедвейтом ~2,8 тыс. тонн, построенных в Японии, соответственно, в 2006 и 1996 годах. Каждое способно везти от 12 до 24 ТУКов с ОТВС, в зависимости от типа. Они предназначены для перевозки ОЯТ между объектами ЯТЦ на севере острова Хонсю и атомными станциями страны (все 20 АЭС в Японии расположены у береговой линии).

Шведская SKB с декабря 2013 года эксплуатирует судно Sigrid, построенное в Румынии и относящееся также к категории INF3, но меньшее по размерам, чем транспорты PNTL и NFT (дедвейт — 1,6 тыс. тонн). Sigrid рассчитан на перевозку 12 ТУКов с разным числом ОТВС реакторов PWR и BWR. Швеция осуществляет регулярные внутригосударственные перевозки ОЯТ почти исключительно морем.

В распоряжении Росатома и Военно-морского флота России к началу текущего десятилетия были лишь весьма специфические суда так называемого атомного технологического обслуживания (АТО), функции которых не совпадают с назначением коммерческих транспортов для перевозки ОТВС атомных станций. Суда АТО (такие как «Володарский», «Лепсе», «Северка», «Серебрянка», «Имандра» и другие) создавались для транспортирования и в ряде случаев временного хранения ОЯТ и РАО (иногда жидких) российских кораблей и судов на атомном ходу, а также для других функций, включая операции по замене активной зоны реакторов. Большинство этих судов строились в прошлом веке и устарели морально и физически: в последние 10 лет осуществлялась программа вывода из эксплуатации 16 подобных плавсредств. Естественно, они не имели соответствующих международных сертификатов, необходимых для транспортирования ОЯТ и ВАО через порты и территориальные воды ряда других государств, и не годились для этого по своему функционалу (в то же время иностранные суда разных категорий INF не могли бы выполнять даже транспортные функции АТО из-за неприспособленности к работе в Арктике). Поэтому для морских перевозок за рубежом, которые производились в рамках вывоза ОЯТ реакторов российской конструкции, Росатом фрахтовал зарубежные плавсредства.

В 2011 году у госкорпорации появилось современное многофункциональное транспортное судно ледового класса «Россита», построенное в Италии. Оно может работать и на зарубежных маршрутах, но его основное назначение — перевозка ОЯТ и РАО в северных и северо-западных водах России, где осуществляется программа утилизации атомных судов и кораблей, выведенных из состава Военно-морского и ледокольного флотов. «Россита» дедвейтом около 1,6 тыс. тонн — универсальное судно, способное перевозить контейнеры с ОЯТ, ВАО и стандартные 20-футовые ISO-контейнеры, иногда также используемые для перевозки специальных, небольших ТУКов с ОЯТ и ВАО исследовательских реакторов. «Россита» имеет два изолированных, вентилируемых грузовых трюма, способных вместить 16 контейнеров для ОЯТ ледоколов (ТУК‑18) или контейнеры других реакторов, в том числе ТУК‑108 для ОЯТ подводных и надводных кораблей ВМФ России.

Размах транспортировки ОЯТ и ВАО и его причины существенно различаются по странам. Так, министерство энергетики США оценило долю страны в объеме глобальных перевозок ОЯТ за весь период с начала 1960-х годов в 5−7%, а в числе таких перевозок — в 10−17% (при этом на США сегодня приходится около четверти мировой ядерной генерации, а в прошлые десятилетия приходилось еще больше). Это объясняется тем, что Соединенные Штаты давно отказались от переработки гражданских ОЯТ, но при этом, вопреки планам государства, централизованное на национальном уровне хранение отработавшего топлива в этой стране пока так и не появилось. Поэтому большая часть транспортных операций с ОЯТ носят внутрикорпоративный характер и связаны с перемещением отработавшего топлива из одних хранилищ какой-либо энергокомпании в другие. Большинство таких хранилищ расположены рядом с АЭС. По этим причинам грузооборот ОЯТ в Соединенных Штатах невелик по сравнению с масштабами их атомной отрасли.

Во Франции и Великобритании, наоборот, транспортировка ОЯТ приобрела большой размах, поскольку была обусловлена его массовой переработкой, в том числе «на экспорт» (сегодня — в основном в случае Франции). Япония и некоторые европейские страны (такие как Германия, Бельгия, Нидерланды, Швейцария) были вовлечены в эту практику: отправляли на переработку во Францию и Великобританию свое ОЯТ и получали оттуда топливо и побочные продукты — ВАО. Среди европейских стран это приобрело особый размах в ФРГ, в которой до 2005 года энергокомпании бóльшую часть своих ОТВС посылали на переработку в британский Селлафилд и французский Ля-Аг. В 2005 году были приняты поправки в законодательство Германии, обязывающие владельцев АЭС оставлять отработавшее топливо на хранении в стране. Однако возврат продуктов переработки в ФРГ после этого продолжался.

Японские компании занимались тем же, что обусловило появление дальних океанских перевозок ОЯТ и MOX. В то же время до Фукусимы страна четко следовала стратегии замыкания ядерно-топливного цикла и, в частности, начала создавать собственные предприятия для переработки ОЯТ и производства МОX-топлива. Однако реализация этих планов сильно затянулась (созданные мощности не приняты в промышленную эксплуатацию до сих пор), что сдерживает рост масштабов внутрияпонских перевозок РМ, наряду с общей депрессией атомной отрасли страны после аварии на АЭС «Фукусима-I».

Во Франции на протяжении многих лет и до настоящего времени большая часть ОЯТ, выгружаемых из реакторов, транспортировалась в Нормандию для переработки. Полученный в результате плутоний и часть регенерированного урана отправлялись в Маркуль и Романс для производства нового топлива. Учитывая масштаб ядерной генерации страны (58 действующих энергетических реакторов) и операции с зарубежными ОЯТ, Франция стала одним из крупнейших мировых транспортных центров перевозки ОЯТ и ВАО, как и прочих радиоактивных материалов.

Великобритания, которая раньше не менее широко, чем Франция, практиковала переработку собственного и зарубежного ОЯТ, в нынешнем десятилетии отказалась от уже созданной (рассчитанной на экспорт) фабрикации MOX-топлива и сократила объемы переработки. В то же время в стране осуществляется масштабная программа вывода из эксплуатации объектов ядерного наследия, сопряженная с транспортировкой РМ, главным образом низкой или средней активности. Основные маршруты перемещения партий высокоактивных или делящихся материалов — в Селлафилд (северо-запад Англии) и из него, в том числе за рубеж.

В России транспортировка РМ, развитая и раньше, в последние годы заметно возросла. Ее движущими силами стали развитие переработки ОЯТ, масштабная утилизация атомоходов и РИТЭГов, приведение в порядок береговой инфраструктуры Военно-морского флота, расширение практики централизованного хранения отработавшего топлива и систематизация политики в сфере обращения с РАО и вывода из эксплуатации ядерных и радиационно опасных объектов. Все это уже привело к заметному росту грузооборота ОЯТ и ВАО, а в перспективе он еще больше увеличится. Готовясь к этому, Росатом проводит реорганизацию в этой сфере, модернизируя транспортную инфраструктуру, консолидируя под централизованным управлением транспортные активы и системы контроля перевозок, что должно повысить их координацию и эффективность. В последние годы нормативное регулирование транспортировки в основном приведено в соответствие с международными нормами — стандартами МАГАТЭ.

РМ в России перевозят главным образом от атомных станций и исследовательских площадок, расположенных в европейской части страны, объектов флота на Северо-Западе и Дальнем Востоке. Большинство маршрутов сходятся на комбинате «Маяк» в Челябинской области, где происходит переработка, и ГХК на юге Красноярского края, где расширяется централизованное хранение ОЯТ реакторов ВВЭР‑1000 и РБМК‑1000, а в перспективе планируется развитие второго центра промышленной переработки ОЯТ. Помимо перевозок с пунктами назначения в России, происходит и транзитное транспортирование РМ: ежегодно Росатом выдает от ~40 до ~90 разрешений на такие перевозки, осуществляемые преимущественно через Северо-Запад и Дальний Восток страны.

К чему все идет
В последние два-три десятилетия сектор перевозок РМ переживает глубинную трансформацию, последствия которой по-настоящему проявятся в недалеком будущем. Это происходит благодаря нескольким факторам.

Рост масштабов ядерной генерации и сроков эксплуатации АЭС в целом ряде стран привел к постепенному заполнению пристанционных хранилищ «мокрого» типа. При этом сроки «мокрого» хранения объективно ограничены коррозией оболочек твэлов, что ведет к росту объема некондиционного топлива и увеличению рисков распространения радиоактивного загрязнения. По этим причинам все большее распространение приобретает «сухое» хранение ОЯТ. Например, в США эта практика внедряется с середины 1980-х годов и ныне «сухими» хранилищами оборудованы примерно ¾ действующих и снятых с эксплуатации АЭС страны. Подобные хранилища получили распространение и в ряде других государств, круг которых расширяется. При этом для «сухого» хранения стали все чаще применяться специально созданные двухцелевые контейнеры, рассчитанные как на транспортировку, так и на длительное (порядка 50−60 лет) хранение ОЯТ и ВАО.

В одном из вариантов «сухой» технологии ОТВС помещаются в герметично запаянные пеналы, которые при необходимости транспортирования загружаются в ТУКи. Однако появились и другие технологии, позволяющие, единожды загрузив контейнер отработавшими сборками без пенала, не извлекать из него ОТВС в течение многих десятилетий и при необходимости перевезти эти контейнеры в виде ТУКов на другую площадку, где и поместить на дальнейшее хранение. При этом многие государства создают централизованные в общенациональном масштабе промежуточные хранилища ОЯТ и (или) ВАО, а в ряде стран (Швеции, Финляндии, России, Германии) они уже действуют.

Со временем бóльшая часть высокоактивного материала должна быть перемещена в подобные хранилища; унификация технологий хранения и транспортировки становится подготовкой к этому процессу и оптимизирует его, сокращая объем перегрузочных операций и снижая риски. Такая схема перспективна в том числе и для государств, вставших на путь замыкания ядерно-топливного цикла, поскольку переработка накопленных ОЯТ займет не одно десятилетие, что требует их безопасного промежуточного хранения, а значит, и перевозки.

Старение и вывод из эксплуатации объектов атомной генерации, исследовательской и военной инфраструктуры также вызывают необходимость перевозки растущих объемов РМ. Этот фактор все больше проявляется в странах со старейшей атомной индустрией, таких как США, Россия, Великобритания, Франция, Канада. К ним добавляются Германия, Бельгия, Швейцария, Япония и другие, планирующие ускоренный вывод на всех или многих площадках. В таких государствах возникает потребность в перевозке не только ОЯТ и ВАО, но и больших единичных объемов НАО и САО, связанных с демонтажом части объектов использования атомной энергии и рекультивацией площадок. В то же время ряд снятых с эксплуатации объектов ядерного наследия фактически законсервированы в «полуразобранном» состоянии и ждут своего часа для демонтажа наиболее активных элементов, что по прошествии времени дополнительно подхлестнет перевозки РМ.

Нарастающий объем ОЯТ требует ускоренного перехода к их промежуточному хранению, сокращения сроков выдержки. В то же время тенденция к росту уровней обогащения топлива, повышению выгорания и удлинению топливных кампаний в ядерной генерации требует, наоборот, либо увеличения сроков выдержки, либо создания технологий «сухого» хранения и транспортировки, рассчитанных на более «горячие» ОТВС. В силу перечисленных причин выбор делается в пользу разработки контейнеров, устойчивых к «горячим» ОЯТ.

Развитие реакторных технологий, появление РУ поколений III+ и IV дополнительно усиливают названный фактор. В частности, максимальное проектное выгорание для легководных реакторов последнего поколения (до ~65 МВт·сут./кг урана и более) на 30−40% превышает изначальные показатели конструкций, введенных в строй в 1970—1980-х годах, а проектный уровень обогащения подпитки вплотную подходит к 5%. Ряд уже внедряемых, принципиально новых конструкций следующего поколения (быстрые реакторы, ВТГР, в дальнейшем жидкосолевые) потребует дополнительного повышения стандартов устойчивости контейнеров для перевозки и хранения ОЯТ.

В Таблице 2 приведены примеры современных контейнеров/ТУКов разных поставщиков.

Подобные качественные изменения происходят на фоне роста масштаба мировой атомной индустрии, географического и отраслевого расширения сфер применения ядерных технологий. В добавление к этому возникает бум внедрения малых реакторов, и если он не потеряет темп, то сфера транспортировки РМ столкнется с необходимостью вывоза ОЯТ и РАО с кратно возрастающего числа площадок.

Расширение масштабов промышленной переработки ОЯТ и производства топлива из его продуктов также стимулирует транспортировку ОЯТ и ВАО. Наряду с развитием внутригосударственного транспорта таких РМ это может привести к перегруппировке дальних перевозок. Например, ожидаемое в ближайшие годы появление широкомасштабной переработки ОЯТ и фабрикации MOX-топлива в Японии уменьшит (а в перспективе и устранит) необходимость в нынешнем двустороннем трафике радиоактивных материалов между Европой и Японией. В дальнейшем Япония и Китай могут превратиться в новых игроков на международном рынке переработки, а Россия — качественно изменить свою роль на нем: не только возвращать часть ОЯТ на хранение и переработку, но и поставлять за рубеж топливо на основе регенерата. Все это приведет к переориентации международных транспортных потоков ОЯТ энергетических реакторов, ныне замкнутых преимущественно на Франции.

На таком фоне Россия столкнулась с необходимостью модернизации контейнерного парка, которая особенно важна для нее как одного из ведущих экспортеров ядерных технологий. Действующий парк российских одноцелевых контейнеров для разных ВВЭР (модификации ТУК-10 и ТУК‑13 для ВВЭР‑1000 и ТУК‑6 для ВВЭР‑440) был создан в конце прошлого века и не удовлетворяет современным требованиям. Ряд стран, эксплуатирующих реакторы российских конструкций (например, Чехия и Болгария), уже обустраивают пристанционные «сухие» хранилища с помощью двухцелевых ТУКов зарубежных поставщиков, предлагающих свои решения для ОЯТ ВВЭР‑440 и ВВЭР‑1000. Аналогичные «сухие» хранилища рассматривают некоторые новые реципиенты российских реакторных технологий, и если Россия не предложит им свои варианты, они обратятся к уже готовым разработкам конкурентов Росатома.

Начавшееся проникновение госкорпорации на рынок топлива западных конструкций реакторов (со сборками ТВС-Квадрат) также делает актуальным вопрос о создании двухцелевого ТУКа для ОЯТ зарубежных дизайнов. Первая коммерческая поставка такого топлива осуществляется в Швецию, которая вывозит все отработавшее топливо со своих станций на централизованное промежуточное хранение.

Планы Росатома по завоеванию части зарубежных рынков бэкенда, в том числе за счет переработки зарубежных ОЯТ и поставки РЕМИКС-топлива, тоже потребуют внедрения универсальных российских технологий перевозки и хранения ОЯТ и ВАО, способных заменить лучшие иностранные аналоги. Иначе в этом сегменте рынка российский поставщик окажется зависимым от зарубежных технологий.

Между тем процесс обновления российского контейнерного парка, пожалуй, несколько отстал от того прорыва, который госкорпорация демонстрирует на мировом рынке реакторных технологий: только начинается внедрение нового поколения ТУКов для отработавшего топлива, таких как ТУК‑141О для ВВЭР‑1000/-1200 и ТУК‑140 для ВВЭР‑440, относящихся к типу B (U). В них внедрен ряд нововведений по сравнению с контейнерами предшествующего поколения: повышенная емкость и теплостойкость, два барьера герметизации, твердая нейтронная защита, новый для России материал корпуса (высокопрочный чугун с вкраплениями шаровидного графита — ВЧШГ) и т. д. Однако не ясно, способны ли эти первые образцы обеспечить долговременное (до 60 лет) хранение ОТВС на площадках «сухих» хранилищ. Во всяком случае, с тех пор как свежая разработка для ВВЭР‑1000/-1200 обзавелась новой литерой в названии (ТУК‑141О вместо ТУК‑141), о ней стали говорить как о сугубо транспортном контейнере. Для российского рынка совмещение функций транспортировки и хранения в принципе не обязательно: ОЯТ ВВЭР‑440 после выдержки идут на переработку; в отношении отработавшего топлива ВВЭР‑1000 планируется то же самое, а технологии централизованного «сухого» хранения ОЯТ ВВЭР‑1000 на ГХК все равно предполагают выгрузку ОТВС из контейнеров и их помещение в «местные», герметичные (запаиваемые) пеналы, которые, в свою очередь, вставляются в стационарные, герметизируемые гнезда хранилища. Однако для некоторых зарубежных рынков предпочтительна возможность именно контейнерного хранения.

Наряду с названными, в России разработан и ряд других ТУКов, прежде всего также для ОТВС реакторов ВВЭР‑1000/-1200, но вопрос об их внедрении остается открытым. Очевидно, что при появлении топлива нового поколения для ВВЭР‑1200, которое пока еще создается, может возникнуть потребность в дальнейшей адаптации ТУКов к будущим ОЯТ.

В общем, рыночный сегмент транспортирования РМ в России и за рубежом находится в преддверии скорых перемен. Ожидать стабилизации этого рынка в долгосрочной перспективе тоже не приходится: строительство объектов централизованного захоронения ОЯТ и (или) ВАО, которое планируют многие страны, а некоторые уже реализуют, приведет к «великому переселению» ОЯТ: постепенной перевозке к местам захоронения всего объема отработавшего топлива и ВАО в государствах, избравших открытый ядерно-топливный цикл. Те страны, которые сделали другую ставку — на ЗЯТЦ, также будут создавать могильники и перевозить к ним весь объем образующихся высокоактивных отходов. Все это предопределяет значительное увеличение грузооборота радиоактивных материалов, усложнение их логистики и ужесточение конкуренции между поставщиками технологических решений в перспективе ближайших десятилетий.