Каркасы для саркофага над аварийным блоком Чернобыльской АЭС

Сегодня, 30 ноября 2022 года - день принятия Госкомиссией проекта “Укрытие”. В этот день ровно 36 лет назад четвёртый блок Чернобыльской АЭС был защищён специальным, не пропускающим излучение, саркофагом. Участникам этого опасного и необычайно сложного процесса удалось совершить невозможное – менее чем за полгода соорудить надёжный изолирующий купол в тяжёлых радиационных условиях.

Генеральным проектировщиком саркофага был назначен Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт энергетической технологии. Научное руководство возглавил Институт атомной энергии им. Курчатова.

Радиационная разведка

Сперва встал вопрос, как именно в максимально сжатые сроки разработать конструкцию постоянной защиты окружающей среды от ионизирующего излучения. Было очевидно, что все развалы и завалы должны быть укрыты или бетоном, или грунтом, или другими материалами, исключающими влияние излучения. Но как при закрытом аварийном блоке создать системы контроля поведения активной массы реактора и при необходимости воздействовать на него?

Учёные решили разработать систему разведки радиационных полей вокруг четвёртого блока. Для этой цели оборудовали три машины. На защиту от радиации каждой ушло до 20 т свинца. Выяснилось, что сила радиации на месте развала доходила до 2 тыс. Р/ч. Если бы машина в этой зоне заглохла, вытащить ее было бы нечем. Люди, находящиеся внутри, отдавали себе отчёт в том, что рискуют жизнью.

Разработки учёных

Нижний ярус строительных конструкций в аварийной зоне мог не выдержать температурных нагрузок. Была велика вероятность проседания реактора и как следствие - прожигание грунта, что привело бы к радиоактивному загрязнению грунтовых вод. Учёные смогли решить эту задачу сооружением огромного железобетонного монолита, который должен был стать не только фундаментом, но и нести охлаждающую функцию. Внутри решено было разместить трубы для подачи воды с целью охлаждения пространства под реактором.

Весь июнь шли работы по монтажу “холодильника”: проложили тоннель длиной 136 м, шириной 2 м и высотой 2,4 м. Температура в тоннеле достигала 60 °C.

Позже конструкции теплообменника забетонировали, создав дополнительный барьер выходу радиоактивности в окружающую среду.

18 вариантов проекта

Никто никогда не сталкивался с задачей захоронения радиационных объектов. Аналогов и технических решений в отечественной и мировой практике не было.

Проектировщики выдвинули 18 вариантов проекта. Все варианты в соответствии с технико-экономическими расчётами требовали большого расхода строительных материалов, а главное — ​времени.

Остановились на варианте, который позволил существенно сократить срок строительства. Для возведения «Укрытия» в качестве опор несущих конструкций использовались сохранившиеся и полуразрушенные конструкции энергоблока.

Схема защиты была поэтапной. Каждая новая операция проводилась под радиационной защитой конструкций, возведённых на предыдущих этапах. Последовательно бетонировали территорию промплощадки слоем до 500 мм, возводили защитные стены высотой до 8 м по всему наружному периметру.

Каркас саркофага

Стены саркофага построили из специальных железнодорожных платформ, на которые монтировали металлические блоки с опалубкой, образующие несущий каркас. Платформы бульдозерами толкали в зону установки, а затем бетонировали.

В строительстве защитного сооружения приняли участие 90 тыс. человек.

Опорой для западной стороны аварийного блока стала сохранившаяся монолитная стена. Её укрепили стальным арматурным каркасом, заполненным бетоном. Для северной стороны построили каскадную стену, на восточной стороне сделали защиту из двух оставшихся монолитных выхлопных шахт. Для центральной и южной сторон спроектировали металлическую балку «Мамонт» длиной 70 м, высотой 6 м, шириной 2,4 м, массой вместе с траверсой 180 т. Чтобы её установить с приложением огромных усилий были изготовлены две опоры, основанием которых послужил завал из обломков строительных конструкций высотой до 6 м. Основания под опоры были надёжно закреплены бетоном и другими материалами.

Монтаж металлических конструкций

Монтажные работы велись с помощью немецких кранов Demag грузоподъемностью 650 тонн. Краны поступили на Чернобыльскую АЭС в разобранном виде. Наши монтажники разобрались не только в механике, но и в электронике и смогли оперативно запустить краны в работу.

Менее чем за полгода было уложено около 400 тыс. м3 бетона, смонтировано более 7,3 тыс. т металлоконструкций, снято и перемещено 90 тыс. м3 грунта. Саркофаг спроектировали всего за три месяца — с 20 мая по 20 августа, а монтировали с июня по ноябрь 1986 года.  

Защитная конструкция «Укрытие» была рассчитана на эксплуатацию до 2006 года. В 2004–2008 годы его конструкции укрепили, а в 2019 завершилось строительство нового саркофага.

Новый саркофаг

Защитное сооружение в виде арки со специальной двойной обшивкой было сдано в эксплуатацию 10 июля 2019 года и рассчитано на 70-100 лет службы. Это огромный многофункциональный комплекс, разработанный специально для преобразования объекта «Укрытие» в экологически безопасную систему.

Ширина нового саркофага: 260 метров; высота: 110 метров;

Длина: 165 метров;

Вес конструкций: 36,2 тысяч тонн;

Количество рабочих: около 3000 человек;

Проект стоил 2,15 млрд евро.

Арку соединяли возведением двух половин поочередно. Они были соединены вместе перед финальной частью работ – наездом на старый саркофаг.

По сообщениям СМИ, новый саркофаг стал крупнейшим передвижным наземным сооружением на момент постройки.

Применение сварных арматурных каркасов в подобных проектах впечатляет, но хотелось бы изготавливать такие масштабные конструкции исключительно в гражданском и инфраструктурном строительстве для промышленных объектов, направленных на улучшение качества жизни и не представляющих опасности для окружающей среды.

Материал подготовлен на основе открытых источников сети Интернет.