Моніторинг відпрацьованого палива: нові дані з Чорнобиля

Українські дослідники представили нові результати щодо моніторингу відпрацьованого ядерного палива, яке зберігається на сухому сховищі Чорнобильської АЕС. Робота зосереджена на вивченні поведінки паливних збірок протягом тривалого часу — до 100 років, що є ключовим для забезпечення безпеки таких об’єктів. Дослідження стало частиною міжнародного проєкту МАГАТЕ, спрямованого на оцінку систем зберігання при тривалій експлуатації. Особливу увагу приділено новому сухому сховищу відпрацьованого палива, відомому як ССВЯП-2, яке почало працювати у 2021 році після завершення будівництва та тестування.

Сухе сховище на Чорнобильській АЕС призначене для зберігання відпрацьованого палива з реакторів типу РБМК, що раніше експлуатувалися на станції. Воно приймає паливо, яке перед цим зберігалося у вологому сховищі ССВЯП-1 протягом 30 років.

Проєктна потужність нового об’єкта становить 2500 паливних збірок на рік, а загалом тут планується розмістити понад 21 тисячу одиниць. Система включає спеціальні двостінні контейнери, які поміщають у бетонні модулі, забезпечуючи герметичність та захист від радіації. Такі контейнери розраховані на зберігання протягом століття, але з часом їхні матеріали можуть зазнавати деградації, що вимагає ретельного контролю.

Одним із головних завдань дослідження було створення програми управління старінням, яка охоплює ключові компоненти сховища, такі як бетонні модулі, контейнери та обладнання для їх транспортування. Ця програма передбачає регулярний моніторинг стану конструкцій, щоб вчасно виявляти ознаки корозії чи тріщин. Наприклад, для контейнерів із нержавіючої сталі проводяться візуальні огляди за допомогою бороскопів, які дозволяють фіксувати стан зовнішньої поверхні у важкодоступних місцях. Також застосовується програма контрольних зразків, коли зразки металу, аналогічні тим, що використовуються у контейнерах, періодично тестуються на міцність та зміни властивостей.

Температурний контроль став ще одним важливим аспектом роботи. Через високі радіаційні поля прямі вимірювання тепла від палива неможливі, тому вчені використовують непрямі показники — температуру повітря, що виходить із вентиляційних каналів бетонних модулів. Система природної конвекції охолоджує контейнери, а температура повітря фіксується датчиками у кожній комірці модуля. Дослідження показало, що навіть у найекстремальніших умовах температура оболонок палива не перевищує 300 градусів Цельсія, що відповідає встановленим безпечним межам.

Радіаційний моніторинг також відіграє ключову роль. На об’єкті вимірюють концентрацію аерозолів та інертних газів у повітрі, рівень поверхневого забруднення та нейтронну дозу. Це дозволяє стежити за станом захисних бар’єрів і вчасно реагувати на можливі відхилення. Окремо вчені проаналізували теплові процеси у різних сценаріях — від нормальної експлуатації до аварійних ситуацій, таких як закриття вентиляційних отворів чи пожежі. Результати підтвердили, що система зберігання залишається безпечною навіть за таких умов.

Дослідження проводилося на другому етапі проєкту МАГАТЕ під назвою «Оцінка ефективності систем зберігання при тривалій експлуатації». Перший етап уже розкрив особливості деградації сухих сховищ, а нинішня робота поглибила розуміння методів моніторингу. Отримані дані важливі не лише для України, де діють сховища для палива з реакторів РБМК та ВВЕР, а й для інших країн, які стикаються з подібними викликами. Наприклад, аналогічні об’єкти функціонують на Запорізькій АЕС та у Центральному сховищі в Чорнобильській зоні відчуження.

Розроблені методи моніторингу та управління старінням можуть стати основою для вдосконалення нормативної бази та підвищення надійності зберігання відпрацьованого палива в усьому світі. Дослідження виконали Олексій Шугайло та Світлана Смишляєва з Державного науково-технічного центру з ядерної та радіаційної безпеки у Києві, який активно співпрацює з українським регулятором та міжнародними партнерами. Їхні висновки опубліковано у журналі «Ядерна та радіаційна безпека» за 2025 рік.