Бесконтактное механическое измельчение компонентов из нержавеющей стали на ядерном объекте

Нержавеющая сталь используется повсеместно на ядерных объектах — это трубопроводы основного контура, элементы корпусов, внутренние облицовки резервуаров, несущие конструкции, техническое оборудование с остаточным загрязнением. При демонтаже неизменно требуется механическое измельчение этих компонентов. Однако основная задача — не сама резка, а обеспечение её безопасности в условиях загрязнения материалов и ограничений по методам обработки на рабочей площадке.

Традиционные термические методы — плазменная резка, резка с применением горючих газов — широко применяются для разделки стали. В большинстве индустриальных случаев они быстры и экономичны. Но на ядерном объекте возникает серьёзная опасность: тепловое воздействие на срезе приводит к испарению радиоактивных загрязнений и образованию аэрозольных выбросов, которые разносят активированные частицы в атмосферу рабочей зоны. Удержание и контроль такого вторичного загрязнения требует значительных технологических и финансовых затрат. Альтернативой выступает механическая резка, полностью исключающая тепловой контакт и образование опасных испарений.

В данном проекте выполнялось измельчение изделий из аустенитной нержавеющей и конструкционной стали на ядерном объекте. Использование термических методов было исключено из-за требований по контролю распространения загрязнений.

Основные ограничения заключались не в трудности резки как таковой, а в невозможности применения обычных методов.

Запрет на термические методы был не вопросом предпочтений, а жёстким требованием площадки. Тепло, возникающее при резке загрязнённых участков, не ограничивается только зоной разреза — оно способствует переносу летучих соединений и мелкодисперсных частиц в атмосферу рабочей зоны, формируя трудноконтролируемую зону внутреннего загрязнения с большими затратами на дезактивацию. Механическая резка локализует загрязняющие вещества на месте разреза, в твёрдом состоянии, где они подлежат улавливанию и последующему удалению системой аспирации.

Компоненты, подлежащие измельчению, имели чётко определённый статус загрязнения. Процесс резки не должен был приводить к повторному распространению загрязнений — через дым, брызги или аэрозоли — за пределы непосредственной рабочей зоны. Это требовало чистых поверхностей реза, контролируемой стружки и полной локализации процесса. Любой метод, не гарантировавший указанные параметры, не рассматривался, независимо от скорости раскроя.

Типоразмеры изделий были разнородными. В задачи входила резка трубчатых, плоских и составных элементов различной геометрии. Такой состав требовал универсального метода, который позволял избежать частых переналадок оборудования и, как следствие, увеличения времени работы в контролируемой зоне и дозовой нагрузки на персонал.

Измельчение компонентов для захоронения отходов не допускает приблизительных решений. Итоговые размеры определяют возможность размещения изделия в контейнере, соответствующем классу отхода. Детали с превышением габаритов требуют дополнительной подгонки — а значит, роста трудоёмкости и повторной работы в зоне контроля. Каждый разрез должен быть точным с первой попытки.

Существуют различные механические методы резки нержавеющей стали, однако выбор пал на алмазный канат по трем основным причинам.

Во-первых, отсутствие термического воздействия на срезе. Канат работает за счёт истирания, с механическим снятием материала, без плавления. Нет зоны термического влияния, нет дыма и аэрозоля с поверхности реза. В условиях, где недопустимо образование аэрозолей с заражённого материала, это ключевое преимущество.

Во-вторых, универсальность по геометрии. Канат прокладывается по сложному контуру, позволяя за один проход разделывать трубные элементы, а плоские компоненты резать с ЧПУ управлением, программируя любую траекторию. Всё оборудование остаётся неизменным; переналадка ограничивается прокладкой каната под новое сечение.

В-третьих, высокое качество поверхности. Алмазный канат обеспечивает чистый рез с минимальным заусенцем и стабильными размерами. Компоненты с готовой геометрией сразу направляются в тару для отходов, без доработки. В программах с жёстким дозовым контролем это является безусловным плюсом.

Всю совокупность элементов — трубы, плоские детали и сборки — перерабатывали на алмазно-канатном станке без необходимости механических доработок между сменой типа изделия. Перекладывался только маршрут каната.

Термические методы не применялись ни на одном этапе. Мониторинг воздушных выбросов в процессе показал отсутствие случаев загрязнения, связанных с операциями резки. Главная задача по полной локализации загрязнений была выполнена на всех этапах.

Все твёрдые выделения процесса резки улавливались встроенной системой аспирации и поступали в герметичные контейнеры. Их последующая классификация и транспортировка к месту хранения осуществлялась напрямую из этих ёмкостей.

Ещё одно практическое преимущество: отсутствие необходимости специальных разрешений на проведение горячих работ. На объектах ядерного топливного цикла получение таких разрешений значительно ограничивает планирование. Механическая резка полностью избавляет от этих административных задержек.

С первого же реза детали соответствовали параметрам упаковки для отходов. Повторный отрез не понадобился ни для одного элемента.

Как и во всех наших проектах по выводу из эксплуатации ядерных мощностей, конкретная информация — заказчик, площадка, параметры работ — засекречена. Здесь приведён исключительно технический объём и подход.

Если у Вашей компании есть компоненты из стали в рамках вывода из эксплуатации или модификации ядерного объекта, где использование термических методов исключено или затруднено — это именно тот вид работ, которым мы занимаемся. Оборудование Dinosaw Machine обеспечивает механические решения на базе алмазных канатных пил для резки стальных компонентов в радиационно-контролируемых зонах с возможностью конфигурирования под геометрию и требования утилизации каждого проекта.

Свяжитесь с нами для обсуждения Ваших задач по резке.