Проблема количества и состояния ядерного топлива в разрушенном 4-ом энергоблоке Чернобыльской АЭС является одной из ключевых при определении состояния ядерной, радиационной и экологической безопасности "Укрытия". На сегодня можно считать установленным, что внутри блока осталось свыше 95% топлива от начальной загрузки.
По оценкам ученых, общее количество ядерноопасных делящихся материалов составляет около 200 тонн. Однако исследователям не удалось получить достоверной информации относительно многих мест в объекте "Укрытие", где может находиться заметное количество топлива.
Облученное ядерное топливо в настоящий момент находится внутри "Укрытия" в виде следующих модификаций ТСМ:
- застывшие лавоообразные материалы, которые образовались во время активной стадии аварии при высокотемпературном взаимодействии топлива с конструкционными материалами блока и распространились по подреакторным помещениям;
- мелкодисперсное топливо (пыль), горячие топливные частицы, которые наблюдаются почти во всех помещениях блока и образцах почвы в ближней и дальней зонах объекта;
- фрагменты активной зоны, большая часть которых выброшена взрывом на верхние этажи блока, в частности, в центральный зал;
- растворимые формы соединений урана, плутония, америция. Причина появления таких соединений – разрушение различных модификаций топлива под действием ряда факторов, основным из которых является вода, проникающая через неплотности кровли "Укрытия".
За последние годы в состоянии лавообразных ТСМ происходят выраженные изменения внешнего вида, такие как постепенное разрушение их поверхности, которое сопровождается заметным пылеобразованием. Решение проблемы ТСМ является необходимым условием преобразования "Укрытия" в экологически безопасную систему.
Извлечение ТСМ является обязательным, потому что законодательство Украины запрещает захоронение долго существующих и высокоактивных отходов (в том числе и ТСМ) в хранилищах любых типов, кроме хранилищ, размещенных в стабильных геологических формациях. Именно поэтому объект “Укрытие” не может быть преобразованным в хранилище ТСМ и долго существующих РАО. Для преобразования “Укрытия” в экологически безопасную систему недостаточно сооружения нового безопасного конфайнмента или омоноличивания существующего ОУ. ТСМ и долго существующие РАО должны быть изъяты и захоронены согласно установленным нормам. Сооружение нового конфайнмента без намерения в будущем извлечения этих материалов не является решением проблемы, а является перекладыванием ее на плечи следующих поколений.
Поэтому в рамках реализации проекта SIP согласно задачам 14, 19, 20 предусматривается характеризация ТСМ (определение их местонахождения, количества и свойств), создание технических условий для постоянного мониторинга, разработка стратегии их извлечения и разработка возможной технологии извлечения с проведением демонстрации на примере отдельного скопления ТСМ.
Проведение полномасштабной характеризации ТСМ, предусматривающей отбор проб и создание горячих камер, связано с большими дозо - и трудозатратами и, исходя из принципов ALARA, нецелесообразно. Поэтому была зафиксирована необходимость разработки программы мониторинга поведения ТСМ в течение времени до извлечения и во время извлечения ТСМ. Учитывая, что извлечение ТСМ это достаточно длительный период, программа мониторинга состояния ТСМ должна позволить контролировать состояние ТСМ и обеспечить возможность принимать необходимые меры по ограничению неблагоприятного развития событий.
С этой целью в августе 2003 года был заключен контракт на разработку программы контроля обращения с ТСМ с Институтом проблем безопасности АЭС НАН Украины (ИПБ АЭС) и Российским научным центром "Курчатовский институт".
На основании изучения долгосрочного поведения ТСМ специалистами РНЦ “Курчатовский институт” и ИПБ АЭС определены требования к программе мониторинга поведения ТСМ. Предварительная оценка предложений РНЦ КИ и ИПБ АЭС показывает, что ряд направлений мониторинга ТСМ может выполняться с применением подсистем ядерного и радиационного мониторинга ИАСК в комплексе с ИБДУ. Разработано соответствующее концептуальное техническое решение.
Документом “Стратегия извлечения ТСМ и обращения с РАО. План дальнейших действий” планируется разработать и реализовать в рамках ПОМ программу мониторинга поведения ТСМ, и также разработать рекомендуемые превентивные мероприятия по смягчению последствий неблагоприятных изменений состояния ТСМ, практическая реализация которых не входит в SIP.
Предварительная стратегия обращения с ТСМ предлагает отложить извлечение до того времени, когда будет создано хранилище для окончательного захоронения ТСМ, то есть на несколько десятилетий, а тем временем выполнять постоянный мониторинг состояния ТСМ. Учитывая этот запас времени, было признано нецелесообразным для разработки Стратегии извлечения ТСМ разрабатывать ранее предусмотренный прототип технологии извлечения ТСМ, поскольку могут появиться более совершенные и безопасные технологии обращения с высокоактивными РАО, а прототип технологии за это время может устареть. Поэтому Международная Координационная Группа экспертов не рекомендовала продолжать работы по данному направлению. При этом следует учитывать, что необходимые данные для разработки Стратегии извлечения ТСМ по стоимости, трудо- и дозозатратам могут быть получены в ходе реализации раннего демонтажа нестабильных конструкций ОУ.