O użyciu pojazdów opancerzonych w strefie awarii w Czarnobylu
Podczas likwidacji największej na świecie katastrofy radiacyjnej w elektrowni jądrowej w Czarnobylu użyto dużej liczby różnych pojazdów opancerzonych, w tym inżynieryjnych. Jednak nie wszystkie z nich zdały tak trudny test ze względu na wady konstrukcyjne i wręcz błędy w organizacji działania w strefie wypadku. Zostało to szczegółowo napisane w artykule Yu.P. Kostenko, opublikowanym w 1989 roku w czasopiśmie „Biuletyn Sprzętu Pancernego” – publikujemy go tutaj.
Analiza użytkowania pojazdów opancerzonych w warunkach skażenia radiacyjnego
Doświadczenie wykorzystania próbek pojazdów opancerzonych w pracach nad eliminowaniem skutków awarii w Elektrowni Jądrowej w Czarnobylu (CEJ) pozwoliło zidentyfikować niedociągnięcia w projektowaniu i organizacji eksploatacji pojazdów w warunkach skażenia radiacyjnego.
Podczas usuwania skutków awarii w Czarnobylu gąsienicowe pojazdy inżynieryjne IMR-2, opancerzone pojazdy naprawczo-ratownicze (BREM) i amfibie transportowe PTS-2, a także kołowe bojowe pojazdy rozpoznawcze i patrolowe BRDM-2РХ i BTR-70 opancerzone używano nośników.
Rozważmy zagadnienia związane z konstrukcją tych maszyn.
Ochrona załogi
Prawie wszystkie te pojazdy przed wysłaniem do elektrowni jądrowej w Czarnobylu zostały wyposażone w dodatkową ochronę przeciwradiacyjną (RAP) w postaci płyt ołowianych instalowanych wewnątrz i na zewnątrz pojazdu w miejscu pracy załogi. W przypadku BREM, PTS-2 i BTR-70 działanie to uzasadnia fakt, że pojazdy te nie są przeznaczone do pracy w warunkach podobnych do tych, które powstały w elektrowni jądrowej w Czarnobylu.
Pojazdy IMR-2 i BRDM-2РХ są przeznaczone specjalnie do pracy w strefie zniszczenia na terenach objętych atakami nuklearnymi. A fakt, że aby móc pracować w strefie rzeczywistego skażenia radiacyjnego, należało pilnie wyposażyć je w dodatkowy PRZ w terenie, świadczy o bardzo uproszczonym podejściu (zarówno na etapie opracowywania TTT, jak i w trakcie powstania tych maszyn) po ocenę możliwego wpływu promieniowania γ na załogę.
Zasadnicza różnica w charakterze wpływu (na personel i sprzęt) konwencjonalnego broń w strefie działań bojowych i radiacyjnych w strefie skażenia radiacyjnego jest to, że w pierwszym przypadku obowiązują probabilistyczne prawa zniszczenia, a w drugim – prawo całkowite (cały sprzęt i cały personel znajdujący się w strefie skażenia jest narażony na promieniowanie ).
W tym zakresie istnieje potrzeba znacznego doprecyzowania wymagań dotyczących ochrony załogi i utrzymania sprawności pojazdów w strefie skażenia radiacyjnego. Jeżeli przy projektowaniu pojazdów ochronę załogi obliczono biorąc pod uwagę fakt, że źródłem promieniowania jest zanieczyszczona gleba, a promieniowanie γ działa z dolnej półkuli, to doświadczenie na terenie elektrowni jądrowej w Czarnobylu pokazało, że źródła promieniowania w tym rejonie zniszczeń znajdują się na ziemi, na ruinach budynków, w tym ocalałych fragmentach dachów, a w lesie takimi źródłami są korony drzew. W związku z tym załoga musi być chroniona zarówno z dolnej, jak i górnej półkuli.
Przystosowanie maszyn do dekontaminacji
Doświadczenie pokazuje, że ze względu na cechy konstrukcyjne maszyn ich odkażanie jest trudne. Najbardziej nieudaną maszyną pod tym względem jest IMR-2. Obfitość otwartych wnęk i trudno dostępnych miejsc w sprzęcie inżynieryjnym i na zewnątrz maszyny, do których łatwo przedostaje się radioaktywny pył i brud, których następnie nie można całkowicie usunąć, powoduje, że podczas dekontaminacji maszyny tej nie można umyć do poziomie umożliwiającym jego usunięcie z zanieczyszczonego obszaru.
Projekt i instalacja filtra powietrza silnika (AC) wymagają ulepszeń we wszystkich pojazdach (kołowych i gąsienicowych), które muszą poruszać się w strefie skażenia radioaktywnego. Podczas pracy w skażonym obszarze VO zamienia się w koncentrator pyłu radioaktywnego, dlatego jego konstrukcja musi być taka, aby czas poświęcony na jego wymianę był minimalny. Wskazane jest posiadanie jednorazowego elementu filtrującego. Jeśli nie jest to możliwe, należy zapewnić skuteczne płukanie.
Zagadnienia obsługi i utrzymania pojazdów IMR-2 pracujących w strefie Elektrowni Jądrowej w Czarnobylu rozważymy na przykładzie dwóch oddziałów (każdy z sześciu takich pojazdów) przybywających z Karpackiego Okręgu Wojskowego. Pierwszy oddział przybył do strefy elektrowni jądrowej w Czarnobylu 29 kwietnia, drugi - 6 maja 1986 r. Pojazdy obu oddziałów brały udział w zbieraniu i zakopywaniu radioaktywnych produktów awarii, przy wycince drzew i karczowaniu skażonego martwego lasu, przy montażu szalunków ochronnej ściany biologicznej na terenie czwartego bloku. Podczas montażu szalunków w niektórych przypadkach maszyny pracowały w obszarach, w których poziom promieniowania sięgał 360 R/h. W tym samym czasie poziom promieniowania wewnątrz samochodów osiągnął 15 R/h.
Na dzień 1 czerwca 1986 czas eksploatacji pojazdów w pierwszym składzie wynosił średnio 150 h, w drugim 100 h. Po próbie dekontaminacji poszczególne elementy konstrukcji pojazdu uzyskały następujący poziom promieniowania: filtr powietrza 5, silnik 3, błotniki 3,5, gąsienica 2, dół w obszarze przedziału silnikowo-skrzyniowego 1, rura wydechowa 1 R/h. Jednocześnie zauważamy, co następuje: w wyznaczonym czasie oczyszczacze powietrza dwukrotnie wyjmowano z samochodów i myto w specjalnych kąpielach o zwiększonej objętości, przy czym nawet po umyciu poziom ich promieniowania nie spadł poniżej 3,5 R/h ; W tym czasie olej w silnikach nie był wymieniany; Podczas mycia samochodu nie dało się zmyć zalegającego radioaktywnego „brudu”.
Podczas konserwacji tych pojazdów trzej funkcjonariusze służb technicznych, którzy nie byli bezpośrednio zaangażowani w prace mające na celu usunięcie skutków wypadku, otrzymali dawki promieniowania odpowiednio 5, 9 i 4 R.
Ponadto w kilku pojazdach poruszających się w rejonie czwartego bloku poziom promieniowania torów gwałtownie wzrósł. Po dokładnym monitorowaniu okazało się, że pomiędzy występami torów wciśnięte zostały kawałki ziemi lub grafitu, których poziom promieniowania sięgał 150 R/h. Do ich wydobycia wykonano specjalny łom o długości 2 m, za pomocą którego fragmenty te trudno było usunąć, a następnie przewieziono na noszach na miejsce tymczasowego składowania.
Z przedstawionych danych wynika, że przy ulepszaniu maszyn typu IMR należy zapewnić możliwość dekontaminacji takich maszyn w celu ich późniejszej eksploatacji poza strefą skażenia radiacyjnego. Jednocześnie konieczne jest zapewnienie możliwości dokonywania odpowiednich zmian we flocie pojazdów IMR i IMR-2 znajdujących się na wyposażeniu wojsk.
Specjalne wymagania:
a) Ewakuacja pojazdu i załogi. Jeżeli pojazd pracuje w obszarze o wysokim poziomie promieniowania, w przypadku utraty mobilności lub wystąpienia innych usterek, załoga ma zakaz opuszczania pojazdu. Konstrukcja pojazdu musi przewidywać możliwość jego automatycznego połączenia z pojazdem pracującym w celu późniejszego holowania do obszaru o obniżonym poziomie promieniowania.
Biorąc pod uwagę, że podczas pracy w ekstremalnych warunkach możliwe są przypadki zakłócenia normalnego funkcjonowania załogi, projekt stanowisk pracy załogi, rozmieszczenie włazów i różnych części roboczych w obszarze włazów musi zapewniać możliwość dostępu z zewnątrz do niezdolnej do pracy załogi znajdującej się wewnątrz pojazdu i jej ewakuację z pojazdu.
b) Utrzymanie czystości radiacyjnej stanowisk pracy załogi. Stanowiska startowe i stanowiska obsługi maszyn typu IMR pracujących na terenie czwartego bloku Elektrowni Jądrowej w Czarnobylu zlokalizowane były w miejscach, w których poziom promieniowania wynosił 0,5-1,5 R/h. W tych warunkach załoga i personel techniczny wnieśli do pojazdu znaczną ilość radioaktywnego „brudu” na swoich butach i mundurach. Taki „brud” wraz z płynnym roztworem dostał się tam podczas mycia samochodu. Ponadto na skutek złego uszczelnienia włazów do środka dostała się ciecz w takich ilościach, że spowodowała awarie wyposażenia elektrycznego układu rozruchowego silnika, hydraulicznych układów sterowania i urządzeń telewizyjnych. Biorąc pod uwagę, że konstrukcja wyposażenia stanowisk pracy załogi praktycznie eliminuje możliwość ich odkażania, należy zapewnić maksymalne uszczelnienie stanowisk pracy, zapewnić możliwość przechowywania wymiennego obuwia i ewentualnie wymiennego kompletu kombinezonu na zewnątrz pojazdu .
Wszystko, co powiedziano powyżej na temat pojazdów typu IMR, można niemal w całości przypisać kołowym i gąsienicowym pojazdom rozpoznania chemicznego i radiacyjnego, a w zakresie odkażania – czołgi, bojowe wozy piechoty i transportery opancerzone, gdyż te ostatnie są przystosowane do działań bojowych w strefie promieniowania i skażenia chemicznego, a ich konstrukcja nie jest dużo lepsza (w porównaniu z IMR) pod względem dekontaminacji.
Przejdźmy teraz do jednego z istotnych zagadnień eksploatacji maszyn – częstotliwości ich konserwacji. W przypadku pojazdów bojowych i inżynieryjnych oprócz codziennej konserwacji przewidziane są jeszcze dwa rodzaje konserwacji - w zależności od jednostek, w których wyrażany jest czas pracy - w kilometrach lub w godzinach pracy silnika. Doświadczenie pokazuje, że w przypadku maszyn pracujących w strefie skażenia radiacyjnego lub przekraczających taką strefę, instrukcja obsługi powinna zawierać zapis dotyczący sposobu i częstotliwości konserwacji maszyny, także w zależności od stopnia skażenia radiacyjnego jej urządzeń i zespołów. Jednocześnie dopuszczalne normy zanieczyszczeń muszą być powiązane ze złożonością ich utrzymania oraz z dopuszczalnymi normami bezpiecznego narażenia ludzi.
Przykład. Załóżmy, że pracochłonność wymontowania oczyszczacza powietrza z samochodu wynosi 2 roboczogodziny, a dopuszczalna bezpieczna dawka promieniowania wynosi 5 R rocznie. Wówczas dopuszczalny poziom zanieczyszczeń VO można ustalić na poziomie 4 R/h, pod warunkiem, że pracę wykonują co najmniej dwie osoby. W tym przypadku spędzą 1 godzinę na usunięciu HE, w ciągu tej godziny każdy z nich otrzyma od HE dawkę promieniowania wynoszącą 4 R. Jeżeli dodatkowo miejsce konserwacji zlokalizowane jest w strefie promieniowania o poziomie 0,5 R/h, kolejne 0,5 R. Łącznie 4,5 R. W efekcie po wykonaniu określonej pracy obaj otrzymają niemal roczną dawkę promieniowania i będą musieli zostać usunięci ze strefy skażonej i zastąpieni innymi, którzy nie otrzymali został narażony na promieniowanie.
Podano przykład dla maszyn pracujących w zanieczyszczonym obszarze. Dla wozów bojowych, których zadaniem jest jedynie pokonanie strefy skażonej oraz pojazdów inżynieryjnych, które wykonały zadanie w strefie skażonej, zostanie określony dopuszczalny poziom promieniowania dla urządzeń eksploatacyjnych poza strefą skażoną.
Doświadczenie pokazuje, że maszyny pracujące w obszarach o wysokim napromieniowaniu muszą być codziennie odkażane, co musi znaleźć odzwierciedlenie w odpowiednich instrukcjach.
Następnie rozważymy kwestie organizacyjne.
Skład grupy roboczej maszyn
Na terenie Elektrowni Jądrowej w Czarnobylu w maju-czerwcu 1986 roku poziom promieniowania na całym terenie przemysłowym wynosił 0,5 R/h. W rejonie maszynowni oraz od strony czwartego bloku wyznaczono strefy o poziomach od 100 do 500 R/h. W bezpośrednim sąsiedztwie gruzów poziom promieniowania przekroczył 1000 R/h.
Doświadczenie pokazuje, że do zorganizowania szerokiego zakresu prac na terenie Elektrowni Jądrowej w Czarnobylu potrzebne są pojazdy o różnym stopniu ochrony załogi i różnym wyposażeniu inżynieryjnym.
Do czasu rozpoczęcia prac dekontaminacyjnych terenu od strony hali turbin poziom promieniowania od bloku nr 1 do bloku nr 4 kształtował się następująco: w rejonie bloków nr 1 i 2 - od 0,5 do 5 R /h, w rejonie bloku nr 3 – od 5 do 17 obr./h, w rejonie bloku nr 4 (pomiary prowadzono w 11 punktach co 20-25 m) w punkcie nr 1 osiągnął 17 obr/h, nr 2 – 40, nr 3 – 117, nr 4 – 290, nr 5 – 380, nr 6 – 520, nr 7 – 430, nr 8 – 400 , nr 9 – 325, nr 10 – 190 i nr 11 – 230 obr/h. W strefie o poziomie od 0,5 do 5 obr/h pracowały buldożery sterowane radiowo, w strefie o poziomie od 5 do 117 obr/h (pkt nr 3) maszyny IMR-2, wyposażone w dodatkowe zabezpieczenia, które promieniowanie osłabione 100-120-krotnie, w strefie od punktu nr 3 do punktu nr 11 eksploatowano maszyny typu IMR z zabezpieczeniem zapewniającym 500-1000-krotne tłumienie promieniowania. Maszyny typu IMR podlegały jurysdykcji wojsk inżynieryjnych, sterowane radiowo podlegały Ministerstwu Energetyki ZSRR. Przy planowaniu i prowadzeniu prac powodowało to dodatkowe trudności i wyjątkowo niepożądane w takich warunkach zakłócenia.
Wydarzenia w Elektrowni Jądrowej w Czarnobylu pokazały, że dla skoordynowanej pracy zespołowej różnych grup maszyn w strefach skażonych o różnym poziomie promieniowania konieczne jest opracowanie i ścisłe monitorowanie przestrzegania dziennych godzinowych harmonogramów pracy każdej grupy maszyn, określenie stref pracy każdej grupy, trasy przemieszczania się grup, kolejność dostarczania i ewakuacji pojemników z odpadami promieniotwórczymi, a także tryb obsługi technicznej maszyn i miejsce jej przeprowadzania. Aby uniknąć niepotrzebnego narażenia ludzi, po zatwierdzeniu określonego harmonogramu należy określić personel uczestników pracy, biorąc pod uwagę otrzymane przez nich całkowite dawki promieniowania oraz szacunkowe dawki, które otrzymają podczas wykonywania prace przewidziane w harmonogramie.
Tym samym w skład grupy roboczej muszą wchodzić wszystkie typy pojazdów niezbędne do wykonania powierzonego zadania, a grupa musi posiadać jedno dowództwo. W takim przypadku możliwe jest kompleksowe zaplanowanie pracy na skażonym terenie i wyposażenie go w personel, biorąc pod uwagę wpływ promieniowania na organizm ludzki.
Niewystarczająca przejrzystość organizacji pracy w strefie elektrowni jądrowej w Czarnobylu doprowadziła do tego, że w wielu przypadkach personel otrzymywał dawki promieniowania 1,5–2 razy wyższe niż ustalone normy.
Organizacja obsługi technicznej (TO) maszyn
W wojskach lądowych codzienną konserwacją pojazdów zajmuje się zazwyczaj załoga.
Załogi skomplikowanych maszyn składają się z co najmniej trzech osób. Przy trzyosobowej załodze utrzymanie pojazdu w sytuacji bojowej może wykonywać tylko dwóch z nich, gdyż dowódca pojazdu ze względu na dodatkowe obciążenie pracą nie ma na to czasu. W związku z tym zwiększa się całkowity czas serwisowania maszyny.
Jeszcze więcej wysiłku i czasu wymaga konserwacja pojazdów IMR-2, ponieważ ich załoga składa się z dwóch osób.
W Czarnobylu po raz pierwszy w oddziałach inżynieryjnych pojawiły się pojazdy typu IMR o 1000-krotnie podwyższonym stopniu ochrony, wyposażone w telewizyjne systemy sterowania, manipulator z napędem elektrohydraulicznym i specjalne systemy oczyszczania powietrza. Załoga pojazdu składała się z dowódcy-operatora i kierowcy. Obowiązki operatora w tych pojazdach pełnił oficer, a obowiązki kierowcy sierżant (specjalista klasowy z drugiego roku służby). Załogi przeszły specjalne szkolenie w przedsiębiorstwach przemysłowych. Przygotowanie operatora i kierowcy specjalnie do pracy na nowej maszynie, w tym „składanie” załogi, trwało około 10 dni, a podczas pracy w strefie elektrowni jądrowej w Czarnobylu załoga ta otrzymywała maksymalne dopuszczalne dawki promieniowania w ciągu 12-15 godzin pracy dni w strefie zwiększonego promieniowania i został zastąpiony nowym. Oczywiście wymiana załogi w trakcie operacji jest niepożądana. Aby jak najefektywniej wykorzystać załogę do pracy w obszarze zwiększonego promieniowania, należy ją zwolnić z udziału w pracach związanych z obsługą pojazdów. Powinna tego dokonać grupa specjalistów posiadających taką wiedzę i umiejętności, których załoga nie może nabyć w trakcie służby wojskowej.
W Elektrowni Jądrowej w Czarnobylu przedstawiciele przemysłu stale uczestniczyli w codziennej konserwacji maszyn i usuwaniu powstałych awarii.
Obecnie prowadzone są prace badawczo-rozwojowe mające na celu podniesienie poziomu ochrony maszyny IMR-2, udoskonalenie jej wyposażenia inżynieryjnego (zwiększenie jej wszechstronności). W wyniku tych prac IMR-2 będzie stosowany w obszarach o podwyższonym poziomie promieniowania. W rezultacie wzrośnie obciążenie fizyczne i emocjonalne załogi, a także zwiększy się objętość i złożoność konserwacji pojazdów. Dlatego też, aby maksymalnie efektywnie wykorzystać załogę jedynie do pracy w strefie wysokiego promieniowania, konieczne jest uwolnienie jej od codziennych prac obsługowych, poprzez wprowadzenie do załogi jednostek takich pojazdów specjalnego personelu technicznego.
Podsumowując, spójrzmy na pytania zdalne sterowanie maszynami.
Wydarzenia w elektrowni jądrowej w Czarnobylu doprowadziły do wzmożenia wysiłków na rzecz wprowadzenia zdalnego sterowania maszynami i kompleksami inżynieryjnymi. Opracowany przez przemysł przy udziale wojsk inżynieryjnych. Wykorzystano krajowe opracowania i próbki zakupione za granicą. Testowano systemy sterowania od najprostszych (z obserwacją w polu widzenia operatora) do najbardziej złożonych (z systemami nadzoru telewizyjnego zapewniającymi obraz stereoskopowy). Ale w warunkach elektrowni jądrowej w Czarnobylu nie osiągnięto znaczących pozytywnych wyników.
Na uwagę zasługuje jeden kompleks robotyczny oparty na dwóch maszynach typu IMR: jedna to sterowana maszyna robotyczna (bez załogi), druga to maszyna sterująca. Kompleks spełnia wymagania wojsk inżynieryjnych i rozpoczął się jego rozwój przemysłowy. Warto zauważyć, że wszelkie uwagi na temat doświadczeń pracy w elektrowni jądrowej w Czarnobylu, które dotyczą konwencjonalnych maszyn inżynieryjnych, można odnieść także do maszyn wchodzących w skład powstającego kompleksu. Jednocześnie pewne kwestie stają się jeszcze ważniejsze. Należy szczególnie niezawodnie chronić sprzęt radiowo-telewizyjny i urządzenia automatyki elektrycznej przed wilgocią oraz skrócić do minimum czas poświęcany na czynności kontrolne i codzienną konserwację. Projekty zainstalowanych na nich urządzeń muszą zapewniać możliwość ich odkażenia do poziomu promieniowania resztkowego, umożliwiającego wyprowadzenie tych maszyn ze strefy skażonej i wielokrotne użycie.
Projekt kompleksu robotycznego, który pracował w strefie Elektrowni Jądrowej w Czarnobylu, nie spełniał tych wymagań, w wyniku czego w trakcie prac doszło do licznych awarii, a po ich ukończeniu okazało się, że nie da się zredukować promieniowania do akceptowalnego poziomu.
Wniosek
Przy opracowywaniu nowych i udoskonalaniu pojazdów produkcyjnych przeznaczonych do pracy lub działań bojowych w strefie skażenia radiacyjnego zaleca się uwzględnienie wyników analizy wykorzystania pojazdów opancerzonych w eliminowaniu skutków awarii w elektrowni jądrowej w Czarnobylu.
Źródło:
Kostenko, Yu. P. Analiza użycia pojazdów opancerzonych w warunkach skażenia radiacyjnego / Yu. P. Kostenko // Biuletyn pojazdów opancerzonych. - 1989. - nr 1.
informacja