Идем в «Прорыв»
В России реализуется уникальный проект революционного ядерного реактора четвертого поколения «Брест», известный еще как проект «Прорыв», призванный решить проблемы безопасности использования мирного атома и обеспечить непрерывно растущие потребности в энергетике.
Разработкой системы контроля за производством твэлов – главных конструктивных элементов ядерного реактора – занималось воронежское предприятие «Инженерное бюро «ВАСО». Директор, главный конструктор бюро Юрий Красников рассказал «Берегу» об особенностях работы для нужд атомной энергетики.
– Юрий Викторович, в чем революционность атомного реактора «Брест»?
– Основная проблема атомной энергетики сегодня – топливо. Рентабельно извлекаемого урана на земле осталось 6,3 млн тонн. С учетом роста потребления хватит приблизительно на 50 лет. Уран добывается тяжело, к тому же в очищенном уране только 0,72 процента необходимого изотопа – урана-235, на котором работают традиционные атомные реакторы. И выделение его – тоже сложная задача.
Реактор «Брест» имеет замкнутый ядерный топливный цикл. Этот реактор способен генерировать тепло и сам готовить для себя новое топливо, и его уже называют «вечным двигателем». В качестве теплоносителя выступает расплавленный свинец, реактор работает на смешанном нитридном уран-плутониевом топливе. К тому же для работы «Бреста» подходит и то, что до сих пор считалось шлаками от других АЭС.
Но самое главное свойство реактора – безопасность. Такие станции даже не требуют создания зоны отчуждения – при любом сбое и выходе системы за пределы заданных параметров весь процесс тут же затухает без выбросов радиации или опасных веществ.
– Расскажите нашим читателям, какая задача стояла перед вашим бюро?
– Нашим заказчиком выступало АО «СвердНИИхиммаш» – инжиниринговый центр ядерного комплекса России, выигравший конкурс на изготовление части оборудования проекта «Прорыв».
Твэлы – основные элементы ядерного реактора, которые заряжаются ядерным топливом. Это тонкие трубки длиной 2,1 м, внутри которых находятся топливные таблетки. Из твэлов собираются тепловыделяющие сборки, которые и используются в реакторе.
Количество параметров, которые влияют на работу твэлов, огромно – геометрия, вес, внутреннее содержание гелия, альфа-загрязненность, характеристика сварочных швов и др.
Самая большая опасность при работе реактора – прогорание и потеря герметизации твэла. Тогда радиоактивные вещества попадают в теплоноситель, загрязняют его, в результате чего создаются предпосылки к радиационной аварии.
С конца 2015 года до конца 2017-го мы разработали участок контроля твэлов и создали оборудование, которое сдали и отгрузили. В ходе работы получили два патента на изобретения.
Кроме того, в декабре 2017 года мы сдали комиссии из Росатома систему автоматического управления производством твэлов. Все программное обеспечение и оборудование было разработано нашим бюро.
Комплекс, который касается твэлов, мы создали совместно с Санкт-Петербургским Центральным космическим бюро машиностроения.
В конце 2017 года нами успешно сдана система управления автоматизированным складом свежего топлива. Топливо для реактора радиоактивно, просто так к нему подойти невозможно, и оно определенное время хранится до зарядки его в реактор.
– С какими сложностями вы столкнулись в процессе работы?
– Особенности оборудования, разработанного нами – это все средства измерения, которых не было раньше. Нужно было создавать методики измерений, сами средства, включать их в Госреестр. Не было, к примеру, технологий контроля снимаемой альфа-загрязненности твэлов и неразрушающего контроля гелия в твэле.
Большую помощь нам оказал Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Воронежской области. Пользуясь случаем, хочу выразить особую благодарность директору Ивану Ивановичу Павельеву и начальнику лаборатории Александру Семеновичу Макарову.
Часть установок содержали радиоактивные источники, которые мы не могли использовать, не имея на это лицензии. На базе Обнинского физико-энергетического института наши специалисты провели испытания созданных нами установок.
В результате выполненной работы у нас появилась большая база аттестованных контрольных образцов твэлов, контрольные образцы массы, длины, геометрии, внешнего вида твэлов, альфа-загрязненности и др.
– Вопрос скорее философский, чем технический: что это для вас значило – создавать оборудование для совершенно новых реакторов? Примерно как первого человека в космос готовить?
– Наши сотрудники говорят, что проще, наверное, было бы слетать на Марс, найти там марсиан и вернуться с ними на Землю, чем все это создать.
На самом деле это шутка. У нас была наработана хорошая база для подобных изобретений. Многие электронные устройства мы изготавливаем и разрабатываем сами. Есть хорошая база для производства: металлообработка, спецокраска, свои испытательные установки и, конечно же, специалисты.
– Вы работаете только для «Прорыва»?
– Не только. Тем не менее основное направление нашей работы – атомная энергетика. Для Курской атомной станции мы разработали специальные установки и технологию по восстановлению топливных подвесок, используемых в реакторах.
На Курской АЭС работают графито-водные реакторы. Топливо для них находится в графитовом теле. Подвеска, к которой приваривается топливо, со временем деформируется, загрязняется. В одном реакторе находится 1600 подвесок, которые после завершения кампании (примерно раз в два года) необходимо менять. Стоимость одной подвески – более 100 тыс. руб.
Мы предложили технологию, позволяющую возвращать подвески к жизни, запатентовали станок, получили положительное заключение о том, что погрешности не превышают допустимых значений.
Экономия для атомной станции многократная, поскольку стоимость одной установки – чуть более 11 млн руб. Для четырех реакторов их требуется четыре.
Сейчас мы занимаемся разработкой линии для дистанционного измельчения использованных технологических каналов в реакторах РБМК. Это длинномеры (21 м), после извлечения из реактора они радиоактивны. Зайти в помещение, где происходит измельчение, невозможно: за 15 секунд получаешь месячную дозу радиации. Работу можно проводить только дистанционно. А в нашей системе даже смена ножей для измельчения будет происходить автоматически.
– Каковы главные требования к специалистам, занимающимся в вашем бюро созданием таких сложных систем?
– Понимать, как это работает в целом, что за систему и для чего ты создаешь. Нужно представлять процесс комплексно– от загрузки ядерного топлива до работы всего ядерного реактора.
