Компьютерный эксперимент не заменит «горячую» камеру

А.Н.Андрианов, к.т.н., зам. директора Департамента ТЭК Минпромэнерго

В НИИ атомных реакторов в Димитровграде в середине марта прошел Координационный научно-технический совет по реакторному материаловедению. Кроме итогов НИР 2006 года и планов на 2007 г., одним из вопросов была деятельность КНТС РМ в условиях реформирования атомной отрасли.

Известно, что разработанная Росатомом ФЦП «Развитие атомно-промышленного комплекса» не предусматривает бюджетных средств на поддержание экспериментальной базы отрасли и научное обоснование инновационных проектов, в отличие от предыдущей программы «Энергоэффективная экономика», где не было финансов на строительство, но выделялось порядка 360 млн. руб. на вышеуказанные цели. Проекты АЭС2006 и БН800 с МОХ-топливом можно, конечно, при известной доле изворотливости обосновать на бумаге, что-то спрогнозировать на компьютере и т.д. Но атомная отрасль обязана опираться на здоровый консерватизм и принцип «семь раз проверь, один раз поставь в реактор». А это означает серьезную проверку решений в экспериментах на исследовательских реакторах с последующим обследованием в «горячих» камерах.

Никакая компьютерная программа пока не в состоянии адекватно объяснить поведение многокомпонентных реакторных материалов в сложных и меняющихся условиях эксплуатации (по температуре, нейтронным потокам, примесям в теплоносителе). Только эксперимент выявляет теоретические недочеты. Вспоминая прошлое – хороша была на бумаге технология изготовления керметных твэлов с прямым обжатием оболочки для исключения зазора с топливом. Но при облучении в экспериментах в НИИАРе обнаружилось ее отслаивание, перегрев и как результат – разгерметизация. От простого и дешевого решения пришлось отказаться.

Другой пример – несколько лет назад, также в НИИАРе, проводились испытания твэлов с оболочками из стали ЭК-164. Два из трех разгерметизировались. Основными причинами были названы неправильные режимы и отсутствие дистанционирующей проволоки, но при этом скромно умалчивалось, что соседние твэлы из штатной стали нисколько не пострадали (т.е. режимы были не такими ужасными) да и разгерметизировавшиеся твэлы стояли отдельно друг от друга (так что отсутствие проволоки тоже не слишком повлияло). Средств на повторение эксперимента в исследовательском реакторе не нашлось, оболочки из ЭК164 будут испытаны в экспериментальных сборках в БН600. Хорошо это или плохо? Все теперь зависит от удачи, а не от методического изучения нового материала, а это не слишком радует.

В проектах АЭС-2006 и БН-800 сейчас необходимо серьезное финансирование в части реакторного обоснования. Это касается как циркониевых сплавов для реакторов ВВЭР нового поколения с большей мощностью и своими особенностями взаимодействия пароводяной фазы с конструктивными элементами твэлов и ТВС, так и стальных оболочек твэлов и чехлов ТВС для более мощного быстрого реактора, взаимодействия МОХ-топлива с оболочкой и жидкометаллическим теплоносителем в случае разгерметизации. Однако пока мы видим противоположную картину – объем средств на материаловедческие исследования ежегодно сокращается.

Например, в планы КНТС на 2007 г. включены предложения по исследованию уранового топлива и циркониевых оболочек при повышенных выгораниях (чтобы говорить об их конкурентоспособности), коррозии в условиях повышенного паросодержания теплоносителя и отклонений от вводно-химического режима, процессов наводораживания циркония, выхода продуктов деления из-под оболочки, изменения механических свойств и т.д. Изучение поведения твэлов и ТВС в переходных и аварийных режимах, кинетики высокотемпературного окисления и термостойкости оболочек в условиях LOCA. Предлагаются испытания корпусных сталей и ВКУ для реакторов нового поколения с увеличенным сроком службы, оболочек твэлов из перспективных жаропрочных сталей для реакторов типа БН, испытания высокоэффективных и радиационностойких поглощающих материалов на основе гафния и диспрозия для органов регулирования. И так далее, и тому подобное. Но это лишь предложения научно-технического совета, что из этого будет профинансировано – большой вопрос.

Положение с реакторной экспериментальной базой отрасли очень тревожное. В свете решения глобальных проблем – где строить, так чтобы угодить и другим игрокам, проблемы внутренние отошли на второй план. Но они остались. И требуют выявления внутренних резервов для выправления ситуации и взвешенных, без шапкозакидательства, решений. Недавний пример – три новых заместителя гендиректора из плеяды менеджмента, которых прислали в НИИАР перед новым годом и которые сразу пообещали выявить «балласт», поувольнять всех, кто плохо или экономически «неэффективно» работает, и тем самым решить финансовые проблемы института. Но за 3 месяца «варяги» поутихли, осознав, что никто ничего не ворует и с наскоку накопившихся проблем не решить. Очевидно, что без серьезной государственной поддержки не обойтись. При этом время идет, регион развивается, появляется все больше желающих переманить умных квалифицированных людей из НИИАРа в свой бизнес.

В период всплеска интереса к атомной энергетике перед и после саммита тысячелетия и, соответ­ственно, некоторого увеличения финансирования, Минатом пытался комплексно подойти к решению задачи поддержки экспериментальной базы отрасли. Была даже создана специальная рабочая группа во главе с В.Б.Ивановым, которая провела анализ экономической обеспеченности функционирования этой базы и определила дополнительные потребности. Так в 1999 г. смета на содержание стендов и установок для гражданской атомной энергетики оценивалась в 184 млн. руб., примерно аналогичная сумма требовалась и для экспериментальной базы ядерного топливного цикла. Часть средств обеспечивалась разделом по поддержке безопасной эксплуатации стендов и оборудования в ФЦП «Энергоэффективная экономика», другая часть – из иных бюджетных источников.

В части атомной энергетики это не только исследовательские реакторы в НИИАРе и ИРМе (бывший СФ НИКИЭТ) и «горячие камеры» с материаловедческими комплексами при них, но и стенды и ускорители ФЭИ, стенды для испытаний разрабатываемого оборудования в ОКБ «Гидропресс», ЭНИЦ, ОКБМ, НПО «Луч», комплексы и стенды для исследований материалов, для отработки технологий переработки РАО во ВНИИНМ. Для примера по ядерному топливному циклу можно назвать комплексы во ВНИИХТе для отработки перспективных технологий добычи и извлечений урана из руд, мощную экспериментальную базу по отработке технологий обращения с ОЯТ и РАО в НПО «Радиевый институт».

Однако с падением интереса к атомной энергетике после саммита началось существенное сокращение финансирования и этого проекта, попытка комплексного решения была заменена на точечное затыкание дыр.

Коль зашла речь не о выживании, а о «ренессансе», пора вспомнить о необходимости не только поддержания существующего оборудования, но и о его модернизации. Атомные экспериментальные комплексы уникальны и в совокупности позволяют решить любую проблему. Возможно, пришло время уточнить состояние и потребности в отдельных сегментах экспериментальной базы, вероятно, не все будет востребовано. Но как обойтись без жидкометаллических стендов ФЭИ, если мы собираемся развивать быструю энергетику, без критических стендов и ускорителей ФЭИ, если для расчетов по активной зоне АЭС2006 необходимы новые уточненные ядерные данные. Как проверить работоспособность и обосновать безопасность твэлов, ТВС для новых проектов без испытания в исследовательских реакторах и детального изучения в «горячей» камере, обосновать работоспособность оборудования без испытания на стендах ОКБ «Гидропресс» и ЭНИЦ. Постановка новых непроверенных решений сразу в реактор АЭС чревата неприятностями и для самих решений, и для АЭС со стороны «зеленых».

Экспериментальная база не «балласт», а созданная поколениями необходимая часть обеспечения безопасного развития отрасли. Сейчас это дорогое удовольствие, но попытки перевести ее на максимальное самообеспечение, переключить с атомной тематики на иные «инновационные» поиски получения прибыли, напоминает анекдот с милиционером, которому дали пистолет, но про зарплату забыли – крутись, как сможешь.

КНТС РМ показал – материаловедческих задач в отрасли в свете принятой ФЦП море. И независимо от того, будет создан Атомпром сейчас или решение отложится до более «дружественных» к России времен, но для реализации принятой программы, кроме вопросов строительства новых блоков, производства оборудования и т.д., кроме разговоров о количестве вложенных долларов на МВт установленной мощности (наиболее понятных менеджменту), необходимо решение «атомных» вопросов, и путь здесь один – эксперимент. Иначе все слова о новом и конкурентоспособном останутся словами.

Журнал «Атомная стратегия» № 29, март 2007 г.

назад

Материалы из архива

4.2008 Колонка редактора: Атомные металло- нефтевозы

О.В.Двойников, главный редактор журнала «Атомная стратегия» И зачем Росатому эта обуза – атомный флот? «Радиационная безопасность и утилизация реакторов» как-то не убеждают. Представляю, если бы кто-нибудь по аналогии предложил передать здания на Ордынке 2426 какому-нибудь предприятию ЖКХ только по той причине, что там имеются туалеты и трубы иногда необходимо чистить. И аргументы  привел бы весомые, например, нецелевое расходование средств,  срыв программ строительства энергоблоков, отсутствие инновационного тысячника.

3.2009 ЛАЭС-2: график как эффективный инструмент строительства

ОАО «Санкт-Петербургский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт «АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ» (ОАО «СПбАЭП»), выступающее генпроектировщиком и генподрядчиком Ленинградской АЭС-2, провело деловую игру «Практическое применение системы календарно-сетевого планирования для управления проектом сооружения ЛАЭС-2». В игре приняли участие подразделения ОАО «СПбАЭП» и основные подрядные организации.

11.2006 Духовное первично…

Е.А.Шашуков, директор музея ГУП НПО «Радиевый институт им. В.Г.Хлопина» Надежда на ренессанс ядерной энергетики заставила руководителей атомной отрасли, ученых, вузовских преподавателей, студентов обратить внимание на состояние дел в области ядерного образования, имеющего самое непосредственное отношение к кадровой политике в атомной отрасли. В частности, этот вопрос обсуждался на круглом столе, состоявшемся в Санкт-Петербурге в сентябре 2006 года, во время проведения Международного ядерного форума.