Питання створення і вдосконалення поглинальних стрижнів системи управління і захисту ядерних реакторів України є надзвичайно важливим для нашої країни, адже раніше відповідні конструкції поставлялись із росії. Тож проблема імпортозаміщення постає достатньо гостро. До її розв’язання активно взявся колектив науково-технічного комплексу «Ядерний паливний цикл» ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут» Національної академії наук України — про це йшлося на одному з нещодавніх засідань Президії НАН. Про розробки харківських науковців розповів директор НТК Володимир Красноруцький.
Існування елементів, що поглинають нейтрони, дало змогу не тільки приборкати ядерну енергію та застосувати її у мирних цілях, але й забезпечити створення реакторів з найвищими фізичними й економічними показниками.
Як нагадав Володимир Красноруцький, нейтронпоглинальні матеріали у складі конкретних конструкцій, по-перше, покликані регулювати потужність реактора, по-друге — забезпечують рівномірний розподіл нейтронів в активній зоні й управління запасами реактивності установки, по-третє — виконують безпекову функцію, тобто можуть заглушити реактор при аварійних або надзвичайних ситуаціях.
У ХФТІ протягом багатьох років проводились роботи над багатьма варіантами паливних систем, які застосовуються у світі. І цей досвід, за словами доповідача, втілився, зокрема, у розробці нейтронпоглинальних матеріалів і створенні конкретних конструкцій з їхнім застосуванням. Наприклад, було розроблено нейтронпоглинальний матеріал — моноалюмінат гадолінію, виготовлено дослідну партію поглинальних елементів (ПЕЛ), яку поставили в реактор криголама.
— Ці розробки дали поштовх фундаментальним дослідженням із застосування матеріалів такого класу як адсорбенти нейтронів для будь-яких реакторів, але насамперед — для реакторів ВВЕР (які й використовуються зараз в Україні. — ред.), — зауважив Володимир Красноруцький.
Інший приклад — в ННЦ ХФТІ були розроблені технології та обладнання для створення дисперсійно-матричного палива для роботи в криголамах, підводних човнах, космічних апаратах із ресурсом роботи до 25 років.
— Після здобуття незалежності ми запропонували тоді ще концерну «Укратоменергопром» на основі наших напрацювань розробити конкретні поглинальні стрижні системи управління і захисту (ПС СУЗ) для застосування в реакторах ВВЕР-1000, але тоді вирішили, що вигідніше купити пропозицію «зі сторони», що й було зроблено після того, як росіяни запропонували свої ПЕЛи, — розповів Володимир Красноруцький.
Але час поставив перед науковцями нові виклики. Після того, як було ухвалено рішення не вивозити відпрацьоване ядерне паливо в росію, а створити власне сховище на Запорізькій АЕС, НТК ЯПЦ ХФТІ було запропоновано розробити матеріали й конструкції для безпечного зберігання відпрацьованого ядерного палива в контейнерах сухого зберігання.
— Ми розробили технічний проєкт, усі технології, передали їх на завод «Атоменергомаш» і навчили персонал, — розповів Володимир Красноруцький. — Поки тривало освоєння технологій на заводі, ми на своїх лабораторних ділянках виготовили 13910 ПЕЛ для комплектації збірок ВЯП у сухому сховищі ЗАЕС.
Потім настали часи, коли в Україні почали більш оптимістично дивитись на використання потенціалу НТК ЯПЦ ХФТІ у створенні власного виробництва для розвитку нашої атомної енергетики. Зокрема, «Енергоатом» поставив задачу розробити поглинальні стрижні системи управління і захисту безпосередньо для реакторів ВВЕР-1000. Харків’яни впорались і з цим завданням — створили всі технології й конструкції, стенд для випробувань. Дослідні партії для випробувань мав виготовляти завод в Енергодарі, але він опинився в окупації.
— У підсумку НТК «Ядерний паливний цикл» ННЦ ХФТІ взяв зобов’язання виконати це завдання, — розповів Володимир Красноруцький. — Разом з ВП «Атоменергомаш» було розроблено робочий проєкт і виготовлено дослідну партію — 12 ПС СУЗ, яку було поставлено на Рівненську АЕС. Також було сформовано усю документацію. Потім ми дістали нове замовлення на виготовлення партії у кількості 28 ПС СУЗ для дослідно-промислової експлуатації та вже почали виробництво.
Як резюмував доповідач, у ХФТІ триває робота над матеріалами й конструкціями, щоб досягнути найвищих економічних і фізичних показників на реакторах, які працюють зараз, і які можна буде використати у нових типах реакторів, зокрема і малих модульних. Також Володимир Красноруцький додав, що для виконання усіх цих завдань на високому рівні слід зміцнити дослідну і технологічну базу ННЦ ХФТІ — провести модернізацію ділянок, розробити проєкт нової дільниці для проведення робіт з нейтронпоглинальними матеріалами, а також — відновити будівлі ННЦ ХФТІ, які постраждали від російських обстрілів.
Під час обговорення пролунало запитання — чи вплине заміна російських ТВЕЛів на паливо компанії Westinghouse на час життя поглинальних елементів. Як зауважив Володимир Красноруцький, робота з диверсифікації ядерного палива проводиться вже давно — зокрема, це здійснювалося в рамках міжурядової угоди України й США. Було повністю обґрунтовано можливість застосування цього палива в наших реакторах. Так, у ХФТІ було створено спеціальний відділ — Центр проєктування активних зон, який разом з «Енергоатомом» розв’язував усі проблеми і робив обґрунтування разом з компанією Westinghouse. Тож паливо цієї компанії активно використовується на наших АЕС. Науковці засвідчують — заміна ТВЕЛів не вплине на час життя поглинальних елементів.
Науково-технічний центр АТ НАЕК «Енергоатом» реалізує чимало проєктів з харківськими науковцями. Наприклад, як нагадав у своєму виступі головний інженер цього підрозділу Олег Годун, ХФТІ взяв на себе комплексний супровід впровадження тепловидільних збірок на третьому енергоблоці Південноукраїнської АЕС. Результати цієї роботи дали змогу перевести всі енергоблоки наших станцій на паливо Westinghouse.
Серед проєктів, які планується далі реалізовувати із залученням ННЦ ХФТІ, Олег Годун назвав упровадження нових паливних циклів — це пов’язано з оптимізацією ремонтних кампаній на АЕС. Інший проєкт, який розглядається для спільної роботи з ХФТІ, — вивчення можливості впровадження ТВЗ зі збагаченням понад п’ять відсотків. «У перспективі це приведе до збільшення терміну експлуатації ядерного палива, що ставить питання — щодо сплавів, конструктивних особливостей тощо», — додав Олег Годун.
Окрім того, як зауважив експерт, у контексті можливого будівництва енергоблоків АР 1000 постане питання щодо постачання запчастин національного виробництва і зниження вартості цього проєкту, зокрема завдяки використанню вітчизняних систем управління і захисту реакторів. І це лише питання, які можна буде вирішити з допомогою науковців НАН.
Також на засіданні говорили й про створення підприємства, яке буде виготовляти збірки поглинальних елементів. Академік НАН України Володимир Семиноженко зауважив, що в Харкові є майданчики, щоб побудувати таке підприємство. Натомість Олег Годун розповів, що «Енергоатом» розраховує відкрити таке виробництво у себе. За словами головного інженера — технічного директора філії «Відокремлений підрозділ «Атоменергомаш» АТ НАЕК «Енергоатом» Сергія Лаврова, нині завершується етап техніко-економічного обґрунтування, невдовзі його буде подано на державну експертизу. Наступний крок — проєктування такого виробництва. Але в будь-якому разі, як наголосив Володимир Семиноженко, НАН може взяти на себе набагато більше роботи, аніж науковий супровід і дослідні роботи. Перспективи у відповідних підприємств можуть бути великими, адже декілька європейських країн, які приєднались до санкцій, потребуватимуть нових поглинальних збірок на заміну російським.
Отже, майбутнє покаже, де відбуватиметься виробництво, але, як запевнив президент НАН академік Анатолій Загородній, академія підтверджує бажання і можливість долучитися до цієї справи, організація наукових досліджень і координація буде здійснюватись на належному рівні, а співпрацю з «Енергоатомом» буде розширено.
Підготував Дмитро ШУЛІКІН
Фото автора і ННЦ ХФТІ
Читайте також: