Владимир Борисович СМЫКОВ работает в Физико-энергетическом институте им.А.И. Лейпунского (АО «ГНЦ РФ - ФЭИ», входит в научный дивизион Госкорпорации «Росатом») 47 лет. Закончил Московский энергетический институт в 1976 году, затем аспирантуру ГНЦ РФ - ФЭИ. Кандидат технических наук автор более 200 научных работ и 23 изобретений. Ещё на 5 курсе, когда проходил практику в ВТИ, заведующая кафедрой ТВТ МЭИ профессор Ольга Исааковна Мартынова порекомендовала пойти на работу в ФЭИ, так что за год до окончания вуза студент Смыков уже точно знал, что будет работать в обнинском институте. В последние годы Владимир Борисович занимается выводом из эксплуатации натриевых реакторов.

 

ВЫВОД РЕАКТОРОВ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ

- Есть поговорка: ломать не строить. С реакторами это не так?

- Вывод из эксплуатации - неизбежная стадия жизненного цикла любого атомного энергоблока или исследовательского реактора. Готовиться к выводу нужно заранее - обеспечить необходимые ресурсы, разработать детальный план и, самое главное, иметь эффективные, надёжные и безопасные технологии для решения всех возникающих при выводе задач.

- Натриевые реакторы в этом плане не исключение?

- Быстрые натриевые реакторы в России давно освоены и работают: БОР-60 с 1969 года (АО «ГНЦ НИИАР», г. Димитровград, Ульяновская обл.), БН-600 с 1980 года, БН-800 с 2015 года (Белоярская АЭС, г. Заречный, Свердловская обл.). И сегодня актуален вывод первых быстрых аппаратов. Идут работы по выводу из эксплуатации реактора БН-350 (пущен в 1973 году) в казахстанском Актау, окончательно остановленного в 2009 году. Давно остановлен японский быстрый реактор «Мондзю» с его несчастливой судьбой, ведутся работы по выводу быстрых натриевых аппаратов и в других странах.

- А что с обнинским реактором?

- В соответствии с Приказом по Минатому №130 от 05.03.1997 года в России полигоном для отработки технологий вывода быстрых натриевых реакторов из эксплуатации является знаменитый обнинский быстрый реактор БР-10 в ГНЦ РФ - ФЭИ, окончательно остановленный в 2002 году после 43 лет эксплуатации.

 

ВЕСЕЛЯЩИЙ ГАЗ ДЛЯ РЕКТОРА

- Технологию отработали?

- Нейтрализацию недренируемых остатков натрия в оборудовании осуществляют с помощью установки ЛУИЗА-РАО, в которой используется технология газофазного окисления - применяется закись азота, известная также как веселящий газ.

Успешную практическую проверку технология газофазного окисления прошла при нейтрализации недренируемых остатков натрия в двух петлях второго контура ИР БР-10 - баки-насосов, воздушные теплообменники, теплообменники натрий-натрий, трубопроводы, сильфонные вентили и другое оборудование петель.

- Это разработка специалистов ГНЦ РФ - ФЭИ?

- Предложение обнинских специалистов по использованию закиси азота впервые было сделано для французских коллег в Центре Кадараш (Франция) в рамках проекта МНТЦ, но французские быстровики оказались иммунными к новым идеям. А вот в ФЭИ профессор Юрий Ервандович Багдасаров, бывший научный руководитель БР-10 (ныне покойный, к сожалению), сразу оценил все возможные преимущества веселящего газа.

Среди прочего, при его взаимодействии с натрием конечными продуктами реакции получаются газообразный азот и нитратные соли - иными словами, защитная атмосфера и удобрения. В отличие от водных или спиртовых технологий взрывоопасный водород не образуется. Соли на следующем шаге можно безопасно растворить в воде и удалить из оборудования.

 

УТИЛИЗАЦИЯ ХОЛОДНЫХ ЛОВУШЕК С РАДИОНУКЛИДАМИ

- Основной интерес у специалистов вызывает задача очистки на газофазной установке холодных ловушек.

Что из себя представляет ловушка? Это двустенный сосуд объёмом 200 литров с фильтрующей набивкой, в котором при эксплуатации медленно циркулирует натрий, охлаждаемый до заданной температуры кипящим за стенкой толуолом, что приводит к осаждению в ловушке примесей натрия. С точки зрения утилизации, стенки могут выступить в качестве готового контейнера.

С помощью закиси азота и других газовых смесей обнинские специалисты научились превращать содержимое холодной ловушки оксидов в растворимые соли в безопасном виде, растворять их прямо в ловушке и цементировать.

В такой обезвреженной ловушке все радионуклиды остаются внутри твёрдой матрицы. Следовательно, ловушку можно спокойно отправлять в хранилище на захоронение.

- То есть, ловушки не безопасны и требуют специального обращения?

- На сегодняшний день все холодные ловушки второго контура БР-10 обезврежены, и при этом не было получено ни одного литра жидких радиоактивных отходов (РАО).

К обезвреживанию ловушек первого контура на БР-10 приступили в 2016 году. Одна из обезвреженных ловушек второго контура носит теперь статус демонстрационной. Её зацементировали и вырезали окно во внешней стенке для обозрения.

К обезвреживанию ловушек первого контура на БР-10 приступили в 2016 году, к настоящему времени обезврежены 13 ловушек из 16.

- Обезвреживание ловушек - это долгий процесс?

- На обезвреживание ловушек второго контура у работников ИР БР-10 в ГНЦ РФ - ФЭИ уходило до полугода (затраты на собственно процесс, без учёта контрольных, транспортных, дозиметрических и иных вспомогательных операций). Благодаря найденным химико-технологическим приёмам, это время удалось сократить до двух месяцев.

Трёхкратное ускорение станет особенно заметным, когда настанет время браться за обезвреживание ловушек натриевых энергоблоков.

- Что представляет из себя эта ловушка?

- Ловушки БН-350 - это конструкции 6 метров в высоту и 1 метр в диаметре, не считая теплоизоляции, объемом 3,5 м3 в то время как объём ловушек БР-10 составляет всего лишь порядка 200 литров.

 

ОБОШЛИСЬ БЕЗ СПИРТОВЫХ И ВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, А ЗАОДНО БЕЗ ВЗРЫВА

- С 2002 года что-то изменилось в технологии вывода реакторов из эксплуатации?

- Первый вариант проекта вывода БР-10 из эксплуатации был готов накануне его окончательного останова в 2002 году. Но на тот момент готовых технологий обращения с отработавшим жидкометаллическим теплоносителем не имелось. Основной позицией ГНЦ РФ - ФЭИ являлся отказ от водных и спиртовых технологий, потому что они приводят к большому выделению водорода.

- И, как следствие, вероятность взрыва?

- Да, во Франции на реакторе Рапсодия (Центр Кадараш в Провансе) в ходе переработки спиртовой технологией остатков натрия в одном из баков произошёл взрыв и погибли люди. Эти события укрепили специалистов ФЭИ в той мысли, что необходимо разрабатывать безопасные и надёжные технологии без выделения водорода.

 

ОБНИНСКИМ УЧЕНЫМ УДАЛОСЬ ПРЕДЕЛЬНО ОБЕЗОПАСИТЬ ПРОЦЕСС

- Страшно представить, что могло случиться, если бы не профессионализм и самоотверженность обнинских учёных, оставшихся на предприятии после лихих девяностых.

- Почти 30 лет назад научно-конструкторская команда под руководством профессора Владимира Михайловича Поплавского начала сотрудничать с уральскими металлургами. Задача решалась интересная - создание высокотемпературной печи с натриевым охлаждением для выплавки чугуна из отходов крупномасштабной металлургии. В то время начальник химической лаборатории ГНЦ РФ - ФЭИ Владимир Смыков работал в этом проекте на протяжении нескольких лет и занимался расчётами и обоснованиями шлакового режима этой печи. По ходу работы у него и родилась идея установки МИНЕРАЛ, а затем и МАГМА-ТФО для утилизации натрия.

 

НАТРИЙ ПОДАЮТ ПОРЦИЯМИ

- Как работает МАГМА-ТФО?

- ТФО в названии установки расшифровывается как «твёрдофазное окисление». Для утилизации отработавшего натрия (отхода) используются отходы из другой отрасли, а именно, гранулированный шлак медеплавильного производства «Карабашмедь».

В результате работы установки МАГМА-ТФО натрий преобразуется в твёрдый камень. Утилизация не сопровождается образованием жидких РАО и практически отсутствует выделение водорода. Для сравнения, в водных технологиях при растворении 1 кг натрия получается до 500 литров водорода.

- Коснулись ли санкции производства модуля?

- Всё оборудование модуля МАГМА-ТФО - отечественное. Принцип работы установки простой. Реакционную ёмкость заполняют шлаком (на первых порах его сеяли на фракции, потом перестали), ставят в печь и подают порциями натрий.

Внутри реакционной ёмкости происходит самопроизвольная экзотермическая химическая реакция, температура поднимается до 1000-1200°C. В результате образуется минералоподобный продукт, который не требует дальнейшей переработки и может направляться на длительное хранение или захоронение. За одну загрузку МАГМА-ТФО перерабатывает 50-60 литров натрия.

 

ПОЧЕМУ ПОЛИГОНОМ СТАЛ ОБНИНСКИЙ РЕАКТОР?

- Почему было принято решение о создании полигона для отработки технологий вывода быстрых натриевых реакторов именно здесь, на БР-10?

- Конечно, можно было бы устроить полигон по отработке технологий вывода на энергетическом реакторе, но это обошлось бы «Росатому» в миллиарды. Намного дешевле и удобнее вести отработку на маленьком реакторе, где принципиальные проблемы точно такие же, как и на энергетических аппаратах.

- О безопасности жителей Обнинска, надеюсь, позаботились, принимая решение?

- Естественно, предлагаемые технологии должны быть не просто надёжными и безопасными и пригодными к масштабированию для последующего переноса на энергоблоки с энергетическими быстрыми реакторами. В общей сложности, на БР-10 за годы его эксплуатации скопилось порядка 18-19 кубометров отработавших жидкометаллических теплоносителей общей активностью более 40 ТБк.

Утилизация таких объёмов вполне осуществима с использованием опытно-промышленных установок, на основе которых в дальнейшем могут быть сделаны установки промышленных масштабов. Наука даёт метод. Если метод был признан и доказал свою эффективность и безопасность, то на его базе разрабатываются различные способы его практической реализации. На последнем этапе из разработанных способов выбирается наиболее подходящий, и на его базе создаются технологии.

 

БЕЗ ФЭИ ВЫВОД РЕАКТОРОВ БЫЛ БЫ НЕВОЗМОЖЕН

- БР-10, как полигон для отработки технологий вывода из эксплуатации быстрых натриевых реакторов, позволяет в полной мере ощутить, что такое научное руководство и в чём заключаются функции научного руководителя?

- Именно ГНЦ РФ - ФЭИ как научный руководитель быстрой натриевой программы разбирался с тем, почему оказалась пригодной для реакционных ёмкостей простая углеродистая сталь. Каким способом наиболее эффективно и безопасно подавать натрий в шлак или шлак в натрий? Эти и другие технологические проблемы были решены на стендах МИНЕРАЛ-3, МИНЕРАЛ-30, МИНЕРАЛ-50 и МАГМА-ТФО. Весь этот путь отражен в научных отчетах ГНЦ РФ - ФЭИ по созданию технологии ТФО РАО щелочных металлов. Даже простой вывод трубы для отвода газов из реакционной ёмкости претерпел около 20 изменений.

- Радует, что ученые уверены в надёжности технологии вывода БР-10.

- Слово «надёжность» включает в себя множество мелочей и деталей, но все они должны быть пройдены и прощупаны. Именно этим и занимается обнинский институт как научный руководитель, и без его работы надёжной, эффективной и безопасной технологии вывода быстрых натриевых реакторов из эксплуатации создать невозможно.

- Натриевые реакторы продолжают строиться?

- В России на Белоярской АЭС успешно эксплуатируется в течение 43 лет быстрый натриевый реактор БН-600, там же в 2015 году вступил в строй его младший брат БН-800, планируется создание и строительство новых быстрых натриевых аппаратов - БН-1200. В ГНЦ РФ - ФЭИ уверены, что всем отечественным БН уготована долгая и плодотворная жизнь. Ну, а когда для них наступит пора уходить на покой, то технологии, разработанные в Обнинске на БР-10, позволят пройти этот важный этап как можно более безопасно и с меньшими затратами. 

Рената Белич

Поделиться