Владимир Поплавский: рано сравнивать свинец с натрием

Атомный эксперт, №5(47), 2016, Ольга Ганжур, ОПУБЛИКОВАНО 28.07.2016

С любезного согласия редакции журнала "Атомный эксперт" мы публикуем интервью с Владимиром Михайловичем ПОПЛАВСКИМ.

Интервью было опубликовано в журнале "Атомный эксперт", №5(47), 2016. Подготовила и провела интервью Ольга Ганжур.

Полный текст интервью был опубликован после кончины Владимира Михайловича.

ПРОДОЛЖЕНИЕ ПОСЛЕ ФОТО

Владимир Поплавский, фотография предоставлена ГНЦ РФ - ФЭИ

Недавно я читала статью "Будущее быстрых реакторов", которую в 1962 году Лейпунский и Казачковский опубликовали в журнале "Атомная энергия". У обывателя складывается впечатление, что концепция быстрой энергетики сложилась уже тогда. Насколько далеко на самом деле наука шагнула за эти 50 лет?

Ещё в 1949 году Александр Ильич Лейпунский подал в правительство докладную записку, в которой были изложены возможности быстрой технологии с точки зрения воспроизводства ядерного топлива, которые впоследствии легли в основу концепции быстрых реакторов. Эта концепция во многом актуальна и сейчас, и не только в России.

К 1962 году был получен определённый опыт в области натриевых технологий и быстрых реакторов в целом. Экспериментальный реактор БР-5 оставался основным источником сведений по быстрой тематике в Советском Союзе.

Стратегия развития атомной энергетики с использованием быстрых реакторов была одобрена правительством и поддерживалась Министерством среднего машиностроения, надо было думать о дальнейшем развитии.

Была поставлена задача: перейти от экспериментального реактора, каким являлся БР-5, к демонстрационному, который обладал бы всеми функциями энергетической установки, и прежде всего большой мощностью.

Таким образом, к 1962 году учёные экспериментально доказали, что на быстром реакторе действительно можно реализовать коэффициент воспроизводства топлива больше единицы - это главное фундаментальное свойство быстрого реактора.

Но технического подтверждения возможности создания АЭС с быстрым реактором к тому моменту не было. Мы понимали физические, теплогидравлические, инженерные основы технологии, но на экспериментальном уровне.

Первый опыт мы получили только в начале 1970-ых годов на реакторе БН-350. И этот опыт был чрезвычайно важен, поскольку показал как положительные, так и отрицательные аспекты технологии.

Что это означает?

Мы многого тогда не знали, но в то же время не могли одновременно развивать два направления: реакторное и топливное.

Поэтому было принято решение отложить решение топливных проблем и сконцентрироваться на создании реактора; освоение смешанного уран-плутониевого топлива, характерного для быстрого реактора, было отложено на какое-то время.

Пуск БН-350 и первый опыт эксплуатации показали, что материалы активной зоны подвержены радиационному формоизменению и это необходимо учитывать в её конструкции.

Мы применили парогенератор с одностенным разделением натриевого теплоносителя и воды. Натрий ведёт себя чрезвычайно благородно по отношению к конструкционному материалу, но в то же время химически активен по отношению к кислороду воздуха и воде.

Мы опасались образования течей, и не напрасно. Причиной были не столько конструктивные недоработки, сколько низкое качество парогенератора. Такое оборудование производили впервые, и тех методов неразрушающего контроля, которыми мы владеем сейчас, тогда не было.

Увидев последствия реакции натрия с водой, мы сделали важный вывод: парогенераторы требуют особого внимания с точки зрения своевременного определения течи воды в натрии, нужно защищать парогенератор специальной системой.

В целом БН-350, несмотря на все трудности его освоения, оказался очень важным с точки зрения обоснования БН-600.

Пуск БН-600 состоялся на пять лет позже запланированного срока - за это время мы устранили все недостатки, которые проявились в этой технологии на БН-350.

Мы практически переработали два основных элемента атомной станции: активную зону и парогенератор.

БН-600 работает уже 36 лет, и хорошо работает, в то время как практически все остальные быстрые энергетические реакторы в мире остановлены, причём по разным причинам - как техническим (выработка ресурса), так и политическим.

Конечно, есть определённые недостатки и у БН-600, но именно благодаря этому мы к 2000 году изучили практически весь спектр аварийных ситуаций, возможных на быстрых реакторах, и научились ремонтировать все системы.

Поэтому в 2000 году, после 20 лет успешной эксплуатации БН-600, мы смело заявили, что быстрый реактор с натриевым теплоносителем обоснован с точки зрения безопасности и работоспособности.

А вот конкурентоспособность, экономика… На неё сначала не очень обращали внимание. Сейчас перед нами встала задача: не снижая уровня безопасности и даже повышая его, добиться конкурентоспособных технико-экономических характеристик АЭС с быстрым реактором.

Почему после БН-600 стали строить БН-800? Зачем он понадобился?

История этого проекта очень непростая - она связана с определёнными макроэкономическими и политическими процессами, которые происходили в стране, когда БН-800 разрабатывался и сооружался.

Быстрый реактор многофункционален. Это практически технология двойного назначения. В середине 1970-ых годов было принято решение о проектировании быстрого натриевого реактора для специальных целей (проект БНК).

Однако дальнейшее развитие событий в отрасли показало отсутствие необходимости в подобной специальной установке. Решением Минсредмаша (и лично Ефима Павловича Славского) проект был перепрофилирован; новой целью стало создание быстрого энергетического реактора с улучшенными (по отношению к БН-600) характеристиками - БН-800.

Он использует много технических решений, которые применялись в БН-600, но есть и немаловажные отличия.

Показатель удельной металлоёмкости реакторной установки на 30% лучше, чем в БН-600. С точки зрения решений по безопасности он также существенно отличается от БН-600. Мы впервые применили пассивные органы воздействия на реактивность, ввели дополнительные устройства, повышающие безопасность.

Начали проектировать в 1970-ых - построили лишь недавно. Почему?

БН-800 должны были пустить вскоре после БН-600. В 1983 году вышло постановление ЦК КПСС и Совета министров о сооружении четырёх блоков БН-800: трёх на Южно-Уральской и одного на Белоярской станции.

На Южно-Уральской станции уже был выкопан котлован под первый блок, была создана вся вспомогательная инфраструктура. Начались работы и на Белоярской станции. Но в начале 1990-ых все эти работы были прекращены, и до 2005 года шли только разговоры.

Мы понимали, что БН-600 работает хорошо, но у конструкторов и учёных есть потенциал, который в полной мере не используется. Если не решать новых задач, то мы потеряем технологию полностью.

Мы говорили, что БН-800 - это как раз очень хороший инструмент, чтобы подготовить почву для замыкания ядерного топливного цикла атомной энергетики.

К сожалению, потенциала Минатома оказалось недостаточно для возобновления строительства БН-800. И мы вынуждены были обратиться за поддержкой в Государственную думу, в комитет по энергетике, транспорту и связи.

В это время как раз шла подготовка Федеральной целевой программы развития атомного энергопромышленного комплекса. Было решено, что государство обеспечит существенное софинансирование строительства каждого энергоблока из бюджета.

Что касается сооружения БН-800, то нам удалось доказать: его необходимо строить полностью за счёт бюджетных средств.

К сожалению, опыт БН-800 показал, как не нужно сооружать атомную электростанцию. Из-за задержки строительства мы потеряли очень многое. Промышленная база, которую мы создали для сооружения ­БН-600, была потеряна, кадровый потенциал - существенно снижен. Поэтому многие вопросы пришлось решать заново.

Представляете, что значит на Белоярской площадке заново создать строительную базу? Заводы - изготовители оборудования потеряли производственные технологии.

Например, натриевый теплоноситель ранее использовали собственный: для БН-350 получали натрий в Чирчике, для БН-600 - в Березняках на Урале. Когда готовились строить БН-800 в 1990-е годы, специальная установка для получения натрия реакторной чистоты была сооружена в Усолье-Сибирском под Иркутском.

Производители долго ждали, когда же натрий нам потребуется, а мы все время говорили: "Вот завтра, завтра, завтра". Они не выдержали и закрыли производство.

Кто сейчас, в условиях рыночной экономики, будет содержать производственный агрегат, если он не требуется никому? В итоге натрий мы получили из Франции.

К счастью, сейчас все проблемы решены, пусть и дорогой ценой. Успешную реализацию проекта БН-800, разработка, обоснование, сооружение которого осуществлялись с большими сложностями, в условиях социально-экономического переустройства страны, можно считать настоящим трудовым подвигом учёных, проектировщиков, конструкторов, строителей, монтажников и эксплуатационного персонала.

Несмотря на большую задержку с сооружением, реактор сегодня будет востребован?

Реактору БН-800 предстоит долгая и насыщенная жизнь. В частности, необходимо отработать технологию использования смешанного уран-плутониевого топлива на опытно-промышленном уровне, отработать технологии обращения с ОЯТ и РАО.

Однако это только прелюдия к достижению конечной цели - переводу атомной энергетики страны на замкнутый топливный цикл.

В перспективе атомная энергетика России должна представлять собой двухкомпонентную структуру, состоящую из тепловых и быстрых реакторов.

При этом реакторные установки должны играть системообразующую роль по отношению к другим компонентам топливного цикла и обладать приемлемыми технико-экономическими характеристиками.

Однако если реакторы на тепловых нейтронах вышли на коммерческий уровень (проекты ВВЭР-1000, ВВЭР-1200, ВВЭР-ТОИ), то быстрые реакторы с натриевым охлаждением подобного уровня ещё не достигли.

В связи с этим возникла задача разработки проекта быстрого натриевого реактора, который бы имел улучшенные по отношению к БН-600 и БН-800 технико-экономические параметры.

В марте 2001 года, в условиях практически полного отсутствия работ по тематике быстрых натриевых реакторов, по инициативе руководства ФЭИ этот вопрос был рассмотрен на заседании НТС №1 Минатома, и было принято решение о начале НИОКР по разработке проекта быстрого натриевого реактора большой мощности, который должен обладать коммерческими характеристиками.

На первом этапе научный руководитель (ФЭИ), главный конструктор (ОКБМ) и генеральный проектировщик (СПбАЭП) совместно разработали технические предложения по энергоблоку с реактором БН-1800.

Дальнейшая оптимизация параметров энергоблока привела к решению о целесообразности снижения его электрической мощности до 1200 МВт.

В основу проекта БН-1200 заложены проектно-конструкторские и схемно-компоновочные решения, принципиально отличающиеся по некоторым позициям от проектов БН-600 и БН-800.

Это в первую очередь касается систем безопасности (использование пассивных устройств воздействия на реактивность активной зоны и аварийного теплоотвода), активной зоны реактора, транспортно-технологической схемы, парогенератора.

Совокупность принятых инженерно-технических решений позволила уменьшить почти в 2,5 раза удельную материалоёмкость реакторной установки по сравнению, например, с проектом БН-600. В целом по капитальным затратам проект БН-1200 существенно приблизился к проекту ВВЭР-ТОИ.

Скоро решится судьба проекта БН-1200: строить или не строить. Насколько мне известно, в прошлом году на НТС Росатома перед учёными и проектантами поставили задачу дальнейшего улучшения технико-экономических параметров проекта. Удалось её решить?

Действительно, на НТС была серьёзная экспертиза, которая показала, что есть ещё резервы для улучшения технико-экономических характеристик. Мы разработали план действий, к концу года предложим ряд новых технических решений.

Но, к сожалению, я не уверен, что они существенно повлияют на решение о строительстве блока с реактором БН-1200. Всё это уже сейчас начинает напоминать историю с БН-800.

Чем вызваны ваши опасения? Думаете, не примут новую ФЦП по перспективным ядерным технологиям?

Новая ФЦП, может быть, и будет, но ведь есть риск, что проект БН-1200, как в своё время проект БН-800, будет отложен "в долгий ящик".

Проекту БН-1200 в отрасли сейчас противопоставляется проект БР-1200 - свинцовый реактор. Многие представители руководства считают, что нужно бросить все силы и средства на его разработку, потому что по некоторым характеристикам он должен превзойти натриевый реактор.

Но я 55 лет занимаюсь быстрой тематикой и понимаю, что освоение технологии такого масштаба - это очень сложный и долговременный процесс.

Конечно, сейчас нужно построить БРЕСТ-ОД-300. Но надо понимать, что он лишь покажет, насколько данная технология работоспособна и оправданны ли те надежды, которые на неё возлагаются. Ведь в мире нет ни одного свинцового реактора, нет даже крупномасштабного стенда.

Если мы сейчас все бросим на свинцовую технологию, ничего не делая по натрию, мы можем оказаться в будущем в очень неприятной ситуации.

Обратимся к опыту Франции. Они закрыли в конце прошлого века натриевый реактор Superphoenix - по политическим причинам. Учёные сказали: "Хорошо, не даёте натрием заниматься - будем заниматься газом". И стали в начале 2000-ых годов проектировать гелиоохлаждаемый быстрый реактор.

Они уже 10 лет назад должны были запустить опытный реактор мощностью 12 МВт, но ничего же не получилось. Французы вынуждены опять вернуться к натрию: реактор ASTRID сейчас разрабатывают, мощностью 600 МВт.

Возвращаясь к России: я считаю, надо построить головной образец БН-1200 и попытаться доказать, что те новые технические решения, которые мы применили, оправданы с точки зрения безопасности и экономики. А параллельно постепенно осваивать технологию быстрого свинцового реактора.

Если всё получится так, как предполагают разработчики, - ну и прекрасно, тогда свинцовые реакторы естественным образом заменят натриевые. Но надо понимать, что будет это ещё очень и очень нескоро.

Я рассказывал про БН-350, как мы на нем "прокололись", грубо говоря, сколько проблем было. БРЕСТ-300 - это примерно то же самое. С ним придётся очень много возиться.

Возвращаясь к началу разговора: выходит, свинец сейчас на уровне 1962 года по отношению к натрию?

Нет, с точки зрения реакторного опыта даже не 1962-ого, потому что у нас до БН-350 были БР-5, БР-10, мы создавали БОР-60, экспериментальный реактор повышенной мощности.

Когда только появилась идея свинцового реактора, я и мои коллеги предложили: давайте построим БРЕСТ-15 или БРЕСТ-30. Сразу строить БРЕСТ-300 очень дорого и технически рискованно. Мы бы уже сейчас этот реактор имели и первые в мире занимались бы реальным освоением новой технологии. Однако к этим предложениям не прислушались.

Я выражаю свою точку зрения, с ней можно не соглашаться. Но нужно реальнее смотреть на вещи. Нельзя гипотетический БРЕСТ-1200 сравнивать по экономике с БН-1200 и на основании этого сравнения принимать важные стратегические решения.

Я не хочу сказать, что у нас по БН-1200 все ясно. Но у нас есть технологическая основа, мы доказали, что технология работает. Важны нюансы, которые могут её улучшать.

Сейчас в стране избыток энергетических мощностей, острой необходимости в сооружении новых блоков нет. Может быть, это не самый удачный момент для сооружения головного коммерческого блока БН-1200?

Но мы же планируем создавать замещающие блоки в Нововоронеже, в Сосновом Бору, в Курчатове. Почему бы вместо одного нового теплового блока не построить новый быстрый?

Сейчас как раз очень удачный момент для строительства БН-1200 в качестве пятого энергоблока БАЭС. На Белоярской АЭС есть вся необходимая инфраструктура и строительно-монтажная база. Заводы вновь освоили производство оборудования для быстрых натриевых реакторов.

Любой перерыв в разработке и сооружении опять приведёт к потере кадров, к утрате компетенций. Нельзя допустить, чтобы повторилась история с БН-800.

В условиях усиливающейся конкуренции на мировом ядерном рынке нельзя терять уникальный опыт освоения перспективной реакторной технологии и снижать темпы её развития.

Ключевые слова: Владимир Поплавский, Быстрые натриевые реакторы, Статьи, БН-800

---

Другие новости:

В мире статус действующего имеют 447 блоков, статус строящегося 62 блока - PRIS

В этом году пущено шесть новых блоков.

Состоялся физпуск "Куданкулама-2"

За ним последуют работы по подготовке его энергетического пуска.

Макеты китайских кассет - фотографии с выставки

Макеты CF3 и шестигранника.

---

---

---

---

Поиск по сайту: