Специалисты, решившие уникальную, не имеющую аналогов в мире задачу по восстановлению ресурсных характеристик энергоблоков ряда российских атомных электростанций, удостоены премии правительства РФ в области науки и техники за 2014 год. Данная работа позволила продлить срок безопасной эксплуатации этих АЭС и гарантировать выручку в сотни миллиардов рублей.
Речь идет о создании и реализации технологии восстановления ресурсных характеристик графитовой кладки реакторов большой мощности канальных (РБМК) установленной электрической мощностью 1000 мегаватт, составляющих около половины мощности всей атомной генерации в России.
На трех российских АЭС (Ленинградской, Курской и Смоленской) работают 11 реакторов РБМК, введенных в эксплуатацию с 1973 по 1990 годы. С самого начала было очевидно, что сроки их работы будут определяться состоянием элементов реакторных установок, к которым относится графитовая кладка, выполняющая функции замедлителя нейтронов. Через кладку проходят технологические каналы с топливными стержнями, охлаждаемыми водой, и специальные регулирующие стержни системы управления реактором.
Первоначально определенный для РБМК срок службы составлял 30 лет. По истечении этого срока каждый блок прошел процедуру продления эксплуатации еще на 15 лет. В результате модернизации безопасность этих установок была доведена до необходимого уровня.
Но тут возникла "графитовая" проблема.
Дело в том, что графитовая кладка — достаточно "живой" элемент, меняющий свою форму под действием сильных нейтронных потоков в активной зоне реактора.
В 2011-2012 годах на российских энергоблоках АЭС первого поколения с реакторами РБМК было зафиксировано растрескивание и искривление графитовых колонн. В 2012 году на энергоблоке №1 Ленинградской АЭС, "первенце" среди блоков с реакторами РБМК, искривление колонн достигло значения, близкого к пределу, установленному в проекте, что делало дальнейшую его эксплуатацию практически невозможной. Возникла дилемма – или досрочно прекращать работу первого блока ЛАЭС, а за ним и остальных 10 блоков с РБМК, или искать техническое решение проблемы.
"Цена вопроса" для экономики России была очень велика. Выбытие 11 гигаватт мощностей примерно на семь лет раньше намеченного срока привело бы к недовыработке порядка 450 миллиардов киловатт-часов до 2030 года, что соответствовало примерно 640 миллиардам рублей недополученной выручки в ценах 2013 года. Проблема затрагивала и сроки ввода замещающих мощностей на площадках действующих станций, и обеспечение стабильности энергоснабжения регионов, и социальной стабильности в них. Поиск быстрого технического решения этой проблемы стал для российских атомщиков настоящим вызовом и задачей номер один на тот момент.
Электроэнергетический дивизион госкорпорации "Росатом" концерн "Росэнергоатом" совместно с отраслевыми институтами в сжатые сроки разработали технологию восстановления показателей графитовой кладки. К работе, в частности, были привлечены специалисты предприятия Росатома, главного конструктора реактора РБМК ОАО "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Доллежаля" (НИКИЭТ), "Курчатовского института" как научного руководителя проекта РБМК, и ЗАО "Диаконт".
Фактически от выдачи задания до начала испытаний прошло менее полугода.
Пилотным энергоблоком, на котором была применена новая технология, стал первый блок Ленинградской АЭС.
Уникальные масштабные восстановительные работы на нем начались в мае 2012 года. В ходе них были научно обоснованы как сама возможность, так и программа восстановления ресурсных характеристик графитовой кладки, сконструированы и применены новые специальные машины и системы измерения.
Беспрецедентность проделанной работы состояла, в частности, в том, что весь колоссальный объем графита находится внутри металлоконструкций, и расстояние от рабочей поверхности, на которой мог присутствовать человек, до места непосредственного выполнения работ составляло более десяти метров. При этом действовать можно было лишь через узкие отверстия.
Поэтому сделанное можно сравнить со сложнейшей хирургической операцией, в ходе которой все манипуляции выполнялись через "игольное ушко".
Было также продемонстрировано, что "вылеченная" кладка сохраняет устойчивость даже при разрушительном землетрясении, заведомо более сильном, чем то, на которое рассчитана площадка ЛАЭС.
25 ноября 2013 года, после завершения работ, первый блок станции был подключен к сети.
По мнению экспертов, эта прорывная работа стала доказательством высочайшего научно-технического потенциала российской атомной отрасли и способности реализовать его в сжатые сроки, мобилизуя необходимые материальные и людские ресурсы.
Затем такие же работы прошли на втором блоке ЛАЭС. Причем, благодаря оптимизации технологических операций, работы на нем завершились более чем на месяц раньше планового срока, а финансовые затраты при этом снизились почти в пять раз. После восстановления ресурсных характеристик графитовой кладки в 2014 году был вновь запущен и второй блок Курской АЭС.
Технология восстановления ресурсных характеристик графитовой кладки позволяет продлить жизнь энергоблоку РБМК минимум на 3-5 лет, после чего процедуру можно еще и повторить. Так что теперь сроки вывода этих блоков из эксплуатации привязаны не к возрасту графита, а к вводам замещающих мощностей с более современной технологией ВВЭР.
Имена лауреатов
Премии правительства 2014 года в области науки и техники за разработку и внедрение технологии восстановления работоспособности активных зон энергетических канальных уран-графитовых реакторов типа РБМК удостоены сотрудники НИКИЭТ — первый заместитель директора — генеральный конструктор института Михаил Михайлов (руководитель работы), главный конструктор энергетических канальных реакторных установок Анатолий Петров, начальник лаборатории Алексей Слободчиков, директор отделения института Сергей Ухаров.
Вместе с ними награду получили директор департамента по эксплуатации АЭС с канальными и быстрыми реакторами "Росэнергоатома" Александр Быстриков, сотрудники Ленинградской АЭС – главный инженер станции Константин Кудрявцев, заместитель главного инженера Игорь Ложников, начальник цеха станции Сергей Харахнин, а также руководитель отделения "Курчатовского института" Евгений Бурлаков и главный инженер дивизиона ЗАО "Диаконт" Вадим Дунаев.