Одно из ведущих предприятий российской атомной отрасли Горно-химический комбинат (Железногорск, Красноярский край) в четверг отмечает 65-летний юбилей со дня своего основания. История этого уникального предприятия, расположенного в глубоком гранитном подземелье на берегах Енисея, стала и историей развития многих самых передовых атомных технологий.
Производящий по-настоящему фантастическое впечатление на каждого вновь на него попадающего комбинат, который атомщики уважительно именуют с заглавной буквы — "Гора" или "Скала", многие годы нарабатывал оружейный плутоний, необходимый для создания и поддержания советского "ядерного щита".
Проекты, которые сейчас выполняются на ГХК, обеспечивают лидерство Росатома в мирных технологиях, связанных с замыканием ядерного топливного цикла.
Комбинат №815
29 августа 1949 года успешно состоялось испытание первого советского атомного заряда. Тем самым было доказано, что СССР обладает технологиями производства атомных бомб.
Вот только плутония, необходимого для создания полноценного сдерживающего ядерного арсенала, катастрофически не хватало. Мощностей первого предприятия по производству этого материала, комбината №817 в Челябинской области (ныне Производственое объединение "Маяк" Росатома), было недостаточно. А США продолжали угрожающими темпами наращивать число своих ядерных боеприпасов.
Еще до августа 1949-го советское руководство приняло решение строить в стране два новых объекта для наработки плутония — комбинаты №815 и №816. Комбинат №816 был сооружен в Томской области (ныне это Сибирский химический комбинат, входящий в топливную компанию Росатома ТВЭЛ).
Официальная история Горно-химического комбината началась 26 февраля 1950 года, когда Совет Министров СССР постановил возвести новый комбинат №815 под землей в скальных породах на правом берегу Енисея, в 50 километрах ниже Красноярска.
Критериями для выбора места будущего предприятия стали наличие прочного горного массива на берегу многоводной реки, значительное удаление от границ СССР в любом направлении, расположение комбината рядом с большим промышленным центром. Подземное размещение предприятия на глубине около 200 метров позволяло защитить его от возможной атомной бомбардировки.
Строители комбината совершили настоящий подвиг.
За короткий срок был построен уникальный подземный технологический комплекс, аналогов которому нет нигде. Для строительства комбината были разработаны оригинальные технологии. В общей сложности строители вынули 15 миллионов кубометров горной породы. Объем тех горных выработок, превысивший все известные масштабы мировых подземных строений, сравним с общим объемом туннелей московского метрополитена начала 1960-х годов.
Параллельно со строительством комбината на поверхности шло возведение рабочего поселка, который в 1954 году получил статус города и двойное имя: для закрытой переписки — Железногорск, для открытого упоминания — Красноярск-26.
Плутоний, тепло и электричество
Еще одной особенностью комбината №815 стали новые промышленные уран-графитовые реакторы, самые мощные в то время в СССР.
Для предприятия был разработан реактор АД. Научным руководителем проекта этого реактора стал прославленный атомщик Анатолий Александров. Разработка проекта была поручена конструкторскому бюро артиллерийского завода № 92 в Горьком (ныне — нижегородское предприятие Росатома "ОКБМ Африкантов").
Первый атомный реактор АД был пущен на комбинате 19 августа 1958 года. 28 августа он был принят в эксплуатацию.
После этого начался монтаж второго реактора АДЭ-1. По проекту, этот аппарат имел двойное назначение — помимо наработки плутония и отвода тепла, образующегося в активной зоне реактора в результате цепной ядерной реакции, он позволял и вырабатывать электроэнергию. Буква "Э" в названии реактора означает "энергетический".
Для решения этой второй задачи была запроектирована единственная в мире подземная атомная теплоэлектроцентраль.
Но поскольку строительство реактора АДЭ-1 значительно опережало по срокам строительство ТЭЦ, запустить этот реактор решили в проточном режиме, без выработки электроэнергии. Пуск АДЭ-1 и начало его эксплуатации состоялись в июле 1961 года.
В конце декабря 1963 года состоялся пуск третьего реактора ГХК — реактора АДЭ-2. Спустя месяц, в конце января 1964 года, реактор был принят в эксплуатацию. Он сразу начал работать в энергетическом режиме, и теплоэнергетические мощности, предназначенные для реактора АДЭ-1, были подключены к АДЭ-2. Первый турбогенератор на ТЭЦ комбината был включен с выработкой электрической энергии, и подземная атомная электростанция вступила в строй.
В течение почти полувека АДЭ-2 снабжал Железногорск теплом и электричеством.
Благодаря плутонию с Горно-химического комбината Советскому Союзу удалось переломить отставание от США по количеству ядерных боеприпасов. Комбинат выполнил задачу, для которой создавался — обеспечил безопасность страны.
В 1992 году реакторы АД и АДЭ-1 были остановлены. В 1995 году с ГХК был снят оборонный заказ на производство плутония. А в апреле 2010 года был остановлен последний в России и мире российский промышленный уран-графитовый реактор АДЭ-2.
В настоящее время вывод из эксплуатации остановленного оборудования реакторного и радиохимических производств стал одним из основных направлений работы ГХК.
Лучшее хранилище в мире
Сейчас Горно-химический комбинат — ведущее предприятие Росатома по созданию полного технологического комплекса в области обращения с отработавшим ядерным топливом энергетических реакторов и замыканию ядерного топливного цикла. На комбинате сосредоточены сразу три передела — хранение отработавшего ядерного топлива, его переработка и производство нового ядерного топлива.
То, что Горно-химический комбинат был построен для создания атомного оружия, определило дальнейшую логику его развития. На ГХК находилось одно из лучших в мире радиохимических производств оружейного плутония. Именно поэтому в 1970-х годах Совет Министров СССР принял решение построить на ГХК завод РТ-2 по радиохимической переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) энергетических реакторов (предприятие РТ-1 по переработке ОЯТ с 1977 года работает на "Маяке").
В 1985 году на комбинате вошло в строй "мокрое" хранилище ОЯТ — своего рода "промежуточный склад" между АЭС и его переработкой. С тех пор на ГХК завозится отработавшее топливо энергетических реакторов ВВЭР-1000.
Это покажется парадоксальным, но то, что строительство завода РТ-2 из-за сложной экономической ситуации 1990-х годов отложилось на довольно длительное время, имело свои плюсы. За это время были созданы гораздо более совершенные малоотходные технологии. И коль скоро комплекс по переработке ОЯТ еще не был построен, а "мокрое" хранение было рассчитано как "промежуточный склад", то возникла необходимость обеспечить более длительные сроки хранения.
Для этого на ГХК было построено "сухое" хранилище, охлаждаемое воздухом.
Ведь как бы ни были хороши материалы, из которых сделаны тепловыделяющие сборки (ТВС), их хранение в воде лучше ограничить по времени. В "сухом" хранилище отработавшие ТВС хранятся в герметично заваренной ампуле в среде инертного газа, что полностью исключает их коррозию. Таким образом, одна из главных задач "сухого" хранилища на ГХК — это перевод на более надежное хранение отработавших ТВС из "мокрого" хранилища, и это же главная причина того, почему оно построено на ГХК, а не в другом месте.
Следует отметить, что "сухой" способ хранения ОЯТ — самый безопасный, ведь он не зависит ни от человеческого фактора, ни от внешних воздействий. Кстати, "сухому" хранилищу ГХК не страшно даже разрушительное землетрясение.
Зарубежные специалисты, в том числе из США, Франции, Японии, очень высоко оценивают работу ГХК по обращению с отработавшим ядерным топливом и признают, что комбинат в области "сухого" хранения — безусловный мировой лидер.
Акт о готовности пускового комплекса хранилища в декабре 2011 года подписал генеральный директор Росатома Сергей Кириенко. Строительство второй очереди сейчас идет с опережением на полгода.
Чистая переработка
В конце текущего года на ГХК планируется ввести в эксплуатацию пусковой комплекс самого современного в мире опытно-демонстрационного центра, в котором будут отрабатываться новейшие технологии переработки отработавшего ядерного топлива, необходимые для замыкания ядерного топливного цикла.
Строительство центра стало технологически самым сложным проектом за всю новейшую историю Горно-химического комбината.
"Наша технология на поколение опережает пока еще самый современный в мире радиохимический завод UP-3 (Франция), на который замкнута переработка облученного ядерного топлива западноевропейских и японских АЭС", — отмечала газета "Вестник ГХК".
Пусковой комплекс позволит отработать технологические режимы в полупромышленном масштабе. В 2018 году планируется ввод в эксплуатацию второй очереди, которая позволит приступить к переработке хранящихся на ГХК запасов отработавшего топлива энергетических реакторов ВВЭР-1000 в промышленном масштабе. Наконец, в следующем десятилетии на базе ОДЦ планируется создать крупномасштабный завод по регенерации топлива различных типов реакторов для атомной отрасли.
Неоспоримым преимуществом новой российской технологии по сравнению с зарубежными конкурентами будет полное отсутствие жидких низкоактивных радиоактивных отходов.
Таким образом, у ГХК появляется уникальная возможность доказать на практике, что переработка ядерных материалов возможна без ущерба для окружающей среды.
Топливо для "быстрых" реакторов
В 2014 году на ГХК была выпущена промышленная партия, 20 килограммов, таблеток смешанного оксидного уран-плутониевого МОКС-топлива, которое будет применяться в реакторах на быстрых нейтронах.
Энергоблоки АЭС с такими реакторами позволят существенно расширить топливную базу атомной энергетики и минимизировать радиоактивные отходы за счет организации замкнутого ядерно-топливного цикла. Технологиями реакторов на быстрых нейтронах обладают очень немногие страны, и Россия является мировым лидером в этом направлении.
А в конце прошлого года на ГХК закончилось строительство цеха по производству МОКС-топлива для реактора на быстрых нейтронах БН-800 четвертого энергоблока Белоярской АЭС. В 2015 году будет собрана первая тепловыделяющая сборка с МОКС-топливом для этого реактора.
Проект производства был разработан петербургским "Атомпроектом". Под управлением топливной компании ТВЭЛ в создании производства приняли участие 50 российских предприятий и организаций, в том числе 18 предприятий и институтов Росатома.
Всего на заводе три линии: производство таблеток с МОКС-топливом, производство тепловыделяющих элементов и производство тепловыделяющих сборок.
Производство МОКС-топлива для "быстрых" реакторов построено на ГХК в рекордные сроки — за два с половиной года. За это время решены десятки научно-технических и организационных проблем и задач, создана технология нового поколения и при этом обеспечена экономическая эффективность.
"Для сравнения: американцы уже больше восьми лет силятся наладить по французской технологии подобное производство для тепловых реакторов. А затраты на строительство завода в Железногорске оказались в разы меньше по сравнению с проектом США", — отмечала корпоративная газета "Страна Росатом".
Таким образом, развитие всей триады "хранение — переработка —производство ядерного топлива" позволит ГХК закрепить за Россией мировое лидерство в области замыкания ядерного топливного цикла на основе инновационных технологий.
"Атомные" батарейки
Накопленные за время своей работы уникальные компетенции позволяют Горно-химическому комбинату участвовать во многих инновационных проектах, относящихся к разным областям промышленности.
ГХК является одним из ключевых участников кластера инновационных технологий Железногорска, который задуман как будущий центр инновационного развития всего Красноярского края.
Одним из новых проектов для комбината может стать производство опытных образцов элементов питания, использующих энергию "мягкого" бета-распада радиоизотопа никеля-63. Такие элементы со сроком службы более 50 лет найдут применение в медицинской технике и радиоэлектронике нового поколения.
Этот проект ранее стал одним из победителей конкурса министерства образования и науки РФ. ГХК совместно с Сибирским аэрокосмическим университетом имени Решетнева (СибГАУ), а также другими организациями кластера инновационных технологий Железногорска будет создавать технологию получения никеля-63.
Опытные образцы элементов питания планируется получить в 2016 году.