8 февраля — официальный старт Года науки и технологий в России. «Росатом» на новый тематический год получил большой подарок, впрочем, предполагающий большую ответственность: утвержден паспорт комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ на период до 2024 года» (РТТН).
25 декабря президент Владимир Путин подписал указ о проведении Года науки и технологий. Церемонию открытия года приурочили к 8 февраля — Дню российской науки.
«План Года науки и технологий будет сформирован через призму национальных целей, которые определил президент. В предложениях, которые к нам поступили, все мероприятия так или иначе созвучны основным показателям», — сказал сопредседатель оргкомитета по проведению тематического года вице-премьер Дмитрий Чернышенко.
Развитие атомной науки и технологий — одна из национальных целей. 4 февраля премьер-министр Михаил Мишустин на рабочей встрече с главой «Росатома» Алексеем Лихачевым официально объявил о том, что правительство утвердило комплексную программу РТТН, по сути, 14-й национальный проект. «Росатом» уже давно вышел за рамки ядерной энергетики — занимается цифровыми, квантовыми, лазерными и многими другими технологиями, — подчеркнул Михаил Мишустин. — По поручению президента разработана и уже реализуется комплексная программа развития атомной промышленности до 2024 года».
«Для нас очень важно, что в апреле сложного 2020 года президент подписал поручение о создании национальной программы, а вы в декабре утвердили ее, — сказал Алексей Лихачев. — Это для нас и знак признания, и серьезный аванс. Считаем, что сможем укрепить лидерство в традиционных направлениях и развить новые».
Премьер Михаил Мишустин на рабочей встрече с главой «Росатома» Алексеем Лихачевым объявил, что правительство утвердило программу РТТН — по сути, еще один нацпроектВ видеообращении к сотрудникам атомной отрасли накануне Дня российской науки Алексей Лихачев отметил, что правительство также поддержало проект «Большой Саров» — создание на базе РФЯЦ-ВНИИЭФ Национального центра физики и математики.
«Эти программы придадут импульс для развития всей отечественной науки. Их реализация будет идти в тесной кооперации с РАН, Курчатовским институтом и ведущими вузами страны», — сообщил Алексей Лихачев и добавил, что на прошедшей в январе конференции отраслевых руководителей выбран девиз 2021 года — «Мобилизация для реализации нашей стратегии».
О стратегии и решениях конференции расскажем в ближайших номерах, а пока вернемся к программе РТТН. В нее вошли пять федеральных проектов: «Двухкомпонентная ядерная энергетика», «Экспериментально-стендовая база», «Термоядерные и плазменные технологии», «Новые материалы и технологии» и «Референтные энергоблоки атомных электростанций».
Двухкомпонентная ядерная энергетика
Стратегия развития отрасли предполагает, что к середине века атомная энергетика станет двухкомпонентной: тепловые и быстрые реакторы будут работать вместе, демонстрируя возможность перехода ядерной энергетики в разряд возобновляемой по топливу и практически не оставляющей отходов. Работы в рамках федерального проекта подготовят этот переход.
Первое направление — развитие технологии ВВЭР. Будет разработан проект водо-водяного реактора со спектральным регулированием, ВВЭР-С, и концептуальный проект блока с таким реактором, сообщил «СР» советник гендиректора «Росатома», научный руководитель направления Владимир Асмолов. Внедрение ВВЭР-С позволит существенно снизить расход природного урана.
«Технология ВВЭР имеет большие резервы для развития, и качественный скачок в ее развитии необходим. Я уверен, что в ближайшие 20 лет на внешнем рынке будет востребована только эта технология. Создание ВВЭР-С — важнейшая задача для госкорпорации на ближайшие шесть — восемь лет, — сказал Владимир Асмолов. — НИОКР уже идут, их финансируют «Росатом» и «Росэнергоатом», за последние два года выделено более 500 млн рублей. По программе РТТН мы получим дополнительные бюджетные деньги, которые помогут реализовать проект. Есть огромное желание к 2028 году иметь уже технический проект, после согласования которого в Ростехнадзоре мы сможем начать сооружение референтного блока».
Следующим шагом водо-водяной эволюции должен стать проект реактора с водой сверхкритического давления, ВВЭР-СКД. Он позволит повысить КПД блоков и сможет сам воспроизводить топливо для себя.
Второе направление — быстрые реакторы. В рамках проектного направления «Прорыв» с 2013 года идет разработка и сооружение опытно-демонстрационного комплекса на базе реактора на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД‑300 с пристанционными объектами замкнутого топливного цикла: модулем фабрикации-рефабрикации плотного уран-плутониевого нитридного топлива, модулем переработки ОЯТ, а также комплексом по обращению с РАО.
Монтаж боксов участка дезактивации твэлов на опытно-демонстрационном энергокомплексе«ОДЭК — прообраз безопасной, экологичной, конкурентоспособной и практически неограниченной по сырью ядерной энергетики будущего, — отмечает Евгений Адамов, научный руководитель «Прорыва». — Планируется, что к 2024 году будет введен в опытно-промышленную эксплуатацию модуль по производству топлива, на 70–80 % построен энергоблок и начато сооружение модуля переработки ОЯТ. Наряду с этим будут разработаны проекты промышленных энергетических комплексов на базе быстрых реакторов большой мощности для промышленного применения отработанных на ОДЭК новых ядерных технологий. Программа РТТН отражает заинтересованность государства в долгосрочном инновационном развитии двухкомпонентной ядерной энергетики и гарантирует, что очень важно, непрерывность финансирования мероприятий проектного направления «Прорыв», в рамках которого осуществляется разработка и демонстрация быстрой реакторной компоненты и технологий ЗЯТЦ».
Экспериментально-стендовая база
Реализация этого федерального проекта позволит создать мощную инновационную экспериментальную базу на площадке НИИАР.
«Большие ожидания атомщиков нашей страны и международного научного сообщества связаны с проектом многоцелевого быстрого исследовательского реактора МБИР, — подчеркнул директор института Александр Тузов. — Создание в Димитровграде уникальных исследовательских комплексов МБИР и ПРК качественно улучшит наши компетенции и экспериментальные возможности».
Димитровград. Панорама площадки строительства многоцелевого быстрого исследовательского реактора (МБИР)Кроме того, в рамках РТТН специалистам НИИАР нужно обеспечить продление срока службы реактора БОР‑60 до 2025 года. Институт решает и другие задачи: наработка сверхтяжелых элементов для синтеза новых элементов, создание петлевой установки с естественной циркуляцией жидкосолевого теплоносителя, испытания конструкционных и новых функциональных материалов для гибридного реактора.
Термоядерные и плазменные технологии
«Этот федеральный проект в составе РТТН — единственная за последние 30 лет целостная программа развития по управляемому термоядерному синтезу, — говорит научный руководитель направления, директор направления научно-технических исследований и разработок «Росатома» Виктор Ильгисонис. — Она должна обеспечить сохранение и укрепление национальных компетенций в данной области, развитие исследовательской инфраструктуры и обеспечивающих технологий, а также освоение и развитие достижений мировой термоядерной науки. Используя программу РТТН, мы рассчитываем получить и внедрить в России передовые наукоемкие технологии, созданные всем миром в рамках проекта ИТЭР, сохранить и развить на этой основе научные школы и систему подготовки кадров для будущей термоядерной энергетики».
Федеральный проект «Термоядерные и плазменные технологии» содержит пять крупных подразделов. Среди них — разработка концептуального проекта гибридного реактора. «В самом начале работ по термояду в России возникли идеи использовать высокоэнергичные термоядерные нейтроны для производства делящихся изотопов как основу ядерного топлива или боеприпасов, — напомнил Виктор Ильгисонис. — Позднее, с развитием ядерной энергетики, было предложено с помощью этих нейтронов дожигать минорные актиниды из отработавшего топлива АЭС. В рамках РТТН идеи такого «гибридного» подхода впервые получат возможности для системной проработки».
Также в рамках федерального проекта планируется развитие базовых термоядерных технологий, необходимых и для гибридного, и для чистого термоядерного реактора. В частности, речь идет о разработке систем электромагнитного и корпускулярного нагрева плазмы, инновационной технологии литиевой защиты первой стенки и дивертора.
«Важная часть проекта — разработка инновационных плазменных технологий, призванных продемонстрировать продуктивность термоядерной науки путем создания устройств и технологий, пригодных для освоения промышленностью на современном этапе, — отметил Виктор Ильгисонис. — Также упомяну работы в области создания единой информационной системы и нормативной базы УТС, разработки, закладывающие основу уникального источника света субэксаваттной мощности».
Федеральный проект будут совместно выполнять предприятия «Росатома», Министерства науки и высшего образования, Курчатовский институт.
Новые материалы и технологии
Предстоит обеспечить материалами перспективные реакторы ВВЭР-С и ВВЭР-СКД.
«Для ВВЭР-СКД потребуется еще и новое топливо, — отметил научный руководитель направления, первый заместитель руководителя АО «Наука и инновации» Алексей Дуб. — Для классического ВВЭР продолжатся разработки материалов толерантного топлива, в том числе композитных оболочек и оболочек на основе карбида кремния».
Необходимо обосновать ресурс материалов, которые выбраны для создания атомных станций малой мощности. Параллельно будут разрабатывать новые материалы, в частности аустенитные стали, которые позволят удешевить малые АЭС.
В «Росатоме» разрабатывают исследовательский жидкосолевой реактор. Пока планируется, что топливо в установке будут растворять в расплаве солей FLiBe. Материалы для него подобрали, теперь надо этот выбор обосновать. В перспективе реактор могут перевести на более эффективную композицию FLiNaK. Материалы для нее будут разрабатывать в рамках федерального проекта.
«В РТТН предусмотрены НИОКР по углеродным материалам, в частности разработка мелкокристаллического графита нового поколения, — сказал Алексей Дуб. — Он нужен для перспективных высокотемпературных газовых реакторов и отдельных деталей ЖСР».
Еще одно направление — аддитивные технологии. Надо создать способы 3D-печати тугоплавкими материалами. Начинается разработка 4D-материалов для атомной энергетики: детали из них при комнатной температуре будут иметь одну форму, при более высокой — другую.
Отдельный пункт федерального проекта — методические работы.
«Разработав методику ускоренных испытаний, мы обеспечим более быструю разработку материалов для атомной энергетики», — пояснил Алексей Дуб.
Референтные энергоблоки атомных электростанций
В этот проект включена часть работ по сооружению двух блоков Курской АЭС‑2 с инновационными реакторами ВВЭР-ТОИ. На 2024 год запланирован физпуск блока № 1.
Корпус реактора ВВЭР-ТОИ для Курской АЭС-2 перед гидравлическими испытаниями, «Атоммаш»
Корпус реактора ВВЭР-ТОИ для Курской АЭС-2 перед гидравлическими испытаниями, «Атоммаш»Кроме того, в разделе — работы по атомным станциям малой мощности.
«В РТТН вошли проекты высокой степени готовности: наземная АСММ с реактором РИТМ‑200 и термоэлектрическая станция «Елена» (разработка Курчатовского института, в основе — прямое преобразование тепловой энергии в электрическую. — «СР»)», — сообщил научный руководитель ВНИИАЭС, научный руководитель приоритетного направления научно-технологического развития «Атомные станции малой мощности» в «Росатоме» Сергей Соловьев. Ожидаемый результат — разработка технических проектов АСММ и получение лицензии на размещение пилотных станций.
«Росатом» реализует проект сооружения АСММ с РИТМ‑200 в Республике Саха (Якутия).
«Его важность обусловлена значительным экспортным потенциалом технологии в период после 2024 года при условии наличия референтного проекта в России. Объем доступного мирового рынка в сегменте АСММ оценивается в 23 ГВт на период 2025–2040 годов, а в число потенциальных заказчиков входят страны Латинской Америки, Африки, Азии и Восточной Европы», — рассказал Евгений Пакерманов, президент «Русатом Оверсиз».
Андрей Никипелов, генеральный директор «Атомэнергомаша», отметил:
— Как машиностроительный дивизион, отвечающий за проектирование и изготовление оборудования, мы видим перспективы и для большой и для малой атомной энергетики. Проект ВВЭР-ТОИ — важный шаг к тому, чтобы оптимизировать и типизировать проекты АЭС, ускорить и удешевить их строительство. Вне зависимости от того, где будет строиться станция, разработчики и изготовители оборудования смогут пользоваться единой информационной базой с существующими отработанными решениями и адаптировать их к конкретному проекту. Это главное отличие ВВЭР-ТОИ от предыдущих проектов.
Есть и инновационные конструктивные отличия: в корпусе реактора в зоне облучения стало на один сварной шов меньше, также изменена схема расположения парогенераторов в реакторной установке, компоновка зданий и сооружений АЭС, уменьшена площадь застройки и др. Все это позволило сократить сроки строительства АЭС при серийном сооружении, снизить стоимость строительства и эксплуатационные расходы по сравнению с проектом предыдущего поколения. Были улучшены и показатели реакторной установки: в прежних габаритах ВВЭР-1200 достигнуто увеличение электрической мощности практически на 100 МВт (до 1300 МВт). Несмотря на увеличение мощности, срок службы блока — 60 лет, при этом сохранен. Кроме того, в проекте заложена возможность использования МОКС-топлива. Иными словами, АЭС на базе этой технологии мощнее, а строится быстрее и с меньшими затратами.
Курская АЭС-2 — первая станция, где используется технология ВВЭР-ТОИ. По графику, физпуск первого блока намечен на 2024 год, второго — на 2026 год.
Установки РИТМ, на базе которых развивается ледокольный флот и планируется развивать атомную энергетику малой мощности, — принципиально новое решение, не имеющее аналогов в мире и существенно отличающееся от предыдущих поколений реакторов. В серии РИТМ применена интегральная компоновка с расположением парогенераторов внутри корпуса реактора, что делает эти установки в полтора раза легче и почти в два раза компактнее предшественников. Кроме того, будучи почти на 20% более мощными, чем КЛТ-40, РИТМы позволяют производить электроэнергию более эффективным с экономической точки зрения способом. Отсюда огромный потенциал этой технологии: не только флот — будь то ледоколы или гражданский торговый флот, в частности крупнотоннажные суда, но также и плавэнергоблоки, которыми мы активно занимаемся, и наземные АЭС малой мощности.