«Росатом» впервые в РФ разработал нормативные документы для 3D-печати детали для атомной промышленности

Специалисты «Опытного конструкторского бюро машиностроения им. И.И. Африкантова» («ОКБМ Африкантов»; входит в Машиностроительный дивизион «Росатома») совместно с учеными ведущего научно-исследовательского института конструкционных материалов завершили комплекс исследований по отработке технологии изготовления элементов реакторной установки РИТМ-200 методом 3D-печати. В итоге впервые в России разработана нормативная документация для применения аддитивных технологий при изготовлении оборудования для атомной промышленности.

Речь идет о составной детали насоса третьего контура реактора РИТМ-200 под названием «Колесо». Ее напечатали на производственной площадке «ОКБМ Африкантов» по технологии селективного лазерного сплавления металлопорошковых композиций (SLM). Материалом для изготовления послужила широко применяемая в отрасли нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т.

Получению технических условий и технического решения на изготовление детали предшествовала серия совместных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ специалистов дивизиона и сотрудников бизнес-направления «Аддитивные технологии», а также масштабный комплекс исследований (включая многоцикловые испытания, которые подтвердили высокое качество изделия и безопасность его эксплуатации). Первый образец в рамках НИОКР был распечатан еще в 2018 году, последний – в начале 2025 года (его испытания завершились в мае-июне прошлого года).

Применение технологии SLM открывает широкие возможности в области проектирования и производства новых серийных изделий, деталей и узлов повышенной конструктивной сложности и повышенной прочности.

«При использовании аддитивной технологии селективного лазерного сплавления нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т приобретает новые механические и эксплуатационные свойства. Это расширяет область применения материала, повышает надежность и эффективность изделий. Разработка нормативной документации и подтверждение характеристик материала формируют устойчивую техническую и нормативную основу для его дальнейшего промышленного использования в составе оборудования реакторных установок», — отметил руководитель центра аддитивных технологий в «ОКБМ Африкантов» Александр Лукоянов.

Комментируя эффекты от использования аддитивных технологий при производстве элементов судовой реакторной установки РИТМ-200, директор бизнес-направления «Аддитивные технологии» Илья Кавелашвили отметил:

«Применение аддитивных технологий обеспечивает высокую повторяемость результатов, минимизирует количество материала и сокращает время на изготовление деталей. По нашим расчетам, длительность производственного цикла для изделия «Колесо» при аддитивном производстве было сокращено на 20 %. Отдельно отмечу, данный прецедент является мощным толчком для формирования технологической карты аддитивного производства сложных и ответственных деталей для атомной отрасли. Что в конечном итоге служит прочной основой для серийного производства широкой номенклатуры изделий, используемых при изготовлении высокотехнологичного оборудования для атомной отрасли, и выводит нас на новый уровень качества отечественного машиностроения».

Ранее «ОКБМ Африкантов» уже изготавливало изделия для РИТМ-200 с помощью аддитивных технологий, но они не предназначались непосредственно для работы в энергетической установке. В частности, в 2025 году с помощью 3D-печати был изготовлен элемент насосного оборудования в составе ядерной энергетической установки (коробка клеммная). Успешная реализация этого проекта позволила расширить границы внедрения аддитивных технологий для изготовления оборудования для атомной промышленности.

Технология селективного лазерного сплавления металлопорошковых композиций (SLM) – это передовой метод аддитивного производства (3D-печати), который использует лазерный источник энергии для послойного полного расплавления металлических порошков, создавая из них высокоточные, плотные и прочные трехмерные изделия, сложные по геометрии, что позволяет изготавливать функциональные детали для аэрокосмической, медицинской и машиностроительной отраслей. В машиностроении этим методом можно изготавливать облегченные компоненты, прототипы и оснастку, а также неразборные конструкции и функциональные узлы. Изготовленные по технологии SLM элементы зачастую более долговечные из-за отсутствия в них сварных швов и сборных конструкций, которые являются самым слабым местом любой детали.

Реакторная установка РИТМ-200 создавалась с учетом более чем 60-летнего опыта эксплуатации судов атомного флота в сочетании с использованием всех современных достижений в области 3D-проектирования, расчетных программ и суперкомпьютера. РИТМ-200 обладает уникальным сочетанием высокой мощности, безопасности и компактности. Установки с 2020 года работают в составе атомного ледокольного флота России и легли в основу плавучих энергоблоков и атомных станций малой мощности, способных обеспечить электроэнергией отдаленные территории в стране и за рубежом. В результате строится серия плавучих энергоблоков для электроснабжения крупного промышленного потребителя на Чукотке; реализуется проект возведения атомной станции малой мощности (АСММ) с РИТМ-200 в Якутии и в Узбекистане.