9 ноября 2012

Быстрая программа: вспомнить опыт СССР

Проекту "Прорыв" уделяют в наши дни повышенное внимание. Восторженные сторонники величают его едва ли не "вторым атомным проектом". Оппоненты, коих немало, используют для характеристики "Прорыва" нелицеприятную лексику. 

Вместо развешивания ярлыков и публичных клятв в корпоративных СМИ в правильности сделанного выбора, имеет смысл вспомнить, что и каким именно образом принесло нашей стране успех во времена первого похода за созданием замкнутого топливного цикла, работающего с быстрыми реакторами.

Советская программа: жёсткая структура

Период расцвета быстрой энергетики в СССР пришёлся на те же годы, что и пик развития советской атомной программы, то есть, на 60-ые - первую половину 80-ых годов.

Это был период выхода страны в лидеры развития быстрых реакторов нового типа (БН) и начала создания ЗЯТЦ на их основе. Работающий блок БН-600, готовые проекты БН-800 и БН-1600, исследования по MOX и металлу, цех 300, завод РТ-2 и многое другое.
Успех в значительной мере был обусловлен выбором чёткой стратегии развития атомной энергетики и жёсткой структурой её реализации.

Стратегия развития подразумевала строительство блоков с реакторами БН. Сначала их предполагалось эксплуатировать на UO2-топливе, затем перевести их на MOX. Сделанный выбор в пользу MOX позволял планировать создание единого топливного цикла для обеих ветвей реакторных технологий - тепловых (ВВЭР) и быстрых (БН).

Структура широкими мазками могла быть описана следующим образом. Научный руководитель программы - ФЭИ. Главный конструктор - ОКБМ. Главный технолог по топливу - ВНИИНМ с участием НИИАР. Главный проектант (в том числе, по ЯТЦ) - ВНИПИЭТ.

Перечисленными организациями состав участников советской быстрой программы не ограничивается. Так, к созданию БН-600 было привлечено свыше 450 организаций.

Для координации их труда внутри научного руководителя (ФЭИ) был создан специальный институт кураторов. Он отвечал за координацию и контроль работ участников проекта и проведение единой технической политики.

Что такое или, точнее, кто такие советские кураторы? Назову лишь несколько фамилий, не требующих дополнительного пояснения - Троянов, Кочетков, Поплавский, Багдасаров, Ринейский, Кузнецов, Матвеев, Чёрный, Баклушин и многие другие. Впоследствии они и их коллеги стали ведущими специалистами отрасли и образовали де-факто штаб управления развития направления БН.

Принятая структура советской быстрой программы позволяла сконцентрировать силы и не допускала научного "разброда". При этом, гарантия правильности стратегии и её чёткое определение обеспечивались интеллектуальным потенциалом Лейпунского, Казачковского, Усачёва, Шихова, Кириллова, Громова и многих других известных в советской отрасли людей.

Российская программа: парад суверенитетов

Что же мы имеем сегодня? Каждая организация, каждый конструктор, вовлечённые в быструю программу России, стремятся придерживаться собственных позиций, политики, задач и конечных целей.

Распад жёсткой советской структуры привёл к тому, что участники предпочли концентрировать свои усилия на конкретных текущих задачах. Это, в том числе, продажа реактора типа БОР (CEFR) в Китай, подготовка продажи БН-800 в эту же страну.

Это сохранение и развитие советских решений в рамках освоенных технологий БОР-60/БН-800/БН-1200. В конечном итоге, это практически застой в развитии концепции реакторов БН, выражающийся в "коммерциализации" проектов (сделать "тоньше", "легче", "проще" и так далее).

Принципиальным для сложившегося положения необходимо считать исчезновение из структуры лидера - научного руководителя проблемы. Практически одновременно с этим начался научный застой в развитии БН. Кстати, схожие явления наблюдаются и для направления ВВЭР, где отрасль юридически покинул научный руководитель в лице РНЦ КИ. Исчезла перспектива, был заброшен проект ВВЭР-1500 и развитие остановилось на модернизированных и усовершенствованных тысячниках.

Свято место пусто не бывает. Сработало сочетание нескольких факторов - поиск новых приложений в НИКИЭТ, появление в нём талантливейшего Виктора Владимировича Орлова и назначение министром Евгения Адамова. Всё это в комплексе способствовало образованию новой ниши и нового, "особого" пути развития быстрой энергетики. Имеется в виду проект БРЕСТ (свинец и нитрид), который сегодня доминирует в проекте "Прорыв".

Системная ошибка

Для систем типа БН (натрий, оксид, конструкционные стали) ещё в советское время была решена проблема совместимости и гармонизации работы всех её компонентов. Более того, у таких систем была, есть и останется в будущем чёткая перспектива, а именно, переход на системы (натрий, металл, конструкционные стали). Это путь Индии, Китая, Южной Кореи и США.

Главный принципиальный недостаток натриевых систем известен даже студентам - натрий взаимодействует в третьем контуре с рабочим телом пароводяного цикла.

Исчезновение понятия организации-научного руководителя проблемы дало возможность новым идеологам действовать методом от противного, отталкиваясь только от недостатков БН. К сожалению, такой подход нельзя признать системным.

Справедливо критикуя БН за трудности с третьим контуром, они предлагают заменить натрий на свинец. Тем самым, они переносят проблемы из третьего контура в первый и допускают, таким образом, ошибку системного характера.

Механически заменить в системе натрий на свинец нельзя. Свинцовый теплоноситель не работает с предлагавшимися для БН топливами. С освоенным оксидным топливом он даёт неприемлемые характеристики, а с находящимся в мейнстриме мировых исследований по быстрой программе металлическим топливом он элементарно несовместим.

В результате, как в концепции БРЕСТ, так и позже в проекте "Прорыв" появилось новое малоизученное нитридное топливо. За бортом "Прорыва" остаются металл, оксид и даже французский карбид. И теперь мы должны принимать или не принимать на веру обещания освоить нитридное топливо в сколь-либо разумные сроки.

Свинец активно взаимодействует со сталью в активной зоне при температуре свыше 400°C. У реакторов со свинцовым теплоносителем будут низкие (читай - неэффективные) параметры. Чтобы преодолеть это, понадобятся новые стали и сплавы, а это, по-хорошему, десятки лет исследований.

Наконец, вынужденно взяв курс на переход на нитрид, идеологи "Прорыва" вольно или невольно разрывают связь по топливу между быстрыми и тепловыми реакторами. Как теперь предлагается поступать? Создавать уникальные технологии ЯТЦ для быстрых реакторов (а в обозримом будущем, даже не для реакторов, а для реактора!) или же переводить все блоки с ВВЭР на нитридное топливо? Похоже, что над этим ещё и не задумывались.

Научный руководитель

Вместо радикального подхода, вполне можно было бы остановиться на понятном и менее рискованном пути решения проблемы третьего контура БН. Такие работы велись в Советском Союзе, продолжались они с различной степенью активности и в России. Перечислю некоторые из них. Вместо пароводяного цикла возможно перейти на газотурбинный. Второй контур на блоке с БН можно сделать инертным. Наконец, можно подумать о прямом преобразовании.

Перечисленные и другие технические решения помогли бы устранить недостаток БН, связанный с третьим контуром, и сохранить главное достижение БН - надёжную, безопасную концепцию активной зоны и РУ.

Но для того, чтобы вернуть обсуждение из поля пиара в прессе или интернете в реальное пространство научно-технических специалистов, нужно, в первую голову, воспользоваться опытом СССР и восстановить в полном объёме институт научных руководителей проблем.

Иначе мы обречены колебаться вместе со сменяющими друг друга харизматическими личностями, которые могут быть талантливы во всём - даже в своих ошибках и заблуждениях.