Журналист «1-LINE» побывал на действующем атомном реакторе

В середине июня ГНЦ НИИАР устроил пресс-тур для журналистов местных, региональных и федеральных СМИ. Два десятка журналистов побывали на производственных и экспериментальных площадках института, узнали о его истории создания и о научных исследованиях, а также о том, как происходит работа ядерных реакторов.

Перед экскурсией представителям СМИ предстояло пройти паспортный контроль и проверку оборудования для фото- и видеосъёмки. Отметим, что снимать можно было не на всей территории института, а только там, где с группой находился сотрудник. Подобная осторожность объяснима — ведь именно здесь, на уникальной многопрофильной экспериментальной базе НИИАР проводят множество исследований, обеспечивающих ключевые направления развития ядерной энергетики страны.

Знакомство с НИИАРом началось с посещения музея, где участников пресс-тура поприветствовал директор института Александр Тузов. Многочисленные стенды, экраны, макеты и экспонаты подробно иллюстрировали рассказ Светланы Семенкиной, ведущего специалиста пресс-центра института. В 1956 году постановление Совета министров дало старт строительству опытной станции по испытанию атомных котлов общей суммарной мощностью 220 мегаватт. Было запланировано и построено 8 реакторных установок. Затем в 1964 году появились отделение реакторного материаловедения (исследование облученных материалов) и радиохимическое отделение (переработка облученных материалов). В 1976 году открыли химико-технологическое отделение. Самым последним было создано отделение радионуклидных источников и препаратов — в 1991 году, а через три года институту было присвоен статус государственного научного центра. Стоит заметить, что институт никогда не был закрытым учреждением, а в музее постоянно проводятся экскурсии для школьных и студенческих групп.

Вот уже на протяжении более чем 60 лет институт остаётся крупнейшим в России и мире научно-исследовательским центром, проводящим широкий спектр экспериментальных реакторных и послереакторных исследований. Эти исследования позволяют испытывать и исследовать новые конструкционные материалы для реакторов четвёртого поколения, создавать экономичные и надёжные энергоблоки, разрабатывать современные ядерные технологии и многое другое. Также на реакторных установках центра производятся различные трансурановые элементы (радионуклидные источники и радиофармпрепараты), которые используются в медицине, промышленности и даже космосе: калифорний-252, молибден-99, никель-63, гадолиний-153, хлорид стронция, кюрий-244, иод-125, иод-131 и другие. Всего на территории промышленной площадки центра работает 6 реакторов, и 2 реактора остановлены — реактор АРБУС (арктическая блочная установка) и один из реакторов бассейнового типа.

Следующим пунктом экскурсии стал действующий исследовательский реактор МИР.М1, которому в этом году исполнится 50 лет. Это реактор канального типа с водяным теплоносителем и бериллиевым замедлителем и отражателем. На нём установлены одиннадцать петлевых экспериментальных каналов, подключенных к автономным петлевым установкам с разными типами и параметрами теплоносителей. МИР — это один из наиболее крупных исследовательских реакторов в мире, позволяющий проводить экспериментальную отработку новых конструкций ТВС для усовершенствования топливного цикла действующих энергетических реакторов и для обеспечения проектов новых установок.

О работе МИРа рассказал заместитель главного инженера реактора МИР Антон Халяпин:

«Здесь проводятся как ресурсные испытания, так и уникальные эксперименты по испытанию топлива в условиях аварийных ситуаций и переходных режимо. Считаю, что по совокупности экспериментальных возможностей это один из наиболее крупных исследовательских реакторов в мире — здесь испытывается топливо для различных транспортных реакторов. Например, для реакторов космических кораблей».

Наблюдение за показателями и контроль ведутся круглосуточно, в четыре смены. Непосредственно тех, кто связан с работой в зоне ограниченного доступа, то есть во вредных условиях, здесь около 350 человек. Ещё 50 человек работает в канцелярии и архиве. Весь персонал обязательно носит специальную одежду, а также всегда имеет при себе персональные дозиметры. Экскурсанты не стали исключением и тоже облачились в бахилы, белые халаты и шапочки.

{joomplucat:1906 limit=10|columns=4}

Интересно, что внешнее оформление пульта управления реактором разительно отличается от его современной «начинки» и позволяет на некоторое время почувствовать себя в шестидесятых годах двадцатого века, когда всё только начиналось.

После посещения действующего реактора экскурсия двинулась к месту строительства самого мощного в мире многоцелевого исследовательского ядерного реактора на быстрых нейтронах. О ходе возведения нового объекта рассказал заместитель директора проектного офиса, начальник департамента строительства МБИР Сергей Киверов.

По словам Сергея Киверова, на новом мощном исследовательском реакторе будут изучать и испытывать новые виды ядерного топлива, теплоносителей и конструкционных материалов и производить изотопы, применяющиеся в промышленности, космосе и медицине. Развитие технологии быстрых реакторов в сочетании с крупным производством по переработке ОЯТ для замыкания ядерного топливного цикла позволит более эффективно использовать имеющиеся запасы урана.

Кроме того, это поможет решить проблемы охраны окружающей среды и национальной безопасности — снизится добыча урана, уменьшится время хранения ОЯТ и их потенциальная опасность.

Рядом также идёт строительство полифункционального радиоисследовательского комплекса, который будет служить для переработки топлива и возврата ядерных материалов в производство. После завершения обоих строительств на базе института будет организован замкнутый цикл производства топлива на отдельно взятой площадке.

Во время проведения наружных съёмок на территории научного центра журналисты расспросили работников института о реакторе БОР-60, по образу которого будет построен МБИР. Мы узнали, что реакторная установка БОР-60 – единственная в мире действующая экспериментальная установка на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. На нём проводятся масштабные испытания разных видов топлива для любого типа реакторов и поглощающих материалов в интенсивном потоке нейтронов. Также здесь ведётся производство изотопной продукции.

Заместитель главного инженера реактора БОР-60 Леонард Нечаев рассказал о предшественнике МБИРа:

«Его история начинается с конца 1969 года, реактор сертифицирован на работу до 2020 года. В отличие от большинства исследовательских и промышленных реакторов, теплоносителем в нём является жидкий натрий. В отличие от воды, он не замедляет нейтроны, а его температура на выходе из реактора достигает 540 градусов Цельсия — и он ещё не кипит. Вода при такой температуре должна находиться под давлением примерно в 500 атмосфер, чтобы не перейти в пар. Натрий же начинает кипеть при температуре порядка 900 градусов Цельсия, то есть натриевые системы не нагружены давлением: давление, которое развивает натриевый насос, составляет всего 5 атмосфер — это даже меньше, чем давление в колесе автомобиля».

По словам Нечаева, новый исследовательский реактор на быстрых нейтронах унаследует все особенности БОРа, но будет отличаться количеством петлевых установок для проведения параллельных испытаний и мощностью потока нейтронов в полтора раза выше, чем у «прародителя», что позволит проводить эксперименты в несколько раз быстрее.

Следующей остановкой в пути по объектам института стало посещение участка производства молибдена-99. Экскурсию проводила помощник начальника отделения радионуклидных источников и препаратов Елена Калевич. Нас провели в производственное помещение, где в 6 «горячих» камерах происходит наработка материнского изотопа для получения технеция-99м, который участвует в 90% диагностических процедур в мире. Журналисты заглянули внутрь «горячих» камер и узнали обо всех тонкостях производства препаратов.

Получаемый здесь из смеси продуктов деления урана-235 молибден-99 расфасовывают в специальные полипропиленовые контейнеры-капсулы и отправляют в медучреждения, где уже на месте с помощью генераторов технеция из раствора вымывают необходимый препарат. Это делается потому, что технеций «живёт» всего 6 часов в отличие от материнского изотопа с периодом полураспада в 66 часов.

Короткоживущий изомер технеция широко используется при диагностике опухолей головного мозга и исследовании центрального и периферического кровообращения. Отсюда его поставляют в лаборатории ядерной медицины по всему миру: Бразилию, Аргентину, Индию, Японию.

Здесь также производят иод-131, с помощью которого диагностируют и лечат болезни щитовидной железы, паллиативный изотоп стронций-89, использующийся для облегчения боли при костных метастазах, изучают свойства олова-117м как конкурента стронцию-89, производят рутений-106 для офтальмологических аппликаций, калифорний-252 и кобальт-60. Всего в НИИАРе производится более 40 наименований радиоактивных препаратов на основе радионуклидных источников.

Завершился пресс-тур в отделении радиохимических технологий, интересную экскурсию по которому провёл заместитель начальника по науке и технологиям Сергей Погляд. В рамках рассказа о новом проекте Росатома «Прорыв» он постарался доступно и понятно объяснить журналистам технологию замыкания ядерного цикла и технологию переработки облучённого ядерного топлива, одного из самых опасных веществ на Земле.

{joomplucat:1907 limit=10|columns=4}

Обогащённый уран-235 (в земной коре его 0,7%) помещается в реактор и там происходит деление, один из осколков деления — это молибден-99, о котором мы узнали чуть раньше. Во время деления урана вырабатывается большое количество энергии, а топливо «выгорает» всего на 5-7% и остаётся ценным продуктом.

Уран-238 (его в земной коре 99,3%), который не делится в реакторе, можно облучить потоком быстрых нейтронов, в результате чего произойдёт накопление плутония, делящегося изотопа. Из плутония можно толучить топливо для реакторов — таким образом, можно полностью использовать весь потенциал уранового сырья и замкнуть топливный цикл.

Если попробовать уместить увлекательную часовую лекцию в несколько строк, то получится следующее: новые реакторы на быстрых нейтронах способны вырабатывать тепло и одновременно готовить для себя новое топливо — производится столько же топлива, сколько загружается в реактор. После проведения одного цикла переработки топливо извлекают, очищают от накопившихся продуктов деления и возвращают обратно в реактор. Удалённый остаток можно переработать и безопасно захоронить.

Журналисты посетили несколько лабораторий, понаблюдали за реальным экспериментом, заглянули в боксы с инертной атмосферой, в «горячие» камеры за стеклом метровой толщины, в которых с помощью дистанционных манипуляторов проводятся эксперименты с помощью водных и неводных методов — путём расплавления солей щелочных металлов.

Сергей Погляд привёл пример неводного метода:

«Та соль, которой вы солите салат, NaCl, может служить основой среды для переработки ядерного топлива — если смешать соли натрия и калия, расплавить при 750 градусах, они станут жидкими. Но расплав не будет поддерживать самопроизвольную цепную реакцию, не будет разлагаться и образовывать жидких отдохов в случае аварии — он просто застынет и это будет компактный слиток».

С течением времени в ядерной энергетике с оксидного топлива постепенно перешли на нитридное, а с 2010 года НИИАР начал использовать модифицированную технологию электрорафинирования в рамках проекта «Прорыв».

Суть проекта «Прорыв» заключается в том, что он предусматривает создание новых ядерных технологий на основе замкнутого топливного цикла. Для этого и нужны реакторы на быстрых нейтронах, такие как МБИР. Осуществление проекта позволит России усилить имеющееся лидерство на мировом рынке ядерных технологий и развивать ядерную энергетику страны в более крупных масштабах.

Подводя итоги насыщенной сложной научной информацией поездки, хочется поблагодарить Росатом за уникальную возможность своими глазами увидеть те места, где происходит исследование и развитие современных ядерных технологий. Во время экскурсии внутри растёт и явственно ощущается чувство гордости за свою страну — наши научные институты занимаются вопросами не только всероссийского, но и мирового уровня, развивают атомную энергетику и современную науку.

Текст и фото: Анна Карбаинова; ГНЦ НИИАР