Россия будет прирастать Арктикой!

О том, почему создание первой в мире плавучей атомной электростанции стало вехой в истории отечественной атомной науки и техники, рассказывает руководитель авторского коллектива, первый заместитель генерального директора — генерального конструктора АО «ОКБМ Африкантов», д. т.н. Виталий Владимирович Петрунин..
— У проекта ПЭБ «Академик Ломоносов» непростая судьба. Его строительство началось 15 апреля 2007 года на производственном объединении «Севмаш», а спустя два года церемония закладки плавучей атомной тепло­электростанции (ПАТЭС) состоялась вновь, но уже на заводе-изготовителе в Санкт-Петербурге. В ходе строительства менялись площадки размещения (Северодвинск — Вилючинск — Певек), проводилась переоценка стоимости и сроков сооружения, высказывались сомнения в жизнеспособности проекта. Но, несмотря ни на что, 22 мая 2020 года ПАТЭС была введена в промышленную эксплуатацию и с этого момента стала 11-й промышленно эксплуатируемой атомной электростанцией в России. А 1 ноября 2021 года правительство Российской Федерации присудило премию за разработку плавучего энергоблока «Академик Ломоносов».
— Это событие увенчало многолетний труд большого коллектива разработчиков — конструкторов, технологов, расчетчиков, испытателей — и в очередной раз проде­монстрировало мировой уровень научно-технических достижений российской атомной отрасли и судостроения.
Коллективом разработчиков плавучего энергоблока (ПЭБ) была решена важная научно-практическая задача государственного значения — создание инновационной реакторной установки КЛТ-40С и активной зоны для первой в мире плавучей атомной электростанции. В рамках работ по созданию ПАТЭС впервые в истории отечественной атомной отрасли была разработана и введена в эксплуатацию реакторная установка с повышенными показа­телями безопасности и ресурса. Создана инновационная активная зона, удовлетворяющая требованиям по нераспространению, обеспе­чивающая экспортный потенциал ПЭБ.
— Прототипы реакторной установки КЛТ40С успешно эксплуатируются на российских атомных ледоколах. В чем заключается научно-техническая новизна реакторной установки для плавучего энергоблока?
— Реакторная установка КЛТ-40С разра­ботана АО «ОКБМ Африкантов» на основе комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и новых наукоемких энергоэффективных технологий, обеспечивших выполнение современных требований по безопасности и надежности. В проекте ядерной реакторной установки для плавучего энергоблока «Академик Ломоносов» впервые в Р????? ???оссии был реализован инновационный комплекс систем безопасности с широким применением пассив­ных систем и средств управления запроектными авариями. Проведенный комплекс НИОКР позволил существенно повысить показатели надежности реакторной установки: ресурс оборудования реакторной установки КЛТ-40С составляет 300 тысяч часов, период непрерывной работы ядерной энергетической установки без обслуживания — 26 тысяч часов.
— Строительство и испытания реакторных установок для ПЭБ велись «после Фукусимы». Как это повлияло на проект?
— При разработке технических средств управления запроектными авариями наши специалисты учли уроки аварии на АЭС «Фукусима»: запас времени на управление запроектными авариями был увеличен с одного часа до более 24 часов при герметичном первом контуре и с 10 минут до более двух часов в условиях разгерметизации. При возникновении тяжелых аварий с расплавлением активной зоны в реакторной установке КЛТ-40С обеспечивается удержание расплава в корпусе реактора, а пассивные каталитические рекомбинаторы водорода обеспечивают водородную безопасность. В проекте применены цифровая система управления и параметрическая блокировка/разблокировка защитных алгорит­мов в случае ошибочных действий персонала.
— Какие еще инновационные цифровые решения использовались при разработке проекта?
— При проектировании ПЭБ «Академик Ломоносов» были впервые применены современные технологии трехмерного модели­рования оборудования на суперЭВМ, что позво­лило отказаться от создания дорогостоящих натурных опытных образцов оборудования и их длительных испытаний и сократить стоимость и время выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по проекту. Были разработаны, модернизированы и доработаны отечественные расчетные коды и программы: код РАСНАР-2.1 для расчетного моделирования динамики реакторной установки; программный комплекс КРАТЕР-КАНАЛ для анализа теплотехнических характеристик активных зон кассетного типа; программный комплекс ВКН для выполнения нейтронно-физических расчетов; код ВЫБРОС для анализа радиационных последствий проектных и запроектных аварий; код УРОВЕНЬ-4 для обоснования безопасности в авариях с потерей теплоносителя; код КУПОЛ (версия КУПОЛ-МТ) для расчета параметров в защитной оболочке; код СОКРАТ для расчета тяжелоаварийных процессов реакторной установки; а также вычислительная программа CRISS для вероятностного анализа безопасности реакторной установки.
— В чем заключается уникальность активной зоны реактора КЛТ-40С?
— Для реакторной установки КЛТ-40С была создана уникальная инновационная кассетная активная зона с ураноемкой металлокерамической топливной композицией. При этом в проекте выполнены международные требования нераспространения ядерных матери­алов. Впервые получен требуемый ресурс и энергозапас активной зоны при обогащении топлива ниже 20 процентов, что обеспечивает экспортный потенциал ПЭБ. Новая элементная база активной зоны позволяет увеличить объем топлива, уменьшив при этом количество твэлов и конструкционных материалов. Конструктивные решения по кассетной активной зоне и результаты ее обоснования были использованы при создании активной зоны повышенной энергоемкости для универсальных атомных ледоколов нового поколения проекта 22220.
— Как организована перегрузка топлива?
— Уникальный автоматизированный перегру­зочный комплекс ПЭБ имеет высокий уровень автоматизации и безопасности (повышен на 70 процентов относительно действующих атомных ледоколов) при выполнении ядерно- и радиационно-опасных работ по замене ядерного топлива (перегрузка, выгрузка активных зон). Это обеспечивает сокращение времени начала перегрузки активной зоны в два раза и снижение дозовой нагрузки на персонал примерно в  полтора — два раза относительно действующих атомных ледоколов, что приводит к сокращению планово-предупредительных ремонтов в целом. Перегрузочный комплекс ПЭБ разработан на основе апробированных судовых технологий, отвечает всем современным требованиям обеспечения безопасности и обладает современной цифровой системой управления.
— Каким образом осуществлялось практическое подтверждение высокого уровня безопасности оборудования реакторной установки?
— Все оборудование реакторной установки КЛТ-40С для ПЭБ «Академик Ломоносов» испытывалось в научно-исследовательском испытательном комплексе ОКБМ на собственной стендовой базе предприятия. В целях подтверждения эффективности системы аварийного охлаждения и защиты и системы аварийного расхолаживания были проведены исследования аварий с потерей теплоносителя и теплоотводных аварий. Для верификации расчетных кодов в авариях с потерей теплоносителя проводился комплекс интегральных экспериментов с целью получения данных. На теплотехническом стенде проводились исследования эффективности конденсации пара из парогазовой смеси на осушенной части трубной системы змеевикового парогенератора. На полномасштабной модели петли контура охлаждения системы снижения аварийного давления защитной оболочки были проведены экспериментальные исследования эффективности теплообменников-конденсаторов. Для подтверждения технических характеристик и испытаний перегрузочного комплекса ПЭБ был создан специальный стенд, позволяющий воспроизвести операции перегрузки с использованием штатного оборудования в комплексе с современной цифровой системой управления. На ресурсно-гидравлическом стенде было проведено освидетельствование модернизированной ма­кетной и полномасштабной тепловыделяющей сборки активной зоны КЛТ-40С.
— Каковы экологические аспекты проекта?
— В проекте ПЭБ «Академик Ломоносов» реализованы меры по значительному повышению экологической безопасности. Сокращено количество образующихся жидких и газообразных радиоактивных отходов (РАО). Снижены выбросы среды из защитной оболочки в гипотетических авариях c течью первого контура. Все радиационно-опасные операции по обращению с отработанным ядерным топливом и РАО осуществляются исключительно на плавучем энергоблоке; таким образом, после завершения эксплуатации ПАТЭС территория размещения станции возвращается к исходному состоянию (реализуется концепция «зеленой лужайки»). Реализация проекта ПАТЭС обеспечит также предотвращение выбросов углекислого газа в атмосферу в объеме около 700 тысяч тонн ежегодно.
— В чем заключается практическая значимость реализации проекта плавучей атомной теплоэлектростанции? Каков социально-экономический эффект от ее внедрения в энергосеть региона?
— Создание ПАТЭС на базе ПЭБ «Академик Ломоносов» с двумя реакторами КЛТ-40С и ее включение в Билибинскую энергосеть позволили совершить настоящий прорыв на пути обеспечения устойчивого развития удаленных территорий Российской Федерации. Являясь одним из ключевых элементов инфраструктуры Северного морского пути, она будет способствовать реализации крупных инфраструктурных проектов, обеспечит энергетическую безопасность гражданских промышленных объектов города Певека 
и Чаун-Билибинского энергоузла и создаст предпосылки для ускоренного социально-экономического развития региона. Сум­марные социально-экономические эффекты от использования ПАТЭС повышают эффек­тивность региональной экономики, в том числе и за счет увеличения объемов налоговых поступлений в бюджеты всех уровней. По нашим оценкам, эксплуатация ПАТЭС в 2020–2060 годах позволит получить экономический эффект в размере около 180 миллиардов рублей как за счет совокупных налоговых поступлений при реализации проекта, так и за счет экономии углеводородов и сокращения затрат на дизельное топливо, в том числе на его хранение и транспортировку.
— Почему проект плавучего энергоблока «Академик Ломоносов» является прорывной технологией, обеспечивающей России лидиру­ющие позиции на мировой ядерно-энергетической арене?
— Успешный опыт промышленной эксплуатации не имеющей аналогов ПАТЭС обеспечил нашей стране получение референтности технологии плавучих атомных станций малой мощности (АСММ). Это, безусловно, закрепляет за российской атомной отраслью новые приоритеты, создает уникальную возможность для развития нового сегмента ядерной энергетики и открывает широкие возможности для масштабного развития бизнеса Госкорпорации «Росатом» по направлению АСММ плавучего и наземного исполнения.
Уже сейчас на базе ПЭБ получили развитие проекты нового поколения. В 2019 году запущен пилотный отраслевой проект «Сооружение АСММ на базе реакторной установки РИТМ-200 на территории России», который предполагает строительство к 2028 году наземной АЭС в Республике Саха (Якутия). Новое направление бизнеса «Энергофлот на базе оптимизированных плавучих электростанций» подразумевает разработку оптимизированных плавучих энергоблоков в арктическом и тропическом вариантах. В рамках программы по созданию модернизированных ПЭБ для энергоснабжения Баимского горно-обогатительного комбината в октябре 2021 года заключен договор на поставку к 2031 году четырех энергоблоков с реакторной установкой РИТМ-200С.
Наша страна по своему географическому положению уникальна, потенциал ее северных регионов огромен. Бесценно, что именно отечественные разработки, отвечающие всем современным требованиям по надежности и безопасности и не имеющие аналогов в мире, совершают настоящий прорыв на пути обеспечения устойчивого развития удаленных территорий Российской Федерации. 


СПРАВКА: Виталий Владимирович Петрунин — высококвалифицированный специалист-атомщик и ученый в области проектирования, создания и эксплуатации установок военного и гражданского назначения. 
Основным направлением конструкторской работы Виталия Владимировича являются промышленные реакторы. Он принимал непосредственное участие в создании промышленного тяжеловодного реактора Л-2 и выполнении комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по обоснованию широкомасштабного производства изотопов медицинского и промышленного назначения с одновременной наработкой ядерных оружейных материалов. Кроме того, Виталий Владимирович много лет лично занимался продлением более чем в два раза сроков службы (до 45 лет) атомных теплоэлектроцентралей с промышленными уран-графитовыми реакторами АДЭ-2, АДЭ-4, АДЭ-5, что обеспечило выполнение государственного заказа по производству оружейного плутония и снабжению тепловой и электрической энергией гражданских и промышленных объектов городов Железногорск, Северск, Томск. 
Виталий Владимирович также участвовал в масштабных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах по обоснованию практической значимости высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов, а также в создании реакторных установок четвертого поколения для новых атомных ледоколов, плавучих атомных станций и наземных атомных станций малой мощности. 
Автор более 100 научных работ, 10 авторских свидетельств и патентов. За большой вклад в развитие атомной отрасли удостоен различных государственных и отраслевых наград.

Читайте также
Комментарии
Свежий выпуск