Андрей Каплиенко: мы создаем уникальные ядерные реакторы с маркой "первый"

Двадцать седьмого октября 2019 года исполняется 120 лет со дня рождения выдающегося конструктора, одного из создателей отечественной атомной энергетики, дважды Героя Социалистического Труда академика Николая Антоновича Доллежаля. Он вошел в историю атомной отрасли как создатель целого ряда уникальных реакторных установок. Большая часть этих проектов выполнена в НИКИЭТ ─ ныне предприятии госкорпорации "Росатом" "Ордена Ленина Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А.Доллежаля", которым прославленный ученый руководил 34 года. О том, как развивается сегодня один из ведущих научно-технологических ядерных центров России, его инновационных проектах и перспективах в интервью РИА Новости рассказал генеральный директор АО "НИКИЭТ" Андрей Каплиенко. Беседовал специальный корреспондент Владимир Сычев.

— Андрей Владимирович, очень часто не только на конференциях в стенах НИКИЭТ, но и на других отраслевых площадках доводится слышать уважительное выражение "доллежалевский дух". А как бы вы определили, что это такое?

— Я отвечу так. Это дух первопропроходцев, лидеров. Ведь если посмотреть на летопись нашего института, то проекты, во многом определившие облик нашей атомной отрасли, сопровождаются словом "первый". Это и первые промышленные реакторы, ставшие основой создания ядерного щита страны. Это и первая в мире АЭС, и ядерная энергоустановка для первой советской атомной подводной лодки, первые блоки отечественной большой атомной энергетики и многое другое.

И то, что Николай Антонович в свое время заложил, мы храним и развиваем, без ложной скромности. В целом, если брать задачи института, это разработка новых проектов – так называемые научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР). И задача института состоит в том, чтобы, как говорится, на кончике пера были реализованы опытные образцы, которые затем будут востребованы на практике.

— Каково нынешнее место проектов НИКИЭТ в энергетике нашей страны?

— Напомню, что создание под руководством Николая Антоновича Доллежаля на рубеже 60-70 годов прошлого века проекта реактора РБМК-1000, обеспечивающего возможность генерации миллиона киловатт электрической энергии, послужило стартом развития крупномасштабной атомной энергетики нашей страны. Первый энергоблок АЭС РБМК был введен в эксплуатацию в декабре 1973 года в городе Сосновый Бор Ленинградской области. Затем, в течение 17 лет, были построены четыре атомные электрические станции: Ленинградская, Курская, Чернобыльская и Смоленская с пятнадцатью реакторами РБМК-1000. Кроме того, в Литве, в городе Висагинас в восьмидесятые годы была создана двухблочная АЭС с самыми мощными на то время в мире реакторами РБМК-1500.

В разные годы энергоблоки с реакторами РБМК вырабатывали 40-60% атомной энергии нашей страны, да и на сегодняшний день являются одной из основ системы электрогенерации.

История создания и эксплуатации энергоблоков РБМК ─ это история постоянного совершенствования их конструкции в соответствии с требованиями времени. Несмотря на то, что во время своего создания реакторы полностью отвечали действующим нормам по безопасности, уже энергоблоки второго поколения получили более совершенную конструкцию активной зоны и систем управления, а также были оснащены дополнительными многоканальными системами безопасности.

— Но в 1986 году случился Чернобыль, разделивший отношение к безопасности атомной энергетики на "до" и "после".

— Та авария потребовала от всех разработчиков атомной техники переосмысления подходов к проектированию и эксплуатации, для того чтобы снизить уязвимость таких сложных технических систем как атомный реактор от самых, казалось бы, маловероятных воздействий, включая человеческий фактор. Результатом модернизации, выполненной на всех атомных станциях РБМК после 1986 года, явилось, по сути, создание обновленных энергоблоков, конструкция которых делает принципиально невозможным повторение аналогичных событий.

Общемировым трендом атомной энергетики сейчас стало увеличение срока службы действующих энергоблоков. И модернизация, и постоянное совершенствование конструкции реакторной установки позволили на рубеже 1990-2000 годов подтвердить и продлить срок службы энергоблоков РБМК до 45 лет. При этом необходимо было решать сложную техническую задачу по обеспечению работоспособности графитовой кладки реактора, которая является одним из основных его элементов.

— Наверное, не будет преувеличением сказать, что эта работа стала большим успехом нашей атомной отрасли уже в нынешнем веке. В прошлом году она даже удостоилась премии Росатома за лучший проект, выполненный в минувшее десятилетие. А ранее – премии правительства по науке и технике.

— Все верно. Ведь наша атомная энергетика тогда, несколько лет назад, оказалась перед настоящим вызовом, на который надо было обязательно ответить. Вопрос стоял так — или разрабатывается и реализуется уникальная технология восстановления и сохранения ресурса активной зоны реакторов РБМК, или придется эти энергоблоки досрочно выводить из эксплуатации.

— Назывались ведь и огромные цифры возможных потерь для экономики страны от недополученной выручки из-за остановки блоков.

— Свыше 600 миллиардов рублей в ценах тех лет! Но специалисты НИКИЭТ в короткие сроки смогли создать нужную технологию. За ее внедрение многих сотрудников института вместе с другими специалистами Росатома наградили правительственными наградами.

— Без малого год назад по плану завершилась 45-летняя работа первенца среди реакторов РБМК на энергоблоке №1 Ленинградской АЭС. Продолжает ли НИКИЭТ принимать участие в дальнейшей судьбе блока?

— Безусловно. Ведь вывод ядерного объекта из эксплуатации − задача не менее сложная, чем его сооружение. Тем более такого, как энергоблок атомной станции. А в нашем институте накоплен уникальный опыт по выводу из эксплуатации реакторных установок различного назначения. Несколько сотен реализованных проектов по утилизации и захоронению ядерных объектов в сочетании с многолетним опытом создания и применения технологий обращения с элементами активной зоны – все это позволяет уверенно сказать, что по-настоящему амбициозная задача вывода из эксплуатации реакторов РБМК будет успешно решена.

— Сейчас в России выполняется проект уникальной установки БРЕСТ-ОД-300, разработанной в НИКИЭТ. Можно ли его назвать своего рода эстафетой от времен Доллежаля?

— Конечно. Ведь концепция этой опытно-демонстрационной реакторной установки на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем родилась в конце 80-х годов XX века под руководством занимавшего тогда пост директора НИКИЭТ Евгения Олеговича Адамова, и еще при жизни Николая Антоновича, и объединила в себе перспективные задачи для реакторных установок и рационального замыкания топливного цикла.

БРЕСТ-ОД-300 – это сердце проекта "Прорыв", проекта мирового уровня. Дело в том, что создание подобных реакторных установок и замыкание топливного цикла — это следующая ступень развития ядерной энергетики, позволяющая, с одной стороны, исключить необходимость принятия радикальных защитных мер — эвакуации, отселения за пределами площадки размещения. С другой стороны, такая технология даст возможность в полной мере использовать потенциал уранового сырья благодаря многократному повторному использованию делящихся изотопов и при этом обеспечить сжигание долгоживущих радионуклидов из отработавшего ядерного топлива. Это нужно, чтобы в итоге обеспечить радиационную эквивалентность с добытым сырьем – то есть радиоактивность образующихся отходов должна быть такой же, как радиоактивность добытого урана. И еще удастся купировать возможность наработки ядерных материалов оружейного качества.

— А каков сейчас статус проекта "БРЕСТ"?

— Нашим предприятием с участием ведущих отраслевых и внеотраслевых предприятий, а также организаций Российской академии наук разработаны технические решения, обосновывающие новую технологию. Обоснование проекта проведено на современном уровне, иногда, учитывая стадию разработки, превышающем международный. Для разработки новой техники мы применяли современное 3D-конструирование, расширенное экспериментальное обоснование на макетах и опытных образцах, компьютерные программы для решения задач в трехмерной постановке.

Акцент сделан на обеспечение внутренней самозащищенности реакторной установки или, как мы говорим, естественной безопасности благодаря использованию физических принципов, свойств материалов и пассивных систем безопасности. Основные технологические элементы установки, важные для безопасности и технологии инновационного топлива, доведены до стадии технического проекта.

В результате показана низкая, на четыре порядка ниже нормативной, вероятность повреждения активной зоны и еще меньшая, на уровне так называемого детерминистического исключения, вероятность выхода радиоактивных веществ за пределы энергоблока. Поэтому в любом случае за пределами промышленной площадки радикальных мер защиты населения не потребуется.

— Разработчикам проекта наверняка приходится это постоянно доказывать простым людям?

— Конечно, инновационным проектам, особенно в такой чувствительной сфере, тяжело пробиваться через консерватизм общества и надзорных органов. В современном мире, где безопасность человека – это наивысший приоритет, необходимо объяснение широким слоям общества принимаемых научно-технических решений. Для этого летом нынешнего года успешно прошли общественные слушания в Северске, а до этого, в январе, проект энергоблока успешно прошел главную государственную экспертизу.

Для федерального регулирования создания объекта разработаны проекты нормативно-правовых документов и в настоящий момент ведется лицензирование его сооружения. Кроме того, учитывая уникальность объекта, он был подвергнут независимой экспертизе РАН, поддержавшей его сооружение.

— Что еще в части НИОКРов по БРЕСТу предстоит выполнить?

— Здесь работы делятся на две части. Первая – это то, что должно быть выполнено до пуска реакторной установки, а вторая – то, что может быть проверено только на самой реакторной установке. Как я уже говорил, фаза испытаний макетов завершена, сейчас активная фаза подготовки и проведения испытаний опытных образцов.

Одним из важных элементов реакторной установки является главный циркуляционный насос. Испытания его опытного образца для получения напорно-расходных характеристик будут проведены в среде теплоносителя. Это наиболее масштабный эксперимент, предвосхищающий пуск реакторной установки. Таким же масштабным, но в другой области, в области ядерной физики, является эксперимент на Большом физическом стенде в Физико-энергетическом институте в Обнинске. Цель – верификация, иначе говоря, подтверждение специальных компьютерных программ, так называемых расчетных кодов, на полномасштабной сборке с нитридным уран-плутониевым топливом.

В числе других работ параллельно ведется облучение экспериментальных тепловыделяющих сборок с топливом типа БРЕСТ в действующих реакторных установках на быстрых нейтронах для статистического обоснования их работоспособности.

Резюмируя, скажу, что создание энергоблока с реакторной установкой БРЕСТ-ОД-300 не является самоцелью — это объект, на котором будет завершаться НИОКР для снятия консерватизма принятых технических решений и углубленной верификации расчетных кодов для коммерческих энергоблоков, освоение промышленного уровня глубины выгорания топлива при попутной выработке электроэнергии. Связывая развитие ядерной энергетики с ректорами на быстрых нейтронах, можно сказать, что это направление должно внести достойный вклад в ядерную электрогенерацию будущего.

— На крупных отраслевых форумах на стенде НИКИЭТ в числе прочих разработок регулярно выставляется макет новой реакторной установки малой мощности "Шельф". Очень интересный и привлекательный проект. Тем более что сейчас в мире очевиден тренд на развитие малой атомной генерации и конкуренты за рубежом все активнее работают на этом направлении. Но есть в атомной энергетике такое выражение – "бумажный реактор", то есть разработка, существующая лишь в планах своих авторов. Многие проекты в разных странах и по разным причинам так и оставались на бумаге. Не постигнет ли "Шельф" такая же участь? Реально ли его воплощение?

— Мы уже движемся к практической реализации этого проекта. В формируемую сегодня Росатомом комплексную программу вошли мероприятия по атомным станциям малой мощности с реакторной установкой "Шельф". Основываясь на уже опробованных на практике так называемых референтных технических решениях, сегодня мы ведем работу по глубокой модернизации отдельных систем и оборудования такой станции.

Основное направление этой работы – повышение потребительских характеристик станции, то есть фактически снижение стоимости генерации тепловой и электрической энергии, а также увеличение кампании. Мы хотим сделать модернизированную установку "Шельф-М" привлекательной и с точки зрения продаж за рубеж. Преимущество "Шельфа" в том, что ее можно транспортировать и ставить в удаленных местах для обеспечения тех или иных объектов не только электричеством, но и теплом.

— Каковы временные рамки у этой работы?

— Предварительный срок ее завершения – конец 2024 года. К 2025 году должна быть определена и утверждена площадка размещения первой станции, включая НИОКР и вопросы опытной отработки систем и элементов, сформирован весь комплект конструкторской документации, рассмотрены и разобраны нормативные и правовые вопросы. Мы рассчитываем, что станция с модернизированным "Шельфом" в железе будет реализована в ближайшем будущем – на рубеже 2026-2028 годов в зависимости от сроков принятия решений.

Что касается обликового проекта станции, то работа над ним идет уже сегодня. Заказчиком выступает госкорпорация "Росатом", к концу следующего года планируется его завершение. И вы правильно сказали о проблеме доведения проекта до практического воплощения. Ведь среди всех ресурсов есть один, который не восполняется, – это время. Потеря времени для проектов, в том числе для атомных станций малой мощности, очень серьезна. Ведь конкуренты в других сегментах энергетики не стоят на месте.

Мое глубокое убеждение – опытно-конструкторская работа, изготовление опытного образца, его испытания должны идти максимум пять лет. Иначе наши разработки никому на рынке не будут нужны. И для авторов проекта это будет психологическим ударом – получится, что они работали в корзину. Конечно, не все можно коммерциализовать, но проекты, нацеленные на рынок, надо делать быстро.

Любая инновация – это скоропортящийся продукт. Как только мы сможем укладывать опытно-конструкторские работы в пятилетку, мы будем конкурентоспособны.

— Известно, что НИКИЭТ, наряду с другими предприятиями Росатома, участвует в международном проекте термоядерного реактора ИТЭР. Что это дало институту?

— Прежде всего следует отметить, что участие в проекте ИТЭР нам позволило в числе прочего освоить и внедрить процесс трехмерного проектирования на основе современных технологий, организовать производственную площадку, оснащенную современным высокоточным оборудованием, позволяющим изготавливать изделия со сложным трехмерным профилем, освоить новые технологические процессы. Все это и многое другое, безусловно, существенно повысило квалификацию наших специалистов и качественный уровень наших разработок. И текущие обязательства по проекту мы выполняем.

— Для предприятий Росатома опыт участия в проекте ИТЭР будет нужен, чтобы использовать его внутри нашей страны, в российской программе термоядерных исследований. Какие задачи в ней будут стоять перед НИКИЭТ?

— Да, эти компетенции намечено применить при создании термоядерного источника нейтронов (ТИН). В ходе этого проекта должны быть созданы базовые предпосылки для разработки российского термоядерного реактора и внедрения в атомную отрасль гибридных реакторов на основе термоядерных источников высокоэнергетичных плотных потоков термоядерных нейтронов.

Нашей основной задачей на начальном этапе станет определение рабочих характеристик и параметров одной из важнейших систем ТИН – так называемого гибридного бланкета, предназначенного, в частности, для трансмутации, то есть пережигания минорных актинидов — долгоживущих радиоизотопов, в значительной степени обуславливающих опасность радиоактивных отходов, а также для наработки термоядерного "горючего", трития.

— Андрей Владимирович, у НИКИЭТ накоплен богатейший опыт по созданию исследовательских реакторов различного типа и назначения. Расскажите, пожалуйста, о сегодняшних работах института по этому направлению.

— Россия сегодня является лидером как по количеству действующих исследовательских ядерных установок (более 20% от мирового парка), так и по находящихся в эксплуатации высокопоточных исследовательских реакторов. НИКИЭТ является главным конструктором трех из четырех перечисленных таких реакторов — СМ, МИР (они эксплуатируются в Научно-исследовательском институте атомных реакторов в Димитровграде) и ИВВ-2М (он действует в Институте реакторных материалов в Заречном под Екатеринбургом).

Сегодня наша страна силами Росатома, ведущих научных и промышленных организаций и предприятий сооружает еще два высокопоточных исследовательских реактора – это пучковый реактор для физических исследований ПИК в городе Гатчина, на площадке Петербургского института ядерной физики имени Константинова, входящего в Курчатовский институт ─ ПИЯФ, и многофункциональный реактор на быстрых нейтронах МБИР в Димитровграде на площадке НИИАР. Оба реактора будут иметь рекордные на сегодняшний день уровни нейтронного потока. Главным конструктором обеих установок является НИКИЭТ.

— О начале энергетического пуска реакторного комплекса ПИК, кстати, сообщил президент Владимир Путин в начале года в послании Федеральному собранию. А когда намечено завершить программу энергопуска?

— В 2021 году, после чего реактор будет введен в эксплуатацию. Но работу реактора ПИК на физический эксперимент намечено начать уже в 2020 году. Физический пуск реактора МБИР намечено начать в конце 2024 года. Кроме этого, НИКИЭТ в нынешнем году приступил к проработке нового нейтронного источника для пучковых физических исследований.

— Это установка для Объединенного института ядерных исследований в Дубне?

— Да. Она должна прийти на смену импульсному исследовательскому реактору ИБР-2, эксплуатацию которого прогнозируется завершить в районе 2032-2035 годов. Эта работа ведется совместно с ОИЯИ. Интересный проект, результат которого мы совместно с нашими коллегами и партнерами из Дубны надеемся увидеть в начале 2030-х годов как новый реактор ИБР-3 (название условное).

Наконец, тоже в текущем году НИКИЭТ приступил к разработке технического предложения исследовательского реактора на жидких солях, технический проект которого планируется разработать к 2024 году, выполнив сопутствующие НИОКР в обоснование принимаемых технических решений. Таким образом, направление разработки новых исследовательских установок имеет хорошую перспективу насыщенной интересной работы на ближайшие 5-15 лет.

— Росатом сейчас активно развивает нишу исследовательских установок на экспортном направлении. Каково здесь место НИКИЭТ?

— Мы готовы участвовать в разработке и поставке оборудования исследовательских реакторов для Центров ядерной науки и технологий, имеем для этого все необходимые компетенции, опыт и задельные проработки реакторов различного уровня мощности от 100 киловатт до 20 мегаватт. Правда, сегодня в развитии международных поставок исследовательских реакторов за рубеж очень немного зависит от НИКИЭТ, но там, где институт видит профессиональный подход и целеустремленные партнерские усилия в этом направлении, всегда готов внести вклад.

— У НИКИЭТ ведь есть и такое направление работ, как создание автоматики управления для реакторных установок, разработанных институтом. Следовательно, и автоматика для новых реакторных проектов НИКИЭТ тоже будет ваша?

— Совершенно верно. В свое время на всех энергоблоках типа РБМК были внедрены и успешно эксплуатируются комплексы управляющих систем, отвечающие всем современным требованиям по безопасности и обладающие характеристиками, не уступающими аналогичным по назначению лучшим зарубежным системам.

А сейчас разворачивается активная фаза действий по созданию АСУ ТП для инновационных проектов НИКИЭТ: энергоблока БРЕСТ-ОД-300 и установки МБИР, начаты работы по автоматике управления и в обликовом проекте энергоблока с реактором БР-1200.

Но мы работаем не только чисто по ядерной тематике. У нас внутри института есть такой проект – система мониторинга инженерных систем. Это наш внутренний проект. Это, по существу, единый цифровой диспетчерский пункт на базе компьютерной системы верхнего уровня, к которому сводится информация от всех инженерных систем, например, водоснабжения, пожаротушения и тому подобных, причем будет предусматриваться связь с МЧС, скорой помощью, полицией. Мы хотим этот наш продукт предложить разным промышленным потребителям, прийти на то или иное предприятие и аналогичную систему верхнего уровня привязать к соответствующим датчикам и оборудованию.

— В начале нашей беседы речь шла о выводе из эксплуатации первого блока Ленинградской АЭС. А как идет реализация с участием НИКИЭТ проектов в области вывода из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов, в частности, разработка технологий обращения с радиоактивным графитом? Какие основные результаты по этому направлению уже получены?

— По нашим техническим решениям успешно ведутся работы по обращению с радиоактивными отходами, отработавшим ядерным топливом и выводу из эксплуатации объектов использования атомной энергии — таких, как ядерные установки различного назначения и пункты хранения ядерных материалов и радиоактивных веществ.

В частности, в 2015 году впервые в России был реализован проект по выводу из эксплуатации промышленного уран-графитового реактора ЭИ-2 на Сибирском химическом комбинате в Северске Томской области. Там был применен вариант "захоронение на месте". Сейчас продолжаются НИОКР в обоснование проектных решений вывода из эксплуатации уран-графитовых реакторов по варианту "немедленный демонтаж" с использованием робототехнических комплексов и отработкой технических решений на опытных стендах и промышленном уран-графитовом реакторе АДЭ-5, который в свое время работал там же, в Северске.

С прошлого года на АДЭ-5 демонтировано около 10 тонн металлоконструкций реактора, а также извлечены несколько рядов блоков графитовой кладки. Таким образом, показана принципиальная возможность и реализация технических решений нашего института, которые возможно применить не только для уран-графитовых реакторов на территории Российской Федерации, но и для других объектов использования атомной энергетики за ее пределами.

Кроме того, НИКИЭТ как головной исполнитель выполняет большой объем работ по утилизации атомных подводных лодок. У нас разработаны научно-технические основы и государственная концепция комплексной утилизации АПЛ.

— А как институт обеспечивает кадрами все свои проекты? Откуда вы набираете людей?

— Мы примерно с третьего курса вузов начинаем обучать студентов на семинарах, практических работах, подыскиваем ребят, подходящих нам по компетенциям, по желанию работать. Они сначала пишут у нас диплом, а потом приходят на работу. Наш базовый институт – МГТУ имени Баумана, но мы берем выпускников и МИФИ, МЭИ, МГУ и других вузов, даже из Плехановского университета, но это по части экономики.

Мы сегодня предпринимаем меры по реализации проекта, называемого нами "Наука 100". Поскольку наш институт научно-исследовательский и конструкторский, то, в моем понимании, каждый второй человек, занятый в институте, должен иметь ученую степень. Но многие неохотно идут на это, хотя материалов для диссертации у каждого выше крыши. И мы сейчас отобрали первых 100 человек, закрепили за ними научных руководителей, чтобы они потом вышли на защиту диссертации. Но, конечно, ни в коем случае это нельзя превращать в формализм, в кампанейщину, чтобы диссертация не была написана только ради ее защиты.

На разных больших знаковых мероприятиях мы собираем молодых сотрудников вместе с ветеранами, они общаются, обсуждают те или иные темы. Молодежь должна перенять от ветеранов как раз тот самый доллежалевский дух лидерства. Ту планку, которую Николай Антонович поставил, мы стараемся не только не снижать, но поднимать, чтобы выражение "я – никиэтовец" не было формальностью. Мы должны идти только вперед, у нас для этого все есть.

Хочу подчеркнуть, что реализация таких масштабных планов возможна только при активной работе в крепкой единой команде под руководством госкорпорации "Росатом", которая не только ставит перед нами амбициозные задачи, но и оказывает всестороннюю поддержку в их решении.