Материалы, реакторы, мегасайенс: будущее атомной отрасли России
Федеральные проекты по развитию атомной промышленности, направленные на обеспечение лидерства России в энергетической области, выводят на новый уровень промышленные технологии, освоение космоса и медицину
Мировая наука идет по пути инвестиций в наиболее эффективные источники энергии. Согласно ежегодному докладу Ассоциации термоядерной отрасли (FIA) в 2023 году, объем инвестиций ее членов в проекты ядерного синтеза превысил $6 млрд. Термоядерный синтез — одна из перспективных сфер атомной промышленности, которая сможет кардинально изменить не только источники энергии, но и определить вектор развития новых материалов для промышленности и космических технологий.
В России с 2021 года реализуется комплексная программа «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии» (РТТН), координатором которой определен «Росатом», а научное руководство осуществляет НИЦ «Курчатовский институт». Сейчас она продлена до 2030 года. Программа разбита на пять федеральных проектов: новая атомная энергетика, экспериментально-стендовая база, термоядерные и плазменные технологии, новые материалы и технологии, референтные энергоблоки атомных электростанций. С момента старта программы по 2023 год бюджетные субсидии на развитие программы составили около 78 млрд руб., при этом собственных средств «Росатома» вложено около 300 млрд руб.
Какими будут новые реакторы
Основу традиционных технологий атомной энергетики во всем мире составляют реакторы на тепловых нейтронах с водяным контуром. В российской классификации — водо-водяной энергетический реактор (ВВЭР). Ядерное топливо для реакторов ВВЭР производят из природного урана путем его обогащения, поскольку делящегося изотопа в природном уране — менее 1%. Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) после прохождения топливного цикла накапливается в особых хранилищах десятилетиями и перерабатывается лишь частично.
Сегодня же речь идет не просто о реакторах, а о системах четвертого поколения, перед которыми стоят комплексные задачи, рассказывает директор АНО «Атоминфо-центр» Александр Уваров, в том числе сокращение радиоактивных отходов, эффективное использование топливного потенциала природного урана, обеспечение безопасности в случае аварий за счет конструкционных особенностей. Так, отказ от использования воды сделает невозможным аварию со взрывом водорода, как на «Фукусиме», приводит пример эксперт.
Кардинальное решение двух основных проблем — обращение с ОЯТ и повышение эффективности использования природного урана — способна обеспечить двухкомпонентная ядерная энергетика, объединенная замкнутым ядерным топливным циклом (ЗЯТЦ), считают в «Росатоме». Создание такой зеленой, экологически безопасной системы энергообеспечения — стратегическая цель «Атомного проекта 2.0», программы, которую совместно разработали и реализуют «Росатом» и НИЦ «Курчатовский институт».
Атомщики считают, что новая атомная энергетика должна быть двухкомпонентной: содержать энергетические реакторы ВВЭР, включая перспективные водо-водяные реакторы со спектральным регулированием (ВВЭР-С) и реакторы на быстрых нейтронах (разрабатываются два варианта: БН-1200М с натриевым и БР-1200 со свинцовым теплоносителем). Для подтверждения концепции ЗЯТЦ сегодня сооружается опытно-демонстрационный энергетический комплекс на базе реактора со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300.
Основное отличие БРЕСТ-ОД-300 в том, что он производит топлива столько же, сколько потребляет, существенно расширяя ресурсную базу атомной энергетики, поясняет заместитель директора НИЦ «Курчатовский институт» по ядерным технологиям Алексей Ковалишин: «Преимущество реакторов нового поколения — пристанционный цикл переработки топлива, позволяющий на месте осуществлять переработку топлива, загрузку отходов ядерного топлива (ОЯТ), выделение из ОЯТ полезных составляющих, формирование из них нового топлива и его загрузку на новый цикл». При замыкании топливного цикла появляется плутоний, из которого возможно сделать новое топливо и вновь поставить его в активную зону, поясняет эксперт.
Сегодня достигнут высокий уровень в части развития технологий замыкания ЯТЦ, отмечает руководитель Курчатовского комплекса атомной энергетики Александр Колокол. Разработаны и промышленно подтверждены технологии переработки ОЯТ тепловых и быстрых реакторов (производственное объединение «Маяк», входит в «Росатом») и изготовления уран-плутониевого топлива (Горно-химический комбинат «Росатома»). Также реализована 100-процентная загрузка активной зоны промышленного быстрого реактора БН-800 МОКС-топливом (от англ. mixed-oxide fuel, смесь оксидов плутония, выделенного из отработавшего топлива, а также оксидов обедненного урана, который образуется как побочный продукт при производстве ядерного топлива на этапе обогащения урана). При этом БРЕСТ-ОД-300 будет обладать максимально развитыми свойствами внутренней самозащищенности и естественной безопасности, отмечает главный инженер НИЦ «Курчатовский институт» Игорь Ложников.
Зачем России атомные станции малой мощности
Наряду с разработкой больших реакторных установок ведутся работы и по развитию малой энергетики, стратегически важной для регионов Дальнего Севера. Реакторы для АЭС малой мощности — это хорошо забытое старое, поясняет Алексей Ковалишин. По его словам, со времен СССР в нашей стране накоплен большой опыт использования малых реакторов. Яркий пример — Билибинская АЭС на Чукотке. «Для отдаленных северных регионов, куда очень трудно довезти топливо или дотянуть провода, экономически более эффективно поставить источник ядерной энергии, где топливо очень мало весит», — рассказывает эксперт. Атомные станции малой мощности (АСММ), которые будут производить значительные объемы тепла, позволяют развивать отдаленные регионы и обеспечить там качество жизни на порядок лучше, чем сейчас.
Один из реакторов малой мощности получил название «Елена». Это разработка Курчатовского института. В этой АСММ, как отмечает научный руководитель Курчатовского комплекса ядерных транспортных энергетических технологий Василий Устинов, применено несколько принципиально новых инновационных технических решений по отношению к традиционным АЭС: принцип прямого преобразования тепловой энергии ядерного реактора в электрическую энергию, термоэлектрический метод. Это позволяет отказаться от сложного оборудования и упростить общую технологическую схему станции. АСММ готова к выработке до 10 МВт тепловой мощности и нескольких сотен киловатт электрической.
«Росатомом» также разработаны малые реакторы типа РИТМ (50–55 МВт) и «Шельф-М» (около 10 МВт электрической мощности).
Проект сооружения АСММ российского дизайна реализуется на базе новейшей реакторной установки РИТМ-200Н, в основе которой применяется многолетний опыт эксплуатации малых реакторов на судах российского атомного ледокольного флота (более 400 реакторо-лет). К настоящему времени уже восемь реакторов РИТМ-200 изготовлены и установлены на четырех универсальных ледоколах. Реализация проекта АСММ обеспечит энергонезависимость и социально-экономическое развитие арктической Якутии. Поставка топлива для АСММ необходима раз в пять лет, что позволяет обеспечивать стабильное энергоснабжение жизненно важных промышленных предприятий и социальных объектов.
АСММ даст импульс развитию одного из крупнейших в России минерально-сырьевых центров, который в перспективе обеспечит электроэнергией промышленные предприятия Якутии, говорится на сайте «Атом Медиа». Речь идет о развитии месторождений Кючус, Депутатское, Тирехтях, строительстве транспортной и инженерной инфраструктуры, социальных объектов Усть-Янского и Верхоянского районов Якутии, сооружении линии электропередачи 110 (220) кВ Усть-Куйга — Тирехтях — Депутатский. Проект АСММ влечет за собой позитивные преобразования в поселке Усть-Куйга и Усть-Янском районе, что позволит создать развитую территорию, комфортную и для работы, и для жизни. Как сообщают в «Росатоме», ввод атомной станции малой мощности в эксплуатацию в поселке Усть-Куйга Усть-Янского района Республики Саха (Якутия) запланирован на 2028 год.
Программой РТТН предусматривается создание АСММ на базе реакторной установки «Шельф-М» — это является частью федерального проекта «Новая атомная энергетика, в том числе малые реакторы для удаленных территорий» в составе РТТН. Разработчик реакторной установки «Шельф-М» и генеральный проектировщик — АО «НИКИЭТ». По данным конструкторов, срок службы станции — 60 лет, на одной загрузке топлива реактор работает около восьми лет. Тепловая мощность реактора составляет 35 МВт, что позволит обеспечить генерацию до 10 МВт электрической энергии.
По замыслу атомщиков, первая в мире АСММ с реакторной установкой «Шельф-М» мощностью до 10 МВт будет сооружена на территории Чукотского автономного округа для покрытия потребности в энергоснабжении месторождения Совиное, прилегающих рудных полей и жилого поселка Ленинградский. Напомним, что месторождение Совиное было открыто еще в 1970-х годах и является центром золотоносного узла, где выявлено более 30 месторождений россыпного и коренного золота. Лицензию на геологическое изучение, разведку и добычу золота на месторождении Совиное по результатам аукциона весной 2020 года приобрело АО «Эльконский ГМК», входящее в контур управления Горнорудного дивизиона госкорпорации «Росатом» — АО «Атомредметзолото».
Как атомщики развивают «мегасайенс»
В классификации Минобрнауки РФ к мегасайенс-проектам (от англ. megascience — «меганаука») относят крупные дорогостоящие международные научные и исследовательские комплексы.
Один из таких проектов в атомной энергетике — Многоцелевой исследовательский реактор на быстрых нейтронах (МБИР) четвертого поколения, сооружаемый «Росатомом» в рамках комплексной программы РТТН, рассказывает директор международных научно-технических проектов госкорпорации «Росатом», генеральный директор компании ООО «Лидер Консорциума «МЦИ МБИР» Василий Константинов. Стройплощадка проекта расположена на базе Научно-исследовательского института атомных реакторов (ГНЦ НИИАР, входит в «Росатом») в Димитровграде Ульяновской области.
Как отмечает директор ГНЦ НИИАР Александр Тузов, возведение реакторного комплекса МБИР — важный шаг к обеспечению отечественной атомной отрасли современной исследовательской инфраструктурой на несколько десятков лет вперед. «На МБИР будут проводить эксперименты не только в интересах атомной энергетики, но и для всех остальных отраслей, где используются ядерные технологии — от медицины до космоса», — отмечает руководитель.
МБИР поможет обеспечить разработку и верификацию технологий «новой ядерной энергетики» и «низкоуглеродного развития», нарабатывать изотопы и исследовать сложные материалы для промышленности и медицины. «Росатом» строит реактор нового поколения, который не будет оставлять после себя отработавшее топливо, а будет использовать его повторно. Для повторного использования ядерного топлива нужны сотни сложных испытаний, которые и могут быть проведены на МБИР. Это удивительный проект, и ничего подобного в мире еще нет», — комментирует заместитель директора по сооружаемым объектам ГНЦ НИИАР Сергей Киверов.
Научная программа МБИР формировалась совместными усилиями специалистов «Росатома» и Курчатовского института. В перечень перспективных направлений, например, включены петлевые испытания по направлениям жидкосолевых реакторов и реакторов с жидкометаллическим и газовым теплоносителями, а также другие работы, связанные с новыми проектами. На этапе сооружения МБИР также формируется международный центр исследований. Он задумывался как мировой центр компетенций для атомной отрасли. По словам Василия Константинова, один из ключевых проектов «Росатома» будет доступен для зарубежных специалистов с возможностью проведения экспериментов, необходимых для национальных и совместных программ развития атомной энергии в мирных целях, без необходимости непосредственного владения реакторной установкой и соответствующих обязательств по обеспечению ее безопасной работы, а также контролю и учету ядерных материалов.
По данным разработчиков из НИЦ «Курчатовский институт», на площадке Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова действует мегаустановка ПИК — пучковый исследовательский корпусной реактор. Его основное назначение — производство пучков нейтронов низкой энергии с максимальной плотностью нейтронного потока. Этим он принципиально отличается от источников быстрых нейтронов, таких как МБИР, поэтому ПИК и МБИР дополняют друг друга в решении разнообразных исследовательских задач.
Атомщики утверждают, что создаваемый на ПИК приборный комплекс способен обеспечить всю палитру исследований с нейтронами: от фундаментальных до сугубо прикладных. В настоящее время на основе ПИК по поручению президента РФ организован международный исследовательский центр. Кроме России в нем участвуют Белоруссия, Узбекистан, Иран, Таджикистан. Идут переговоры с научными организациями Казахстана и других стран.
Еще одно направление международного сотрудничества в сфере мегасайенс — управляемый термоядерный синтез. Так, Институт ядерной физики (ИЯФ) им. Г.И. Будкера Сибирского отделения (СО) РАН из Новосибирска ведет переговоры с Институтом физики плазмы при Академии наук в китайском городе Хэфэй. «У китайских коллег реализуется несколько мегасайенс-проектов в области управляемого термоядерного синтеза», — говорит заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе Петр Багрянский. По его словам, порядка 20 лет работает китайский экспериментальный сверхпроводящий токамак EAST (от англ. experimental advanced superconducting tokamak — экспериментальный сверхпроводящий токамак) и готовится к запуску в 2027 году токамак BEST (от англ. burning plasma experimental superconducting tokamak — экспериментальный сверхпроводящий токамак с «горящей» плазмой). «С установками такого мегасайенс-уровня мало что может сравниться», — отмечает эксперт.
При этом, по данным НИЦ «Курчатовский институт», эпоха термоядерных исследований в Китае началась после того, как в Институт физики плазмы был поставлен созданный в конце 1970-х годов в Курчатовском институте первый в мире токамак со сверхпроводящими обмотками Т-7. Позднее именно Т-7 стал прототипом для «китайского искусственного солнца» EAST.
Еще один пример международного проекта в термоядерных исследованиях — Казахстанский материаловедческий токамак КТМ, созданный в том числе при участии специалистов «Росатома» и Курчатовского института. Соглашение о его совместном использовании в 2017 году подписали кроме Казахстана и России также Белоруссия, Армения, Киргизия и Таджикистан.
Как могут изменить мир термоядерные и плазменные технологии
Одно из ключевых направлений развития атомных технологий — исследования управляемого термоядерного синтеза, говорит заместитель руководителя комплекса термоядерной энергетики и плазменных технологий Курчатовского института Михаил Субботин: «Решение этой задачи открывает новые, по сути, безграничные возможности производства энергии». Достижение температуры плазмы в сотни миллионов градусов, высокий вакуум, мощные потоки энергичных частиц, взаимодействующих с конструкционными материалами термоядерного реактора, наличие наведенной радиации и мощных нейтронных потоков. Все эти вызовы, по словам эксперта, создают необходимость проведения сложнейших научных исследований и, как следствие, ведут к достаточно интенсивному развитию сопутствующих отраслей науки и техники.
Для решения в том числе и этих задач в НИЦ «Курчатовский институт» запущен в эксплуатацию новый токамак Т-15МД. Со слов разработчиков установки, она важна как прототип термоядерного источника нейтронов — часть технологического цикла будущего «Атомного проекта 2.0». Как сообщают в пресс-службе института, энергетический пуск Т-15МД состоялся в марте 2023 года А уже в декабре на установке был получен разряд с током плазмы 260 кА длительностью более двух секунд; температура электронной компоненты плазмы составила порядка 40 млн градусов. «На сегодняшний день эти показатели — рекорд для российских токамаков», — говорит Михаил Субботин.
«Экспериментальной термоядерной установкой следующего поколения в России станет токамак с реакторными технологиями (ТРТ)», — рассказывает заместитель директора Института прикладной физики РАН по научной работе Михаил Глявин. В рамках федерального проекта по разработке термоядерных и плазменных технологий в стране (один из проектов РТТН) на территории Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (ГНЦ РФ ТРИНИТИ, входит в «Росатом») под научным руководством Курчатовского института планируется к 2030 году построить установку для практической отработки технологий термоядерного реактора, который может использоваться как нейтронный источник и гибридный токамак-реактор. Основными задачами гибридного реактора являются вопросы наработки топлива для атомных станций и дожигания минорных актинидов. Высокоэнергичные нейтроны, рожденные в термоядерной плазме и обладающие огромной энергией (14 мегаэлектронвольт), будут попадать в так называемый blanket (от англ. одеяло) — подсистему гибридного реактора, окружающую область плазменного нейтронного источника. В этом «одеяле» основная энергия будет утилизироваться. «То есть нейтрон, отдавая энергию, инициирует либо реакцию деления, либо ядерные реакции, связанные с трансмутацией», — поясняет Михаил Глявин. Плазма в ТРТ сможет разогреваться до 150 млн градусов Цельсия. Для этого российскую установку оснастят гиротронами мегаваттного уровня мощности на частоте 230 ГГц, что соответствует высокому тороидальному магнитному полю токамака. Еще одной инновацией станет электромагнитная система удержания плазмы, выполненная из высокотемпературных сверхпроводников второго поколения, которые работают при температуре жидкого азота.
По данным «Росатома», к 2024 году в ТРИНИТИ должен быть подготовлен эскизный проект ТРТ. В 2025 году планируется начать проектно-изыскательские работы и подготовить всю рабочую документацию для строительства. На 2026-й запланировано получение разрешения на строительство установки. По словам Петра Багрянского, наличие в России такого проекта выведет нашу страну на передовые позиции в области термоядерных технологий, а также позволит отлаживать новые методы и подходы для проектов будущих установок управляемого термоядерного синтеза.
Как отмечает научный руководитель федерального проекта по термоядерным и плазменным технологиям РТТН, директор направления научно-технических исследований и разработок «Росатома» Виктор Ильгисонис, в результате реализации проекта в стране будет создана инфраструктура, соответствующая самым жестким требованиям по надежности и эффективности, которая позволит продемонстрировать продуктивность термоядерной науки, вернуть стране прежнее лидерство в области термоядерного синтеза.
Одним из методов создания нейтронного источника является разгон при помощи плазменного ускорителя дейтериевой плазмы. «Разогнав при помощи плазменного ускорителя дейтериевую плазму и организовав столкновение двух сгустков, можно получить мощную нейтронную вспышку», — говорит доктор физико-математических наук Петр Багрянский.
Проект нейтронного источника на основе этого принципа разрабатывается в АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ». Петр Багрянский поясняет: «Если взять литр воды, в котором содержится 0,015% дейтерия, извлечь его и «сжечь» на термоядерном реакторе, то энергии выделится столько, сколько выделяется при сжигании бочки нефти. Теперь представьте объем океана и сколько энергии оттуда можно извлечь».
Сферы использования плазмы и термоядерного синтеза, как говорит Михаил Субботин, открывают перспективы для развития космических технологий: создания мощных маршевых плазменных двигателей различных типов, способных решать задачи межорбитальных и межпланетных космических перелетов, а также для транспортировки тяжелых грузов в космосе.
Космической отрасли нужны новые, все более мощные источники энергии, и в ближайшей перспективе ими станут ядерные энергетические установки мегаваттного уровня мощности, говорит руководитель отделения плазменных технологий НИЦ «Курчатовский институт» Сергей Коробцев. «Для этих энергоустановок должны быть разработаны электрореактивные двигатели нового поколения, адекватные им по мощности», — уточняет он.
Сейчас в Курчатовском институте, где некогда создавался СПД (стационарный плазменный двигатель, самый распространенный на сегодняшний день электрический ракетный двигатель), разрабатывается новый проект — безэлектродный плазменный ракетный двигатель (БПРД), сообщают в НИЦ «Курчатовский институт». По словам разработчиков, его отличают компактность, большой ресурс работы, надежность и высокая энергетическая эффективность и мощность. При этом мощность этого двигателя может масштабироваться в широком диапазоне без изменения его конструкции. Сейчас, по данным пресс-службы Курчатовского института, собран лабораторный наземный макет БПРД и проводятся пуско-наладочные работы, и в этом году он заработает.
По словам Сергея Коробцева, плазменные двигатели сыграют свою роль при создании обитаемой базы на Луне, с которой будет вестись регулярный обмен грузами, а также позволят сделать полеты на Марс и другие межпланетные миссии более экономичными. «Наконец, мощные электрические ракетные двигатели практически безальтернативны для полетов к дальним планетам, на окраины Солнечной системы», — говорит эксперт.
По данным «Росатома», ученые ТРИНИТИ в прошлом году изготовили ускоритель плазмы с внешним магнитным полем для прототипа плазменного ракетного двигателя с повышенными параметрами тяги (не менее 6 Н) и удельного импульса (не менее 100 км/с). Эта установка нужна для следующего шага — прототипа плазменного ракетного двигателя, который планируют собрать к концу 2024 года. На 2025–2026 годы запланированы ресурсные испытания. Создание плазменного ракетного двигателя мощностью несколько сотен киловатт в будущем позволит выйти на новый уровень покорения космоса, осуществлять межпланетные перелеты, а также регулярный обмен грузами между Землей и Луной.
Какие новые материалы создаются для технологического прорыва
За последние четыре года в контексте создания новых материалов с качественно новыми характеристиками эксплуатации запущено около 140 научных проектов, говорит научный руководитель федерального проекта «Разработка новых материалов и технологий для перспективных энергетических систем» РТТН, первый заместитель генерального директора АО «Наука и инновации» («Росатом») Алексей Дуб. В этой масштабной работе участвует более 100 организаций: научно-исследовательские институты «Росатома», НИЦ «Курчатовский институт», институты РАН, Министерство науки и образования. «Россия сегодня является мировым технологическим лидером с точки зрения современных материалов для атомной отрасли», — добавляет первый заместитель генерального директора НИЦ «Курчатовский институт» ЦНИИ КМ «Прометей» Александр Каштанов.
Новые материалы соответствуют задачам «Росатома». Разработка атомных энергетических систем четвертого поколения с их жесткими требованиями диктует необходимость поиска новых сталей и топливных композиций, констатирует Александр Уваров. «Наиболее перспективным направлением развития материаловедения сегодня являются аддитивные технологии. Имея полный замкнутый цикл аддитивного производства, мы решаем ряд важных задач для нужд крупных проектов ядерной физики», — считает генеральный директор Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ, входит в структуру НИЦ «Курчатовский институт») Сергей Яковлев. В частности, разработаны заготовки деталей сегментов электродов и экранирующие устройства с многочисленными внутренними каналами и тонкостенными сечениями для ускорителей заряженных частиц.
С помощью аддитивных технологий для отрасли производится много штучных изделий, имеющих уникальные размеры или характеристики, 3D-печать помогает упростить и удешевить их выпуск, говорит Алексей Дуб. Например, по его словам, производство молибденовой плиты для будущего космического реактора размером метр на метр и толщиной 100 мм было бы невозможно по классическим технологиям. «Мы сделали промышленный принтер, на котором можно печатать такие изделия», — рассказывает Алексей Дуб.
Как сообщают в пресс-службе НИЦ «Курчатовский институт», в ЦНИИ КМ «Прометей» создана новая 12-процентная суперпрочная хромистая сталь, которая будет использоваться в конструкции реакторов на быстрых нейтронах, то есть БН-1200, БН-800. «Она позволяет сэкономить до 200 т металлоконструкции и обладает существенно более высокой жаростойкостью и жаропрочностью», — говорит Александр Каштанов. По данным ученого, разработанная высокопрочная и легкая нержавеющая сталь для металлоконструкций реакторных установок транспортного типа (РИТМ-200, РИТМ-400) позволит экономить примерно 40 т на каждой установке. Согласно планам «Росатома», РИТМы будут установлены на всех атомных ледоколах, перспективных плавучих атомных электростанциях и АЭС малой мощности.
Новые материалы также расширяют горизонты промышленного применения. «Основная задача — обеспечить потребности российской промышленности в современных материалах и технологиях, прежде всего для перспективных энергетических систем», — говорит Алексей Дуб. В авиации, нефтехимии, автомобилестроении есть острая потребность в жаропрочных и тугоплавких материалах. Для их производства нужны редкие и редкоземельные металлы. У предприятий «Росатома» накоплен достаточно большой опыт в их добыче и производстве, но опять же — сегодня этого недостаточно, нужен комплексный подход: от добычи сырья до изготовления уникальных по свойствам и форме изделий, продолжает эксперт.
Задачу обеспечения российской промышленности — от энергомашиностроения до судостроения, авиации и космической техники — материалами с уникальными свойствами активно решают и профильные институты из контура НИЦ «Курчатовский институт».
Еще одно перспективное направление — создание материалов на основе высокопрочного углеволокна, где раньше применялись в основном иностранные технологии. «Сегодня необходимые композитные материалы мы производим только из отечественного сырья и на отечественном оборудовании. Технологически мы освободили от импортозависимости не только атомную промышленность, но и аэрокосмическую отрасль, отечественное автомобиле- и судостроение, медицину», — говорит Алексей Дуб.
Те же аддитивные технологии, разработанные в структурах «Росатома», сегодня используются в медицине, скажем, для создания медицинских имплантатов из искусственных материалов, например титанового порошка. «Росатом» первым в России получил регистрационные удостоверения на использование программного обеспечения и серийных имплантатов в медицине (челюстно-лицевая хирургия и восстановление функций опорно-двигательного аппарата). «Ядерная медицина (диагностика и лечение пациентов с применением радионуклидных фармацевтических препаратов) позволяет врачам справляться с самыми тяжелыми заболеваниями, в том числе онкологией», — говорит Александр Уваров.
Российским ученым также удалось заместить импортные пьезоэлектрические материалы, крайне важные для электронной промышленности, радиотехники и систем связи, сообщают в «Росатоме». Созданный в институте «Росатома» пьезоэлектрический композиционный материал из отечественных компонентов объединяет преимущества керамики и полимеров: гибкий и прочный, с высокими коэффициентами преобразования энергии.
Внедрение новых материалов позволяет «Росатому» занимать как освободившиеся ниши внутри страны, так и повышать конкурентоспособность российской промышленности на мировом рынке, говорят эксперты.
Еще одно направление в рамках федерального проекта по новым материалам и технологиям — жидкосолевой реактор (ЖСР): жидкая активная зона, где используются расплавы специальных солей фторидов металлов, в которых очень хорошо растворяется ядерное топливо. Сейчас рассматривается довольно специфичная область его применения — реактор-мусорщик для сжигания наиболее вредных отходов, выделенных из ОЯТ, говорит Алексей Ковалишин. «Наибольшие компетенции по этому направлению в масштабе не только России, но и мира, сосредоточены в Курчатовском институте. Сейчас под его научным руководством предприятиями «Росатома» реализуется проект ИЖСР — исследовательской установки, на которой должна быть отработана технология», — уточняет эксперт.
Как обеспечить серийное производство энергоблоков
По данным портала «Атоминфо», сегодня в России на 11 АЭС в общей сложности эксплуатируются 36 энергоблоков суммарной установленной мощностью свыше 28,5 ГВт. Типовыми в этом числе считаются проекты двухблочной АЭС поколения III+ с реакторными установками технологии ВВЭР — 22 энергоблока, из которых 13 — ВВЭР-1000, пять — ВВЭР-440 различных модификаций и четыре — ВВЭР-1200. Два из них, по данным главы портала Александра Уварова, работают в Белоруссии. Атомщики признают, что ВВЭР-1200 считается наиболее современной моделью энергоблоков, серийное производство которой освоено в России.
Специалистами «Росатома» и Курчатовского института создана усовершенствованная версия этого проекта — ВВЭР-ТОИ (типовой оптимизированный и информатизированный). Впервые такая версия в ближайшем будущем появится на двух блоках Курской АЭС-2. Строительство первого из них уже выходит на финишную прямую, говорит Александр Уваров. Сооружение третьего и четвертого энергоблоков Курской АЭС-2 также планируется по проекту ВВЭР-ТОИ. «Проект ВВЭР-ТОИ сконструирован с учетом возможных экстремальных внешних воздействий, таких как падение самолета весом 400 т со скоростью 200 м/с, землетрясение интенсивностью 9 баллов с горизонтальным ускорением 0,38g», — отмечает первый заместитель генерального директора — директор по технической политике АО «Атомэнергопроект» Андрей Кучумов.
Благодаря тому, что проект успешно прошел сертификацию на соответствие требованиям европейского клуба эксплуатирующих организаций (EUR), его решения были использованы при разработке тендерных материалов для участия в конкурсе на сооружение двух энергоблоков АЭС в Саудовской Аравии, сообщают в «Росатоме». Андрей Кучумов также указывает на то, что они с успехом задействованы для реализации проекта АЭС «Аккую» в Турции.
Применение базового варианта инновационного проекта ВВЭР-ТОИ в индивидуальных проектах различных АЭС не требует изменений основных концептуальных, конструктивных и компоновочных решений, но при этом обладает повышенной устойчивостью к экстремальным внешним воздействиям и природным катаклизмам, автономностью при потере внешних источников электро- и водоснабжения, говорится в материалах «Росатома». При его разработке учитывался опыт, полученный при создании последних проектов АЭС по технологии ВВЭР (Ленинградская АЭС-2, Нововоронежская АЭС-2).
«Сейчас в «Росатоме» решили идти дальше, обобщив опыт сооружения АЭС по серийным проектам АЭС-2006 (НВАЭС-2, ЛАЭС-2, АЭС «Руппур» в Бангладеш, Белорусской АЭС), ВВЭР-ТОИ (Курская АЭС-2, АЭС «Аккую»)», — продолжает Андрей Кучумов. Цель проекта — дальнейшая отработка модульных и серийных технологий создания АЭС, которые сильно удешевляют и ускоряют процесс ввода объектов, делают его более предсказуемым и открывают новые перспективы внутри страны и на экспортных рынках.
По данным Андрея Кучумова, для этого руководством госкорпорации разработаны и утверждены базовые технические требования, учитывающие эти критерии для АЭС в Российской Федерации и АЭС для реализации за рубежом. Первой площадкой для реализации базового проекта выбрана Смоленская АЭС-2.
