Толково о будущем

Владимир Асмолов: расчётчики должны говорить на одном языке

В Обнинске 29 ноября 2017 года открылась научно-техническая конференция "Нейтронно-физические проблемы атомной энергетики" ("НЕЙТРОНИКА-2017").
На вопросы корреспондентов электронного издания AtomInfo.Ru ответил автор одного из пленарных докладов конференции, советник генерального директора ГК "Росатом" Владимир АСМОЛОВ.






Насущный вопрос

Владимир Григорьевич, какие проблемы, на Ваш взгляд, стоит обсудить на "Нейтронике"?

"Нейтроника" начиналась когда-то с маленького семинара, а сегодня на обнинской конференции зарегистрировалось более 140 участников со всех ключевых предприятий нашей отрасли.

Это говорит о том, что "Нейтроника" - мероприятие важное и нужное, место встречи профессионалов-расчётчиков для обсуждения профессиональных вопросов.

Один из таких насущных вопросов касается связи между нейтронно-физическими расчётами для двух ключевых направлений атомной энергетики страны - технологии ВВЭР и технологии быстрых реакторов.

Нужно, чтобы нейтронщики говорили на одном языке, чтобы у них в головах было правильное понимание статвеса всех пунктов обоснования ядерной безопасности аппаратов.

Месяца два назад прошёл семинар с участием специалистов по реактивностным авариям из "Прорыва" и их коллег-ввэрщиков. К сожалению, должен признать, что вначале это был разговор людей взаимонепересекающихся.

Приведу конкретный пример. Вы знаете, что важным преимуществом реакторов со свинцовым теплоносителем называют его малый запас реактивности, и поэтому их называют реакторами с "естественной" безопасностью.

Прежде всего, я плохо понимаю, что такое "естественная" безопасность. Безопасность - это свойство. Существуют принципы, разработанные мировым сообществом, в соответствии с которыми безопасность должна основываться на физике аппарата и на технических средствах, обеспечивающих его безопасность.

На сегодняшний день при обосновании безопасности реакторов ВВЭР статвес реактивностных аварий равен примерно 5%, а вот у теплоотводных аварий статвес равен примерно 95%.

Более того, само понятие "запас реактивности" ни о чём не говорит. Важна скорость ввода реактивности. При авариях ВВЭР типа "течь из первого контура во второй" для обезвоживания первого контура вместе с его бором потребуются часы.

По реактивностным авариям ВВЭР была проведена огромная экспериментальная работа. Мы получили, что максимальный экскурс (вложение энергии в топливо за счёт реактивностной аварии) составляет 60 кал/г. А предел разгерметизации наших оболочек - 160 кал/г вплоть до выгорания 60 000 МВт×сут/т.

Другой пример. В этом году прошёл НТС по БН-1200. Было отмечено, что ОКБМ выполнил исключительно важную работу по усовершенствованию этой установки, но появились новые нереферентные решения, и они требуют обычного подхода к обоснованию безопасности.

Сами разработчики после строжайшей экспертизы согласились с тем, что надо потратить ещё года три для обоснования предложенных новых решений. Между тем, экспертиза для БН-1200 по строгости была похожа на те экспертизы, через которые проходят проекты ВВЭР.
В середине декабря пройдёт мой НТС, на котором будут обсуждаться проектные пределы для быстрых реакторов. Почему они выбраны именно для быстрых?

Для оболочек топлива ВВЭР пределы определены - 1200 градусов, 18% окисления. Почему? Потому, что это параметры качественного перехода, при котором оболочка из пластического состояния переходит в хрупкое. И это справедливо для композиции Zr + 1% Nb.

Для БН тоже установлены соответствующие пределы. Но я задаю вопрос: "Чем по физике отличаются друг от друга состояние с температурой на 10 градусов меньше предела и состояние с температурой на 10 градусов выше предела?". Ответа нет, и поэтому с этим надо разбираться.

Примеры, которые я привёл - это примеры синергии двух направлений, теплового и быстрого. Поэтому я приветствую конференцию "Нейтроника", где нейтронщики могут собраться вместе и обменяться своим опытом.

В начале 90-ых годов я провёл полгода в NRC и имел возможность сравнить российскую и американскую атомные науки. Представьте себе нарезанную палку колбасы. У американцев очень много узких специалистов, каждый из которых прекрасно знает свой кусок, а вот знающих, что такое колбаса в целом, в Америке мало.

Наш советский и российский подход заключается в том, что человек, берущийся за решение конкретной проблемы, идёт от общего к частному - то есть, в нашем примере надо начинать с понимания обо всей колбасе.

На "Нейтронике" я вижу много молодых ребят, и это хорошо. Но им ни в коем случае нельзя замыкаться только на своих расчётах, они должны представлять проблему в целом. Поэтому на пленарную сессию конференции были вынесены "широкие" доклады, в том числе, мой доклад. Ребята должны понимать, где мы находимся и куда идём.



ВВЭР будущего

Владимир Григорьевич, каким Вы видите развитие технологии ВВЭР?

На сегодняшний день, под моим руководством работает несколько групп, занимающихся разработкой общей стратегии развития атомной энергетики страны и, в частности, стратегии развития легководных аппаратов.


Из многих возможных линий совершенствования технологии ВВЭР выбрана главная, а именно, переход на аппараты со спектральным регулированием.

Переход на более жёсткий спектр позволит нам повысить коэффициент воспроизводства топлива (КВ) и уйти от борного регулирования. Отказ от бора в первом контуре позволит, среди прочего, убрать огромный и дорогостоящий спецкорпус.

Жёсткий спектр даст нам возможность по-другому посмотреть на толерантное топливо. Убрать цирконий из активной зоны ВВЭР - одна из главных задач, но как это лучше сделать?

Переход на керамические материалы - работа минимум лет на 30 с неизвестным результатом.

Плакировка циркониевой оболочки каким-либо покрытием - тоже исключительно сложная задача. Мы пытались посмотреть её совместно с "Прометеем", у ВНИИНМ есть программа по этому направлению, но я не вижу близкой перспективы удачного завершения.

Переход на более жёсткий спектр позволит нам использовать для оболочек стали, причём появляется возможность использования единых конструкционных материалов и для ВВЭР, и для быстрых реакторов.

Всё это надо оценивать, конечно. Стальные оболочки дают возможность поиграть их толщиной. Можно при этом попробовать перейти на тонкие твэлы, можно посмотреть другие интересные варианты.

Минус у реактора со спектральным регулированием - из активной зоны придётся убрать часть делящихся материалов. На первый взгляд - именно на первый, потому что на наши исследования пока что не потрачено ни копейки государственных денег! - в корпусе тысячника удастся разместить только семисотник. Но, может быть, это и есть новый путь к реакторам средней мощности?

По спектральному регулированию есть разные идеи. Например, об использовании дейтерия в зоне ВВЭР. Это идеи не новые, но их нужно тщательно проработать.

Говорить о том, что задача создания ВВЭР со спектральным регулированием может быть решена в среднесрочной перспективе, невозможно. Я лично считаю - и мы написали этот вывод в нашем проекте стратегии развития - что нам потребуется лет десять кропотливой работы с серьёзными вложениями, после чего мы сможем ответить на вопрос: "Реально это или нереально?".

При создании новых технологий категорически недопустимо переоценивать успехи того или иного этапа. Так, по нитридному топливу у нас проводится отличная работа, но мы только в самом начале пути. Когда мне говорят, что освоение нитридного топлива подходит к концу, я спрашиваю в ответ: "А где же те 25-30 лет, которые должны показать надёжность и безопасность нитридного топлива при нормальных и аварийных режимах эксплуатации, при глубоких выгораниях, и так далее?".

Спасибо, Владимир Григорьевич, за интервью для электронного издания AtomInfo.Ru.