Георгий Тошинский: о свинце-висмуте и не только

Цитата: ДядяВася от 24.03.2018 18:50:50

Продолжение:

Коррозия и насосы


В научно-технических мемуарах наших специалистов, в том числе, в книгах Олега Дмитриевича Казачковского, можно прочитать, что и натрию на первых порах задавались вопросы похожие на те, что сегодня задают по свинцу - коррозия, насосы, и так далее.

Идеальных теплоносителей в природе не существует. Поэтому для каждого теплоносителя нужно разрабатывать свою технологию. Возьмите тот же натрий - если вы не станете чистить его от кислорода, то у вас будет коррозия. Для натрия проблему кислорода решили.
Для тяжёлых металлов кислород также представляет проблему. Если его будет слишком много, то начнётся образование шлаков и отложений. Юрий Иванович Орлов разработал очень эффективные методы очистки от шлаков, которые были причиной аварии на АПЛ проекта 645 в 1968 году. Если кислорода будет слишком мало, то будет коррозия сталей.
В конце 60-ых годов и начале 70-ых годов у нас получались полностью непонятные результаты по коррозии сталей в свинце-висмуте. При одинаковом по химическому анализу содержании кислорода на одних стендах доходило до почти полного растворения сталей, а на других образцы вынимали как новенькие.
Разобрались с этой странностью мы после того, как наши коллеги по ФЭИ Борис Афанасьевич Шматко и Михаил Николаевич Ивановский предложили прибор, с помощью которого стало возможным измерять концентрацию растворённого в свинце-висмуте кислорода, то есть, активного кислорода. Химический анализ давал суммарную концентрацию активного и связанного кислородов.
Когда измерения активного кислорода были внедрены, всё стало на свои места. Были выработаны нормы и правила, созданы приборы для измерения и поддержания нужного качества теплоносителя по растворённому кислороду.
Теперь немного о насосах, это тоже важная тема. Насос есть насос. Для нас было важно отработать гидродинамику проточной части и лопастей насоса такую, чтобы не возникало таких неприятных эффектов как кавитация.
Как надо делать, известно. Сначала изготавливается колесо из дерева, на него наносят лаковое покрытие, и он качает воду при определённых заданных скоростях. Если лаковая плёнка изнашивается, то колесо поправляют и добиваются, в конце концов, нужного результата. После завершения экспериментов на воде изготавливают колесо уже для свинца-висмута и проверяют сделанные на водном этапе выводы.
На первых этапах считали необходимым иметь на рабочем колесе специальное высокопрочное антиэрозионное покрытие, то есть выполняли бериллизацию насоса. Так как работать с бериллием вредно, впоследствии перешли на азотирование.
А в конце концов материаловеды пришли к выводу о том, что сталь ЭП302 специальной выплавки хорошо работает без дополнительных покрытий в разумном диапазоне скоростей, давлений, температур и концентраций кислорода.
Что следует понимать под "разумным диапазоном"? Для любого конструкционного материала есть пределы для условий его работы. Например, если вы сегодня на имеющихся сталях дадите в свинцово-висмутовом аппарате температуру 700°C, то будет плохо. А вот при 600°C и при поддержании в нужном диапазоне скоростей и концентраций кислорода такой аппарат будет работать как часы.


Насколько хорошо вы умели считать свинцово-висмутовые лодочные реакторы?

Весьма неплохо, без больших ошибок. Были, конечно, рабочие моменты. Приведу один пример.
Конструкторы первого контура всегда закладывают запасы по сопротивлению, чтобы быть уверенными в том, что нужный расход получить удастся. Конструкторы насосов дают свои запасы, так как им нужно гарантировать заданный напор. В результате после сложения запасов пришлось искусственно снижать обороты насосов, иначе расход получался слишком большой.


2018 год в Росатоме - это год науки. Как Вы считаете, какие научные проблемы стоят перед свинцово-висмутовым направлением?

На том уровне параметров, на котором идёт разработка технического проекта СВБР (на основе предыдущего научного задела), мы не видим необходимости проведения НИР.
В то же время, опытно-конструкторские работы нужны, потому что никакой расчёт не позволяет обосновать ресурс оборудования. Нужно испытывать насосы, нужно облучать твэлы, и так далее.
Другое дело, если и когда мы перейдём к следующему поколению свинцово-висмутовых реакторов. Совершенствование любых энергетических установок неизбежно связано с увеличением параметров рабочего тела на турбине.
Для тепловой (неядерной) энергетики за сто лет температура пара удвоилась. Было 300°C, сегодня дошли до 600°C. Соответственно, они разработали и освоили под повышенные параметры конструкционные материалы.
Ядерная энергетика конкурирует с неядерной. Если мы не хотим проиграть, то нам также нужно переходить на более высокие температуры, а для этого нам нужны новые материалы. Для этого в обязательном порядке потребуются НИР.
Я согласен с выводами статьи Владимира Рычина, опубликованной вашим изданием в январе. Да, действительно, наши зарубежные коллеги и конкуренты нашли такой состав сплава железо-хром-алюминий, который позволяет преодолеть рубеж 700°C.Это большой прорыв, который может привести к существенному выигрышу по экономике.
Поэтому повторю - для освоения следующих ступеней развития реакторов со свинцом-висмутом и свинцом нам нужны НИР. И в первую очередь, нужны новые материалы - конструкционные, топливные и другие.


Реактор СВБР

Георгий Ильич, в каком состоянии сейчас пребывает проект СВБР?

Моя книга сохранила отпечаток устных лекций, на которых слушатели задавали вопросы. Один из таких часто задаваемых вопросов: "Если СВБР настолько хорош, как Вы описываете, то почему его до сих пор не построили?".

В переводе на понятный язык: "Если вы такие умные, то почему такие бедные?".

Я именно так для себя и перевёл этот вопрос. Надо признать, что он резонный. Действительно, почему не построили?
Я сказал уже о том, что идеальных теплоносителей не бывает. Можно предъявить претензии и к свинцу-висмуту, кроме полония, о котором я уже говорил.
Например, его непрозрачность. Вода прозрачна, а под уровнем свинца-висмута глазом ничего не увидишь.
Но нам и не надо смотреть в его толщу. В свинцово-висмутовых реакторах предмет, упавший в теплоноситель, не тонет в нём, а плавает на его поверхности! В своей книге я описал инцидент с оторвавшимся колесом насоса - его обнаружили плавающим в теплоносителе.
Поэтому я бы не стал искать ответ на заданный слушателями вопрос об отсутствии построенных СВБР в каких-либо принципиальных недостатках свинца-висмута. На мой взгляд, главной причиной является недоверие к новым технологиям.
Люди, принимающие решения о выделении больших средств, всегда задаются вопросом: "А стоит ли переходить на новую технологию? От добра - добра не ищут, или лучшее враг хорошего".
Это правильный подход, но до каких-то пределов. Если слишком долго оставаться на такой позиции, то можно затормозить развитие и научно-технический прогресс.
Проект СВБР прошёл через несколько НТС и обширных экспертиз. На совете, давшем развитию свинцово-висмутовых гражданских реакторов в России зелёный свет, один из основных наших оппонентов Курчатовский институт в лице Виктора Алексеевича Сидоренко выразился так: "Все НИР сделаны, хватит топтаться на месте, пора переходить к реальному строительству".
Речь сейчас может идти, естественно, только об опытно-демонстрационном аппарате. Это правильно, потому что нельзя переходить к серии, не проверив сначала все технические решения.
Вторая причина, почему СВБР всё ещё не построен - ну конечно, есть конкуренция. Есть разные направления, у них свои идеологи. Это обычная, нормальная ситуация, и так было в нашей отрасли всегда.
Единственное, о чём я сожалею - у свинцово-висмутового направления сегодня нет в России харизматического лидера, какие есть у других направлений.
За рубежом, между прочим, ситуация иная. Они развиваются, работают, и будет очень обидно, если в Китае, например, построят свинцово-висмутовый энергетический реактор раньше, чем у нас.
А они могут, у них успешно продвигается проект CLEAR с выходом на энергетический реактор - причём именно на свинце-висмуте, а не на свинце, как иногда ошибочно полагают из-за особенностей двойного технического перевода с китайского на английский и с английского на русский.
На сегодняшний день мы отстаём от условного Запада - условного, потому что это не только Европа, но и Япония, и Южная Корея, и Китай - по научно-исследовательским работам по тяжёлым жидкометаллическим теплоносителям.
Им дают деньги и не ставят конкретных задач по строительству энергоблоков, ранее 2030 года никакой конкретики у них не предвидится. У нас выделяют средства и одновременно спрашивают: "Когда будет построено?".
И получается, что в желаемые сроки вписаться мы не сможем, если будем проводить ещё и НИР. В результате научная составляюшая исследований страдает.По этой причине в имеющемся проекте СВБР-100 были приняты умеренные параметры и освоенные технические решения.


Вопрос от читателя нашего издания. На дворе XXI век, эпоха капитализма. Не проще ли покупать новые материалы и их технологии за рубежом, чем тратить средства на собственные НИР?

Вот именно, что на дворе XXI век, и полагаться исключительно на зарубежных партнёров в таких вопросах опасно. Запад, может быть, нам и поможет, но заломит при этом такую цену, что мы сами не захотим эти материалы покупать.
Нельзя допускать положения, при котором наши зарубежные коллеги и/или конкуренты станут монополистами в области новых материалов для ТЖМТ-реакторов! Ко всему прочему, это стратегическая область экономики, и от нас требуется иметь для неё полностью свою инфраструктуру, включая материалы.
По-хорошему, надо сделать так, чтобы они у нас покупали и стояли к нам в очереди, а не наоборот.
Хочу напомнить, что у реакторов СВБР есть своя ниша - энергетика малых и средних мощностей. Этот сектор рынка для атомной энергетики пока не освоен.
Присущие СВБР свойства безопасности позволяют использовать его и для теплоснабжения, когда нежелательно источник энергии иметь далеко от города. Гораздо легче убедить население в целесообразности иметь поблизости ядерный реактор, если в этом реакторе отсутствует высокое давление.
Добавлю, что из-за отсутствия многих факторов опасности нет необходимости иметь в СВБР многие из систем безопасности, характерные для легководных реакторов. Поэтому по нашим оценкам серийный СВБР должен получиться привлекательным по экономике.


Благодарности помогавшим

В завершающей части нашего разговора хочу поблагодарить тех людей, без чьей помощи или внимания моя книга не увидела бы свет.
Большую поддержку мне оказал и, можно сказать, заставил меня написать эту книгу генеральный директор АО "АКМЭ-инжиниринг" Владимир Викторович Петроченко. При этом он имел в виду, что в книге обязательно будет раздел по СВБР и нужно готовить кадры для энергоблока, который, как я надеюсь, всё-таки будет построен.
Второй человек, настаивавший, чтобы моя книга вышла - Валерий Васильевич Ткаченко, первоклассный специалист, чернобылец, в прошлом декан факультета повышения квалификации ИАТЭ НИЯУ МИФИ, много сделавший для системы повышения квалификации.
Основой для книги послужили аудиозаписи моих лекций, которые требовалось превратить в текстовые файлы. Эту трудоёмкую работу выполнила преподаватель ИАТЭ Ирина Васильевна Романцова.
С профессором Геннадием Яковлевичем Румянцевым мы в 2006 году выпустили учебное пособие "Физика и динамика ядерных реакторов". Изложение в нём математически строгое и недоступное для новичков, но определённые моменты из неё нашли отражение в моей новой книге.
Много полезных замечаний я услышал от рецензентов Валерия Васильевича Коробейникова и Николая Ивановича Ермакова. При оформлении рукописи мне сильно помогли сотрудники ФЭИ Иван Владимирович Тормышев и Кирилл Геннадьевич Мельников.
Отдельную благодарность я хотел бы выразить Льву Дмитриевичу Рябеву, согласившемуся, несмотря на всю свою занятость, вдумчиво прочесть книгу и обсудить её со мной. Столько замечаний, сколько сделал мне по тексту Лев Дмитриевич, я давно не получал от рецензентов.
Наконец, хочу пояснить, почему в названии книги стоит уточнение "Для начинающих и не только". Я надеюсь, что книгу прочтут люди, пришедшие в "Росатом" на рыночной волне - финансисты, экономисты, менеджеры. Книга призвана помочь им понять, с чем они имеют дело в атомной отрасли.
К сожалению, книга вышла очень небольшим тиражом, её разобрали "Росатом", "АКМЭ-инжиниринг", другие предприятия. Но уже есть предварительная договорённость с одним из издательств, занимающихся изданием научной литературы, и я надеюсь, что до конца года появится допечатка.


Спасибо, Георгий Ильич, за интересное интервью для электронного изданияAtomInfo.Ru.
Георгий Тошинский, фото Сергей Стожилов.
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

---

С содержанием книги "Беседы о ядерной энергетике, физике реакторов и технологии модульных быстрых реакторов с теплоносителем свинец-висмут (для начинающих и не только)" можно ознакомиться по этой ссылке.
Обложка книги "Беседы о ядерной энергетике, физике реакторов и технологии модульных быстрых реакторов с теплоносителем свинец-висмут (для начинающих и не только)".
Щёлкните левой клавишей мыши для просмотра.

Цитата: ДядяВася от 24.03.2018 18:50:50

 

• +0.01 / 1