Тред №252300

Просто читаем и перeваривaем:  Part 2


Юрий Хомяков: со сталью отношения сложные

AtomInfo.Ru, ОПУБЛИКОВАНО 03.09.2010


Гибридная зона предполагает отсутствие экранов?

Да, гибридная зона - это зона со стальным экраном. Именно поэтому, в бенчмарке сразу возникла проблема стального отражателя.

К расчётам тяжёлых аварий

Есть ли планы по продолжению бенчмарка? Можно ли надеяться увидеть в будущем международные бенчмарки для БН-800 с новыми видами топлива, такими как нитрид или карбид?

Конкретно тот бенчмарк, который мы сегодня обсуждаем, находится на стадии завершения, и вскоре должен быть опубликован последний том активной зоне с минорными актинидами. Признано, что проект под эгидой МАГАТЭ должен остановиться на достигнутом.

Я согласен с тем, что было бы интересно провести сравнительные расчёты для зон с плотными топливами - нитридом и металлом. Но в первую очередь, на мой взгляд, стоит сейчас сконцентрировать усилия на анализе тяжёлых аварий. То есть, на расчётах тех событий, для которых мы и рассчитываем коэффициенты реактивности.

Мы давно начали обсуждать эту тему. Много говорили о ней с французами. Есть смысл подключить к нашим дискуссиям японцев, корейцев и индийцев. Для проведения работы всё есть, получены коэффициенты реактивности и оценки их точности. Теперь можно приступить к ней на практике.

Нас очень сильно волнует влияние пустотного эффекта на концепцию активной зоны. Вы знаете, да и я об этом сегодня говорил, что в России он нулевой, а за рубежом положительный. Различие между двумя подходами проявляется, в первую очередь, при тяжёлых авариях, и нам стоило бы разобраться вместе с международной общественностью, допустим ли НПЭР больше нуля.

Почему наши коллеги в своих проектах допускают положительные коэффициенты? Потому что они обосновывают надзорным органам протекание тяжёлых аварий и доказывают, что отдельные компоненты коэффициентов реактивности могут быть положительными при общих отрицательных обратных связях.

Несколько слов о том, к чему приводит нулевой НПЭР - чтобы не складывалось впечатление о том, что мы рассуждаем о некоей чисто академической задаче. Концепции наших быстрых реакторов хорошие, безопасные, но нулевой НПЭР ухудшает им экономику.

Если бы мы отступили от нулевой величины, то мы сумели бы создать активную зону с улучшенными показателями по экономике. А это важно, потому что общепринятая претензия к быстрым реакторам заключается именно в их дороговизне по сравнению с ВВЭР. А ведь, по-хорошему, наши новые БН должны бы превосходить по экономическим показателям не только тепловые ядерные реакторы, но и углеводородные станции.

Следовательно, нам нужно доказать, что небольшой положительный НПЭР не приведёт к какому-либо существенному ухудшению протекания тяжёлых аварий. Для этого нам нужно правильно понимать, как развиваются такие аварии. И совсем хорошо иметь независимое международное подтверждение нашего понимания. Это важно с точки зрения оптимизации экономики и безопасности быстрых проектов. Чрезмерное наращивание систем безопасности и излишнее ужесточение требований часто приводит к неоправданному удорожанию проектов.

О российских кодах

Раз уж мы часто упоминаем международное сотрудничество, то было бы логично спросить - на каком уровне находятся наши коды по сравнению с зарубежными?

Я бы не стал сейчас давать какие то окончательные оценки и выводы. У нас по-прежнему нет понятия российского кода по безопасности либо российского кода по физике. Напомню, что в России коды развивались потребителями в значительной мере по собственной инициативе и для решения конкретных своих задач. У ФЭИ были свои коды, у конструкторов свои, в третьих организациях - тоже свои. И на данный момент у нас существует целая коллекция кодов проанализировать которую в рамках одного интервью невозможно. У нас в Обнинске мы каждый год проводим семинар "Нейтроника" на котором мы на уровне специалистов пытаемся координировать деятельность по развитию кодов по нейтронной физике. Существует аналогичный семинар по теплофизике.

Но до недавнего момента ни государство, ни министерство не заказывало нам сделать системный код. Вот, наконец, я считаю, нам несказанно повезло, потому что именно сейчас такая задача сформулирована и поставлена в рамках принятой федеральной целевой программы по развитию ядерных энерготехнологий нового поколения.

В ближайшие 2-3 года мы надеемся, что появятся первые результаты, и можно более предметно будет вернуться к вашему вопросу и провести сравнение с зарубежными аналогами. Пока могу только упомянуть, что код будет развиваться кооперацией в составе ФЭИ, ИБРАЭ и других ведущих организаций России в области быстрых реакторов.

В целом, можно сказать, что наши коды по отдельным направлениям весьма неплохи, а специалисты - разработчики, конечно, не уступают зарубежным. Но вот всё же приходится признать, что пока мы по комплексным, системным кодам от зарубежных организаций отстаём. И, в частности, это проявляется в том, что доля иностранных кодов, которыми пользуются российские специалисты и разработчики неуклонно растёт. Это не очень хорошая тенденция.

А в расчётах бенчмарка какие коды применялись?

Всё-таки ещё раз напомню, что это был бенчмарк с упором на нейтронную физику. Для этого уровня у нас проработки очень хорошие и очень качественные. Мы применяли и диффузионные коды, и прецизионные, и коды на основе Монте-Карло, способные рассчитывать гетерогенные модели. Тут как раз мы продемонстрировали высокий уровень.

Отстаём мы на следующем шаге - там, где требуется объединение физики, гидравлики, теплофизики и прочности, в особенности для трёхмерных геометрий и многофазных систем. Есть набор из нескольких кодов, которые мы используем для расчётов БН, и есть коды, которые пытаются использовать для расчётов БР с тяжёлым теплоносителем. Но системного согласованного, выверенного и верифицированного серьёзного кода нет. Надеемся, что за 2-3 года мы первый вариант подобного кода сделаем.

И международный проект по тяжёлым авариям как продолжение нашего бенчмарка был бы очень к месту. Мы работаем над созданием системного кода, и было бы очень полезно верифицировать его в рамках международного сотрудничества. Можно было бы сформулировать новый бенчмарк на основе полученных результатов, выставить его через МАГАТЭ или в рамках двухсторонних контактов с Францией, Японией или Индией.

Верификация на экспериментах

При формулировании бенчмарка потребуется достаточно подробно описать активную зону. Дать точные параметры всех компонентов, материалов… Его изучение позволит зарубежным организациям получить хорошее представление о нашем технологическом ноу-хау по быстрым реакторам. Не опасно ли это?

Не думаю. Бенчмарки по определению всегда создаются за счёт упрощения реальных конструкций. При этом нужно чётко понимать, что влияет на искомые результаты, а чем можно пожертвовать. Мы прошли первый бенчмарк, ориентированный на нейтронную физику, который, конечно, не содержит каких-либо ноу-хау. Сейчас мы выходим на этап, когда модель нужно дополнять для более правильного описания теплогидравлики.

Заниматься этим следует в тесном контакте с конструктором. Но совершенно очевидно, что мы не можем и не будем выдавать в качестве бенчмарка проектную документацию. Что-то должно быть упрощено или отброшено при сохранении, конечно, основной идеи бенчмарка. Поэтому отвечу так - составление бенчмарка всегда является серьезной работой, выполняемой совместно научным руководителем и главным конструктором.

Однако за предыдущие годы, накоплен большой опыт создания подобных международных бенчмарков, причем естественно не только российских. Например, сейчас Франция передала в МАГАТЭ два бенчмарка, построенных на базе самых последних экспериментов, выполненных в реакторе Phenix. Большинство ядерных стран уже давно кооперируются с целью создания баз данных по бенчмаркам по критической безопасности, по реакторным экспериментам. Это общепринятая практика. А для защиты наших технологических ноу-хау существует серьезная и продуманная система.

Вопрос по тяжёлым авариям. Планируется ли экспериментальная проверка? Хотелось бы что-нибудь реально расплавить и убедиться, что код работает верно. Особенно, если вы собираетесь делать такой сильный вывод, как о снятии требования по нулевому НПЭР.

Прежде всего, не дай Бог в прямом виде промоделировать то, что мы моделируем в расчётах! Модель один к одному процессов тяжёлых аварий (некоторые из которых просто постулированные) невозможна. Поэтому, естественно эта задача разбивается на раздельные подзадачи.

Например, НПЭР и физические аспекты мы можем изучить на критических стендах БФС, проверить правильность и точность его расчётов. Вопросы кипения натрия, двухфазных натриевых потоков делаются на теплофизических стендах нашего института.

Отдельно должны быть эксперименты по топливу, по его поведению в аварийных режимах. Они должны делаться на импульсных стендах типа нашего БАРС, либо там, где есть возможность моделировать поведение топлива при импульсных режимах с быстрыми нагревами топлива.

Отдельно должны быть эксперименты, в которых исследуется выход газов и продуктов деления из элементов в теплоноситель и другие технологические среды.

Таким образом, всю задачу мы разбиваем на отдельные компоненты. Каждый компонент естественно исследовать в безопасных нормальных стендах. Для этого в ФЭИ существует уникальная и многоплановая экспериментальная база.

Конечно, можно думать о комплексных экспериментах, в которых одновременно плавилось бы топливо и проверялись какие-либо другие параметры, например, коэффициенты реактивности. Поставить их можно, но сложно. Это весьма дорогие эксперименты.

Но мы знаем, что за рубежом такая работа проводилась, и определённые результаты были получены. Вполне возможно их проще купить, чем повторять у себя. Это один подход.

Второй путь состоит в участии в международных бенчмарках одновременно вместе с зарубежными кодами, прошедшими верификацию на собственных экспериментах. Например, вместе с японцами, у которых такие эксперименты есть. Если мы увидим, что наши результаты хорошо соответствуют международным расчётам, то эта информация для нас будет важной. Это своего рода "косвенная" верификация на экспериментах.

Перспективы сотрудничества

С кем мы можем сотрудничать? О Франции и Японии много говорилось, но как насчёт стран-новичков, например, Китая? У китайцев появляется собственная экспериментальная база в лице реактора CEFR. Есть ли здесь какие-то перспективы на сближение, на совместные работы? Особенно если вспомнить о планах по строительству БН-800 для Китая.

Начнём с того, что быстрая тематика с 50-ых годов всегда была темой международного сотрудничества, в отличие от других тематик, связанных с обороной. Так, с Францией у ФЭИ был договор о кооперации ещё в 70-ые годы, работало 8 или 9 рабочих групп. Кстати, в последние три года в нашем сотрудничестве с Францией возникла пауза, связанная с подготовкой нового соглашения, и нам было очень приятно узнать, что этот документ был подписан в Москве во время выставки "Атомэкспо-2010".

По другим странам. Хорошие шансы есть на сотрудничество с Америкой. Мы ожидаем ратификации соглашения "123" в конгрессе Соединённых Штатов, после чего мы сможем стартовать совместную работу. Подготовка к ней уже началась, в частности, в Обнинске состоялось совещание, на котором были намечены серьёзные планы. У американцев есть полезный для нас опыт, который мы могли бы применить при строительстве МБИР, при создании кодов, и так далее.

С Южной Кореей соглашение есть. Более того, у нас есть договор по моделированию на БФС корейского проекта KALIMER. Он был подписан весной этого года, обсуждалась эта тема пять лет. Фактически, сейчас мы собираем у себя соответствующую модель активной зоны.

Теперь о Китае. Мало того, что всю физику и конструкцию CEFR обосновывали наши специалисты, я, мои коллеги из ФЭИ и других организаций принимаем непосредственное участие в физическом пуске данного реактора. А уже если стартует проект по поставке в Китай двух БН-800, то это станет исторической вехой. Если я не ошибаюсь, то это первый в мире опыт экспорта за рубеж быстрых энергетических реакторов.

Интересно, что при сооружении БН-800 мог бы взять на себя Китай? Их люди уже ездят по России, присматриваются… Говорят, что корпус они могут сделать самостоятельно, а вот с парогенераторами не справятся. Что по поводу расчётной части - будет ли это чисто российская работа, или китайцы попытаются взять на себя какую-то её часть?

Вопросы разделения работ между российскими и китайскими специалистами находятся в процессе обсуждения. Я не готов дать вам окончательный ответ. Но, по моим ощущениям, китайцы предпочтут, чтобы все вещи, связанные с разработкой, обоснованием и расчётными кодами, взяла бы на себя Россия. А вот по оборудованию и СМР они попытаются что-то делать собственными силами для снижения цены.

Но ещё раз - по интеллектуальной части проекта китайцы почти наверняка согласятся с тем, что её должны выполнять россияне. Окончательно это станет известно скорее всего уже скоро, речь идёт о месяцах.

А вот об Индии мы говорим с чувством неудовлетворённости. Это одно из ведущих на сегодняшний день государств в области быстрых реакторов, но сотрудничество с ним у нас получается плохо. Не знаю точно, что на сей счёт думают в "Росатоме", но с точки зрения специалиста такое сотрудничество нам было бы полезно. То же самое справедливо и для случая Японии.

В Индии происходит что-то не до конца понятное. С одной стороны, заявлены амбициозные планы, с другой, специалисты не могут дать ответ, что испытывается у индийцев, обосновывают ли они своё топливо, и прочее.

Мы можем судить по тому, что Индия заявляет на конференциях, в том числе, в Киото. Они представляют много докладов, их делегации ведут себя очень активно. Планы их интересные, очень амбициозные. Подход близок к нашему за тем исключением, что они планируют быстро перейти на металлическое топливо, а потом на ториевый цикл - то есть, на те направления, куда мы в ближайшее время не собираемся.

Было бы очень интересно понять, насколько всё это серьёзно. Может быть, это и фикция. Может быть, их оптимизм не оправдан. Но за ними нужно очень и очень внимательно наблюдать, потому что мы рискуем в лице Индии приобрести серьёзного конкурента, если не будем правильно оценивать ситуацию.

Спасибо, Юрий Сергеевич, за очень интересное интервью для электронного издания AtomInfo.Ru.