60 лет отечественному цирконию

Укладка и упаковка циркониевых трубок – тепловыделяющих элементов – после дефектоскопии. Фото автора

Своим появлением отечественная циркониевая промышленность обязана активному развитию в СССР атомной электроэнергетики. В середине прошлого века страна сделала ставку на строительство АЭС. Чтобы обеспечить достаточную экономичность и надежность таких проектов, при выборе материала для оболочки тепловыделяющего элемента (ТВЭЛ) и других элементов активной зоны реактора ученые обратили внимание на цирконий. Именно поэтому его стали называть «ядерным» металлом. 

Циркония в земной коре много, больше, чем меди или свинца, но месторождения его рассеяны. На долю России приходится около 10% мировых запасов. Извлекать их непросто, да и обрабатывать тоже. Металл тугоплавкий, а значит, без высоких температур, специальных смазок и неоднократного нагрева не обойтись. Кроме того, поверхность получаемых изделий необходимо зачищать. Зато они отличаются высокой стойкостью против коррозии в различных средах. К тому же циркониевые сплавы обладают малым сечением захвата нейтронов. Они фактически не задерживают нейтроны, таким образом, используя этот материал в активной зоне реактора, можно повысить КПД установки.

Организовать производство циркония Совет министров СССР поручил Министерству среднего машиностроения 9 мая 1957 года. В тот же год началось строительство соответствующего корпуса (№ 701) на Чепецком механическом заводе (ЧМЗ) в Глазове – самом северном городе Удмуртской Республики. Тем не менее днем рождения отечественного «ядерного» металла принято считать 25 февраля 1958 года. Именно в этот день на ЧМЗ вышел приказ о создании циркониевого производства, а уже весной 1959 года электролизным способом был получен первый промышленный цирконий. Металл ядерной чистоты, который необходим для создания сплавов с заданными свойствами, на этом заводе впервые в мире стали получать методом йодидного рафинирования.

Масштабный выпуск изделий для атомной промышленности вошел в тройку основных направлений деятельности предприятия наряду с ураном и кальцием. Идет активная модернизация. Циркониевое производство уже получило новые прокатные станы, шлифовальные установки, радиально-ковочные машины и гидравлический пресс.

Сегодня цирконий стал основным материалом для производства оболочек ядерного топлива для водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР). Из одного слитка в 3,5 т получают более 5 тыс. твэльных оболочек. Помимо этого предприятие выпускает непосредственно слитки, особо чистый йодидный цирконий в виде прутков, труб различного диаметра и листов, а также концевые и комплектующие изделия для ТВЭЛ и тепловыделяющих сборок (ТВС).

Чепецкий механический завод остается единственным в России с полным циклом изготовления циркония. В мире подобным производством помимо нашей страны обладают только США, Канада и Франция.

ЧМЗ выпускает 15 сплавов циркония. За счет современного оборудования удается получать максимально однородную структуру металла, которая отвечает всем международным стандартам. Это, в свою очередь, позволяет выходить на мировые рынки и расширять сотрудничество с партнерами в Европе и Азии. ЧМЗ обеспечен заказами на годы вперед, ведь российское ядерное топливо пользуется спросом как внутри страны, так и за рубежом. Сейчас топливо поставляется на 75 реакторов, в перспективе к ним добавятся еще 10 в России и 33 за границей.

Тем не менее завод не ограничивается производством изделий для атомной промышленности. Цирконий отличается от других материалов высокой биосовместимостью, поэтому его широко применяют в медицине. Есть спрос на создание хирургических инструментов, имплантов и протезов. Сувенирная продукция тоже востребована. «Дочка» ЧМЗ «Прибор-Сервис» – единственный в РФ, а возможно, и в мире, производитель украшений, столовых приборов и посуды из циркония. Цвета этой продукции насыщенные, она прочна, долговечна и не оказывает раздражающего воздействия на организм человека.

Руководство предприятия рассчитывает, что неядерная продукция станет основным драйвером роста финансово-производственных показателей. В ближайшие пять лет они планируют увеличить выручку в 1,7 раза – с 13,5 млрд руб. в 2017 году до 22,7 млрд руб. в 2022-м. При этом выручка от неядерной продукции должна вырасти в 4,6 раза – с 2,7 млрд руб. в 2017 году до 12,6 млрд руб. в 2022-м.

Среди перспективных направлений не только цирконий. По прогнозу экспертов АО «ТВЭЛ», к 2022 году ЧМЗ может занять 30% российского рынка титанового проката. Завод производит из этого металла слитки, прутки, поковки, трубы и проволоку. Не менее важной точкой развития бизнеса ЧМЗ также видит выпуск кальциевой инжекционной проволоки, продукции из гафния и сверхпроводящих материалов.

Глазов–Москва