Водо-водяной "Грузинский кувшин"

Бетонное основание для первого блока ВВЭР-1200 Нововоронежской АЭС-2 уже готово. Генеральный проектировщик этой станции – ОАО "Атомэнергопроект".
Фото автора

Заглавие международной научно-практической конференции в Нововоронеже звучало вполне заурядно для неспециалиста – «45 лет безопасной эксплуатации АЭС с ВВЭР в России и за рубежом». Между тем событие, произошедшее 30 сентября 1964 года в 15 часов 40 минут, имело самые долгосрочные последствия для сегодняшнего промышленного, экономического и даже политического облика всей планеты: именно в этот момент 1-й блок Нововоронежской АЭС (НВАЭС) был включен в сеть. На тот момент – самый мощный ядерный энергоблок в мире – 210 МВт и первый в СССР и в Европе промышленный реактор типа ВВЭР.

Водо-водяной энергетический реактор (ВВЭР) – ядерный реактор, в котором в качестве замедлителя нейтронов используется обычная вода, служащая одновременно и теплоносителем (см. схему). Конструктивно такой реактор представляет собой резервуар, заполненный водой, в которую погружены тепловыделяющие сборки (ядерное топливо – собранные в кассеты циркониевые трубки с урановыми таблетками внутри), составляющие активную зону. Прокачиваемый циркуляционными насосами через эту зону поток воды и отводит выделяющееся тепло.

«Водо-водяные реакторы с водой под давлением – основа атомной энергетики в мире, – подчеркивает директор Нововоронежской АЭС Владимир Поваров. – Внутренние обратные связи здесь отрицательные, что обеспечивает реализацию так называемого принципа естественной безопасности. Такой блок, просто в силу заложенных в него физических принципов, не сможет «пойти вразнос». Статистика здесь такая: больше 1000 реакторо-лет эксплуатации ВВЭР в мире. Только одна авария с ними – на АЭС «Три-Майл-Айленд» в США в 1979 году».

На самой НВАЭС самый серьезный инцидент – разрыв трубки теплообменника – произошел в 2003 году. По международной шкале ядерных событий – это самый первый уровень: «Событие, важное для безопасности». Радиационный фон оставался на уровне природного – 12–14 микрорентген в час.

Сергей Витковский, заместитель главного инженера НВАЭС за пультом управления ядерным блоком. Отец Сергея Леонидовича был тем самым специалистом, который первым включил ток на Нововоронежской АЭС. Фото автора

Нововоронежская АЭС всегда была и остается научно-исследовательской площадкой, так как все блоки здесь были головными. То есть первыми. Причем самый первый, ВВЭР-1, был разработан и создан в рекордно короткие сроки.

Май 1955 года – первое совещание в тогдашнем Министерстве среднего машиностроения. Эскизный проект реактора в шутку, из-за его формы, назвали «Грузинский кувшин». Уже в нем были найдены такие конструктивные и инженерные решения, что они используются и в современных реакторах ВВЭР: шестигранная форма кассет для ядерного топлива; материал кассет – цирконий-ниобий. Шутка оказалась удачной... В 1957 году принимается решение о строительстве атомной станции на берегу реки Дон, в 40 километрах от Воронежа┘

Второй энергоблок АЭС – декабрь 1969 года. Он уже имел мощность 365 МВт. Реакторная установка для ВВЭР-365 стала основой для перехода к строительству серийных блоков с ВВЭР.

Декабрь 1971 года – промышленный ток в Единую энергосистему страны дал третий энергоблок с реакторной установкой ВВЭР-440. Серия блоков с реакторными установками ВВЭР-440 была в дальнейшем построена на Кольской, Армянской, Ровенской АЭС, а также за рубежом – в Болгарии, Венгрии, Словакии, Чехии и Финляндии.

1972 год – энергетический пуск очередного, четвертого блока.

31 мая 1980 года Нововоронежская АЭС открыла новую страницу в истории блоков ВВЭР, дав стране промышленный ток от первого энергоблока с реактором ВВЭР-1000. Головной энергоблок № 5 ВВЭР-1000 стал серийным для Южно-Украинской, Калининской, Запорожской, Балаковской, Ростовской АЭС, для АЭС «Козлодуй» в Болгарии┘

«Нововоронежская АЭС – это колыбель; отсюда пошла атомная энергетика, – подчеркивает руководитель департамента международной деятельности концерна «Росэнергопром» Анатолий Кириченко. – 611 реакторных установок всех видов было создано Советским Союзом и Россией в мире. До недавних пор – секретная цифра. Сейчас осталось в работе примерно 250. Из этого количества ядерных реакторов типа ВВЭР – 66 (электрическая мощность от 70 до 1000 МВт); в эксплуатации находятся 52 реактора ВВЭР российского дизайна. К 2020 году будет построено 16 новых реакторов ВВЭР в России. Их проектный срок службы – 60 лет».

Надо только заметить, что из этих 52 реакторов 28 – реакторы ВВЭР-1000. Энергоблоки с реакторами ВВЭР работают в Болгарии, Венгрии, Словакии, Чехии, Финляндии, Украине, Китае и России. В общем, технология ВВЭР – основной экспортный продукт ЗАО «Атомстройэкспорт». Эта российская компания сейчас строит за рубежом пять энергоблоков.

На самой НВАЭС энергоблоки № 1 и № 2 были выведены из эксплуатации в 1988 и 1990 годах соответственно. Сроки эксплуатации энергоблоков № 3 и № 4 после работ по модернизации продлены на 15 лет – до 2016 и 2017 годов. Проектный срок службы энергоблока № 5 Нововоронежской АЭС составляет 30 лет с момента ввода его в эксплуатацию и истекает 26 сентября 2010 года.

«По сложности проект вывода энергоблока из эксплуатации даже тяжелее, чем строительство нового блока, – поясняет заместитель главного инженера НВАЭС по эксплуатации 1-й очереди и общестанционных систем Алексей Щукин. – Работать приходится с облученными конструкциями и материалами. Здания энергоблоков сооружались из тяжелого бетона и могут служить до 150 лет, а проектный срок – всего лишь 30 лет. Перестраховывались, была неопределенность, связанная с отсутствием достаточного количества экспериментальных данных. Сейчас эта неопределенность устранена, и мы спокойно можем продлевать сроки эксплуатации. Это в десять раз дешевле, чем строить новый блок».

Принципиальная схема работы ядерных реакторов типа ВВЭР. Источник: пресс-материалы ОАО «Атомэнергопром»

Что поражает непрофессионалов, да и профессионалов тоже – в атомной энергетике внимание к мелочам. Собственно, мелочей тут и нет вовсе. Самым тщательным образом учитывается и анализируется, скажем, материал сварочной проволоки – такая «мелочь», казалось бы, но она влияет на параметры энергоблоков. Ученые РНЦ «Курчатовский институт» вырезают из остановленных энергоблоков так называемые образцы-свидетели – бесценные экспериментальные данные! Модель радиационного охрупчивания материалов ядерных блоков создается как раз на основе исследований таких образцов-свидетелей.

Именно в Нововоронеже родился сам термин «вторая жизнь» применительно к ядерному блоку. Собственно, и нормативная база по продлению времени эксплуатации атомных энергоблоков создавалась тоже в Нововоронеже.

«Мы меняем автоматизированную систему управления технологическими процессами, аппаратуру контроля нейтронного потока, – рассказывает директор НВАЭС Владимир Поваров. – Вероятность повреждения реакторной зоны – 10-5 событий на реактор в год – это то, к чему мы будем стремиться после модернизации».

Впрочем, даже выведенные из эксплуатации, блоки № 1 и № 2 используются для снабжения теплом Нововоронежа, покрывая 75% потребностей города атомщиков. «Здесь будет создаваться демонстрационный центр по выводу из эксплуатации», – отмечает Владимир Поваров. А пока циркуляционные насосы первого и второго блоков снабжают водой и паром строительную площадку строящейся неподалеку Нововоронежской АЭС-2.

Эта атомная станция сооружается по совершенно новому проекту «АЭС-2006». Два энергоблока по 1200 МВт. Главное, конечно, что волнует всех, – безопасность. Ограничусь простым перечислением. Защитная оболочка реактора по этому проекту должна выдерживать: ударную волну с давлением во фронте 30 кПа; сейсмическое воздействие 8 баллов; ураганы, смерчи с расчетной максимальной скоростью ветра 56 м/с повторяемостью 1 раз в 10 000 лет; падение самолета весом 20,0 т со скоростью 200 м/с.

Нововоронеж–Москва