Атомные технологии развиваются по плану

Темпы строительства многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах МБИР позволяют завершить работы на год раньше срока – в 2026 году. Фото © пресс-служба Росатома

Росатом в 2022 году достиг всех запланированных показателей комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ» (КП РТТН). За прошлый год госкорпорация продвинулась в разработке технологий безотходной атомной энергетики и управляемого термоядерного синтеза, создании атомных станций малой мощности, крупнейшего в мире исследовательского реактора на быстрых нейтронах, плазменного ракетного двигателя и многих других направлениях.

Программа стартовала в 2020 году, она разработана Росатомом совместно с Национальным исследовательским центром «Курчатовский институт», Российской академией наук и Министерством науки и высшего образования РФ. Изначально она была рассчитана до 2024 года, но благодаря достигнутым успехам в прошлом году ее расширили еще на шесть лет. Программа состоит из пяти федеральных проектов.

Первый проект – «Новая атомная энергетика» – нацелен на замыкание ядерного топливного цикла (когда отработавшее ядерное топливо снова и снова используется для генерации электроэнергии), а также на создание новых типов реакторов следующего поколения. Прошлый год ознаменовался, в частности, разработкой технического проекта реакторной установки РИТМ-200Н, которая станет основой для атомных станций малой мощности (АСММ). Такие установки необходимы для развития удаленных и изолированных от энергосистем районов и имеют большой экспортный потенциал.

Кроме того, введена в эксплуатацию первая очередь учебно-тренировочного информационного центра Опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК). Он сооружается в рамках проекта «Прорыв», который позволит реализовать замкнутый ядерный топливный цикл на базе реакторов на быстрых нейтронах. Активная зона одного из таких реакторов, БН-800 на Белоярской АЭС, была загружена МОКС-топливом на 93%. В 2023 году этот показатель доведут до 100%, что станет еще одним шагом к «безотходному атому».

Второй федеральный проект КП РТНН предусматривает создание экспериментально-стендовой базы для разработки технологий двухкомпонентной атомной энергетики с замкнутым ядерным топливным циклом. Здесь ключевым направлением является строительство многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах МБИР. Он станет самой мощной из действующих, сооружаемых и проектируемых аналогичных установок в мире.

В апреле 2022 года на площадку МБИР с опережением сроков доставили корпус реактора – уникальное изделие длиной 12 м, диаметром 4 м и весом более 83 т. В январе 2023 года была завершена его установка в проектное положение. Полностью завершить строительные работы Росатом собирается в 2026 году, на год раньше запланированного срока. А пока продолжается формирование международной программы исследований. Для этого создан консультативный совет, в первом заседании которого в июле 2022 года приняли участие 56 ученых, экспертов и руководителей из более чем 13 ведущих научных центров России, Китая, Индии, Казахстана, Узбекистана, Вьетнама, Алжира, Армении, международных организаций МАГАТЭ и ОИЯИ (Объединенный институт ядерных исследований).

Еще один федеральный проект КП РТНН посвящен термоядерным и плазменным технологиям. Предприятия Росатома – Государственный научный центр РФ ТРИНИТИ (Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований) совместно с АО «НИКИЭТ» (Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники) – разработали и изготовили внутрикамерный элемент защиты первой стенки российского токамака Т-15МД, а также литиевый лимитер для проведения экспериментов на этой установке. На малом токамаке Т-11М, расположенном в ТРИНИТИ, специалисты провели эксперименты по изучению влияния инжекции мелкодисперсного лития на параметры плазмы. Технология найдет применение в токамаке реакторных технологий (ТРТ), который разрабатывается как важнейший этап на пути к созданию демонстрационного термоядерного реактора.

ТРИНИТИ также добился прогресса в создании прототипа плазменного ракетного двигателя. В институте создали ускоритель плазмы с системой предварительной ионизации рабочего тела, экспериментально исследовали энергобаланс в плазменном потоке с высоким удельным импульсом и разработали методы повышения ресурса электродов в нем. После завершения всех работ в 2024 году институт изготовит прототип двигателя с повышенными параметрами тяги и удельного импульса.

Кроме того, специалисты Росатома завершили исследования по модификации поверхности металлических материалов плазменно-лазерной обработкой. Ими разработана технология лазерного ударного упрочнения, которая позволяет убрать внутренние напряжения, возникшие в металлических образцах, повысить их усталостную прочность и долговечность. В результате повышаются характеристики конструкционных сталей, из которых изготавливаются элементы газовых турбин: твердость поверхности увеличивается в 3,5 раза, а шероховатость уменьшается на 25%.

В Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ», который является опорным вузом Росатома, в 2022 году разработан и создан кольцевой лимитер учебного исследовательского токамака МИФИСТ с интегрированным комплексом электромагнитных диагностик. А еще в одном опорном вузе Росатома, Санкт-Петербургском политехническом университете им. Петра Великого, были созданы эскизные и технические проекты конструкторской документации трех стендов различных технологий доставки топлива в термоядерный реактор.

В рамках федерального проекта по новым материалам и технологиям специалисты научного дивизиона Росатома в 2022 году создали методику ускоренных испытаний, позволяющую сократить цикл разработки в 3–4 раза. Она показала свою эффективность при создании тепловыделяющих элементов из бескислородного углеволокна на основе карбида кремния, а также конструкционных топливных материалов для реакторов типа БР, БН, БРЕСТ.

Специалисты дивизиона также разработали технологию и изготовили опытно-промышленную партию заготовок новой марки стали повышенной прочности. В этом году пройдут ее испытания. Такая сталь будет востребована при создании атомных станций малой мощности. Из новых высокопрочных облегченных материалов команда проекта получила ступенчатые поковки корпусов водо-водяных реакторов ВВЭР-СКД и ВВЭР-С. Кроме того, изготовлены два 3D-принтера, на которых можно создавать изделия из керамических и полимерных материалов. В НИИ НПО «Луч» собрали первый отечественный и не имеющий аналогов в мире трехосевой сканатор, позволяющий управлять структурой материала во время 3D-печати изделий.

В ТРИНИТИ в прошлом году создали стенд по исследованию коррозии металлов в условиях одновременного воздействия влажного воздуха и ионизирующего излучения. Новинка сокращает время эксперимента в тысячи раз. А в НИИ атомных реакторов (НИИАР) разработали радиохимические технологии получения изотопов трансплутониевых элементов – мишенных материалов для синтеза новых элементов периодической таблицы Менделеева. Эти работы позволят к 2030 году провести в ОИЯИ эксперименты по синтезу новых элементов, обеспечив лидерство России в этом направлении.

В рамках создания исследовательского жидкосолевого реактора в прошлом году завершен один из ключевых этапов – эскизное проектирование. До конца 2024 года по этому федеральному проекту планируется получить не менее 11 новых материалов, которые при сохранении ресурсных показателей будут обладать более высокими прочностью, коррозионными и радиационными свойствами, а также шесть образцов новой техники. К концу 2030 года будет промышленно освоено производство изделий из основных материалов, что позволит конструировать перспективные энергетические системы с их использованием.

Наконец, пятый федеральный проект КП РТТН посвящен отработке технологий серийного строительства энергоблоков АЭС. Сейчас в рамках проекта на Курской АЭС-2 идет наработка опыта строительства энергоблоков с реакторами ВВЭР-ТОИ, которые рассматриваются как основа российского экспорта ядерных энергетических технологий на ближайшую перспективу. В 2022 году на энергоблоке № 1 Курской АЭС-2 установлен в проектное положение корпус реактора, а на энергоблоке № 2 завершено бетонирование перекрытия установки главного циркуляционного насоса. Готовность Курской АЭС-2 к вводу в промышленную эксплуатацию доведена до 37,48% (план – 37,3%). В 2023 году на энергоблоке № 1 планируется установить в проектное положение дизель-генераторные установки, на энергоблоке № 2 – завершить устройство шахты реактора.

В общей сложности организации Росатома выполнили в 2022 году работы по 54 госконтрактам на НИОКР на сумму 14,6 млрд руб. Объем финансирования составил 125,2 млрд руб., из них федеральный бюджет выделил 24,5 млрд руб., внебюджетные источники – 100,7 млрд руб. Степень готовности объектов капитального строительства, предусмотренных программой, составила 36,5%.

«Реализация комплексной программы по развитию атомной науки и технологий – важный шаг для технологического развития России, создания передовых отечественных наукоемких технологий, – отметил генеральный директор Росатома Алексей Лихачев. – Благодаря этой многолетней программе мы можем создать инфраструктуру и реализовать серьезные проекты, которые будут определять не только будущее атомной энергетики на несколько десятков лет вперед, но и способствовать развитию ядерной медицины, машиностроения, микроэлектроники и других наукоемких отраслей экономики».