РБМК-1000: сорок пять плюс…

— Почему энергоблок не может работать вечно при условии своевременного ремонта и замены оборудования?

— Срок службы энергоблока, как и многих других сложных технических систем, определяется ресурсом незаменяемых элементов. Это оборудование, которое заменить технически невозможно или экономически не выгодно. Кроме того, энергоблоки работают десятилетиями. За время их службы меняются подходы к эффективности, производительности труда, меняется и уровень научно-­технического развития в целом. Все это определяет необходимость смены поколений ядерной техники.

— Незаменяемое оборудование — ​это какое конкретно?

— В первую очередь, это строительные конструкции — ​их замена практически невозможна как с технической, так и с экономической точки зрения. Для РБМК в этот класс входят также крупные элементы реакторной установки, такие как барабаны-­сепараторы и металлоконструкции. При проектировании РБМК незаменяемым и неремонтопригодным элементом считалась графитовая кладка. Сейчас концепция несколько поменялась.

— Какой срок эксплуатации изначально закладывался для реакторов РБМК‑1000 и почему именно такой?

— Тридцать лет. Первые энергоблоки проектировались в конце 1960‑х. К тому времени у СССР был уже двадцатилетний опыт эксплуатации промышленных уран-графитовых реакторов, на его основании и были определены ограничивающие факторы, с учетом которых установили срок службы для РБМК‑1000.

На Игналинской и Чернобыльской АЭС блоки остановили даже раньше достижения 30‑летнего срока службы. А на Ленинградской, Курской и Смоленской станциях первые очереди РБМК‑1000 отработали в полтора раза дольше, чем изначально планировалось. На реакторах данного типа в разные годы вырабатывалось 40−60 % атомной энергии нашей страны, да и сегодня РБМК остаются одной из основ системы атомной электрогенерации.

— Что позволило продлить срок эксплуатации РБМК‑1000 в России?

Первый реактор РБМК‑1000 был запущен в 1973 году на Ленинградской атомной станции. В 2003 году подходил к концу проектный срок его службы. И вот на рубеже веков, а именно в 1998 году, Минатом России запустил стратегическую программу продления сроков службы действующих энергоблоков РБМК‑1000. Она включала целый комплекс крупномасштабных работ, направленных на обоснование безопасности и оценку остаточного ресурса оборудования. Были модернизированы как системы безопасности и управления, так и элементы реакторной установки. В итоге всем энергоблокам с реакторами РБМК‑1000 в России продлили жизнь на 15 лет.

А с 2018 года первое поколение блоков начали останавливать и готовить к выводу из эксплуатации. В 2022 году Росатом принял решение о начале работ для повторного продления срока службы энергоблоков с реакторами РБМК до 50 лет. Речь идет о вторых очередях Ленинградской и Курской АЭС и трех блоках Смоленской станции.

— Чем первое поколение РБМК‑1000 отличается от второго?

— Ко времени начала проектирования РБМК‑1000 второго поколения изменились правила проектирования АЭС, что потребовало ряда новаторских технических решений. Была изменена конструкция активной зоны, внедрены улучшенные системы безопасности. Условия эксплуатации энергоблоков первого и второго поколений также различались.

— В 2010‑х годах на РБМК‑1000 проводилось восстановление ресурса графитовой кладки. Это были внеплановые работы? Для чего они потребовались?

— Графит под действием радиации и температуры со временем меняет свои механические свой­ства, плотность, следовательно, меняются геометрические размеры графитовых блоков. Упрощенно процесс искривления можно представить следующим образом: графитовые блоки в процессе облучения увеличиваются и начинают друг друга «расталкивать». Это явление наблюдалось еще на промышленных уран-графитовых аппаратах. РБМК проектировали уже с учетом этих особенностей, однако атомщики были готовы к тому, что в какой-то момент массовое растрескивание графитовых блоков может привести к прогибу как ячеек графитовых колонн, так и топливных каналов, и каналов управления и защиты. Впервые с этим столкнулись на Ленинградской АЭС. На первом блоке начало такого искривления было впервые зафиксировано в 2011 году, а уже в 2012 году искривление достигло таких значений, которые не позволяли дольше эксплуатировать реактор без дополнительных мероприятий.

Опыт борьбы с изменением формы графитовой кладки на промышленных аппаратах напрямую применить на реакторах РБМК было нельзя, поэтому было найдено инновационное решение.

Для того чтобы компенсировать растрескивание, надо уменьшить размеры блоков, удалив лишний графит. Предложили продольную резку графитовых блоков. Работы в активной зоне и контроль их качества выполняют автоматизированные системы и робототехнические комплексы. В ходе одного ремонта надо разрезать порядка 150 графитовых колон, что позволяет уменьшить до необходимых величин искривление всей графитовой кладки.

Первый ремонт с восстановлением ресурса активной зоны на Ленинградской атомной станции занял почти год — ​с января по декабрь 2013 года. Сейчас он занимает менее месяца. Процесс уже выполнялся на всех российских энергоблоках РБМК‑1000, кроме второго и третьего блоков Смоленской атомной станции — ​там время еще не подошло.

— В январе 2025 года исполнится 45 лет третьему энергоблоку Ленинградской АЭС. Получится ли продлить срок его эксплуатации до 50 лет?

— Оценен остаточный ресурс элементов реакторной установки третьего энергоблока Ленинградской АЭС: технологических каналов, каналов СУЗ, графитовой кладки. Определено, какое оборудование подлежит замене. Проведена оценка состояния строительных конструкций, систем управления и защиты. Документы, обосновывающие безопасность продления срока эксплуатации энергоблока, направлены в Ростехнадзор. К концу года ожидается получение лицензии на эксплуатацию. Сейчас аналогичная работа выполняется для четвертого энергоблока Ленинградской атомной станции, а также для энергоблоков Курской и Смоленской АЭС.

— Что ждет остановленные блоки первого поколения?

— В прошлом году был закончен проект (разрабатывавшийся вместе с «Атомэнергопроектом») вывода из эксплуатации первого и второго энергоблоков Ленинградской атомной станции. В нем впервые для уран-графитовых реакторов реализуется концепция немедленного демонтажа реактора, а не захоронения на месте. Технические решения относительно демонтажа графитовой кладки во многом основываются на опыте восстановления ресурсных характеристик графитовых кладок. В 2023 году в Сосновом Бору прошли общественные слушания проекта вывода из эксплуатации, получено положительное заключение. Сейчас проект на рассмотрении в Ростехнадзоре. Мы рассчитываем, что работы начнутся одновременно с продлением эксплуатации третьего и четвертого блоков.

— Что планируется делать с графитом в процессе вывода из эксплуатации?

— После кондиционирования его упакуют в контейнеры и отправят на захоронение с соблюдением всех требований российского законодательства.

— На блоках с реакторами РБМК нарабатывают ценные изотопы. Можно ли будет делать это на других энергетических реакторах после вывода РБМК?

— Сегодня канальный реактор — ​единственный, позволяющий экономически эффективно получать широкий спектр изотопов. Его конструкция такова, что можно проводить перегрузку облучательных устройств на мощности: не требуется останавливать реактор, разуплотнять и т. д. Эта уникальная возможность одновременной наработки изотопов, тепла и энергии, по мнению специалистов НИКИЭТа и НИЦ «Курчатовский институт», — ​серьезное основание для дальнейшего развития канального реакторостроения. В НИКИЭТе разработана концепция нового изотопного энергетического реактора, полностью отвечающего современным требованиям безопасности. Мощность его меньше, чем у действующих реакторов РБМК, так как на первое место мы ставим задачу наработки изотопов.