Между прошлым и будущим
Горно-химический комбинат в советском атомном проекте был одним из основных производителей оружейного плутония. Но те времена давно минули, промышленные реакторы остановлены и выводятся из эксплуатации. Новый импульс к развитию комбинат получил благодаря суперсовременным технологиям хранения и переработки ОЯТ, а также фабрикации МОКС. На открытии промышленного производства ТВС со смешанным уран-плутониевым оксидным топливом и побывала «СР».
В этом году гендиректор «Росатома» встретил День работника атомной промышленности на Горно-химическом комбинате, закрепив тем самым традицию отмечать отраслевой праздник на одном из предприятий, начало которой было положено год назад. К визиту главы госкорпорации приурочили перевод производства МОКС-топлива из опытного режима в промышленный. Сергей Кириенко лично запустил заключительную технологическую операцию по автоматической сварке головной части тепловыделяющей сборки с чехловой трубой.
«Мы сейчас прошли по полностью готовому производству. Cамое современное оборудование, уникальные технологии, аналогов которым по совокупности потенциала, безопасности в мире не существует», — поделился с коллективом ГХК впечатлениями глава «Росатома». Он отметил, что Россия вступила на путь отработки этой технологии позже, чем, например, Франции или США. Французы — пионеры направления, правда, они не используют плутоний, извлеченный из ОЯТ, и загружают МОКС в реакторы на тепловых нейтронах — за неимением действующих быстрых. Американцы начали свой проект на пять лет раньше, чем Россия. Потратив почти восемь лет и 8 млрд долларов, они в результате объявили о сворачивании работ. «Росатому» же удалось за 2,5 года построить производство, ориентированное на быстрый реактор, вложив 9 млрд рублей. Тем самым мы превзошли зарубежных коллег. «Создано совершенно новое поколение технологий, позволяющих работать с любым изотопным составом, с любым плутонием», — подчеркнул преимущества отечественного производства Сергей Кириенко.
Под землю за подробностями
Горно-химический комбинат расположен в горе на глубине более 200 м — для защиты атомных производств от атаки с воздуха, которой опасались в период холодной войны. Кирка гранит не берет, поэтому строители внедрялись в глубь массива с помощью взрывчатки. Вытащили столько породы, сколько за 25 лет было извлечено при прокладке Московского метрополитена – этого хватило, чтобы построить «полку» на Енисее, отсыпать основания всех дорог в Железногорске и прочая, прочая, прочая (подробнее городе — на стр. 14). Нередко здесь попадаются куски гранита с дыркой, это следы шурфов — отверстий, в которые закладывали взрывчатку.
Входом-въездом в ГХК служит тоннель. От ответа на вопрос о его длине сопровождающие с улыбкой уклоняются, советуют прислушаться к ощущениям. Собственные ощущения времени, скорости и расчеты говорят, что путь до места назначения составляет не один километр.
ГХК — настоящий подземный город, недаром расположенные параллельно коридоры, разделяющие цеха и производства, называют улицами. Нас привозят на «центральный проспект»: с одной стороны реакторный завод, с другой – радиохимический. В инфраструктуру радиохимического завода и встроено новое производство топлива: РХЗ имеет большой технологический опыт работы с ядерными материалами, которые используются в ТВС-МОКС.
Возможность посетить новое производство действительно уникальна. Совсем скоро здесь начнется работа с ядерными материалами, и вход будет разрешен только избранным. Да и персонал задействуют по минимуму. «Наше производство отличается от производства уранового топлива в основном тем, что все процессы автоматизированы и операции идут в защитных камерах. Работа с высокофоновым плутонием вручную могла бы привести к высокой дозовой нагрузке. Это заставляет нас все автоматизировать и максимально защищать персонал», — поясняет инженер-технолог радиохимического завода Иван Литвинов. Например, на его участке четыре-пять операторов.
Технологическая цепочка производства включает участок дозирования исходных материалов, установку вихревого размола, предназначенную для приготовления пресс-порошка, — в ней происходит смол урана, плутония и скрапа (остатков таблеток), установку прессования и комплекс спекания, а также боксы с транспортно-перегрузочным и газоочистным оборудованием.
Таблетки должны пройти контроль качества – по плотности, геометрии и, собственно, внешнему виду. «У нас довольно строгие допуски, — рассказывает начальник участка производства таблеток МОКС Павел Бровченко. — Прописаны, какие должны быть параметры у таблетки, чтобы происходило соответствующее тепловыделение». Прошедшие контроль таблетки помещаются в тепловыделяющие элементы, которые, в свою очередь, собираются в ТВС. На этом заводе реализована вертикальная сборка пучка твэлов. Готовые сборки перегружаются в контейнеры для поставки на склад.
Производственная мощность завода, 400 ТВС в год, рассчитана на потребности быстрого натриевого БН-800, построенного на Белоярской АЭС: он уже прошел физпуск и готовится к энергопуску. Активная зона реактора состоит примерно из 500 ТВС, а топливная кампания займет около двух лет.
На стыке времен и технологий
Три промышленных уран-графитовых реактора комбината 815 когда-то нарабатывали оружейный плутоний. После принятия решения об их остановке и постепенном выводе из эксплуатации встал вопрос о дальнейшей судьбе предприятия. Гендиректор ГХК Петр Гаврилов в завершение осмотра технологических линий поблагодарил главу «Росатома» за то, что некоторое время назад руководство госкорпорации выбрало для создания производства МОКС-топлива из трех конкурирующих площадок — ГХК, СХК и «Маяка» — именно комбинат в Железногорске. В противном случае предприятие потеряло бы квалифицированные кадры радиохимического завода. А так было создано 515 дополнительных рабочих мест.
«Мы думали, где можно быстрее и надежнее создать уникальное производство МОКС-топлива, — сказал Сергей Кириенко и поздравил коллектив: — Вы не только выполнили, но и перевыполнили свои обязательства». Это не первое принципиально новое производство, за которое берется ГХК, продолжил глава «Росатома». Согласно принятой в 2006 году стратегии развития, на площадке предприятия кроме мощностей для МОКС-топлива предполагается построить сухое хранилище ОЯТ и комплекс по его переработке. Первая очередь хранилища пущена в 2012 году, в этом году планируется завершить сооружение еще двух корпусов и пускового комплекса ОДЦ по переработке ОЯТ. В общей сложности за последние годы, по данным Сергея Кириенко, в эти проекты вложили более 75 млрд рублей. «Когда разворачиваются большие инвестиционные проекты, довольно часто на старте обещают сделать быстро. К сожалению, обычно сложные инвестпроекты не делаются быстро. Отдельное спасибо за то, что вы держите свое слово», — заключил руководитель госкорпорации.
Получается, что ГХК, который был в числе ключевых участников атомного проекта, теперь стал базой передовых технологий замыкания ядерного топливного цикла. Принимая во внимание тот факт, что расчетный срок бетона, которым отделаны тоннели и улицы подземного царства, — около 300 лет, не сложно представить, как через несколько десятков лет комбинат снова станет площадкой для новых уникальных производств. Сложнее представить, каких именно, — вариантов множество: укрытие 200 м гранита полностью гарантирует безопасность для абсолютно любого инновационного агрегата.
— обеспечение потребностей в топливе энергоблоков с реакторными установками типа БН-800;
— вовлечение в топливный цикл плутония любого изотопного состава, в том числе плутония, выделенного в процессе радиохимической переработки ОЯТ тепловых реакторов;
— создание инфраструктуры замкнутого ядерного топливного цикла.
Производство МОКС-топлива для реактора БН-800 создавалось в подгорной части Горно-химического комбината с 2011 по 2014 год. Ключевое преимущество производства — возможность использовать широкий диапазон ядерных материалов, в том числе регенерированный уран и плутоний, полученный после переработки ОЯТ. Радиационная защищенность оборудования и транспортных контейнеров позволяет вовлекать в процесс высокофоновый плутоний.
Применение МОКС-топлива в быстром реакторе обеспечивает:
— многократный рециклинг ядерных материалов в топливном цикле;
— сокращение объема ядерных материалов, находящихся в обращении, в 100 раз;
— вовлечение в топливный цикл плутония на основе его воспроизводства из урана-238 в быстром реакторе;
— существенное расширение топливной базы ядерной энергетики за счет использования урана-238 как ресурса для получения делящегося материала.