Физик-испытатель: кто тестирует топливные таблетки

Для повышения эффективности и безопасности современных реакторов типа ВВЭР/PWR во ВНИИНМ постоянно совершенствуют штатное топливо и разрабатывают его новые виды. Занимается этим твэльно-топливное отделение — ​самое большое в институте. Один из важных этапов работы — ​исследование структуры и свойств топливных таблеток. Эту задачу решают ведущий эксперт отдела технологии уранового топлива ВВЭР Андрей Федотов и его научная группа. Ученый рассказал «СР» о своих исследованиях, обязанностях и карьере.

ДОЛЖНОСТНЫЕ ОБЯЗАННОСТИ

Постановка задачи, поиск путей решения, планирование работ, распределение обязанностей между сотрудниками, проведение экспериментов, анализ экспериментальных данных, подготовка рекомендаций для применения результатов на заводах. По сути, я ведущий научный сотрудник и, в принципе, уже не обязан сам заниматься экспериментальной работой. Мои руководители иногда упрекают: «Ну что ты все с приборами возишься, некому поручить?» А не получается по-другому. Не все эксперименты я могу доверить молодым, потому что боюсь потерять дорогостоящие установки. Вуз не дает нам готовых для работы специалистов, инженеров-исследователей. Этому учат в НИИ. Мы молодых специалистов берем буквально «сырыми»: у них иногда есть хорошие теоретические знания, они могут решать какие-то задачи, но пока не могут самостоятельно проводить исследования и разбираться с непростыми приборами, для чего нужен и жизненный опыт в том числе. Их надо учить этому еще несколько лет.

Важным критерием качества нашей работы является публикация научных результатов. Подать статью в отечественные журналы и опубликовать ее проблем нет. В зарубежных же в последние годы нас часто футболят. Причем, мне кажется, по политическим причинам. Простой пример: совместно с НИИАР мы более шести лет исследовали механические свойства топлива из диоксида урана под облучением, получили уникальные данные, которые наверняка были бы интересны всей научной общественности. Но по формальным признакам в ведущем журнале по нашей тематике статью отклонили уже дважды.

ЧЕМ ЗАНИМАЕТСЯ ОТДЕЛ

Мы являемся разработчиками и осуществляем авторский контроль в заводских условиях технологии изготовления топлива для реакторов типа ВВЭР/PWR. Кроме того, мы определяем эксплуатационные свойства свежего ядерного топлива, до облучения. Наши результаты используют проектировщики для обоснования безопасной эксплуатации ядерного топлива не только для отечественных АЭС, но и для иностранных заказчиков. Моя сфера ответственности — ​изучение теплофизических и механических свойств, а также структурно-фазового состояния топливных таблеток. Один из главных проектов сейчас — ​толерантное топливо. Вместо традиционного диоксида урана на сегодняшний день рассматриваются два варианта топливного сердечника: металлический уран-молибденовый сплав и дисилицид урана. Перед изготовлением в заводских условиях такого топлива необходимо отработать технологические режимы его изготовления в лабораторных условиях и получить его основные свойства для проектирования твэлов и всей ТВС. Уран-молибденовый проект мы успешно завершили, доказав, что изготовление топливных таблеток с требуемыми параметрами в лабораторных условиях возможно. Дисилицидный проект сейчас на стадии отработки технологии в лабораторных условиях.

Важной частью нашей работы является усовершенствование уран-гадолиниевого оксидного топлива — ​это диоксид урана с добавкой гадолиния, который работает как выгорающий поглотитель, компенсирующий высокую реактивность в начале топливной кампании, — ​через обеспечение оптимальных эксплуатационных характеристик: доспекаемость, ползучесть, отношение кислород — ​металл и др.

ГДЕ УЧИЛСЯ

Окончил НИЯУ «МИФИ» по специальности «физика кинетических исследований». Там же учился в аспирантуре и защитил кандидатскую диссертацию по специальности «физика конденсированного состояния». Занимался дифракционными исследованиями диоксида урана — ​нейтронои рентгенографией. Серьезные задачи, которые мы решаем, требуют высокой квалификации. Половина нашего отдела — ​кандидаты наук.

НЕОБХОДИМЫЕ ЗНАНИЯ

Прежде всего — физическое материаловедение. Кроме того, мы работаем со сложным оборудованием, поэтому инженерное образование очень важно. Нужно также быть продвинутым пользователем ПК, чтобы быстро осваивать и уверенно работать с расчетными и научно-инженерными программами. Важно знать английский, хотя бы технический, ведь все программы на английском, надо читать статьи. Но лучше знать и разговорный — ​чтобы представлять свои результаты на международных конференциях. Я в последние годы, до пандемии, побывал на конференциях в Швейцарии и США. Нужно быть готовым постоянно учиться. Практически для каждой задачи требуется дополнительно что-то изучать. Каждую новую установку надо осваивать, и это непросто, но очень интересно.

КАРЬЕРА

Я проработал 10 лет в МИФИ. Прошел все карьерные ступеньки от инженера до научного сотрудника.

Во ВНИИНМ пришел уже кандидатом наук и сразу получил должность старшего научного сотрудника. Почему перешел? Институт Бочвара дает возможность заниматься настоящим делом, которое востребовано. Мне кажется, что вузы и институты РАН дают какие-то отдельные задачи, исследователь не видит проблему в комплексе. Определил свойства, померил характеристики, написал отчет и забыл. Во ВНИИНМ ты понимаешь, для чего именно делаешь работу, понимаешь, какую роль она играет в выполнении большой отраслевой задачи, наблюдаешь за применением своей разработки на практике, получаешь обратную связь от заказчика, видишь, как внедрение разработки влияет на отрасль в масштабах страны и мира.