Аванпроекты в «Росатоме» — лифт для атомных идей

РЕМИКС-топливо, жидкосолевой ядерный реактор, производство оксидов урана и плутония из продуктов переработки ОЯТ и новая технология отверждения высокоактивных РАО — над этими аванпроектами Горно-химический комбинат работает последние несколько лет. Прошли патентные исследования, подготовлены техзадания и сметы на полномасштабные исследования. Главная цель на 2019 год — попасть в единый отраслевой тематический план НИОКР «Росатома», чтобы получить финансирование. Для этого проекты нужно презентовать на наблюдательном совете отрасли. О преимуществах аванпроектов комбината рассказала «СР» Евгения Скурыдина, главный специалист отделения инновационных и кластерных разработок Международного центра инженерных компетенций ГХК.

— В 2018 году ГХК презентовал экспертам блока по управлению инновациями восемь идей, четыре из них стали аванпроектами. Чем важен этот статус?

— Аванпроекты в «Росатоме» — хороший механизм по продвижению новых идей. Он позволяет им не затеряться. Дает возможность обосновать необходимость продолжения инициативных разработок, выполненных в лабораторных условиях. При этом предприятие ничем не рискует, деньги на реализацию проектов выделяет отрасль.

Взаимные гарантии

— Какие гарантии дают участники аванпроектов, чтобы снизить финансовые риски госкорпорации?

— Каждый аванпроект хорошо продуман. На первом этапе мы собираем данные о патентах, оформленных на интересующую нас тему, проводим маркетинговые исследования, выясняем потребности внутреннего и внешнего рынка. Обосновываем, что проект актуален и выгоден либо хорош с экологической точки зрения. Составляем техническое задание на НИОКР, рассчитываем стоимость, составляем календарный план и дорожную карту. Отправляем заявку в НТС «Росатома», если ее там одобряют, мы переходим на этап НИОКР. Наша цель — добиться того, чтобы все четыре проекта вошли в единый отраслевой тематический план НИОКР на 2019 год.

— Что нового по проекту РЕМИКС-топлива?

— Это самый проработанный из наших проектов. Он воплощается в несколько этапов. Топливо получают из неразделенной смеси регенерированного урана и плутония, продукта переработки отработавшего ядерного топлива. В эту смесь добавляют обогащенный уран. Получается, что повторно используется не только плутоний, содержащийся в ОЯТ, но и невыгоревший уран 235. Технология позволит в будущем снизить потребление природного урана в атомной энергетике в замкнутом ядерном топливном цикле.

Первые сборки, в составе которых были твэлы с РЕМИКС-топливом, загрузили в активную зону реактора ВВЭР 1000 третьего энергоблока Балаковской АЭС в 2016 году. Теперь мы работаем над созданием шести полноценных кассет с таким топливом. Опытные РЕМИКС-ТВС также будут размещены в реакторной установке на Балаковской АЭС. Сейчас подаем заявки на строительство опытного участка по созданию этих ТВС. Еще в этом году мы должны составить обоснование инвестиций (ОБИН) на опытно-промышленное производство РЕМИКС-топлива. Объемы — 120 ТВС в год. «Росатом» — основной заказчик, ГХК — исполнитель, «Элерон» — субподрядчик. В июне ОБИН должно пройти ведомственную экспертизу.

ВАО в топку

— Какой из аванпроектов самый сложный?

— Жидкосолевой реактор, он же сжигатель. Но он очень интересный и перспективный. Срок реализации — около 12 лет, а стоимость — чуть более 40 млрд рублей. Технологию начали создавать в 1960-х годах. У нашего куратора, Курчатовского института, есть очень много наработок на эту тему, но все равно задача очень непростая.

— Какие проблемы будет решать жидкосолевой реактор?

— Сейчас высокоактивные отходы, которые у нас образуются, мы планируем хранить в гранитоидном массиве на глубине 500 м, период их опасности — десятки тысяч лет. А жидкосолевой реактор сможет выжигать их до состояния стабильных изотопов. То, что останется, нужно будет хранить всего 300 лет. После этого высокоактивные РАО станут среднеактивными, их можно будет помещать даже в пункты приповерхностного захоронения. Благодаря ЖСР мы со временем сможем вообще уйти от глубинного захоронения.

На первой стадии речь идет о создании исследовательского реактора мощностью до 50 МВт. Опытная установка будет состоять из реактора и блока переработки топливной соли. Схема такая: в реакторе дожигаются продукты деления, топливная соль тут же идет на переработку, и все, что не нужно, извлекается, возвращается в реактор и обогащается всем необходимым — это непрерывный процесс. Одна полномасштабная реакторная установка сможет переработать все продукты деления, которые выдаст ОДЦ за год. Еще один плюс ЖСР в том, что он обладает и тепловой, и энергетической мощностью.

Звезда Архимеда

— Решению проблемы высокоактивных отходов посвящен еще один аванпроект ГХК.

— Да, это разработка технологии отверждения высокоактивных отходов с использованием низкотемпературной минералоподобной матрицы. Направление по обращению с высокоактивными отходами от переработки ОЯТ только начало развиваться на ГХК. Да, есть технология остекловывания, но наука не стоит на месте. Мы считаем, что наш альтернативный материал, магний-калий-фосфатная матрица, как минимум не хуже стекла. У нее очень стабильная структура, она является синтетическим аналогом природного минерала струвит-К. Ее потенциально можно включить в технологическую цепочку нашего ОДЦ. Остекловывание — это высокотемпературные технологии, а наш способ отверждения выполняется при комнатной температуре. Это проще и безопаснее. Отходы загружаются в емкость вместе с матричным составом. Мы уже провели лабораторные исследования, в небольших объемах отметили хороший процесс отверждения. Надеемся дойти до стадии полномасштабных НИОКР. Нужно создать опытно-промышленный стенд и провести испытания в опытно-промышленных объемах.

— Расскажите об аванпроекте, за который ГХК получил специальный приз на международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед 2019».

— Наши ученые разработали альтернативную технологию получения смешанных оксидов урана и плутония из продуктов переработки ОЯТ. Они будут использоваться как сырье при производстве МОКС- и РЕМИКС-топлива. Способ позволяет получать мастер-смесь, пригодную для дальнейшего изготовления топливных таблеток уже на переделе переработки ОЯТ, что является ключевым моментом для осуществления замыкания ядерного топливного цикла. Технология становится проще и короче, позволяет отказаться от использования водорода и аммиака. Уже изготовлены первые опытные топливные таблетки, которые соответствуют всем требованиям, предъявляемым к МОКС-топливу.