В двойном размере: история реакторов АДЭ-4 и АДЭ-5

В августе 1957 года министр среднего машиностроения Ефим Славский принял решение построить на Сибирском химическом комбинате второй реакторный завод — ​объект № 45. В его состав вошли реакторы АДЭ‑4 и АДЭ‑5. Прототипом для них стал ЭИ‑2, спроектированный ОКБМ.

Строительство началось в 1959 году. Для взаимодействия с проектными институтами и монтажными организациями была создана оперативная группа из специалистов первого реакторного завода — ​объекта № 5.

Два в одном

Проект предусматривал расположение двух реакторов в одном здании, разделенном пополам стеной. Два центральных реакторных зала соединялись проходами через небольшое промежуточное помещение. Шахты активных зон разделяла мощная непроницаемая перегородка из тяжелого бетона. Выход из реакторного корпуса в административный располагался на втором этаже, персонал проходил через санпропускник и единый пост охраны.

Вдоль обоих реакторов находилось общее здание электростанции, соединенное с административным корпусом надземной галереей. По торцам здания электростанции располагались мощные блоки градирен.

К началу монтажа графитовой кладки первого реактора была практически полностью укомплектована служба управления реактором. На этом этапе работы ведутся круглосуточно, под руководством начальников смен. Большинство сотрудников были опытными специалистами с реакторного завода № 5.

Проблемы на старте

Плановые сроки сдачи блоков срывались, и в январе 1964 года на комбинат приехал первый заместитель главы Минсредмаша Александр Чурин. Из-за значительного отставания строительства комплекса электростанции от комплекса реактора пуск АДЭ‑4 в энергетическом режиме был невозможен. Руководство отрасли приняло ожидаемое решение о пуске АДЭ‑4 в проточном режиме с последующим переводом его в энергетический.

Кроме того, не был готов второй, резервный, водовод, через который насосная станция подавала воду в реактор. Строители, чтобы выдержать плановые сроки, настаивали на пуске реактора с одним водоводом, убеждая, что второй будет готов в ближайшее время. Однако руководство комбината категорически отказалось начинать пусковые работы без резервного канала, памятуя о строжайшем указании Игоря Курчатова: «Загруженный ураном реактор ни при каких обстоятельствах не должен оставаться без воды. Будет взрыв!»

Физпуск начался 17 февраля 1964 года. 26 февраля по достижении на реакторе мощности 0,3 % от номинальной ее увеличение прекратили: обнаружили течь сварных швов облицовки в бассейне выдержки готовой продукции. Продолжать пусковые работы было невозможно: бассейн мог понадобиться в любую минуту в случае аварийной выгрузки хотя бы одного из каналов.

Для устранения течи бассейн нужно было освободить от воды, что потребовало немало времени. Много времени ушло и на ликвидацию течей: ни с первого, ни со второго раза все непровары и каверны заварить не удалось.

Дальнейшие пусковые работы чуть было не прервало одно чрезвычайное происшествие — ​из-за ошибки геодезиста строители начали прокладывать водовод к строящемуся реактору АДЭ‑5 через действующий водовод реактора АДЭ‑4 и пробили его, сделав полноценную подачу воды невозможной. Если бы руководство комбината ранее не настояло на обязательном пуске двух водоводов, на реакторе АДЭ‑4 вполне могла сложиться аварийная ситуация.

На проектную мощность реактор АДЭ‑4 был выведен 31 марта 1964 года и продолжал работать в проточном режиме четыре года.

С легким паром!

После пуска реактора АДЭ‑4 все строительно-монтажные, пусконаладочные организации были сосредоточены на окончании работ и сдаче в эксплуатацию реактора АДЭ‑5, а также окончании монтажа оборудования Сибирской АЭС‑2.

В начале лета 1965 года реакторный завод посетил министр Ефим Славский. Он должен был выбрать способ пуска реактора АДЭ‑5, строительство которого близилось к завершению. Можно было остановить реактор АДЭ‑4, перевести его в энергетический режим, а через четыре-пять месяцев запустить в энергетическом режиме и АДЭ‑5. При этом, как показывал опыт эксплуатации реактора ЭИ‑2, на реакторе АДЭ‑4 придется выполнить немалый объем восстановительных работ по ликвидации последствий его работы в проточном режиме. Поэтому руководство реакторного завода и комбината предложило более рациональный вариант — ​ускорить строительство второй очереди станции и запустить реактор АДЭ‑5 сразу в энергетическом режиме. И хотя в этом случае перевод реактора АДЭ‑4 в энергетический режим переносился на более поздний срок, такой вариант исключал второй пуск реактора АДЭ‑5 с последующими работами по дезактивации оборудования. Славский одобрил предложенное решение.

Загрузка реактора АДЭ‑5 урановыми блоками началась 11 июня 1965 года. Пуском реактора руководил начальник Четвертого главка Минсредмаша Александр Зверев. На пусковых операциях помимо руководства комбината присутствовали представители министерства и Курчатовского института.

12 июня 1965 года начался физпуск. 25 июня реактор перешагнул уровень мощности 0,3 %, после чего началась подготовка его к выводу на рабочую мощность с одновременным запуском комплекса энергооборудования электростанции. Вскоре после подъема мощности начальник электростанции Владимир Фукс сообщил, что турбогенератор № 9 набрал требуемые обороты, и поздравил всех с легким паром. 8 августа 1965 года реактор АДЭ‑5 и Сибирская АЭС‑2 были выведены на проектную мощность. Энергоблок включили в энергосистему после завершения синхронизации генератора с частотой сети. Сибирская АЭС‑2 вступила в строй действующих.

На полную мощность

Почти сразу после достижения проектной мощности реактора АДЭ‑5 начались проблемы с главными циркуляционными насосами первого контура. В работе всегда находились четыре насоса из шести, но из-за кавитации (появление пузырей в воде из-за разрыва сплошности и их схлопывание, что разрушает металл) они один за другим выходили из строя, хотя на АДЭ‑4 все было в норме. Лишь после подключения пятого насоса кавитация прекратилась.

Осенью 1968 года реактор АДЭ‑4, работавший в проточном режиме, был остановлен для перевода в энергетический режим. За четыре года работы в проточном режиме часть оборудования износилась и требовала капитального ремонта. В ходе ревизии оборудования выяснилось, что замена большинства импульсных трубок для электрических термометров технически невозможна, а без восстановления контроля температуры на выходе из каждого технологического канала управление реактором становится проблематичным. Но специалисты службы КИПиА нашли выход из ситуации — ​они предложили забыть про импульсные трубки и установить новые, накладные термометры. Это отложило срок вывода реактора в рабочий режим на более поздний срок.

К концу 1968 года совместными усилиями ремонтников и эксплуатационников реактор АДЭ‑4 был подготовлен к пуску, и 12 декабря началась загрузка реактора урановыми блоками. 20 декабря 1968 года состоялся физический пуск реактора. Ко 2 февраля мощность реактора достигла 100 %. Сибирская АЭС‑2 также стала функционировать на полной мощности.

Тепло для Томска и Северска

Основное внимание персонала было направлено на повышение мощности реакторов, что увеличивало выработку плутония и электроэнергии. За несколько лет было написано около 100 отчетов об исследованиях и экспериментах, проведенных на реакторах для повышения надежности и мощности. В результате к 1968 году уровень мощности реакторов был выше проектного на 12 %, а к 1983 году — ​на 27 %.

В это же время у специалистов СХК появилась идея использовать часть горячей воды из реакторов для отопления. В конце 1960-х годов начались проектные работы, а к декабрю 1973 года были построены бойлерная на территории объекта № 45 СХК, пиковая резервная котельная для подогрева воды и 16 км трубопроводов до Томска, что позволило обеспечить областной центр теплом. Так двухцелевые реакторы АДЭ‑4 и АДЭ‑5 стали трехцелевыми. В тепловом балансе Томска доля «атомного» тепла достигала 40 %. А в середине 1990-х годов после модернизации оборудования на бойлерной реакторы стали отапливать и половину Северска.

К серьезным достижениям коллектива реакторного завода следует отнести также выполненные в 1970 году работы по оптимизации водно-химического режима первого контура путем ингибирования воды ортофосфорной кислотой, что в пять раз снизило скорость коррозии алюминиевых сплавов и скорость накопления отложений.

К середине 1980-х годов в подводящих водоводах установили механические фильтры, в результате количество остановов из-за нестабильности расхода воды в технологических каналах снизилось в 5–10 раз, до двух-трех остановов в год.

Последние из первых

В те же годы возникла проблема искривления графитовых колонн реактора АДЭ‑4, которая впервые проявилась еще на реакторе ЭИ‑2. Причина та же: на фоне медленной потери устойчивости колонн кладки из-за искривления графитовых блоков и эксплуатационного износа ячеек усилилось трение труб технологических каналов в тракте при переходных режимах после достижения определенной стрелы прогиба ячеек. Возросшие осевые силы трения вдоль трубы ТК привели к потере устойчивости графитовых колонн и их искривлению. Росту сил трения способствовало и то обстоятельство, что по центру кладки газовые зазоры в ячейке были уменьшены для снижения температуры графита. Реактор пришлось ремонтировать. На других реакторах кладку крепили с помощью ТК-натяжителей из циркониевого сплава, а кладки реакторов АДЭ‑4 и АДЭ‑5 были закреплены каналами-натяжителями из сплава алюминия с увеличенной толщиной стенки, что позволило стабилизировать состояние кладок с минимальным снижением производительности аппарата.

АДЭ‑4 и АДЭ‑5 стали последними реакторами, сооруженными в СССР для получения плутония. Каждый из них выработал оружейного плутония больше, чем любой реактор в США. Реактор АДЭ‑4 был остановлен 20 апреля 2008 года, реактор АДЭ‑5 — 5 июня 2008 года.

При подготовке использованы материалы из архива газеты «Атомпресса», электронной библиотеки «История «Росатома» (elib.biblioatom.ru) и других открытых источников. Если вы были участником описываемых событий, знаете интересные факты о создании реакторов или обнаружили неточность в статье, напишите автору по адресу atom‑55@mail.ru.

Читайте также: Электричество в виде азбуки Морзе: история первого в своем роде реактора ЭИ-2.
Читайте также: Нелишняя буква «Э». 10 лет назад на ГХК остановили реактор АДЭ-2
Читайте также: Третий среди первых – история реактора АДЭ-3.