Как повысить толерантность: интервью с гендиректором ВНИИНМ Леонидом Карпюком

Как повышают толерантность ядерного топлива? Какие задачи решают материаловеды для проекта «Прорыв»? Можно ли сделать высокотемпературные сверхпроводники дешевле? Итоги прошлого года подводит Леонид Карпюк, гендиректор одного из главных материаловедческих центров отрасли — Высокотехнологического научно-исследовательского института неорганических материалов им. Бочвара (ВНИИНМ).

— Как вы в целом охарактеризуете 2023 год для ВНИИНМ?

— Несмотря на внешние ограничения, институт выполнил все поставленные руководством отрасли задачи, все работы по федеральным проектам, госконтрактам и гособоронзаказу. Кроме того, мы сформировали большую подборку проектов по новым продуктам и технологиям. Часть уже одобрена, готовимся к реализации. 

— Есть новые значимые результаты по толерантному топливу?

— Мы отработали лабораторные технологии изготовления крупки дисилицида триурана и таблеток из нее. Напомню, эта топливная композиция обладает большей теплопроводностью, чем диоксид урана.

Смена композиции — не единственный вариант повышения устойчивости топлива к проектным авариям. Можно еще нанести защитное покрытие на циркониевые оболочки тепловыделяющих элементов. Эту технологию мы разработали. Также разработаны технологии изготовления газонепроницаемых труб-оболочек на основе карбида кремния. В теории они позволят не просто минимизировать, а практически полностью исключить риск.

Но изготовить такие оболочки по технологии, отработанной на металлах, нельзя. Ученые ВНИИНМ предложили инновацию: из карбидокремниевого волокна плетется каркас, его пропитывают матричным материалом на основе того же карбида кремния, потом наносят защитные покрытия. На конец прошлого года изготовлено 55 образцов 11 типов газонепроницаемых труб-оболочек длиной до 500 мм с разной архитектурой плетения, способами уплотнения каркаса, режимами осаждения карбидокремниевой матрицы и интерфазного слоя. Вехой стало начало первых в России реакторных испытаний оболочек из карбида кремния.

В прошлом году мы обосновали концепцию переработки толерантного топлива с оболочками с хромовым покрытием. Она предназначена для действующего радиохимического предприятия — 235-го завода «Маяка». Экспериментально проверили основные технологические решения, включая обращение с радиоактивными отходами.

— Что важного сделали в прошлом году для проекта «Прорыв»?

— Продолжаем совершенствовать смешанное нитридное уранплутониевое топливо для перспективных реакторов. В реакторе БН-600 завершились испытания очередной экспериментальной тепловыделяющей сборки с прототипами твэлов для БН-1200М. Глубина выгорания достигла 8,2 % тяжелых атомов с повреждающей дозой 105 смещений на атом — рекорд для таких твэлов. Неразрушающие исследования сборки показали: твэлы сохранили герметичность и форму.

Изготовлены твэлы типа БН-1200М с оболочками из новых материалов ЭК181 и ЧС139 и нитридным топливом, содержащим минорные актиниды. Таким образом мы обосновываем возможность трансмутации долгоживущих радиоактивных отходов в быстрых реакторах. Эти твэлы тоже испытают в БН-600.

В нем же в прошлом году начались испытания перспективного топлива для БРЕСТ-ОД-300 и БН-1200М до предельных параметров проектного выгорания и повреждающей дозы. Твэлы находятся в специальных облучательных устройствах. Мы надеемся, что результаты испытаний позволят обосновать параметры второго этапа эксплуатации этих реакторов — с повышенной глубиной выгорания топлива.

Готова комбинированная технология переработки нитридного топлива и обращения с отходами. Сопровождаем проектирование модуля переработки для опытно-демонстрационного энергокомплекса с БРЕСТ-ОД-300.

— ВНИИНМ — ведущий в России разработчик сверхпроводящих материалов. Какие проекты сейчас особенно актуальны?

— Мы разрабатываем альтернативную технологию получения высокотемпературных сверхпроводников второго поколения. Их изготавливают нанесением на ленту-подложку буферных слоев и сверхпроводящего слоя. Сейчас применяют в основном лазерное нанесение, мы предлагаем более дешевый и эффективный метод направленной кристаллизации. В прошлом году изготовлены керамические мишени разного химического состава для напыления буферного и сверхпроводящего слоев. В этом году будет организован технологический участок производства высокотемпературных сверхпроводников.

— Каковы финансовые итоги 2023 года для института?

— С точки зрения выручки у нас очередной рекорд: рост по сравнению с предыдущем годом — почти миллиард рублей. 2023 год мы закончили с высокой прибылью. Как следствие, выросла производительность труда и средняя заработная плата, сотрудники научных подразделений получили оперативные премии. Во ВНИИНМ зарплата выше, чем в среднем в научных организациях Москвы.

— Как вы мотивируете ученых повышать квалификацию?

— Мы в два раза увеличили бюджет на обучение. Причем не только на программы Корпоративной академии «Росатома», но и на технические курсы, на курсы английского. Пересмотрена жилищная программа: бюджет увеличен, упрощены условия вступления. В основном программа направлена на поддержку кандидатов и докторов наук. Это дополнительная мотивация. Стабильно каждый год ученые ВНИИНМ защищают кандидатские диссертации. Ряд сотрудников готовятся к защите докторской.

— Как развивается проект «Бочваровские классы», в рамках которого ученые ВНИИНМ ведут уроки в школах?

— В прошлом году мы включили в проект вторую московскую школу — № 1210. И если в школе № 2086 тематика в основном касается материаловедения, то в школе № 1210 мы сделали упор на радиохимию как крайне востребованное и перспективное направление для решения задач отрасли.