Как закалялся ТВЭЛ

Режимный объект, где вырабатывается ядерное топливо для 12 стран Европы и Азии, внешне не производит какого-то особого впечатления. Небольшой городок, небольшая улица, небольшие ворота, за которыми совершенно неожиданно обнаружились миловидные женщины в пятнистой форме. Правда, с пистолетом и дубинкой на боку. Начальник охраны удивления нашего не понял. И терпеливо объяснил, что женщина в охране — это сплошной плюс.

Во-первых, ее приятно видеть. Во-вторых, женщины от природы более аккуратны, внимательны и меньше склонны вступать в сговор. В-третьих, все охранницы сдают нормы по бегу, стрельбе и рукопашному бою и в случае чего могут надавать диверсантам по шее. А если не получится — подоспеет группа быстрого реагирования из мужчин.

Мужчин, правда, мы так и не увидели — построенный в феврале 1917 года для производства боеприпасов завод разбросал полторы сотни корпусов по территории в 300 га — на случай взрыва. В войну здесь, в частности, производили реактивные снаряды для "катюш", а всего за четыре военных года завод произвел 250 млн. единиц боеприпасов, за что получил орден Ленина и новый статус "главного по урану". Стране потребовалось ядерное оружие.

Уже в октябре 1946 года на заводе были получены 50 тонн урановых блочков, тут же переправленных на Урал, в первый промышленный реактор, для выработки оружейного плутония-239. Здесь же были произведены первые тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) для Обнинской АЭС и активная зона для атомного ледокола "Ленин". В 1965 году машиностроительный завод начал серийное производство топливных сборок, помимо которых сегодня поставляет на рынок трубы из нержавеющей стали и титана, магниты и… помидоры. Шикарная теплица, построенная по голландской технологии, но с русскими хитростями, обеспечивает овощами и работников предприятия, и москвичам от нее перепадает три тысячи тонн помидоров-огурцов в год.

Но это, конечно, баловство по сравнению с основным профилем "Элемаша", где создана система, работающая с точностью швейцарских часов. "Скажите мне номер сборки, стоящей в вашем реакторе, и я вам сообщу, сколько молибдена в ее оболочке", — не без гордости заявил начальник технологического бюро цеха по производству тепловыделяющих сборок Илья Ковалик. В режиме реального времени тот, кому это необходимо, может посмотреть, в какой стадии находятся те или иные операции. Таким же образом ведется контроль над каждой из трех тысяч единиц инструмента, использующегося в цехе металлообработки, — когда проверяли, кто в последний раз брал, кто возьмет.

Встречая гостей на пороге, начальник цеха Александр Лернер с удовольствием указал на вполне антикварную уже табличку "Цех высокой культуры производства и организации труда". Смотрите, мол, времена меняются, но не для нас. И действительно, отделение, занимающееся изготовлением металлических деталей будущих топливных сборок, впечатляет и внешним видом, и скоростью работы, и качеством деталей. Кстати, в цехе многие годы работают станки с программным управлением, изготовленные в Одессе. Но они тут не единственные: в удивительной для места, где имеют дело с металлом, чистоте стоят 270 станков, способных за полтора часа из куска стали произвести готовое, сияющее полировкой изделие.

Сложность деталей топливных сборок, включающих в себя множество мелких элементов, держится на многоступенчатой системе контроля. Причем, как рассказал начальник цеха, рабочий сам заинтересован в том, чтобы вовремя заметить брак и доложить куда следует. Брак все равно найдут: малейшее пятнышко — и деталь немедленно снимается, начинается исследование причин его появления. Но брак появляется довольно редко. Во-первых, каждая операция фиксируется в документах, и рождение детали можно проследить на всех его этапах. Во-вторых, штамповкой, сваркой и т. п. занимаются все больше бездушные автоматы: машина третьего поколения (заводская разработка) двумя укусами прихватывает предварительно нарезанные и согнутые в шестигранник трубочки в соту, а оператор наблюдает на экране за скоростью, давлением, напряжением тока, траекторией движения автомата, формой и даже наклоном импульса. Чтобы создать серию таких машин, предприятию понадобилось 30 лет, за это время также выработался определенный ритм.

"Все производится исключительно в плановом порядке, — говорит Лернер. — Ушло то время, когда все делалось "на 30-е число". Производство работает ритмично, поскольку качество и ритмичность — вещи неразрывные. Внедрив эту систему, мы и сами почувствовали, что так легче". В таком же ритме, только без грохота станков, происходит и дальнейшее превращение твердой стали в источник тепла и света. Установка заглушек в трубку, наполнение ее урановыми таблетками, герметизация с ультразвуковой диагностикой сварных швов, взвешивание — все это делается на автоматизированных линиях сборки, которые контролируются людьми.

По словам Ильи Ковалика, на "ТВЭЛ" допускаются дефекты в пределах не более 50 микрон. Сюда относятся и отклонения во внешнем виде изделия, которое после окончательной сборки из отдельных трубочек и решеток в цельную конструкцию и разнообразных нюансов обработки упаковывается в контейнер и отправляется потребителю. Кстати, по договору между корпорацией "ТВЭЛ" и НАЭК "Энергоатом", представители украинской стороны постоянно присутствуют на заводе в целях все того же контроля качества. Грубо говоря, пока заказчик не потрогает все своими руками, отгрузка не производится.

По словам ведущего инженера отдела обращения с топливом компании "Энергоатом" Юрия Бондаря (как раз присутствовавшего за заводе), в таком способе работы есть и еще одна положительная сторона: АЭС сообщает производителю об особенностях эксплуатации топлива, что позволяет устранять недостатки и модернизировать его. Результатом такого подхода стало усовершенствованное топливо ТВСА, которое сейчас испытывается на Хмельницкой АЭС, и, как предполагают россияне, в мае—июне 2007 года украинские надзорные органы должны выдать лицензию на опытную эксплуатацию энергоблока в маневренном режиме.

Дело в том, что новый тип топлива позволяет не только заменять в нем отдельные разгерметизировавшиеся трубки (а не удалять из реактора всю конструкцию), но и регулировать мощность реактора сообразно потребностям и состоянию электрической сети — от 20 до 120%, в зависимости от времени суток.

Как пояснил "Телеграфу" директор Института ядерных реакторов при Российском научном центре "Курчатовский институт" Юрий Семченков, маневренный режим — достаточно сложная технология, предусматривающая изменение многих параметров работы энергоблока. "С точки зрения стойкости топлива есть много теоретических обоснований. Но с начала года на втором блоке ХАЭС проводится полномасштабный эксперимент — как топливо будет выдерживать маневрирование, — говорит физик. — Делается это по просьбе украинской стороны, поскольку в России нет необходимости в маневре энергосистемы — пространства велики, в сети нет пиков и провалов. А в Чехии, например, это делают давно".

По словам физиков Курчатовского института, пионера атомной энергетики в Европе, если реактор можно не трогать, то лучше так и поступить. Но при одном условии: если позволяет электросеть. Когда существуют диспетчерские ограничения, как в Украине, то лучше быть готовыми к маневру. От атомной станции тут требуется слаженная работа персонала и исправная автоматика, с чем никаких проблем в Украине пока не испытывали.

Что же касается пугающих 120% мощности, то, как пояснил нам начальник отдела физики реакторов ВВЭР Николай Лизоркин, возможность увеличения мощности реактора всегда учтена в проектных документах. Так, для конструкции ВВЭР-440, которая представлена у нас дорабатывающими свой срок двумя реакторами на Ровенской АЭС, проект предусматривает ресурс в 108%. На "тысячниках" можно повышать мощность до 110%, однако работают они, наоборот, с ограничением мощности.

Кстати, по существующим договоренностям, если с топливной сборкой что-то случилось по вине производителя до того, как топливо "догорело", деньги возвращаются. Но как заявил нам директор "Элемаша" Николай Крюков, таких проблем у завода давно нет. Французской компании AREVA было поставлено около тысячи сборок, и пока ни одной претензии не поступило.

"AREVA делает лучшие в мире реакторы. Это великая фирма. И если мы удовлетворяем ее требованиям, я считаю, это показатель, — говорит Крюков. — Сейчас мы меняем дизайн, в сборке становится меньше решеток, топливо более эффективное, и думаю, нашему основному конкуренту — компании Westinghouse — нас будет трудно обойти, рынок мы не отдадим". Большие надежды ОАО "МСЗ" питает и по поводу Украины, для которой топливо начали поставлять относительно недавно (главным поставщиком был Новосибирск). По словам Крюкова, предприятие весьма заинтересовано в увеличении объемов поставок на наши АЭС, но если этого не случится — особой трагедии не будет, география заказов достаточно широка.

В то же время вице-президент корпорации "ТВЭЛ" Василий Константинов настроен по поводу перспектив российско-украинских "атомных" отношений куда серьезнее. По его словам, наиболее оптимальной конструкцией будущего было бы совместное создание в Украине элементов ядерно-топливного цикла. "Сегодня на фоне общемировых интеграционных процессов в ядерной отрасли, в частности в производстве ядерного топлива, необходимо искать оптимальные пути развития элементов ядерно-топливного цикла в сотрудничестве с другими странами. Для Украины, на наш взгляд, наиболее перспективным и приемлемым является, в первую очередь, добыча урана и развитие циркониевого производства, а со временем — других элементов цикла в кооперации с Россией", — сказал он.

По мнению вице-президента российской корпорации, как и что делать, с кем сотрудничать — дело Украины. Однако, принимая решения, нужно помнить о долгой истории сотрудничества "ТВЭЛ" и украинского "Энергоатома", а также технологических связях, заложенных еще во времена СССР. "Украине, хотя она имеет сильную научную базу и взаимодействует с нашими институтами, придется создавать все с нуля. По существующим в мире правилам, новый тип топлива должен появляться раз в пять лет, а лучше чаще. Стремясь к самостоятельному производству, можно потерять динамику, имеющуюся в нашем взаимодействии и утратить конкурентоспособность в продаже", — уверен Константинов.

Но при этом российские атомщики, конечно, не отрицают того, что создать желаемое самостоятельно все же возможно. "Я призвал бы всех посчитать экономическую эффективность создания собственного ядерно-топливного цикла, — заключил вице-президент корпорации "ТВЭЛ". — Но если такое решение будет однозначно принято, и Украина будет развивать свой собственный цикл, ну что же… В этом случае мы не будем мешать, и в той степени, в которой у нас будет возможность, будем поставлять топливо на украинские реакторы".

Теперь слово за украинской стороной. Но каким бы оно ни было, очевидно, что перспективы развития атомной отрасли в любом случае огромны. Один из наших собеседников точно подметил, что в мире уже не хватает электроэнергии. На каждого японца уже приходится по два мобильных телефона, которые нужно постоянно заряжать. И дальнейшее техническое развитие увеличит дефицит еще. А раз так, и Россия, и Украина с их возможностями и запасами урана неизбежно в той или иной форме станут компаньонами.