Комментариев: 125.09.2017

"Санкт-петербургские  ведомости"

28 сентября в России отмечается День работников атомной промышленности. Число и месяц для этого праздника были выбраны не случайно: в далеком 1942 году в Советском Союзе в этот день было издано распоряжение, в котором говорилось о необходимости начала работ с ураном. Речь, конечно, шла не о строительстве АЭС, а о создании урановой бомбы. Сегодня уран в первую очередь используется в мирных целях - в качестве сырья для ядерного топлива атомных электростанций. Чтобы узнать, как проходит таинство создания вещества, на котором работает и Ленинградская атомная станция, корреспондент «СПб ведомостей» отправилась в Новосибирск на завод химконцентратов, входящий в «Росатом».

Так закалялся плутоний

Ядерным топливом для АЭС служит уран - это знают все. А вот информацией, каким образом это топливо создается и поступает на АЭС, владеют немногие. При этом зрелище на самом деле может сравниться с каким-нибудь фантастическим сюжетом про секретные химические эксперименты и космические путешествия. Впрочем, обо всем по порядку.

Словосочетание «ядерное топливо» в общественном сознании воспринимается как нечто зловещее и очень опасное. Впервые оказавшись в Новосибирске, многие удивляются, что один из первенцев отечественной атомной отрасли - Новосибирский завод химконцентратов - вот уже 80 лет спокойно работает в городской черте и местных жителей это не пугает.

Сначала здесь хотели строить автомобильный завод. Но когда цехи для производства тяжелых грузовиков были практически готовы, в мире произошло чрезвычайное событие - США взорвали первую ядерную бомбу. Поэтому еще в 1948 году было принято постановление Совета министров СССР о создании в Новосибирске государственного завода по переработке уранового сырья. Так появился завод № 250 - предприятие-дублер завода № 12 «Элемаш» в подмосковном городе Электросталь. Сегодня оба эти предприятия составляют топливный дивизион госкорпорации «Росатом».

Но вернемся к истории. Первое «урановое» предприятие в прямом смысле было грязным и тяжелым. «Урановую руду разламывали, растворяли в кислоте и обжигали в индукционно-вакуумной печи, - рассказывает ветеран атомной промышленности, а ныне хранитель музея НЗХК Евгений Забарин. - В результате получались черновые слитки металлического урана, которые, обработав на токарном станке, никелировали и заключали в стаканчики из алюминиевого сплава. Готовые урановые блоки увозили в Северск и Железногорск, где подвергали облучению в первых уран-графитовых реакторах, получая на выходе оружейный плутоний».

Все работы проводились вручную. Работа с природным ураном, который имеет лишь небольшое альфа-излучение, предполагает вредное воздействие только в случае, если источник попадет внутрь организма. Поэтому защитных свойств брезентовых спецовок и обычных респираторов, по нормам техники безопасности того времени, было вполне достаточно. К слову, как показало время, рабочие, которые тогда работали на заводе, стали самыми настоящими долгожителями, многим из них удалось отметить 90-летний юбилей».

Принимая во внимание такую жизнеутверждающую информацию и учитывая тот факт, что сегодня предприятие модернизировано по стандартам XXI века, наш корреспондент, облачившись в белый халат, бахилы и одноразовый респиратор, смело открыла двери самого главного производственного участка завода - секретного цеха № 10.

Тайны цеха № 10

Старт производства ядерного топлива происходит в закрытой зоне за стеклом. Именно здесь идет процесс превращения газообразного гексафторида в порошок диоксида урана. Процедура полностью автоматизирована, вручную производится только загрузка и выгрузка. Производственный комплекс состоит из трех основных установок: установка термостатирования, реакторная и восстановительная. В результате химической реакции из газообразной фазы образуется жидкая (плавиковая кислота) и твердая (порошок диоксид урана) фракции.

«Метод, которым мы сегодня получаем урановый порошок, называется «сухим». Он чище и экономичнее, - объяснил ведущий инженер цеха № 10 Евгений Авдеев. - Существует еще «мокрый» метод, который на предприятии применялся до модернизации. В основе «мокрой» схемы также использовалась кислота, но она проявлялась в качестве радиоактивных жидких отходов. Сейчас благодаря современной технологии кислота, которая выделяется в производственном процессе, - товарная продукция. Она не содержит примесей урана и отвечает всем экологическим требованиям».

Производственный цикл круглосуточный, за месяц завод выпускает около 35 тонн уранового порошка. Перед тем как уйти к потребителям, порошок преобразуется в таблетки, которые и являются основным элементом тепловыделяющей сборки (ТВС) в реакторах АЭС. Но сперва порошок гранулируется до более крупной фракции. Частичка обработанного так вещества под микроскопом похожа на снежинку. Такая конфигурация необходима, чтобы дальнейшее прессование порошка было более плотным.

Полученные «снежинки» прессуются в небольшие цилиндрики диаметром 11 мм. Это и есть заветные топливные таблетки. Они выгружаются в молибденовую лодочку, которая по конвейеру перемещается в печь обжига, где в течение 18 часов за счет выгорания пластификатора получают необходимую плотность.

Заключительная процедура - шлифование таблеток и контроль геометрических параметров с помощью лазерной установки. Раньше контроль осуществлялся на так называемой карусели ромашка, за которой восемь женщин в специальных резиновых перчатках вручную проверяли каждую таблетку. «В сторону «ромашки» даже смотреть было страшно», - признаются сотрудники предприятия, которые, как никто другой, ценят нововведения по автоматизации техпроцессов.

Готовые таблетки загружаются в длинные циркониевые стержни - по 350 штук в каждый. Стержни накачивают гелием и запаивают. В результате получается тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) - главная деталь тепловыделяющей сборки. Она состоит из каркаса, снаряженного тепловыделяющими элементами, а также «головки» и «хвоста», которые крепятся в последнюю очередь. Какой будет каждая конкретная сборка, зависит от потребностей заказчика. НЗХК выпускает восемь типов ТВС. В основном это шестигранные кассеты, состоящие из 312 ТВЭЛов.

Когда эти кассеты загружают в реактор, масса топлива достигает критической отметки и начинается цепная реакция деления урана. Каждая ТВС оснащается восемнадцатью стержнями - поглотителями нейтронов, с помощью которых можно этой реакцией управлять, а в аварийной ситуации и вовсе заглушить реактор. Именно такая система работает на ЛАЭС.

Уран - всему голова

После посещения цеха № 10 начинаешь гордиться человечеством, которое сумело приручить самый тяжелый элемент, встречающийся на Земле в естественных условиях. Но тут же возникает вопрос: а хватит ли на наш век этого самого урана? Ведь из двух основных изотопов урана в земной коре 99,3% по массе приходится на уран-238 и лишь 0,7% — на уран-235, который, собственно, и применяется в ядерной промышленности.

«Во всем мире существуют только три изотопа, которые используются для того, чтобы вырабатывать энергию в атомной промышленности: два изотопа урана - № 233 и № 235 (он есть в природном уране) и плутоний № 239, - объясняет Евгений Забарин. - Уран-233 получают в результате ядерных реакций из тория, а плутоний-239 - из урана-238».

Залогом успешного развития российской атомной отрасли является сырьевое обеспечение. Сегодня по объему запасов «Росатом» занимает второе место в мире (727,2 тыс. тонн балансовых запасов урана) - этого достаточно, чтобы обеспечить бесперебойные поставки сырья на многие десятилетия вперед.

В России вся добыча урана сконцентрирована в трех местах: в шахтах Забайкалья в Краснокаменске, в Курганской области и в Бурятии. Кроме того, Россия не «сидит» исключительно на своем уране, успешно используя ресурсы других стран. Зарубежные уранодобывающие активы госкорпорации «Росатом» объединяет международный горнорудный дивизион Uranium One. Он находится на четвертом месте в мире по объему добычи урана и имеет диверсифицированный портфель международных активов в Казахстане, США и Танзании.

Многообещающий литий

В конце экскурсии по ядерно-производственному маршруту сотрудники НЗХК похвастались не менее интересным производством теперь уже самого легкого в мире металла. «Наше предприятие - единственное в стране, которое производит литий (батарейного и катализаторного сортов) и соединения на его основе», - поделился с журналистами генеральный директор завода Михаил Зарубин и предложил подержать в руках достаточно большой металлический слиток, который по ощущениям оказался легким, как пустая коробка от торта.

Благодаря сочетанию уникальных свойств и характеристик литий используется в сфере высоких технологий, производстве химических источников тока, электронике, металлургии и ядерной энергетике. Литиевые сплавы незаменимы в авиации и космонавтике. Также актуален выпуск бутиллития, который используется в химической промышленности при создании синтетического каучука.

«Если говорить об изотопном литии, то такой продукт мы впервые получили два года назад - это гидроксид лития с обогащением по 7-му изотопу (литий-7), - отметил Зарубин. - Именно этот продукт широко используется в том числе и в атомной энергетике. Сегодня появляются новые типы реакторов на основе солевых расплавов, а именно - фторбериллата лития-7, позволяющие использовать в качестве топлива не только уран-235, но и торий, уран-238, плутоний, характеризующиеся высокой безопасностью. Сейчас завод является крупнейшим в мире производителем лития, закрывая около 80% потребности глобального рынка».

Новосибирск - Петербург

КСТАТИ

Объем добычи урана в России в 2016 году составил 3,004 тыс. тонн (по сравнению с 3,055 тыс. тонн в 2015-м).

Российская компания «Твэл» обеспечивает ядерным топливом 78 энергетических реакторов в 15 странах мира, исследовательские реакторы в девяти странах, а также транспортные реакторы отечественного атомного флота.

Новосибирский завод обеспечивает топливом 31 энергоблок на 13 станциях. 6% от общей установленной мощности энергетических ядерных реакторов мира работают на топливе, производимом на этом предприятии.

Специально для Ленинградской АЭС специалисты из Новосибирска придумали новую топливную сборку ВВЭР-1200.