Коллектив и его дело

ИБР-2: обновление продолжается

Четыре года после модернизации работает установка ИБР-2. C началом работы реактора в январе 2012 года основной акцент модернизации переместился на парк спектрометров. Тем не менее работы по замене физически и морально устаревшего оборудования и инженерных систем на установке не прекращаются.

Но начнем мы с итогов 2015 года, которые подвел главный инженер ИБР-2 А.В.Долгих:

- План работы на физический эксперимент в 2500 часов был выполнен даже с превышением на 140 часов. Реактор отработал нормально: из двух срабатываний аварийной защиты только одно произошло вследствие отказа оборудования. Для нас существует давняя проблема обеспечения надежного электроснабжения ИБР-2, приводящая к большей части аварийных остановов реактора, которая еще ждет своего решения. На установке ИБР-2 работает большое количество оборудования, срок эксплуатации которого уже был продлен, и хотелось бы его заменить. Многое оборудование на реакторе произведено в 1970-1980-е годы, к нему нет уже не только запчастей, нет и ряда заводов, их производивших. Это касается механической, электрической части, контрольно-измерительных приборов. Поэтому сегодня перед техническими отделами ЛНФ стоит задача постепенной замены старого оборудования. К тому же технологическое оборудование, системы управления также развиваются, а использование более современной техники повышает безопасность установки в целом и облегчает работу эксплуатационного и сменного персонала. На ближайшее будущее запланирована модернизация системы электроснабжения ИЯУ ИБР-2, включающая замену четырех трансформаторов, высоковольтного распределительного пункта, распределительного электрощита, а также модернизация системы оборотного водоснабжения, проектирование которой в этом году проводится Генеральным проектировщиком установки ИБР-2 ГСПИ. Если говорить в целом, я могу с удовлетворением отметить тот факт, что реактор после физического и энергетического пусков вполне успешно заработал на физический эксперимент.

- Большую работу мы провели в связи с вступлением в силу требований новых правил по безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов для объектов использования атомной энергии, - присоединился к разговору начальник механико-технологического отдела ЛНФ А.А.Беляков. - Пришлось приводить в соответствие с правилами грузоподъемный кран зала реактора. Оставили только старый мост, все остальное поменяли. Новый кран проектировали и изготовили в Санкт-Петербурге, сейчас он проходит регистрацию в Ростехнадзоре. Теперь наш кран соответствует новым правилам. Бригаду мы начали готовить еще в апреле - наши сотрудники изучали технологическую документацию. Новый кран компьютеризирован, это современная машина.

Блок охлаждения гелия КГУ 1200/10 на заводе в Швейцарии.

Работы по холодному замедлителю были приостановлены в феврале 2015 года для того, чтобы подготовить помещение для новой криогенной установки, которую мы приобрели в Швейцарии. Эта установка будет обеспечивать холодом систему из трех криогенных замедлителей ИБР-2, расположенных в разных направлениях от активной зоны. Старую установку производства НПО "Гелиймаш" объединим с новой в одну систему. Когда 3 ноября установка швейцарской фирмы Linde Kryotechnik AG прибыла к нам, помещение для нее еще ремонтировалось силами РСУ, сейчас ремонт заканчивается. Задача этого года - смонтировать установку, испытать, научить работать персонал. Думаю, на это уйдет весь год - долгая история. Одновременно начнется проектирование рабочих чертежей замедлителя наклонного канала в сторону пучков №№ 4-8 реактора. Проектированием займется НИКИЭТ, в середине этого года чертежи должны быть готовы, и в 2017 году этот замедлитель поставим на наклонный канал. Пока не ясен статус канала №2, на котором сменился собственник, - обнинской группе, которая раньше работала на этом пучке, холодный замедлитель был нужен, а физики из ЛНФ пока не определились со своими требованиями.

Из проблем надо отметить главную - кадры. Наши старые кадры уходят, на смену приходит менее квалифицированная молодежь, да и отношение к труду у большинства из них другое. А мы еще и не всех подряд берем, так что проблема на реакторе остается. Это не относится к нашим молодым лидерам в области холодных замедлителей и криогенной техники Максиму Булавину и Константину Мухину.

Камера замедлителя, наполовину заполненная мезитиленом.

Начальник группы холодных замедлителей М.В.Булавин: Мы определили, что максимально возможное время работы криогенного замедлителя с замедляющим веществом из смеси мезитилена и м-ксилола составляет 10,5 суток при проектных 14. Время работы замедлителя ограничивается вязкостью, которая возрастает при облучении из-за полимеризации замедлителя. Оказалось, что вязкость облученного мезитилена после 10,5 суток работы увеличивается в 23 раза по сравнению с необлученным веществом. Опасность заключается в том, что дальнейшее облучение может привести к внезапному превращению вещества в твердую фазу, которую удалить из камеры замедлителя будет невозможно. Мы рассмотрели возможные варианты увеличения длительности работы замедлителя: найти добавку в мезитилен; выбрать другое вещество для замедлителя; механический способ.

По первому варианту группа из лаборатории химии высоких энергий химического факультета МГУ проанализировала множество веществ и выяснила, что добавкой, наиболее эффективно обеспечивающей уменьшение образования полимеров в процессе облучения, может быть нафталин. Вязкость у такой смеси уменьшилась в полтора раза, но выяснилось, что нафталиновый осадок выпадает в камере замедлителя и трубопроводе. Циклично с ним работать нельзя, поскольку подготовка системы к новому циклу работы требует слишком много времени. Поэтому эксперименты с нафталином были прекращены.

Кандидатом на более радиационно стойкое замедляющее вещество стал трифенилметан. Мы нашли публикации, где описываются его свойства как замедлителя нейтронов. Шарики из него получаются при комнатной температуре, он плавится при 94°С. С одной стороны, это довольно удобно, и камера после загрузки могла бы работать в 50 раз дольше, но для удаления облученного трифенилметана требовалось бы нагревать камеру замедлителя до 97°С, а это довольно сложно. К тому же предварительные эксперименты показали, что выход холодных нейтронов с использованием трифенилметана в полтора раза ниже, чем с мезитиленом. После всех проведенных исследований мы поняли, что мезитилен был наилучшим выбором. Наиболее реалистичным выходом, по крайней мере, для наклонного замедлителя, нам кажется разработка устройства выгрузки шариков в специальную емкость в замороженном виде. Такая процедура позволит избежать плавления вещества после цикла в камере замедлителя.

Начальник криогенно-вакуумной группы ЛНФ К.А.Мухин: Первый холодный замедлитель работает в режиме тестовой эксплуатации на физический эксперимент на пучках №№ 7, 8, 10 и 11, два других, которые составят комплекс замедлителей, сейчас разрабатываются. За время тестовой эксплуатации шариковый холодный замедлитель безаварийно отработал 11 циклов на мощности реактора в 2 МВт. Важным элементом холодного замедлителя на пучках №№ 1, 4-6 и 9 (замедлителя "центрального направления") является криогенный транспортный трубопровод, который, в отличие от такого же трубопровода первого замедлителя, имеет угол подъема, равный 50°. Перепад высот между самой низкой и самой высокой точкой трубопровода составляет 4 метра. Такой сложный участок трубопровода появился при проектировании замедлителя из-за особенностей геометрии реактора ИБР-2 и его биологической защиты. Работающий холодный замедлитель не имеет участков с такими большими углами подъема (максимальный угол подъема составляет 30°, а перепад высот всего полметра). Поэтому для проверки возможности загрузки на угол подъема 50° и высоту 4 м мы разработали и создали полномасштабный исследовательский стенд, полностью повторяющий размеры реального холодного замедлителя.

Установка блока охлаждения на штатное место - непростая задача.

Режим загрузки шариков в трубопровод был выбран таким образом, чтобы, с одной стороны, время загрузки было минимальным, а с другой стороны, у подъема трубопровода стенда не возникало заторов. В режиме одновременного захолаживания замедлителя и стенда (а в будущем и двух замедлителей) не удалось достичь необходимой для работы температуры камеры в 30 К. Причина - малая производительность криогенной гелиевой машины НПО "Гелиймаш" с мощностью 700 Вт при 15 К. Поэтому в процессе реализации проекта по созданию комплекса холодных замедлителей она будет работать на охлаждение только одного замедлителя, а для двух других приобретена уже упомянутая в начале нашей беседы новая криогенная установка "Refrigerator 1200/10" фирмы Linde мощностью 1200 Вт.

Мощность криогенной установки Linde составит 1200 Вт при 10 К. Рефрижератор Linde был спроектирован специально по индивидуальному проекту ЛНФ, с учетом необходимых режимов работы комплекса. Рефрижераторы и ожижители Linde AG отвечают всем мировым стандартам и требованиям качества и используются на передовых международных исследовательских площадках в ЦЕРН, Институте Пауля Шеррера (Швейцария), Юлихе (Германия), Окридже (США), в NASA и других центрах. До настоящего времени в России подобную установку имел только Петербургский институт ядерной физики в Гатчине.

Специальные режимы работы рефрижератора Linde AG 1200/10 позволяют получить характеристики, необходимые для вывода комплекса замедлителей нейтронов на проектные параметры, а понижение температуры до 20 К в камере замедлителя (сейчас 32 К) даст выигрыш в потоке холодных нейтронов. Запуск рефрижератора с выходом на заданные параметры работы для проведения теплофизических испытаний планируется в мае - июне 2016 года. Возобновление работы источника холодных нейтронов на физический эксперимент на установке ИБР-2 с использованием новой криогенной машины КГУ 1200/10 (в режиме опытной эксплуатации) планируется с III квартала 2016 года.

Долгожданный груз прибыл на реактор.

Ольга ТАРАНТИНА,
фото ЛНФ