ВТОРАЯ ЖИЗНЬ АРМЯНСКОЙ АЭС

В интервью "ГА" начальник отдела ресурса и прочности элементов ядерных реакторов Курчатовского института доктор технических наук Дмитрий ЕРАК рассказывает о работах, проводимых на Армянской АЭС с целью повышения ее безопасности и продления срока эксплуатации.

- Г-н Ерак, какую роль играет Курчатовский институт при проведении работ с целью повышения безопасности и продления срока эксплуатации Армянской АЭС?

- Курчатовский институт - многопрофильное научное учреждение, но в данном случае он является научным руководителем проектов по ядерным установкам с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР-440). На Армянской АЭС уже завершен очень важный этап работы - отжиг корпуса реактора. Это высокотехнологическая процедура, направленная на восстановление свойств металла, деградирующего в результате воздействия нейтронного излучения. Самым критичным с этой точки зрения является металл сварного шва, расположенного напротив активной зоны реактора. Режим отжига был разработан в нашем институте в 80-е годы прошлого века, обоснована его эффективность для увеличения ресурса корпуса реактора.

- Как определяется эффективность отжига?

- Результаты отжига оцениваются по двум параметрам: насколько восстановились свойства металла корпуса реактора и какова скорость их деградации при повторном облучении по сравнению со скоростью деградации до проведения отжига. А поскольку корпус реактора препятствует выходу радиоактивности как в нормальных, так и в аварийных условиях, то сохранение его целостности – задача чрезвычайно важная. Поэтому рассматриваются как проектные, так и запроектные аварии. Для безопасной эксплуатации металл, из которого сделан корпус, должен обладать определенными свойствами, но, как я уже говорил, эти свойства меняются, под воздействием облучения начинается процесс охрупчивания. Для устранения этого эффекта выполняется отжиг корпуса реактора. Одни из самых первых работ по определению эффективности отжига были выполнены на Армянской АЭС в конце 80-х, проводились облучение образцов, их отжиг, повторное облучение.

- Как принимается решение о проведении отжига?

- В нашем институте накоплен большой опыт по исследованию материалов, подобных тем, из которых сделан корпус ректора второго энергоблока Армянской АЭС. На некоторых АЭС предусмотрены специальные программы образцов-свидетелей, которые изготавливаются из того же материала и по той же технологии, что и корпус реактора. Образцы загружаются в корпус реактора, благодаря чему испытывают такое же воздействие, а в процессе эксплуатации периодически извлекаются. Исследуется их состояние, и на основании полученных данных принимается решение о проведении отжига.

- Отжиг прошел нормально. Но почему возникли проблемы с обоснованием целесообразности проведения отжига?

- Никаких проблем во время самой технологической операции не возникло, это был уже 17-й отжиг, проведенный российской стороной на корпусах такого типа. Но на этапе, предшествующем отжигу, мы оказались в непростой ситуации.

Проблема была связана с обоснованием безопасности корпуса при отсутствии прямых данных по его свойствам. На втором блоке Армянской АЭС изначально была предусмотрена программа образцов-свидетелей, но, к сожалению, не все образцы были представительны по отношению к металлу корпуса реактора.

Мы выполнили большую аналитическую работу по обобщению имеющихся данных с тем, чтобы с достаточной долей консерватизма оценить состояние металла корпуса реактора второго блока Армянской АЭС. Проведенные исследования подтвердили, что корпус этого реактора, как и все корпуса ВВЭР- 440 того же года производства, нуждается в отжиге. Опираясь на предшествующий опыт, базу данных, накопленную за долгие годы, результаты предыдущих исследований, данные, представленные заводом-изготовителем, и понимание того, как может варьироваться указанный заводом химический состав металла, мы подготовили обоснование необходимости, возможности и эффективности отжига.

Сложнейшая технологическая операция прошла успешно. Материал корпуса реактора приведен практически в исходное состояние. Без отжига его дальнейшая эксплуатация была бы небезопасна, теперь же корпус второго блока реактора Армянской АЭС получил вторую жизнь.

- Изменилось ли оборудование, используемое для отжига?

- За достаточно долгий срок эксплуатации любое оборудование изнашивается, а первый отжиг был произведен в 1987 году на третьем блоке Нововоронежской АЭС. Принцип действия установки для отжига не меняется, но она сама производилась заново уже не раз. Разумеется, менялась и электроника, поскольку процесс нужно четко отслеживать, регулировать нагрев, чтобы он происходил в заданном диапазоне.

- Насколько мне известно, при продлении срока эксплуатации станций отжиг используется не всегда. Значит ли это, что в одних случаях охрупчивание происходит, а в других нет? Но разве корпуса реакторов делают не из одних и тех же материалов?

- Ничего одинакового нет: материалы одной и той же марки могут отличаться по химическому составу в пределах диапазона, регламентированного марочным составом. Как я уже говорил, критичным элементом в корпусах реакторов ВВЭР- 440 является сварной шов, расположенный напротив активной зоны, при этом самое негативное воздействие на металл оказывают медь и фосфор. Их содержание необходимо максимально ограничивать, поскольку материалы с высоким содержанием этих элементов значительно больше подвержены деградации. Но в советские годы, когда реакторы серии ВВЭР-440 только начали производиться, жесткой регламентации по содержанию меди и фосфора не было (причем не только в СССР). Позднее эта проблема была осознана, и содержание вредных элементов стало жестко регламентироваться.

Корпуса реакторов рассчитываются на аварийное расхолаживание, при котором происходит потеря теплоносителя из первого контура. Эту потерю необходимо компенсировать заливом резервной воды, чтобы не оголить активную зону. Эту воду условно называют холодной, потому что ее температура ниже, чем температура стенки корпуса реактора. И тут возникает серьезная угроза: если в горячий стакан налить холодной воды, он может лопнуть. Чтобы этого не произошло с корпусом реактора, прочность материала должна соответствовать напряженному состоянию, возникающему при заливе холодной воды. Если такое соответствие есть, реактор продолжает эксплуатироваться. А если нет, то его свойства нужно восстановить, то есть выполнить отжиг.

- Разрабатываются ли новые материалы, использование которых может продлить срок эксплуатации реактора?

- Новые материалы разрабатываются, но появляются они не так часто. Мы занимаемся проверкой их радиационной и температурной стойкости. Например, для серии ВВЭР-1000 используется материал с несколько другим химическим составом, чем тот, что был использован для корпусов реактора ВВЭР-440. Ставится задача повышения мощности установки, а значит, увеличиваются размеры активной зоны и корпуса реактора, возрастает нагрузка, толщина стенки корпуса реактора требует увеличения. Не все материалы подходят для таких габаритов, поэтому приходится варьировать их химический состав. Сейчас уже производятся и эксплуатируются корпуса реакторов серии ВВЭР-1200. Эта модификация не сильно отличается от предыдущих, но содержание вредных примесей удалось значительно ограничить.

- После завершения отжига состояние материалов анализируется?

- Работа, которую мы выполнили, позволила оценить состояние материала как до, так и после отжига. Расчеты прочности корпуса реактора были выполнены по обоснованным нашим институтом исходным данным. Добавлю также, что нашим институтом разработана и будет реализована программа сопровождения корпуса реактора второго блока Армянской АЭС после отжига. Мы подготовим специальные образцы, которые будут загружены в реактор для контроля его состояния.

Теперь, когда важнейший этап восстановительных работ завершен, мы уверены, что жизнь второго блока Армянской АЭС будет долгой и безопасной.