Росатом подвел итоги выполнения атомного национального проекта за 2023 год

В Госкорпорации «Росатом» подвели итоги выполнения Комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации» за 2023 год. Всего по итогам прошлого года организации Росатома выполнили по программе более 80 НИОКР.

Текущая степень готовности объектов капитального строительства по первому федеральному проекту составляет 53%, второму – около 55%, третьему – 44%, пятому – около 51%.

За три года реализации программы организации Госкорпорации «Росатом» выполнили более 150 госконтрактов на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР). Среди ключевых разработок, которые уже сегодня внедряются в атомной промышленности: технологии роботизации производств, новые материалы и технологии печати из этих материалов и прочее.

Примером внедрения разработанных технологий может служить открытие на площадке Научно-технологического университета «Сириус» роботизированной линии, предназначенной для обучения студентов, преподавателей и специалистов. Запущены опытные образцы 3D-принтеров, печатающих керамикой и композитными материалам, разработаны облегченные стальные сплавы повышенной прочности.

По созданию «Новой атомной энергетики» (первому федеральному проекту) в 2023 году прошли пуско-наладочные работы оборудования на модуле фабрикации топлива и испытание линии производства смешанного нитридного уран-плутониевого топлива для реакторной установки БРЕСТ-ОД-300. Проведены испытания напорно-расходных характеристик опытного образца главного-циркуляционного насосного агрегата (ГНЦА) на стенде приемо-сдаточных испытаний.

Специалисты провели ведомственную экспертизу на сооружение энергоблока №5 Белоярской АЭС, предложили к строительству энергоблок мощностью более 1200 МВт на быстрых нейтронах с референтным для этой АЭС натриевым теплоносителем. Реакторная установка типа БН-1200М входит в часть инновационного технологического комплекса замыкания ядерного топливного цикла и относится к Поколению IV.

Вблизи поселка Усть-Куйга на севере Республики Саха (Якутия) реализуется проект первой российской атомной станции малой мощности с реакторной установкой РИТМ-200Н. 21 апреля получена лицензия Федеральной службы по экологическому технологическому и атомному надзору на размещение Якутской атомной станции малой мощности в Усть-Янском улусе Республики Саха (Якутия). 29 августа в поселке Усть-Куйга состоялась торжественная церемония открытия первого временного городка для строителей, участвующих в проекте сооружения атомной станции малой мощности (АСММ). В 2024 году планируется получение лицензии на сооружение и начало основного этапа строительно-монтажных работ на площадке АСММ. Ввод атомной станции малой мощности в эксплуатацию в поселке Усть-Куйга запланирован на 2028 год.

В части создания экспериментально-стендовой базы для двухкомпонентной атомной энергетики (второго федерального проекта) главным событием года стало завершение одного из ключевых этапов сооружения многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах МБИР — установка корпуса реактора в проектное положение и монтаж купола здания. Строители установили 22 арки, каждая из которых весит 74 тонны. Завершение этого процесса говорит о закрытии теплового контура здания реактора. Это дает возможность приступить к монтажу основного технологического оборудования, выполнению специальных, монтажных и отделочных работ. Кроме того, проект МБИР вошел в число участников международной платформы БРИКС-GRAIN (Global Research Advanced Infrastructure Network, эта платформа, основанная по инициативе России, призванная обеспечить доступ ученых из стран БРИКС к проектам класса «мегасайенс»).

В области разработки термоядерных и плазменных технологий (третий федеральный проект) главным событием стала демонстрация удержания плазмы с термоядерной температурой электронов в токамаке Т-15МД (НИЦ «Курчатовский институт») в течение более двух секунд. Это рекордный результат для российских установок, а также рекорд в мировой практике по выходу на такие показатели с момента энергетического пуска установки (менее года).

Дальнейшая перспектива развития работ в области управляемого термоядерного синтеза связана с созданием токамака с реакторными технологиями (ТРТ), сооружение которого планируется в Троицком институте инновационных и термоядерных исследований (ГНЦ РФ ТРИНИТИ, входит в Росатом). В 2023 году в ГНЦ РФ ТРИНИТИ выполнены работы очередного этапа создания инфраструктуры комплекса ТРТ. В НИИЭФА имени Д.В. Ефремова начата разработка экскизного проекта, а в «ИТЭР-Центре» Госкорпорации «Росатом» (совместно с троицкими учеными, НИЦ «Курчатовский институт» и институтами РАН) – программы исследований для создаваемого объекта. Эта установка станет прототипом будущего опытно-промышленного термоядерного реактора.

Также создан экспериментальный образец нейтронного источника на базе плазменных ускорителей. Такой импульсный источник нейтронов станет важным исследовательским инструментом в сфере термоядерных технологий. В процессе разработки технологии литиевой защиты первой стенки реактора и дивертора специалисты изготовили два инжектора с внешней подачей лития для действующих токамаков Т-15МД и Т-11М, создали приемную пластину литиевого дивертора токамака Т-15МД. Эта технология позволит сделать качественный шаг для достижения реакторных режимов работы термоядерных установок.

Кроме того, изготовлен ускоритель плазмы с внешним магнитным полем для прототипа плазменного ракетного двигателя с повышенными параметрами тяги (не менее 6 Н) и удельного импульса (не менее 100 км/с). Средняя мощность такого двигателя, работающего в импульсно-периодическом режиме, может достигать 300 кВт. Создание плазменного ракетного двигателя мощностью в несколько сотен киловатт в будущем позволит обеспечить нашей стране достижение технологического лидерства в этой сфере и выйти на новый уровень покорения космоса, осуществлять межпланетные перелеты, а также регулярный обмен грузами между Землей и Луной.

Изготовлены ключевые узлы макета модуля драйвера для лазерного термоядерного синтеза с диодной накачкой. Параллельно с этим создается уникальный исследовательский стенд, позволяющий исследовать физические процессы и явления, возникающие при диодной накачке и криогенном охлаждении активной среды; моделировать, изучать и испытывать сложные лазерные системы; отрабатывать лазерные субсистемы и схемы в широком диапазоне их функционирования. Исследования ученых в этом направлении позволят выйти на мировой уровень развития мощных лазерных установок, функционирующих в импульсно-периодическом режиме.

Значимые результаты получены подведомственными Минобрнауки России институтами РАН и университетами в области разработки инновационных систем дополнительного нагрева плазмы, генерации тока, инжекции топлива. Эти системы необходимы для реализации проекта ТРТ и последующего вывода термоядерных технологий на уровень практической энергетики

По четвертому федеральному проекту ученые Росатома, Российской академии наук, НИЦ «Курчатовский институт», а также специалисты вузов разрабатывают новые материалы, которые обеспечат технологический прорыв реакторных технологий IV поколения.

В частности, в прошлом году ученые получили новые дисперсно-упрочненные оксидами (ДУО) стали и сплавы (на базе систем Fe-Cr-Al и Ni-Cr-Mo), нужные для создания материала оболочек ядерного топлива, а также образцы карбидо-кремниевых (SiC) волокон длиной не менее 5 м и макеты элементов тепловыделяющих сборок на основе карбида кремния. Новые конструкционные материалы создаются для быстрых реакторов, которые наравне с водо-водяными реакторами (ВВЭР) лежат в основе новейшего направления – двухкомпонентной атомной энергетики.

Для развития технологий ВВЭР ученые Росатома и Курчатовского института в кооперации со специалистами Машиностроительного дивизиона Госкорпорации машиностроительного дивизиона Госкорпорации (АО «НПО «ЦНИИТМАШ», АО «АЭМ-технологии») создали промышленные образцы элементов корпуса реакторов, внутрикорпусных устройств и сварных элементов из новых конструкционных сталей. Таким образом, обеспечены характеристики и возможность производства корпусов реакторов с оболочкой меньшей толщины IV поколения: ВВЭР-С (толщиной до 210 мм) и ВВЭР-СКД (275 мм) – на существующих технологических мощностях машиностроительных заводов Российской Федерации.

В кооперации с НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» в 2023 году ученые изготовили промышленные образцы изделий из новой марки коррозионностойкой стали с повышенными прочностными свойствами. Эти конструкционные материалы позволят на четверть сократить вес реакторной установки АСММ.

Важным достижением прошлого года в области новых материалов стало завершение работ по созданию количественной методики ускоренных испытаний (ионного облучения). Ее успешное внедрение позволит значительно минимизировать сроки разработки и обоснования кандидатных материалов для реакторных установок – с нескольких лет до 1-3 месяцев. 10 материалов успешно прошли исследования по этой методике. В настоящее время разработан проект ГОСТа.

Специалисты НИКИЭТ (предприятие Госкорпорации «Росатом») по заказу Горно-химического комбината (дивизион Росатома «Экологические решения» Росатома) в прошлом году завершили разработку эскизного проекта исследовательского жидкосолевого реактора (ИЖСР), содержащего принципиальные конструктивные решения. Это важный этап на пути создания реакторной установки, которая послужит базисом отработки жидкосолевой технологии и позволит в дальнейшем создать полномасштабный жидкосолевой реактор – сжигатель минорных актинидов.

Значимым результатом работ по созданию фабрики сверхтяжелых элементов, которая призвана стать мировой базой для будущих исследований сверхтяжелых ядер, стала разработка специального оборудования. Оно нужно для создания экспериментального масс-сепаратора (наработка изотопов) и сильноточного инжектора многозарядных ионов – следующего шага ученых Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) и Росатома (РФЯЦ-ВНИИЭФ и ГНЦ НИИАР). 

В аддитивном направлении создана целая линейка новых 3D-принтеров. В частности, ученые химико-технологического кластера научного дивизиона Росатома создали два 3D-принтера для печати изделий из керамических и полимерных композиционных материалов, необходимых в атомной энергетике. Такие установки позволяют производить геометрически сложные изделия с высокой термостойкостью и способностью долговечной работы в агрессивных средах. Более того, они помогают получать изделия, которые ранее невозможно было производить с использованием традиционных методов, при этом сам процесс изготовления в 2-3 раза быстрее и экономичнее.

Сотрудники НИИ НПО «ЛУЧ» создали первую отечественную установку электронно-лучевой аддитивной наплавки для изготовления крупногабаритных изделий из тугоплавких сплавов. Такие изделия используются в реакторных установках. За счет применения новой технологии трудозатраты и время производства нужных деталей могут быть оптимизированы в 3-4 раза. Ученые этого же института разработали установку горячего изостатического прессования, которая обладает системой ускоренного охлаждения рабочей зоны. Это позволяет объединить операции прессования и интенсивной термической обработки сталей и сплавов, а также значительно сократить технологическое время процесса. В результате использования такого оборудования изделие приобретает однородную структуру и становится более прочным.

Специалисты АО НПО «ЦНИИТМАШ» изготовили высокотемпературный 3D-принтер (установка ВТСЛП), в основе которой лежит отечественная система сканирования лазерного излучения НИИ НПО «ЛУЧ» (входит в научный дивизион Росатома) и системы управления, построенной на базе отечественного программного и аппаратного обеспечения. Особенностью установки ВТСЛП стал подгорев зоны построения до температуры 800°С и наличие систем непосредственного контроля за процессом печати. Применение высокотемпературного подогрева, в том числе, позволяет синтезировать изделия из материалов, склонных к трещинообразованию, а наличие систем контроля обеспечит повторяемость при серийном аддитивном производстве.

В 2023 году Композитный дивизион освоил промышленное производство им же разработанного сверхвысокопрочного среднемодульного углеродного волокна, которое в настоящий момент квалифицируется в технологии изготовления перспективных изделий на предприятиях Росатома, а полимерный композиционный материал (препрег) проходит квалификационные испытания в конструкциях хвостового оперения самолета МС-21.

В области отработки технологий серийного строительства энергоблоков АЭС (пятого федерального проекта) завершен монтаж корпуса реактора и монтаж турбоустановки на первом энергоблоке Курской АЭС 2 — первой в России станции, на которой сооружают инновационные энергоблоки ВВЭР-ТОИ. При строительстве Курской АЭС 2 применяются новые подходы, позволяющие сократить сроки строительства, улучшить экономические показатели. Так, например, используется несъемная опалубка, ведется бетонирование самоуплотняющимися бетонами. Широко применяется интегрированная технология управления жизненным циклом сложных инженерных объектов технология Multi-D. Так, в процессе сооружения Курской АЭС-2 развернута Multi-D Project – Система управления строительно-монтажными работами (СМР), предназначенная для формирования и оптимизации графика СМР 4 уровня и организации эффективного взаимодействия между генподрядчиком и субподрядными организациями. Система Multi-D Project внедрена также на АЭС «Эль-Дабаа» в Египте.

Комплексная программа «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ» (КП «РТТН») разработана Госкорпорацией «Росатом» совместно с НИЦ «Курчатовский институт», Российской академией наук, а также Министерством науки и высшего образования РФ. Она включает разработку новых передовых технологий и материалов, образцов новой техники, техническое перевооружение, строительство уникальных комплексов и объектов инфраструктуры в области атомной энергетики и управления реакциями термоядерного синтеза, а также атомных станций малой мощности. В апреле 2022 года указом Президента РФ принято решение о продлении КП РТТН до 2030 года. Головной научной организацией по КП РТТН определен НИЦ «Курчатовский институт».