За нами Средмаш

Ирик Имамутдинов
12 февраля 2007, 00:00

Попытки вытолкнуть нас с традиционных рынков ядерного топлива привели к серьезной аварии. Сегодня и венгры, и чехи, и финны предпочитают использовать на реакторах советского дизайна наши твэлы

Рельеф местности в Венгрии показался мне скучноватым. Стоило ли древним венграм менять шило на мыло, перекочевав с прибельских степей в Южном Предуралье на придунайские равнины? Разве что предки то ли моих родичей башкир, то ли еще кого-то там, уж не помню, кого точно, в версии Льва Гумилева — так напирали на мадьяр, что те решились на такой дальний кочевой переезд. Правда, Ференц Лебер, начальник реакторного зала атомной станции «Пакш» (кстати, выпускник Московского энергетического института, как и многие специалисты венгерской АЭС), во время ужина в винном погребке попытался было поспорить в моем лице с Гумилевым, утверждая, что уральская теория происхождения венгров появилась исключительно в результате инсинуаций австрияков, но был неубедителен, и я остался при своем мнении.

Ференц встретил нас в аэропорту и сопровождал до АЭС «Пакш», а потом и на самой станции. Назначение его нашим гидом означало, видимо, особое расположение принимающей стороны к московским журналистам. Впрочем, честь эта досталась нам без труда — на нас упала тень славы российских специалистов-атомщиков. Мы-то как раз и приехали в Венгрию, чтобы посмотреть на проделанную ими за без малого четыре года работу, решившую в итоге проблему, которая все это время стояла как кость в горле у венгерских атомщиков.

Ференц Лебер, чье воображение еще до этнографических экскурсов я успел потрясти тем, что знал о наличии карбида бора в регулирующих стержнях опекаемых им реакторов, первым из очевидцев рассказал мне о возникших на «Пакше» трудностях, которые и вызвали необходимость этой самой работы. Потом уже его рассказ дополнился комментариями других специалистов. А в целом картинка получилась такая.

О вреде накипи

Ночью 10 апреля 2003 года приборы второго блока венгерской атомной электростанции «Пакш» зафиксировали появление радиоактивных инертных газов. Обеспокоенные операторы, проделав необходимые измерения, выяснили: источником ненормативной радиации стал бак для промывки кассет — тепловыделяющих сборок (ТВС), установленный неподалеку от реактора в бассейне №1.

Вообще-то при обычных условиях эксплуатации атомного реактора такой бак не предусмотрен. Необходимость в нем появилась вот из-за чего. Если по-простому, атомный блок — это набор металлических сосудов, таких как реактор, парогенераторы, компенсаторы давления и пр. Сердце станции — реактор, в который вставляют ТВС, представляющие собой сборки трубок (твэлов — тепловыделяющих элементов) с помещенным внутрь ядерным топливом — таблетками диоксида урана-235 с различной степенью обогащения. Время от времени на блоке проводятся планово-профилактические работы (ППР), во время которых топливные сборки из реактора вынимаются и выдерживаются в бассейне №1, а после ремонта они ставятся назад в реактор. Так вот, после проведения совершенно рутинной работы — промывки парогенераторов второго блока — помещенные в реактор сборки, которые до ППР работали совершенно нормально, вдруг стали покрываться так называемыми магнетидными отложениями. Попросту говоря, стала образовываться накипь наподобие той, что появляется на дне чайника или тэнах других электронагревательных приборов, которые работают с жесткой водой. При нормальной работе реактора такого быть никак не должно.

Естественно, из-за отложений теплообмен в ТВС нарушился, и энергоблок серьезно сдал в мощности. Мало того — нормы ядерной безопасности требуют четкого соблюдения параметров так называемых проходных сечений, то есть зазора между твэлами, а они тоже нарушились. У венгров был выбор: либо захоронить поврежденные накипью ТВС, либо промыть их, как это делают хозяйки с помощью уксусного раствора. Выбрасывать дорого и жалко, промыть дешевле. В реакторе промывать было нельзя, поэтому они заказали немцам (атомному подразделению компании Siemens, вошедшей затем в Framatome ANP, которая, в свою очередь, входит в состав франко-германского консорциума AREVA NP) бак для отмывки ТВС от магнетидных отложений. Немцы его сделали, поставили на время в бассейн №1, операторы с помощью специальной перезагрузочной машины вставили в него 30 попорченных сборок для промывки, и очистка началась. В реакторе же «подкрутили» химию, поставили чистые сборки, и блок продолжил работать уже в нормальном режиме, без образования накипи.

Как раз с баком что-то и случилось апрельской ночью 2003 года. Кинулись к приборам — оказалось, что внутри герметично закрытого бака параметры давления и температуры жидкости, которой омывались ТВС, были значительно выше нормы. Потом уже поняли, что в баке образовался «нерасчетный» газовый пузырь — вообще-то весь объем бака должен был быть заполнен очистительной жидкостью, — и часть длины ТВС осталась без жидкостного охлаждения. При расчетной температуре примерно сто градусов оголившиеся части циркониевых трубок твэлов и других элементов сборки накалились до тысячи (!) градусов. Жидкость при соприкосновении с раскаленной металлической поверхностью быстро превращалась в пар. Под растущим давлением быстрообразующегося газового пузыря уровень раствора уменьшался, увеличивая площадь неомываемого металла, который все сильнее нагревался из-за продолжающегося тепловыделения урановых таблеток при отсутствии качественного жидкостного теплосъема.

Похоже на то, что немцы, контролирующие процесс очистки кассет, попросту прошляпили момент, когда образовался газовый пузырь. Замечу для политкорректности, что ни Ференц Лебер, ни другие мои собеседники слово «прошляпили» не употребляли.

Хотя сам реактор продолжал работать исправно и проблем в первом (радиоактивном) контуре не возникло, блок от греха подальше заглушили.

Решительный Няго

 pic_text1 Фото предоставлено ОАО «ТВЭЛ»
Фото предоставлено ОАО «ТВЭЛ»

Крышку бака сняли, произошел небольшой тепловой взрыв, скорее даже выброс газов, который и довершил дело: под воздействием восходящих газовых потоков ставшие хрупкими сборки разрушились и обвалились, образовав на дне бака под слоем воды приличную кучу радиоактивного мусора весом более пяти с половиной тонн, почти четыре тонны из которых — облученное. Комиссия МАГАТЭ позже скрупулезно подсчитала, что жители ближайших населенных пунктов вокруг атомной станции получили из-за радиоактивного выброса по 0,13 микрозиверта. Это в 80 раз меньше облучения, получаемого при просвечивании челюсти. То есть, к счастью, ничего серьезного для окружающего мира не произошло.

В мае 2003 года венгры провели тендер на устранение последствий инцидента — необходимо было очистить сначала бак от радиоактивного мусора, а затем утилизировать и сам бак, освободив бассейн №1 для полноценной эксплуатации второго блока. В тендере участвовали российская компания ТВЭЛ и та же Framatome. Европейцы выставили цену 12 млн евро, россияне — 5 млн (примерно такая сумма и была заработана в итоге ТВЭЛом, еще столько вложила венгерская сторона). На самом деле тендер был чистой формальностью. Оставив все политические реверансы, венгерские атомщики на этот раз напрямую позвонили генеральному директору ТВЭЛа Александру Няго (к несчастью, безвременно скончавшемуся в мае прошлого года), убедительно попросили его помочь и определиться в течение недели. Решительный Няго, проведя всего несколько коротких телефонных консультаций, уже через два часа перезвонил руководителю MVM (венгерский аналог РАО ЕЭС, управляющий и «Пакшем») Иштвану Кочишу и дал положительный ответ. По интонациям Кочиша, предложившего тост в память покойного Александра Николаевича на ужине в том самом винном погребке, где отмечалось успешное завершение проекта, было понятно, что между партнерами сложились не только формальные отношения. Нынешний глава ТВЭЛа - исполняющий обязанности генерального директора Антон Баденков подтвердил, что коммерческие интересы не стояли на первом месте в сделке, состоявшейся осенью 2003 года: «Подписанный контракт на проведение восстановительных работ не рассматривался нами только с коммерческой стороны. Просто в трудный для наших венгерских коллег момент мы протянули руку помощи». Венгерские и европейские СМИ сразу же прошлись по новоиспеченной сделке, выразив сомнения в возможности компании ТВЭЛ справиться с задачей и назвав российских специалистов «несерьезными». Напортачившие же немцы, проиграв тендер, в кулуарах признавались своим конкурентам, что испытали чувство облегчения, узнав о победе ТВЭЛа, настолько сложной казалась им предстоящая работа, и вполне полагались на возможности русских профессионалов, «за которыми стояла русская атомная отрасль и атомная наука».

Российские специалисты с задачей действительно справились отлично. По словам генерального директора АЭС «Пакш» Йожефа Ковача, «реализация проекта заняла три года шесть месяцев и пять дней, и это рекорд для такой технически сложной задачи». К выполнению работ по контракту ТВЭЛ привлек российские компании с большим опытом обращения с ядерным топливом, проектированием и изготовлением нестандартного оборудования: НИИ атомных реакторов из Димитровграда, РНЦ «Курчатовский институт», ОКБ «Гидропресс», фирму «Сосны», Озерский завод нестандартного оборудования, а также Машиностроительный завод в подмосковной Электростали. Уникальные герметические пеналы для радиоактивных отходов с отводом газов спроектировали в питерском НИПИЭТе (о таких пеналах, по утверждению директора — научного руководителя по исследованию ядерного топлива НИИ атомных реакторов Валерия Смирнова, мечтали американцы при ликвидации аварии на «Три-Майл Айленде», но не смогли их создать, из-за чего стоимость работ превысила миллиард долларов). На подготовительный период ушло почти три года — за это время было разработано, изготовлено и доставлено на станцию «Пакш» оборудование общим весом 26 тонн, а также комплект инструментов и вспомогательного оборудования из 250 наименований. Осталось мусор вытащить и упаковать — на это ушло всего два месяца.

Венгры попытались сэкономить

Во время экскурсии 29 января нас подводили к этому злосчастному бассейну №1 с баком, из которого за месяц до этого наши специалисты с венгерскими коллегами вытащили последние радиоактивные обломки. Перед торжественной пресс-конференцией, проходившей в нескольких шагах от работающего реактора, нас попросили надеть бахилы, белые халаты и кепочки-бейсболки, при выходе из реакторного зала нас по одному пропускали через рабочую арку-дозиметр, которая показывала, что радиации на нас нет. Как пошутил один из венгерских сопровождающих, ее до нас успели собрать наши венгерские коллеги. Шуточки в сторону журналистов были понятны: как говорили работники станции, венгерские СМИ подняли изрядный вой, рассказывая совершенно невероятные истории о случившемся.

Может, потому и вырос мой личный рейтинг в глазах начальника реакторного цеха, что еще до пресс-конференции я спрашивал его исключительно о технических подробностях происшедшего на втором блоке и о самой станции. Все четыре ее блока по 440 МВт были пущены один за другим во второй половине 80-х годов прошлого века, так что по средним российским меркам «Пакш» — станция молодая. Для небольшой Венгрии она системообразующая: в прошлом году «Пакш» выработал почти 38% венгерской электроэнергии, и это несмотря на долговременный простой одного из блоков. В последние годы станцию модернизировали: за счет увеличения мощности реактора и КПД турбин мощность блоков довели до 510 МВт — в том числе и руками российских специалистов. Заметим, кстати, что такая модернизация выполнена на всех заграничных блоках нашего дизайна, кроме болгарских и украинских; не проводилась модернизация атомных блоков как целостная программа и в самой России. Между тем ее реализация могла бы прибавить нашей энергетике еще около двух атомных гигаватт недорогих мощностей — это без малого два отдельных блока по миллиону мегаватт, которые могли бы реально посодействовать росту доли ядерной энергетики в стране без излишнего давления на бюджет и психику обывателей.

 pic_text2 Фото предоставлено ОАО «ТВЭЛ»
Фото предоставлено ОАО «ТВЭЛ»

Топливо на станцию поставляется российское, произведенное на принадлежащем корпорации ТВЭЛ Машиностроительном заводе, что работает в подмосковной Электростали. Хотя беда случилась с нашим топливом, но — по вине немцев. Этого-то европейские СМИ из-за политической ангажированности предпочли не заметить, в их логике виноватой осталась «русская станция». У меня сложилось впечатление, что все было наоборот и проблемы начались как раз из-за политики отказа от русского или советского. Валерий Смирнов считает, что проблема с магнетидными отложениями могла возникнуть из-за того, что реактор промывали раствором, химический состав которого отличался от нормативного. На остальных энергоблоках «Пакша» все было в порядке, потому что эксплуатационники при проведении ППР придерживались нормативной советской документации. По идее, говорит Смирнов, если соблюдается весь пакет технической документации, то ТВС должны прослужить весь цикл, от установки в реактор до замены, — для серийных ТВС российского производства срок службы составляет четыре-пять лет. Похожие проблемы с отложениями случались также на Нововоронежской станции и финской АЭС «Ловиза», причем специалисты, объясняя причины появления накипи, также грешили на экспериментальное изменение во время ППР химсостава промывочной жидкости. Но там в отличие от «Пакша» от дефектных сборок, по нашим сведениям, просто отказались, отправив их на пристанционное хранение.

В «Пакше» руководствовались нормальными коммерческими соображениями. Стоимость тридцати ТВС российской сборки, по оценкам, составляет от 13 млн до 17 млн долларов, прослужить они могли еще несколько лет. Промывка же сборок даже по спецтехнологии могла обойтись в сумму на порядок меньшую. Вступившие в Евросоюз венгры выбрали для этой работы, как сами мне сказали, «по результатам международных референций» атомное подразделение Siemens. Надо сказать, что немцы подошли к делу с присущей им дотошностью. За словосочетанием «промывочный бак» на деле стоит высокотехнологический металлический шедевр, представляющий собой идеально сваренную двухстеночную конструкцию наподобие термоса. По словам Валерия Смирнова, они смогли подобрать и высококачественный раствор для промывки сборок. Тем не менее, по единогласной оценке и наших специалистов, и венгерского Атомэнергонадзора, и МАГАТЭ, исполнители совершили ошибку в проектировании, которая и привела в итоге к аварии. Как рассказывает Валерий Смирнов, ошибка эта заключалась в том, что в баке зоны патрубков ввода и вывода раствора оказались на одном уровне. Полностью признали свои ошибки и в самой Framatome ANP, и компания выплатила все положенные штрафы и компенсацию за нанесенный ущерб и простой ядерного энергоблока.

Безальтернативный поставщик

Александр Няго принял в 2003 году непростое политическое решение, оставившее за нами венгерский рынок. В то время когда началась вся эта бодяга с очисткой сборок, венгерская сторона под давлением ЕС уже начала вести консультации с Framatome о возможных поставках топлива, и в компании подумывали о подготовке технической документации на выпуск ТВС для «Пакша». В 1999 году чиновники ЕС потребовали, чтобы все страны Европейского союза в обязательном порядке имели альтернативного поставщика ядерного топлива, причем отдавали предпочтение европейским поставщикам. Нетрудно посчитать возможные потери России при утрате одной такой АЭС, как «Пакш». В активную зону реактора ВВЭР-400 загружается 349 сборок, каждая из которых стоит около полумиллиона долларов — точные цифры не называются. Практическое время работы ТВС, за которое эффективно выгорает топливо, — четыре года, на станции четыре блока, так что можно считать, что на всей станции за год происходит полная замена ТВС для одной активной зоны (реально немного больше) на сумму около 130–140 млн долларов.

В 2000 году русские уже потеряли один блок ВВЭР-440 (кстати, здесь мощность блока, как и на «Пакше», поднята до 510 МВт) на финской «Ловизе». Но хитрые финны, привыкшие доверять российской атомной технике безо всяких политических сантиментов, побоялись, по словам вице-президента по науке корпорации ТВЭЛ Петра Лавренюка, переключить сразу оба блока «Ловизы» на топливо английской компании BNFL и, сделав уступку ЕС, оставили-таки один блок работать на нашем топливе. В конце прошлого года в результате победы ТВЭЛа над BNFL в международном тендере между нашей компанией и Fortum (которой принадлежит «Ловиза») было заключено соглашение о поставках топлива с осени 2007 года и на первый «английский» блок станции. По мнению наших специалистов, у финнов просто было время сравнить российское и английское топливо по экономическим и технологическим показателям.

Чехи тоже помыкались с топливом американской Westinghouse, которое используется на станции «Темелин» на блоках большей мощности ВВЭР-1000. СМИ писали о разгерметизации пяти твэлов и отказе американцев устранить пробоины в них, для утряски вопроса в Америку будто бы летала целая чешская делегация. Но, по нашим сведениям, набор претензий к американской стороне значительно шире, специалисты говорят, в частности, что американские твэлы гнутся, из-за чего возникают проблемы с проходными сечениями. Не в последнюю очередь это стало причиной того, что чехи отдали предпочтение российским производителям в тендере прошлой весной.

Теперь, похоже, потерь не будет. Проблема не в том, считает Валерий Смирнов, что американцы или европейцы не могут делать приличного топлива — для своих реакторов они изготавливают топливо очень хорошего качества. Но изготовление ТВС для реакторов советского дизайна — для них своего рода экзотика, и, конечно, они не знают работу нашего реактора так досконально, как наши изготовители топлива. По словам Петра Лавренюка, им приходится по новой осваивать массу вещей, с которыми наши имеют дело десятилетиями: нюансы гидравлики, термодинамики, химии и т. д. Зарубежные компании облегчили бы себе жизнь, изготавливая топливо по нашим патентам, — но тогда им пришлось бы купить технологии у российской стороны, а они едва ли на это пойдут.