Как заглянуть внутрь атомного реактора⁠⁠

В России есть такие удивительные места, что человек, там побывавший, больше никогда не сможет думать о нашей Родине плохо. Он вдруг начинает четко понимать, если не понимал этого раньше, что мы живем в одной из самых технологически развитых стран мира.

В 2011 году, когда проекту "Сделано у нас" исполнился всего лишь год, мне выпала уникальная возможность посетить один из крупнейших научно-исследовательских центров России, расположенный в городе Димитровград. Речь идет о Научно-исследовательском институте атомных реакторов, или НИИАР. Сейчас там много нового, многое из того что там сейчас реализовано, или реализуется, тогда в 2011 году только обсуждалось. Например, во всю идет строительство МБИР (Многоцелевой Быстрый Исследовательский Реактор) - крупнейшего из действующих и сооружаемых на планете исследовательских реакторов. Построен и открыт «Федеральный научно-клинический центр медицинской радиологии и онкологии» - работающий во взаимосвязи с НИИАР. Но и то, что вы увидите в этом репортаже продолжает работать, а Россия благодаря этому занимает весомые позиции на мировом рынке изотопов.

Наш визит совпал с началом производства нового изотопа — Молибдена-99. Этот изотоп играет важную роль в медицине, особенно в диагностике заболеваний. Однако непосредственно для диагностики используется не сам Молибден-99, а его производный изотоп — Технеций-99М. Особенность таких изотопов заключается в их коротком периоде полураспада: у Молибдена-99 он составляет всего 66 часов, а у Технеция-99 — всего 6 часов. Это означает, что изотопы нельзя хранить впрок — их необходимо производить непрерывно и оперативно доставлять заказчикам. При этом оплата производится не за объем отправленного продукта, а за количество, полученное потребителем.

Рынок Молибдена-99 огромен, и спрос на него значительно превышает предложение. Ситуация обострилась после вывода из эксплуатации двух реакторов — одного в Канаде и другого в Европейском Союзе. Это привело к резкому росту цен на изотопы, и Россия, выходя на этот рынок, имеет все шансы стать одним из ключевых игроков. Однако важно не только быть производителем Молибдена-99, но и активно использовать его внутри страны, особенно в медицине. Этот изотоп крайне важен для диагностики онкологических заболеваний, которые занимают второе место по смертности после сердечно-сосудистых болезней, и их распространенность продолжает расти.

Для решения этой задачи рядом с НИИАР уже начато строительство крупного медицинского центра. Это позволит оперативно доставлять изотопы потребителям, решая проблему их короткого срока жизни. На данный момент производственная мощность составляет 800 кюри в неделю, но ведутся работы по строительству двух новых реакторов, что увеличит мощность до 2500 кюри в неделю.

Производство изотопов начинается именно здесь, в Димитровграде, и это открывает перед Россией новые перспективы как на внутреннем, так и на мировом рынке.

На территории расположены пять из шести реакторов, которые принадлежат НИИАР. Три из них могут использоваться для производства Молибдена-99. Это особенно важно, поскольку реакторы периодически останавливаются для технического обслуживания, и наличие нескольких работающих установок позволяет избежать остановки производственного процесса. Также стоит отметить, что в центре работает много молодых специалистов, что подчеркивает динамичное развитие института и приток новых кадров.

Конечно сам пульт не производит впечатления чего-то мегатехнологичного. Но на вопрос «а почему такие старые переключатели», главный инженер реакторного комплекса ответил «а зачем менять, они так сделаны, что еще лет 40 прослужат. Важнее, что за щитами, а там все новое».

Безопасность реакторов здесь заслуживает отдельного внимания. Защита организована на самом высоком уровне и включает множество ступеней. Все системы продуманы до мелочей, причем механизмы безопасности спроектированы так, чтобы не зависеть от одного и того же фактора. Например, электроснабжение института устроено следующим образом. На территории есть подстанция, которая получает питание от одного источника в Ульяновской сети и двух — в Самарской. Если вдруг произойдет авария на подстанции, в работу включается собственная ТЭЦ института. В случае неполадок и с ней, предусмотрены два дизельных генератора. А если и они выйдут из строя, есть резервный комплекс аккумуляторных батарей. Нас заверили, что сценарий, подобный аварии на «Фукусиме», здесь невозможен в принципе. И да, это та самая кнопка, которая гарантирует абсолютную безопасность.

Двигаемся в реакторный зал.

Вот этот красный квадрат — это реактор СМ, которым здесь особенно гордятся. Его уникальность заключается в том, что он способен производить практически любые изотопы. Как пояснил главный инженер, реактор отличается простотой до гениальности. Его активная зона представляет собой кубик размером 420×420×350 мм, при этом мощность этого небольшого объема достигает 100 мегаватт! Это впечатляющая энергоэффективность.

Однако стоит отметить, что это не энергетический, а исследовательский реактор, поэтому его нельзя использовать на АЭС. Во-первых, через него прокачивается огромное количество воды, но на выходе ее температура составляет всего 98 градусов, что недостаточно для вращения турбин. Во-вторых, реактор часто останавливается, так как на нем проводятся многочисленные эксперименты. Ученые буквально выстраиваются в очередь, чтобы загрузить в него различные вещества и облучить их нейтронами. Поэтому использовать его в двойном назначении, к сожалению, невозможно.

Тем не менее, в НИИАР есть и энергетический реактор, который позволяет институту продавать электроэнергию городу, выполняя роль небольшой АЭС.

Еще один реактор, расположенный здесь, — это РБТ. Он работает в паре с СМ. Дело в том, что топливо в СМ "выгорает" только на 50%, после чего его используют в РБТ. Этот реактор тоже удивителен, но по другой причине. Его уникальность в том, что вы можете буквально заглянуть внутрь. В отличие от традиционных реакторов, которые имеют толстый стальной корпус, РБТ защищен от радиации огромным бассейном с водой. Именно толща воды предотвращает выход радиации наружу, что делает его не только эффективным, но и необычным с точки зрения конструкции.

Завораживает! Кстати, вернусь к СМ. Ректор разработан и построен, ЕМНИП, в 61-м году. Но не стоит думать что он старый. Нет, дело в том, что конструктивно он реализован так, что все его части заменяемые, так что он постоянно обновляется. Так же, в начале 90-х была проведена его серьезная реконструкция, был изготовлен новый корпус, который поместили в старый. И еще, ректор уникальный, нигде в мире таких больше нет. После РБТ, отработавшее ядерное топливо идет на временное храниение. За 2 года, оно должно остыть. Хранят так же в толще воды.

В этих реакторах, в процессе облучения мишеней, и производится тот самый Молибден-99. Однако на этом процесс не заканчивается. Содержание молибдена в мишенях крайне мало, и его необходимо отделить от урана. Это делается химическим способом в специальном здании. Для транспортировки мишеней туда используются специальные защитные контейнеры, которые обеспечивают безопасность и предотвращают утечку радиации.

Полезного вещества кажется всего около килограмма, то есть такой небольшой объём внутри толщенного корпуса. Перевозят контейнер вот на таком автомобиле. Расстояние всего-то метров 200.

Продолжение следует.

Кстати, подписаться на сообщество «Сделано у нас» на Пикабу можно тут, а телеграм проекта здесь