Сергей Куренной Игорь Галабурда
Украина играет в опасные игры не только в политике и военных приготовлениях. Давным-давно русофобия взяла верх над здравым смыслом и в энергетике. Мы не будем сейчас про газ и уголь, хотя именно цены на эти ресурсы подтолкнули к новому опасному эксперименту в ядерной части энергетики. Мы говорим об опасных рекордах и экспериментах с ядерными реакторами. 30-го января украинская компания «Энергоатом» сообщила о включении в работу всех ядерных реакторов страны. Никогда до этого все блоки одновременно не были в работе. И не только на Украине, но и в СССР и в РФ. Это сложное оборудование требует постоянного обслуживания и плановых ремонтов. Если все загружены, значит регламентные работы не проводятся.
Ранее было сообщение о выведении одного из блоков на мощность более 100% расчётной. В 2016-м году между Westinghouse Electric Company (далее по тексту Вестингауз) и харьковским заводом «Турбоатом» был подписан меморандум о совместных работах по достижению мощности 110% на советских реакторах ВВЭР-1000. Украину превращают в опасный ядерный полигон в центре Европы.
Ровенская атомная электростанция на западной Украине.
Вы неоднократно слышали из десятков источников, что украинцы отказались от закупок ядерного топлива – тепловыделяющих сборок (ТВС) из России и замене их сборками производства обанкротившейся американской компании Вестингауз. Слышали и о том, что они «не подходят» к реакторам советского дизайна. Каким образом не подходят и к чему может привести использование такого «контрафакта»? Попробуем представить.
После остановки в 2000-м году последнего энергоблока Чернобыльской АЭС с реактором РБМК-1000 на Украине остались 2 энергоблока с реакторами типа ВВЭР-440 и 13 энергоблоков с реакторами типа ВВЭР-1000. На сегодняшний день 7 реакторов работают на топливе Вестингауз. Цифры в обозначении говорят о мощности блока в мегаваттах.
Упрощённо говоря, устроен и работает собственно реактор этих типов так – огромный толстостенный корпус из высококачественной легированной стали - котёл, как говорят атомщики, заполнен водой (обычной лёгкой, хорошо очищенной).
Корпус реактора ВВЭР-1000 для энергоблока №3 АЭС Куданкулам (Индия) в цехе ПАО «Ижорские заводы». На заднем плане слева конструкция, удерживающая топливные сборки в корпусе.
В эту воду помещены 163 кассеты, также называемые ТВС - тепловыделяющие сборки, с тепловыделяющими же элементами - ТВЭЛами. Каждая ТВС содержит 312 ТВЭЛов и 18 трубок с поглощающими стержнями (ПС), которые служат для регулирования интенсивности ядерной реакции. Их удерживает в правильном положении внизу конструкция, которая видна на фото выше. Вверху положение кассет определяется крышкой реактора. Это всё вместе называется активная зона реактора.
Первая и третья сборки – ТВС-2 для реакторов ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200.
Жёлтые стержни ( на самом-то деле трубки из сплава циркония с ниобием) это и есть ТВЭЛы. Диаметр тонкостенных трубок 9.1 мм . Они содержат «топливные таблетки» - цилиндрики из диоксида урана-235 UO2, обогащённого до уровня 4.3-4,7%. диаметром 7.8 мм и такой же высоты, с центральным отверстием, заполнены гелием под давлением 25 атм (до 100 атм при работе). Уровень обогащения американских «таблеток» не превышает 3.5%. Разница в уровне обогащения определяет срок выгорания топлива. Меньше уровень – чаще перезагрузки.
Подготовка к монтажу ТВС на N-ском предприятии.
Две школы реакторостроения – советская и американская. Вестингауз с начала атомной эры делал квадратные сборки. Выбор объясняли технологичностью дистанцирующих решёток для ТВЭЛ и других элементов и монтажа собственно ТВС.
ТВС шестигранной формы компании Westinghouse Electric Company на Южно-Украинской АЭС. Замена сборок на втором и третьем энергоблоках в августе 2017 года.
Шестигранные сборки ТВС-2 российского производства для реакторов ВВЭР-1000 АЭС Тяньвань.
Но 6 реакторов ВВЭР-1000 этой станции используют российские сборки ТВС-2 шестигранной формы. Полвека назад наши конструкторы выбрали такую форму с точки зрения обеспечения лучших условий для ядерной реакции – она обеспечивает большую «плотность упаковки» стержней, отсюда и больший КПД. Дистанцирующие решётки получились конструктивно сложнее, но они дают и второй эффект – бОльшую геометрическую устойчивость сборки.
Активная зона реактора ВВЭР-1000 на Калининской АЭС. Внизу видна конструкция, удерживающая нижнюю оконечность сборок. Температура воды в первом контуре 289-322 градуса. Чтобы вода не превращалась в пар, в первом контуре поддерживается давление 125-160 атм.
Когда Советский Союз распался, Вестингауз бросился теснить нас на рынке ядерного топлива. Но, сами видите, корпуса всех ВВЭР не могут принимать квадратные сборки, поэтому американцам пришлось осваивать нашу технологию. Вот здесь-то собака и порылась! Традиционно их сборки фиксировались нижним концом по принципу шар-конус, а наши (см. фото) вставлялись в цилиндрическое отверстие. Получается, что наша сборка висит, закреплённая головкой, и нижняя часть её может свободно двигаться по оси в трубчатом пазу, а американская свободы движения не имеет. Они не смогли перейти со своей системы на нашу. В итоге при тепловом расширении из-за возникающих напряжений их сборки стали «стрелять» вбок до нескольких десятков миллиметров.
ТВС квадратной формы компании Westinghouse Electric Company. Извиняюсь за качество фото, лучшего и так, чтоб сборка была видна полностью не нашёл.
Но искривление сборок — это не единственная проблема.
Американские инженеры ДОПУСТИЛИ СОВМЕСТНОЕ использование наших и американских сборок. Напомним наше и американское топливо различается изотопным и химическим составом, уровнем обогащения. Внутри пучка стержней имеются трубки, в которых двигаются поглощающие (регулирующие) стержни ПС. Они заполнены материалом, поглощающим нейтроны. Обычно это карбид бора в матрице из алюминиевого сплава, могут применяться и другие поглощающие материалы: титанат диспрозия, гафний. Есть и неподвижные стержни с «выгорающим поглотителем» - СВП. Это бор в циркониевой матрице. С недавних пор Россия стала производить сборки, в которых вместо СВП применяется добавление поглотителя - оксида гадолиния, непосредственно в топливо. Освободившееся место для СВП стало возможно использовать для ПС. Это повысило безопасность, но потребовало некоторой модернизации верхней головки сборки и привода стержней. А также изменило и характеристики регулирования.
Уже в апреле 2012 года на Южноукраинской АЭС возникли технические неполадки. Они были вызваны недостаточным качеством топливных сборок производства американской корпорации Westinghouse. Сотрудники АЭС были вынуждены полностью выгрузить три партии американских сборок ТВС-W в количестве 126 шт.
Но американцы же вину никогда не признают, они обвинили украинских атомщиков - дескать повредили при установке. А украинские атомщики кого? Вопрос риторический.
Часть сборок отбраковали, но остальные снова загрузили в те же реакторы.
Так что же они имеют в сухом остатке?
Реакторы, загруженные одновременно кривыми американскими топливными сборками, и нормальными российскими с разными ядерными и теплофизическим параметрами в одном «самоваре». Разные сборки требовали бы разных решений по регулированию, но приходится что-то усреднять. Реакторы с прерванными регламентными и ремонтными работами. Реакторы старые, много лет не получающие запчастей из России. По политическим соображениям Украина не закупает их у нас. В итоге ставят разный «контрафакт» или «самопал» из подручных материалов. Вспомогательное оборудование регулярно выходит из строя. Мы довольно часто слышим сообщения о том, что остановлен тот или иной блок. Это неизбежно. Так что не существует вопроса – будет ли авария? Существует вопрос – Когда и насколько тяжёлая?
Как сообщил член наблюдательного совета Института энергетических стратегий (Украина) Юрий Корольчук (цитируем по материалу газеты «Взгляд»):
«…еще в октябре-ноябре украинское руководство не закончило ремонт ряда атомных блоков, перенесло его на весну и включило эти блоки в работу. Кроме того, на днях специалисты запустили первый энергоблок Ровенской АЭС. Он был отключен 6 января текущего года на планово-предупредительный ремонт, рассчитанный на 45 дней. Но его запустили в работу раньше срока окончания ремонта. Ранее 25 января были отключены блоки сразу двух атомных электростанций.
В частности, на Хмельницкой АЭС отключился первый энергоблок из-за срабатывания защиты блочного трансформатора, а затем и реакторной установки. В тот же день произошло отключение от сети четвертого энергоблока Запорожской АЭС для ремонта турбогенератора. Однако уже вечером 26 января этот энергоблок снова заработал в энергосети. А первый энергоблок Хмельницкой АЭС подключили уже 27 января. Хотя в нормальной ситуации лучше дождаться выяснения специальной комиссией причин отключений и отправить эти блоки на ремонт.»
Апрель 2014. Инспекторы МАГАТЭ проводят проверку режима нераспространения ядерного оружия. Были проверены реакторы ВВЭР-440 и ВВЭР-1000, ядерное топливо, бассейн выдержки отходов.
Реакторы тотально мобилизованы и поставлены под нагрузку. 15 реакторов, мало того, что загружаемых в пике до 100% и более, но ещё и используемых для маневрирования мощностью. А между тем, атомные электростанции технически не приспособлены для маневра мощностью. Они должны работать непрерывно и стабильно, причем не на 100% нагрузки. Для маневра предназначены тепловые электростанции и теплоэлектроцентрали. Но ни газа, ни угля в достаточных количествах на Украине нет.
Попытка поставить эксперимент с набросом и сбросом 500 МВт мощности в 2016-году закончилась разрушением генератора на третьем энергоблоке Ровенской АЭС.
Что будет, если энергоблоки выйдут из строя? Корольчук приводит в пример последствия выхода из строя на один-два дня всего двух энергоблоков Хмельницкой и Запорожской АЭС в конце января. До остановки этих блоков в стране работало 14 энергоблоков, но на два дня осталось 12.
«Сразу включили на полную мощность гидроэлектростанции, развернули два блока Бурштынского энергоострова. Но этого не хватило. Поэтому попросили помощь у Белоруссии», – рассказывает украинский эксперт. По информации «Укрэнерго», общий объем этой помощи составил 650 МВт-ч. (Батька оказывается спасатель, а мы-то и не знали. Прим. авт.) «Но главное, что всего за два дня сожгли 90 тыс. тонн угля, а запасы угля сократились на 30 тыс. тонн. Это очень много», – констатирует Корольчук и добавляет: погода в эти два дня была мягкая – около нуля." (взято там же).
Внезапное отключение энергоблока – это сложный стресс-тест для всего оборудования АЭС, да и энергосистемы в целом. Срочное расхолаживание реактора, целая цепь переключений и включений различного оборудования. Аварии в таких случаях могут быть цепными – поломка одного элемента приводит к поломке следующего.
Ну и напоследок про самолёт радиационного контроля. Видимо понимая сложность ситуации в ядерной энергетике Украины, американцы заранее подогнали WC-135 Constant Phoenix с бортовым № 61-667. Он предназначен для обнаружения ядерных взрывов и аварий с выбросами радиационно-опасных материалов.
Самолёт WC-135 Constant Phoenix
Данные о местонахождении в настоящий момент противоречивы. По одним он находится на Крите на авиабазе Суда-Бей, и уже совершил полёт по разведке «иранского ядерного оружия», по другим сидит на АБ Милденхолл, откуда совершил полёт над Балтикой в рамках контроля подготовки командно-штабных учений сил и средств стратегического сдерживания «Гром-2022». Второй вариант менее вероятен, ничего связанного с потенциальным радиоактивным следом на учениях, естественно, не будет. Официально цель переброски американцы не озвучили.
Самолёт оборудован комплексом оперативного контроля твёрдых частиц – естественный поток воздуха проходит через специальные бумажные фильтры, которые потом передаются в бортовую лабораторию. Также специальными компрессорами пробы воздуха закачиваются под большим давлением в шар-баллоны и сохраняются для наземного детального исследования. Экипаж самолёта-лаборатории 33 человека.
Самолёт WC-135 Constant Phoenix
Выводы
1. Экстренные запросы со стороны Украины о подаче электроэнергии, это в своем роде индикатор. Если нет на улице резкого похолодания, значит что-то произошло с генерацией. А в сегодняшней реальности, почти со 100% уверенностью можно заключать пари - это про атом. Газ и уголь - последний рубеж для балансировки всей системы. Получается, Батька хоть и спасатель, но в первую очередь самого себя и своего народа. Всех удивило тогда решение Лукашенко и то, как оперативно оно было принято. Необходимо более внимательно следить за тем, как будет ситуация с такими запросами развиваться дальше, если, конечно, не случится нечто, после чего подобные заявки потеряют смысл.
2. Куда смотрит Европа. Если есть пусть даже гипотетическая возможность любой аварийной ситуации в атомной энергетике Украины, надо бить во все колокола. А стоит тишь да благодать. Парадокс? Не совсем. Стоит посмотреть на это под углом «зеленой идеи». Буквально сегодня было объявлено о том, что Еврокомиссия классифицировала атомную энергетику как "зеленый источник", разрешила строить АЭС до 2045 года. Это явный проигрыш партии «зеленых» в ЕС и патронирующей их Демократической партии США. Если, не дай Бог, что-то случится, огромный козырь для зелёных в споре о перспективах атомной энергетики.
3. Более общий или глобальный взгляд. Все идет к тому, что запад будет закрывать проект «Украина». Россия показала свою очень принципиальную позицию по этому вопросу. Никакой двусмысленности. Западу придется уходить с Украины. Вопрос стоит только в том, как это будет выглядеть. Вариантов немного, или по мирному, или по принципу выжженной земли. Скорее всего, в соответствии с традициями Запада, все пойдет по второму варианту. Основным сценарием, конечно, будет военное обострение. Но и гипотетический «второй Чернобыль» совсем не помешает. Кашу маслом не испортишь. Если смотреть на ситуацию со стороны США, то чем хуже будет обстановка в Европе, причем неважно, где географически, тем лучше для «самых исключительных». Как минимум решение, пусть и временное, надвигающейся на них экономической катастрофы. Капитал всегда уходит из регионов с неспокойной ситуацией в «тихую гавань». Буквально на днях, даже Зеленский, в открытую пенял Байдену на развернутую информационную истерию, о вторжении РФ. А причина проста, за неделю отток капитала из незалежной составил 10% ВВП. Можно лишь представить какая в Европе начнется паника в случае атомного Армагеддона.