РЕАКТОР ВВР-М
Образование Петербургского института ядерной физики как самостоятельного института в значительной мере определялось существованием и успешной работой двух основных экспериментальных установок - реактором ВВР-М и синхроциклотроном. Двадцать пятый год существования института совпадает с сороковой годовщиной начала строительства филиала ФТИ. Именно в 1956 году начали отрывать котлован под фундамент реактора, и для автора статьи это было началом работы в Орловой Роще. Создание ядерного центра с экспериментальной базой было мечтой физиков ФТИ. Для ядерщиков - возможность выйти на современный уровень исследований, для остальных - возможность поставить свои эксперименты на пучках и, это немаловажно, получить освобождаемые лабораторные площади в перенаселенных зданиях ФТИ. Синхротрон в лаборатории А.П.Комара, циклотрон в лаборатории Д.Г.Алхазова и радий-бериллиевые источники нейтронов, да облученные в реакторе ТТЛ (ныне ИТЭФ) изотопы в лаборатории Л.И.Русинова, все это в середине пятидесятых годов не соответствовало передовому уровню экспериментальной базы. В 1954 году по инициативе И.В.Курчатова Правительство приняло постановление о создании ядерных центров в ряде республик СССР и строительству в них исследовательских ядерных реакторов (типа ВВР-С), ускорителей и лабораторий. Для ФТИ предусматривалось строительство реактора. Примерно в то же время было принято и решение о строительстве в ФТИ современного ускорителя. Естественно было построить реактор и ускоритель на одной площадке и создать ядерный центр - филиал ФТИ. Директору ФТИ - академику АН УССР А.П.Комару, заведующему лабораторией профессору Л.И.Русинову, заместителю директора П.П.Волкову и представителю президента АН Г.И.Русановскому пришлось начать с поисков подходящей площадки - Осиновая роща, Пендиково, Рощино, Петергоф и Гатчина - все было в той или иной степени обследовано и обсуждено с гражданским и военным руководством Ленинграда. Наиболее привлекательный последний вариант энергично поддержал тогдашний первый секретарь Гатчины В.С.Толстиков и, несмотря на аргументы Русановского, в пользу Пендиково, выбор был сделан. Сравнение двух предложенных гатчинских площадок Химози и Орлова Роща, с первого же взгляда, было в пользу Орловой Рощи. Единственный аргумент в пользу Химози проистекал из предвзятого мнения о необходимости озера рядом с реактором. Хотя мой наивный вопрос профессору Русинову "А зачем озеро?" не мог изменить явного выбора, но, все же, видимо, свою роль сыграл. Как уже сказано выше, в 1956 году начали рыть котлован под реактор ВВР-С и одновременно модернизировать проект для увеличения мощности реактора с 2 до 1О МВт. Приходилось перепроектировать фундамент, насосную первого контура и другие элементы здания до окончания всего проекта. Проект самого реактора одновременно необходимо было вписывать в рамки строящихся помещений и с использованием разработанного для ВВР-С оборудования. В этих условиях профессор Л.Н.Русинов принял решение о создании специального КБ под руководством В.П.Родзевича-Белевича и выполнении проекта силами ФТИ. Научную часть проекта выполнили сотрудники лаборатории Л.И.Русинова и группы Г.В.Скорнякова. Подробнее строительство и пуск реактора представлены в публикациях связанных с десятилетием пуска реактра ВВР-М [1]. Когда уже было изготовлено почти все оборудование и шел его монтаж проф. Л.И.Русинов, как физик-экспериментатор, решил, что надо экспериментально убедиться в безопасности реактора и проверить его нейтронные характеристики,заложенные в проект. Создали критстенд, пригласили из ИАЭ им. Курчатова Г.А.Столярова, Ю.Г.Николаева, Н.И.Лазукова и набрали критмассу. Первые критопыты [3] позволили значительно лучше, чем на курсах в ИАЭ освоить управление реактором, измерить нейтронные характеристики реактора и проверить новые по тому времени идеи о нейтронных ловушках. Получили в оптимальной геометрии выигрыш по потоку в 3.7 раза, что хорошо совпало с предсказанным в расчете В.А.Шустова и Л.Н.Кондуровой. Надо сказать, что реактор ВВР-М был первым реактором, в котором эта идея была реализована. Создание и пуск первого критстенда в 1959 году были большими событиями, обеспечившими уверенный физический пуск самого реактора ВВР-М 30 декабря того же года. Эта работа поддерживалась заместителем директора ФТИ Д.М.Каминкером, в измерениях помогал младший научный сотрудник В.М.Лобошев и, естественно, результаты обсуждались Ю.В.Петровым и А.Н.Ерыкаловым. На первых порах нам было строго-настрого запрещено сообщать в теоротдел, что цепная реакция пошла при загрузке 51 ТВС. Дело в том, что расчет теоротдела к тому времени еще не был опубликован, был только результат расчета выполненного в 1958 году в лаборатории Русинова В.А. Шустовым и Л.Н.Кондуровой и, насколько помнится, он не очень-то совпал с измеренным, да и не мог совпасть уже по той причине, что геометрия в эксперименте не совпадала с принятой для расчета. В последствии расчетные значения совпадали с полученными экспериментальными критмассами с точностью до долей процента [4]." Чистые" тестовые критмассы использовались для проверки и совершенствования используемых расчетных моделей и этот подход применяется на критстенде до настоящего времени. Подробные эксперименты на критическом стенде позволили нашему теоротделу разработать надежные расчетные модели. С точки зрения истории реактора ВВР-М нельзя разделить его существоавание на период филиала ФТИ и период самостоятельности института. Подход к научным задачам и кадры остались теми же, но за первые 10 лет работы реактора Гатчина уже заняла прочное место среди ядерных центров - корифеев Советского Союза как в области ядерной физики, так и в области использования реакторов. С момента принятия решения о строительстве реактора в Физико-техническом институте и далее, реактор постоянно модернизируется, поскольку реактор это часть физической установки и не одной, а сразу нескольких, а техника физического эксперимента предъявляет все новые и новые требования. Анализируя выполненные работы за прошлые годы, отчетливо просматриваются два направления работ: развитие экспериментальных возможностей реактора и повышение его безопасности. Так было с самого начала, но безусловно направление безопасности особенно возросло в последние годы и причина тому в совпадении двух важных моментов - это послечернобыльское мышление и выработка значительной части ресурса реакторного оборудования. За первые 10 лет работы реактора в физтеховский период сложились достаточно конкретные представления о требованиях к реактору, предъявляемых выбранными научными направлениями. Помимо очевидной желательности повышения нейтронных потоков, явно недоставало пучков и каналов для постановки новых экспериментов. Для решения этих задач была реконструирована тепловая колонна с созданием новых горизонтальных каналов, создана надреакторная камера открывшая возможность постановки широкого класса экспериментов в вертикальных каналах и введена новая конструкция сервоприводов, сделавшая доступной для экспериментов весь объем активной зоны, включая ее центр. Подробные эксперименты на критическом стенде позволили нашему теоротделу разработать надежные расчетные модели. Мощность реактора ступенями была повышена до 14, а затем 18 МВт. Несмотря на огромный объем работ в условиях действующего реактора, рост культуры труда приводил к постепенному снижению дозовых нагрузок на персонал и снижению радиоактивных выбросов в атмосферу и сбросов воды на химводоочистку. Выбросы в то далекое время были ниже даже нынепринятых жестких норм, и тем не менее они были снижены в более чем 10 раз [2]. Это было достигнуто в результате детальных и кропотливых исследований газового и водного режима реактора и внедрения новых разработанных технологий бездеаэраторного режима и системы водоочистки первого контура на электрофорезных фильтрах. Были исследованы и опробованы режимы сокращения выбросов еще в 2 - 3 раза, но это представляется неоправданным, так как дозовые нагрузки на окружающую среду пренебрежимо малы [3]. Последние 25 лет на реакторе, по-прежнему, не страшились выполнять громоздкие и объемные работы, взять к примеру строительство криогенной станции или второго хранилища для отработанных тепловыделяющих элементов. Наиболее ощутимой для развития физических экспериментов на реакторе и важной для развития реакторной техники, явилась разработка тонкостенных твэлов. Наш институт инициировал эти работы в Советском Союзе, что в конечном итоге позволило промышленности начать выпуск новых твэлов для исследовательских реакторов. Этой работе предшествовало глубокое изучение условий работы твэла. Были определены условия нормальной эксплуатации и предельные параметры по температуре, скорости коррозии, тепловым нагрузкам, герметичности по выходу осколочных продуктов и целому ряду других важных параметров. Вывод был ясный, твэл можно сделать тоньше, развить его теплопередающую поверхность и увеличить удельную объемную мощность твэлов в 2 раза. Более того, после освоения заводом новой технологии стало ясно, что можно увеличить и удельное содержание урана и довести его до уровня 1ОО г урана 235 на литр зоны и даже больше. Для нашего реактора, переведенного на твэлы ВВР-М5, это означало возможность использования уже почти половины объема активной зоны для размещения экспериментальных устройств. Для зарубежных реакторов это позволяло использовать ограничение обогащения урана, которое рекомендовано Международными организациями, исходя из принципа нераспростронения ядерного оружия. Здесь уместно отметить, что построенные по советскому проекту реакторы в ГДР, ВНР, ПНР были модернизированы по образу нашего реактора ВВР-М при нашем содействии и, как теперь это ни странно звучит, безвозмездно, впрочем и мы со своей стороны использовали безвозмездно это сотрудничество, особенно с немецким институтом в г. Дрездене.
Примерно с момента образования нашего института и до
настоящего времени на реакторе идет активное и успешное
освоение техники генерации холодных и ультрахолодных
нейтронов. Каждый новый источник был важным шагом вперед в
смысле увеличения плотности потока нейтронов. Одновременно это
приводило все к большей связи с физикой самого реактора и к
влиянию на его безопасность. Определенный опыт работы с
большими каналами, размещенными непосредственно в активной
зоне, был накоплен еще в известной работе по несохранению
четности в (n, Реактор ВВР-М работает уже 36 лет и его системы остаются достаточно надежными для дальнейшей эксплуатации. В значительной мере это следствие бережного и грамотного отношения эксплуатационного персонала к своему реактору. Как в любом хозяйстве, включая домашнее, так и на реакторе - от того как заботливо ведешь свое хозяйство - так долго и служат тебе твои вещи. Больше времени стали уделять ремонтным работам, инспекции состояния всех узлов, исследованию влияния облучения и коррозии на состояние реакторных систем. Значительные усилия направлены на разработку методов оценки работоспособности систем и отдельных узлов реактора. Нельзя утверждать, что значительный рост внимания к вопросам безопасности, рост культуры безопасности у персонала привел к падению энерговыработки реактора в последние годы, нет - это результаты экономических затруднений и перебоев, характерных для всей Страны. Отставание зарплаты квалифицированного специалиста на исследовательском реакторе от аналогичных специалистов на атомных, тепловых и водопроводных станциях стало разительным, не говоря уже о коммерческом направлении. Опытного персонала на реакторе поубавилось, а обучение самостоятельной работе нового человека занимает примерно год. Что не сократилось, так это потребность в нейтронах для научной работы, она, эта потребность даже заметно выросла, после закрытия ряда исследовательских реакторов и после ухода части реакторов за границу вместе со своими республиками. Продолжение: РЕАКТОР ВВР-МЛитература
|
) реакциях. Размещение же камеры с жидким
водородом в центре активной зоны потребовало жесточайших мер
безопасности, но и результат стоил усилий - реактор средней
мощности успешно конкурирует по потоку хлодных поляризованных и
ультрахолодных нейтронов
с лучшим из существующих - высокопоточным реактором в Гренобле
[4].