Как ускоряются нейтроны
Гатчина известна туристам своими замком и парком. Но ученые ценят этот город и за то, что здесь уже много лет работает Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова (ПИЯФ), с 2011 года входящий в состав национального исследовательского центра «Курчатовский институт». ПИЯФ – еще один атомный объект на территории Ленобласти: здесь расположены два реактора. Правда, сейчас оба не работают (то есть не производят нейтронов). Запуск реактора ПИК планируется не ранее 2018 года, а его предшественник – исследовательский реактор ВВР-М – уже переведен в режим длительной остановки.
Иллюстрация Mr.Graphic Designer/shutterstock.com
Атомный долгострой
Сегодня речь пойдет о ПИКе. Загадки начинаются уже с названия. По одной версии, ПИК означает «пучковый исследовательский комплекс»; по другой – это аббревиатура от заглавных букв фамилий разработчиков проекта: Юрия Петрова и Кира Коноплева. Впрочем, «это было уже так давно, что забылось», – уклончиво комментируют сами ядерщики.
Если загадка названия осталась в прошлом, то сам ПИК – явление настоящего и будущего. Это целый комплекс сооружений, в центре которого высится реакторный корпус. Вокруг него построены вспомогательные цехи и службы. Здесь имеются и градирня, и аварийная дизельная электростанция, и технологический блок, вмещающий оборудование реакторной установки, и еще много других сооружений. В общей сложности их 38 совокупной площадью 65 тыс. кв. м.
В этом году будет введена мощная трансформаторная подстанция, которая должна обеспечить потребности в электроэнергии. Предстоит построить цех, где «тяжелая вода» будет очищаться от радиоактивного трития. Как полагается, повсюду на территории ПИЯФа ведется радиационный контроль. Табло показывает, что все в норме.
Строительство комплекса ПИК началось в 1976 г. К 1986-му были построены основные технологические здания и сооружения, в которых велась наладка оборудования. Однако после чернобыльской аварии изменилась нормативная база и потребовалось доработать проект. Потребовались реконструкция технологических систем, усиление контроля за безопасностью. Возведение реактора было возобновлено, но средства выделялись нерегулярно. С 1992-го по 2010 г. полного финансового обеспечения стройка так и не получила.
Ситуация кардинально изменилась, когда по инициативе президента национального исследовательского центра «Курчатовский институт» Михаила Ковальчука ПИЯФ был включен в программу совместной деятельности организаций, участвующих в пилотном проекте «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт». В феврале 2011 г. был осуществлен физический пуск реактора на мощности до 100 Вт. А в сентябре 2011-го ФГБУ «ПИЯФ» вошел в состав НИЦ «Курчатовский институт».
Ядерщик – профессия мужская
Мы проходим через санпропускник. «Это мужская часть, рассчитана примерно на 450 человек. В противоположном крыле находится женская часть, примерно на 60 человек. Вот такая дискриминация. Но в атомной отрасли в основном работают мужчины, так что женщинам хватает места», – поясняет главный инженер реактора ПИК Владимир Мащетов.
Сотрудники, которые работают в технологическом зале, здесь переодеваются в спецодежду. Впрочем, пока не завершены пусконаладочные работы, в активную зону реактора топливо не загружено, и никакой опасности получить радиационное воздействие нет. Однако порядок есть порядок. В 2011-м топливо в активную зону уже загружали, когда проводился физический пуск реактора. Энергетический же пуск ожидается в 2018 году.
«Во время физического пуска реактор выводят в критическое состояние, при этом мощность реактора поддерживается на достаточно низком уровне. Например, во время физического пуска реактора ПИК его мощность не превышала 100 Вт – как у электрической лампочки. При энергетическом пуске ядерную установку последовательно выводят на проектную мощность. Для реактора ПИК это 100 МВт, то есть в миллион раз больше», – рассказывает начальник управления ядерной и радиационной безопасности Александр Коротынский.
Во время физического пуска проводится экспериментальное определение нейтронно-физических характеристик реактора, а при энергетическом пуске проверяются работоспособность и безопасность всего реакторного комплекса в целом. После завершения энергетического пуска и определенной работы на проектной мощности исследовательский реактор считается введенным в эксплуатацию.
Посмотреть в глаза материи
Зачем же нужны экспериментальные реакторы? Продуктом их работы является нейтронное излучение, необходимое для проведения фундаментальных и прикладных исследований во множестве областей. Среди них – науки о Земле, материаловедение, биотехнологии, искусственные наноструктуры, археология... Направленные потоки нейтронов, подобно рентгеновскому излучению, позволяют ученым «разглядеть» мельчайшие структуры материи. Конечно, наиболее полезны такие исследования будут физикам, химикам и врачам.
«Особенность нашего реактора – в компактности его активной зоны. Это позволяет получить высокий поток нейтронов», – говорит руководитель отдела эксплуатации нейтронных станций Евгений Москвин, демонстрируя макет ПИКа.
Гатчинский реактор – единственный в мире пучковый исследовательский агрегат, обладающий рекордной плотностью потока нейтронов. Во французском Гренобле (а он считается мировой Меккой нейтронных исследований) в институте Лауэ-Ланжевена работает похожий реактор меньшей мощностью (56 МВт). Нейтронные потоки, которые для проведения экспериментов окажутся в распоряжении физиков Гатчины, примерно сравнимы с аналогичными характеристиками реактора из Гренобля.
Однако французский реактор эксплуатируется с 1970-х годов, и в ближайшем будущем он будет выводиться из эксплуатации. «Тогда в Европе и возникнет «реакторный голод», потому что большинство европейских исследовательских реакторов закрываются по достижении предельного срока эксплуатации из-за протестов «зеленых». И, хотя наблюдается тенденция строительства реакторов импульсного типа, это несколько иная область исследований. Вот тогда и останется только наш ПИК – с широкими экспериментальными возможностями и самый мощный в мире», – резюмирует Москвин.
Чем еще хорош наш реактор? С его помощью эксперименты идут значительно быстрее – не несколько недель, а несколько часов. Это не только экономит время ученых, но и позволяет набрать больше статистики, а также привлечь к проведению исследований на реакторе группы из различных российских и зарубежных институтов.
Эту и другие статьи вы можете обсудить и прокомментировать в нашей группе ВКонтакте
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 115 (5732) от 29.06.2016.
Комментарии