Промышленные реакторы
Реакторы наработчики плутония

АВ-завершающий

Планы советского правительства предполагали увеличение производства оружейного плутония с 23 кг в 1949 году до 340 кг в 1954 году, в том числе 310 кг на промышленных уран-графитовых реакторах. Для их реализации требовались новые более мощные уран-графитовые реактора – следующей такой установкой на площадке комбината № 817 стал реактор АВ-3.

Последним из уран-графитовых промышленных реакторов, построенный с «целью увеличения производственной мощности комбината № 817», является реактор АВ-3, строительство которого было начато в марте 1951 года. Как и его предшественники, он был сооружен в рекордно короткие сроки – всего за 1 год и 8 месяцев.

Это был типовой реактор, разработанный в ОКБМ, конструктивно аналогичный реактору АВ-2 и предназначенный для наработки оружейного плутония.

Основное технологическое оборудование для реактора АВ-3 изготовил и поставил Свердловский завод тяжелого машиностроения «Уралмаш», а электрооборудование изготовлял Подольский механический завод им. Калинина. Монтаж технологического оборудования выполняли специалисты управления № 11 «Союзпроммонтаж».

Строительные работы велись Первым промышленным районом строительства МВД СССР.

26 мая 1952 года сформировали и назначили приказом руководителей реактора АВ-3: главный инженер Б.В. Брохович, заместитель главного инженера Н.М. Тиранов, главный механик А.И. Зуев, главный электрик Н.К. Демиденко, начальник службы дозиметрии Т.В. Аргировская, начальник службы КИПиА В.А. Барышников, научный руководитель И.Ф. Жижерун, его заместитель Л.И. Голубев, начальники смен: А.И. Солодовников, А.Я. Антонов, Т.П. Николаев, Л.А. Алехин, их заместители: K.H. Шишков, A.M. Долгинин, П.Г. Аверьянов, А.Г. Фомин, старшие инженеры по управлению реактора: Н.А. Аникина, В.П. Матвеенко, Т.A. Марусина, Н.Г. Чиженкова, инженеры управления ректора Н.А. Клименкова, Д.П. Мелешкина, Л.М. Воронин, Л.Е. Михеева.

Начальником реактора АВ-3 распоряжением Совета Министров СССР был назначен В.П. Муравьев, имевший большой производственный опыт работы в цветной металлургии. В то время начальники реакторов назначались приказами Первого Главного управления – исключение было сделано в связи с перепрофилированием реактора на производство трития.

Первый графитовый кирпич в кладку нового реактора положил заместитель главного инженера комбината Н.А. Семенов. Первая загрузка реактора велась в смешанном режиме – наряду с загрузкой блоков из природного урана в часть ячеек реактора поместили блочки из обогащенного урана на основе магниевой керамики.

Коллектив нового объекта был полон творческого задора и желания сделать всё, что в силах каждого. Инженерно-технические работники были активными участниками монтажа и наладки, а нередко выполняли и любые тяжелые работы.

15 сентября 1952 года Государственная комиссия приняла реактор АВ-3 в эксплуатацию. К этому времени была закончена подготовка эксплуатационного персонала, разработаны технологические инструкции.

4 октября был произведен физический пуск реактора, началась комплексная подготовка оборудования для работы на мощности. Физпуск и энергопуск реактора проводились в присутствии и под руководством И.В. Курчатова, Е.П. Славского, Б.Г. Музрукова, Г.В. Мишенкова, B.C. Фурсова. Это был очень ответственный момент. В отличие от пусков предыдущих реакторов, на АВ-3 был реализован измененный режим работы, с иными физическими характеристиками и составом активной зоны.

Загрузка реактора урановыми блоками завершилась10 октября.

15 октября в журнале технологических распоряжений была сделана следующая запись: «Начальнику объекта АВ-3 В.П. Муравьеву, гл. инженеру Б.В. Броховичу. В соответствии с программой пуска объекта АВ-3 разрешить подъем мощности на первую ступень до 17 %». Этот документ подписали заместитель начальника главка Е.П. Славский, директор комбината Б.Г. Музруков, гл. инженер комбината Г.В. Мишенков, его заместитель Н.А. Семенов и научный руководитель B.C. Фурсов. На пуске ректора присутствовали также Н.М. Тиранов и Л.И. Голубев. В течение суток реактор был выведен на мощность 17 % от проектной, затем ступенями в течение пятнадцати суток была поднята до проектной.

В первый год эксплуатации реактора был выявлен ряд существенных недостатков проекта, том числе нарушение герметичности оболочки рабочей продукции, заклинивание кюбеля с рабочей продукцией в шахте, что привело к загрязнению радиоактивными веществами производственных помещений, оборудования и переоблучению персонала. Так, при ликвидации последствий заклинивания кюбеля персонал получил суммарное облучение 3085 рентгена, в т.ч. от 80-100 рентгена получили начальник объекта В.П. Муравьев, заместитель главного инженера Т.П. Николаев, инженер-механик Ю.И. Верещагин, операторы А.X. Кондратьев и В.В. Дорохин.

Вследствие недостаточной герметизации блочков они стали деформироваться и зависать в технологических каналах. При этом их оболочка повреждалась, что приводило к вымыванию из них высокоактивных осколков деления и большому радиационному загрязнению поверхностей конструкции реактора, тракта сброса воды, центрального зала, шахт и бассейнов. В августе 1953 года руководство комбината поставило задачу по совершенствованию конструкции блочков, исключавшую нарушение герметичности. Задача была решена за счет увеличения толщины оболочки с 1 мм до 3 мм.

Плата за конструкторское и технологическое несовершенство была высокой: территория реактора, охладительная система (в том числе озеро Кызыл-Таш) были загрязнены, а более 100 работников получили аварийные дозы облучения. Но благодаря самоотверженности людей, их творческому труду, реактор вошел в нормальный режим работы.

Всего за первый год работы число вынужденных остановов превысило 1200. В дальнейшем дозиметрическая характеристика реактора значительно осложняла работу эксплуатационного персонала. Но те усилия, которые предпринимали специалисты для ликвидации последствий различных производственных сбоев, не пропадали даром. В этот трудный период накапливался опыт, очень нужный всем работникам атомной отрасли.

С целью производства трития в реакторе АВ-3 по мере расчетного накопления плутония каналы выгружали и по определенной решетке загружали блочками лития и обогащенного урана.

Для улучшения условий труда, устранения дефектов оборудования и перевода реактора на производство плутония в апреле-мае 1954 года на реакторе АВ-3 был выполнен капитальный плановый ремонт, в котором приняло участие почти 500 сотрудников, получивших облучение в среднем по 2,1 рентгена. Капитальный ремонт был проведен успешно, цель была достигнута.

В течение последующих 7 лет реактор работал в режиме наработки плутония.

В этот период в отрасли велись проработки и исследования в области создания промышленного реактора двухцелевого назначения, который, накапливая плутоний, производил бы тепло и электрическую энергию для нужд народного хозяйства. В создании такого реактора принял участие и реактор АВ-3, на базе которого в мае 1953 года началось создание экспериментальной петлевой установки «ПАВ», состоящей из 4-х технологических каналов, установленных в активную зону: трубопроводов первого контура с запорной и регулирующей арматурой; теплообменника; циркуляционных и подпиточных насосов; системы контроля и управления.

Установка предназначалась для определение стойкости алюминиевых сплавов, применяемых для труб технологических каналов и защитной оболочки ядерного топлива при давлении на выходе из каналов 23 атм и температуре 175-190 оС. В качестве теплоносителя применялась дистиллированная вода.

25 января 1955 года установка «ПАВ» была введена в эксплуатацию и проработала до 26 сентября 1957 года. На ней были получены необходимые экспериментальные данные для создания двухцелевых промышленных реакторов. Следует отмстить, что возникающие в системах «ПАВ» различные ситуации с экспериментом часто приводили к вынужденным остановкам реактора, нарушая нормальный режим его работы. Министерством принимается решение о запрещении проведения экспериментальных работ на промышленных реакторах. Однако производство постоянно требовало совершенствования технологического процесса, создание новых видов топлива, конструкционных материалов, необходимых для создания…

1 июля 1954 года в реакторном производстве ПО «Маяк» были произведены организационные реформы. Реакторы А, АИ и АВ-3, расположенные на одной площадке, были объединены в завод № 156, первым директором которого стал Ф.Я. Овчинников. Такое объединение позволило укрепить технические службы, увеличить маневренность персонала при работах на наиболее напряженных участках, сократить управленческий аппарат.

Постепенно на реакторе построили современные могильники, газоочистку, газгольдер для короткоживущих радионуклидов и аргона-41, на приточной вентиляции поставили фильтры Петрянова. В производство были внедрены различные приспособления и инструменты. Так, по предложению талантливого умельца-самородка слесаря Ю.С. Позднякова были разработаны станок рубки отработавших труб технологических каналов, напорная камера для гидроудаления из станка рубки обрезков труб, приспособление для дистанционного сбора россыпи рабочих блочков в реакторном помещении. По предложению инженера В.И. Каракулева разработана, изготовлена и внедрена в производство гидроштанга, позволившая дистанционно производить замену графитовых втулок в реакторе. По предложению инженера М.Н. Гарина введено дистанционное управление охлаждением каналов СУЗ.

На реакторе была смонтирована и введена в эксплуатацию новая система контроля целостности технологических каналов (КТЦК), которая обеспечивала дистанционный контроль давления, температуры и влажности в отдельных ячейках. Это способствовало обнаружению дефектных каналов на ранней стадии и предотвращению замачивания графитовой кладки.

В апреле 1962 года на реакторе впервые в практике отечественного реакторного производства операторы реактора столкнулись с необычным эффектом – синусоидальными колебаниями мощности по высоте реактора, когда энерговыделение в активной зоне самопроизвольно перемещалось с одной активной стороны зоны в другую. Это явление в дальнейшем было объяснено теорией ксеноновых колебаний. Постановка нейтронных термодатчиков позволила уверенно контролировать распределение нейтронного потока по высоте активной зоны и регулировать распределение мощности по высоте с помощью нижних стержней СУЗ и тем самым стабилизировать работу реактора.

Усадка графитовой кладки, с которой нашли способы борьбы, сменилась распуханием и искривлением графитовых колонн, нарастающим от центра к периферии реактора. Научное объяснение формоизменения графита также было найдено – это так называемое необратимое вторичное распухание. Коллектив завода нашёл технические решения и приёмы работы с деформированной графитовой кладкой (с подобными проблемами сталкивались коллективы всех уран-графитовых реакторов).

Большие улучшения произошли в начале 60-х годов после второго капитального ремонта, когда были решены важные проблемы с вкладышами в каналы и с топливными элементами. Для предотвращения вероятности развала кладки реактора АВ-3 были изготовлены каналы-натяжители и установлены по периметру реактора.

Начиная со второго года работы реактора его мощность постепенно повышалась и достигла 600 МВт в 1963 году. Затем эксплуатационники в 1,5 раза увеличили расход воды за счет внедрения бутылочных труб, модернизировали системы СУЗ, ТС, РВЛС, произвели ремонт графитовой кладки, сливных тоннелей, заменили вышедшие из строя трубы нижних водосборов. В результате осуществления этих и других работ производительность реактора АВ-3 увеличилась в 5 раз, выйдя на уровень мощности 1200 МВт и ежегодное производство плутония 270 кг/год, что равносильно введению в строй пяти реакторов подобных АВ-3.

За комплекс работ по увеличению мощности реактора АВ-3 Б.В. Броховичу было присвоено звание кандидат технических наук, а в 1966 году он был удостоен звания «Герой Социалистического Труда». Государственную премию СССР получили А.Д. Инкин; А.Е. Спирин и Г.М. Лопух. За самоотверженный труд 35 работников реактора АВ-3 были награждены орденами (в том числе 8 человек Орденом Ленина) и 25 человек медалями.

В 1971 году коллектив реактора АВ-3 был объединен с коллективом реактора «А» во главе с В.П. Матвеенко. Это был единственный случай в атомной отрасли, когда один человек был руководителем сразу двух разных реакторов одновременно.

В 1989 году реактор АВ-3 наравне с реактором АВ-2 участвовал в поисковых работах по получению легированного кремния, обладающего уникальными свойствами. Первое облучение слитков кремния и определение нейтронно-физических характеристик ячейки было проведено 28 июня 1989 года. По результатам пробного легирования и характеристикам распределения потока в ячейках легирования было принято решение о возможности получения кристаллов кремния с заданными свойствами.

38 лет вместо пяти по проекту работал реактор АВ-3 и мог еще работать. Но наступили времена, когда оружейные материалы стали не нужны.

1 ноября 1990 года реактор был разгружен и выведен из эксплуатации нажатием кнопки «A3». Был митинг. Тесной толпой вокруг реактора собрались ветераны. Прощались с реактором как с живым и любимым существом, с которым была прожита жизнь. В центре «пятачка» реактора поставила графитовый кирпич с букетом алых роз, выращенных в заводской оранжерее. Говорили речи, некоторые смахивали слезу.

За 38-летнюю эксплуатацию реактора АВ-3 создался замечательный коллектив эксплуатационников, прибористов, механиков, физиков, дозиметристов, чья квалификация, профессиональное мастерство, ответственность, отдача и радение за общее дело позволили успешно выполнить поставленные перед ними задачи по созданию надежного атомного щита Родины.