Промышленные реакторы
Реакторы наработчики плутония

Реактор имени Берии

28 августа 1958 года началась эксплуатация промышленного атомного реактора АД на комбинате № 815 (Красноярск-26, Горно-химический комбинат). Впервые в мире атомный реактор начал функционировать в подземных условиях. Эта дата считается и официальным днем рождения уникального предприятия.

Идея размещения подземного атомного предприятия в скалистых монолитах Саян на Енисее появилась на основании опыта подземных военных заводов Германии, нисколько не пострадавших при бомбардировках союзников. Однако вследствие дороговизны проекта от идеи отказались, и 5 декабря 1949 года было подписано первое постановление Совмина о строительстве комбината № 815 на поверхности, на Томской площадке с реакторами серии АВ.

Сроки ввода в эксплуатацию реакторов были определены 1951–52 гг., а вырабатываемый на них плутоний включен в план пятилетки. Чуть ранее, 18 ноября 1949 года куратор советского атомного проекта Л.П. Берия получает письмо от заместитель начальника ЛИПАН, члена-корреспондента АН СССР А.П. Александров с проектом реактора АД. В нем, в частности, говорится:

«В настоящее время мы располагаем достаточными данными о процессе в ядерных агрегатах, и это дало возможность развить общую теорию уран-графитовых систем и определить параметры систем, позволяющие существенно снизить капитальные затраты на единицу продукции и существенно лучше использовать сырье. Вместе с тем постройка таких систем позволит гораздо быстрее нарастить производство плутония… Лаборатория разработала техническое задание на агрегат «АД» мощностью 600 000 кВ, в котором по сравнению с «АВ» диаметр увеличен на 1,6 метра и добавлено 600 технологических каналов (против 2000 каналов в «АВ»)…

Прошу Ваших указаний о срочном рассмотрении технического задания и проектирования агрегата «АД» для использования в ближайшем строительстве».

Мало того, что этот реактор обладал в два раза больше производительностью по плутонию, чем его предшественники, его конструкция и удельная мощность позволяли поднять температуру охлаждающей воды на выходе до состояния рабочего тела турбины. По сути, это был первый проект энергетического реактора. До этого у всех реакторов в мире температура охлаждающей воды на выходе была не более 100 градусов, а у проекта АД на выходе парогенератора был перегретый пар, который мог вращать турбину. Реактор АД стал первенцем серии реакторов третьего поколения.

Указания руководителя Атомного проекта Л.П. Берии последовали незамедлительно. В течение 10 дней надлежало обсудить предложения А.П. Александрова на Научно-техническом совете и в Специальном комитете.

А 26 февраля 1950 года Совет Министров СССР постановил возвести новый комбинат № 815 под землей в скальных породах на правом берегу Енисея, в 50 километрах ниже Красноярска.

Разработка эскизного проекта реактора «АД», предназначенного для получения изотопа «П», по техническим условиям ЛИПАН СССР была поручена в начале 1950 года «Гидросектору». Расчетная мощность реактора «АД» намного превышала мощность реактора «А», поэтому для него требовались новые проектные решения. Научное руководство проектированием реактора осуществлял заместитель начальника ЛИПАН, член-корреспондент АН СССР А.П. Александров.

В середине декабря 1950 года все материалы проекта были переданы на дальнейшую разработку в ОКБ завода № 96 («ОКБМ Африкантов»), где проект получил индекс «ЛБ-120», который расшифровывался как: ЛБ – Лаврентий Берия, 120 – по закрытому наименованию плутония «теллур-120». В 1953 году, после ареста и расстрела Л.П. Берии, индекс проекта был изменен, в дальнейшем он по документам завода № 92 проходил как «ОК-120», то есть «Особая конструкция-120».

Реактор АД относился к уран-графитовым, канального типа реакторам с водяным охлаждением. В качестве ядерного топлива в нем использовались рабочие блоки цилиндрической формы из природного урана (разработчик НИИ-9). С целью уменьшения объема горных работ высота реактора АД была существенно уменьшена, в конструкции использован ряд оригинальных технических решений, что позволило сделать реактор более компактным и безопасным.

В целях засекречивания объектам и оборудованию присваивались условные наименования. Так, верхняя защита реактора называлась схема «Е» («Елена»), нижняя опорная конструкция – схема «О» («Ольга»), баки боковой водяной защиты – «Л» («Леониды») и т.д.

К концу 1953 года стало ясно, что сроки ввода в эксплуатацию реактора, предусмотренные постановлением, не выдерживаются. Решением Минсредмаша СССР в целях максимального сосредоточения сил и ресурсов на пуске реактора все прочие работы на площадке комбината были заморожены, датой пуска был назначен IV квартал 1956 года.

Строительство основных объектов шло тяжело. Годовой план 1954 года был выполнен на 98,3 %, 1955 года – на 93,2 %. Опыта строительства подобных подземных камер в отечественной практике не было, некоторые специалисты высказывали опасения, что гонное давление приведет к их схлопыванию. В шахте реактора были сооружены мощные защитные поперечные стены из тяжелого бетона, которые одновременно выполняли распорные функции.

В июне 1954 года начальником реакторного завода был назначен В.П. Муравьев, прибывший в Красноярк-26 из Челябинска-40. Он приступил к комплектации штата реактора АД, опираясь на специалистов Челябинска-40 и привлекая молодых специалистов, работавших на площадке.

Весной 1956 года начался монтаж первой, самой нижней технологической металлоконструкции – схемы «Т» («Татьяна»), предназначенной для приема выгружаемых из реактора облученных реакторных блоков. В сентябре 1956 года были введены в эксплуатацию подъездные железнодорожные пути, подходящие непосредственно к реактору, что позволило приступить к монтажу основных металлоконструкций.

Весьма сложный комплекс представляла собой вентиляционная система помещений. От неё требовалось обеспечить приток и удаление миллионов кубометров воздуха в час по многочисленным объектам, расположенным в толще горных пород. Первый вентилятор, на тот момент самый мощный в мире, заработал 19 октября 1957 года.

Для отвода охлаждающей воды с реактора были проложены специальные тоннели с выходом на поверхность через трубы диаметром 1400 мм. Первоначально по проекту вода сбрасывалась в специальный бассейн, где выдерживалась несколько часов для распада короткоживущих изотопов, однако через несколько лет эксплуатации бассейн был исключен из технологической цепочки, и вода сбрасывалась сразу в Енисей.

К октябрю 1957 года был завершен монтаж металлоконструкций, начался монтаж графитовой кладки. В активную зону реактора было уложено 50 000 блочков, изготовленных на Московском электродном заводе, общим весом более двух тысяч тонн. Работа велась круглосуточно, в невероятном темпе и завершилась за 3 недели.

На пусковых работах на реакторе одновременно трудились сотни человек. Штаб пуска располагался в комнате № 15, предназначенной для размещения основных щитов и пультов управления реактором.

К августу 1958 года все подготовительные работы на реакторе АД были завершены. Директор комбината № 815 А.Р. Белов утвердил акт готовности и назначил ответственными за пуск реактора главного инженера завода А.Г. Мешкова и его заместителя по науке В.И. Рябова.

18 августа 1958 года в 17 часов 40 минут в смену Н.А. Баглая началась загрузка рабочих урановых блоков в активную зону реактора. Первый урановый блок загрузил в реактор начальник 4-го Главного управления Минсредмаша А.Д. Зверев, второй – директор комбината А.Р. Белов, третий – директор реакторного завода В.П. Муравьев.

19 августа в 7 часов 20 минут после загрузки 508 технологических каналов тронулся «заяц» пускового гальванометра, интенсивно заработал «щелкун» — звуковой индикатор нарастания нейтронного потока, свидетель первого «сердцебиения» реактора, его физического пуска.

28 августа был подписан акт о готовности, и начальнику смены Н.П. Осипенко была дана команда на подъем мощности реактора. В 16 часов 47 минут тепловая мощность достигла 260 МВт, тем самым реактор АД и Горно-химический комбинат вступил в строй действующих предприятий страны.

7 сентября 1958 года реактор был выведен на проектный уровень мощности. К концу 1958 года мощность реактора была увеличена на 30 %, а в апреле 1959 года – еще на 10 %. Для дальнейшего увеличения мощности реактора необходимо было реализовать ряд крупных мероприятий, направленных на увеличение расхода охлаждающей воды в реакторе.

9 октября 1959 года реактор АД посетил Первый секретарь ЦК КПСС, Председатель Совета Министров СССР Н.С. Хрущев, расписавшийся в журнале ведения процесса.

Первые годы эксплуатации реактора были очень трудными и напряженными. Из-за низкой стойкости загружаемых в реактор рабочих урановых блоков, ложных срабатываний аппаратуры и по другим причинам часто происходили технологические остановы агрегата, сопровождаемые введением в активную зону стержней управления защитой. Вследствие возникновения при этом «йодной ямы», попадание в которую выводило реактор из строя на десятки часов, продолжительность технологического останова реактора не должна была превышать 15-20 минут. За это время оперативный персонал должен был выяснить причину срабатывания защиты, устранить её и вывести реактор на рабочую мощность. Бывало, что за смену происходило 3-4 срабатывания аварийной защиты, что приводило к большой психологической нагрузке операторов, особенно у старших инженеров по управлению реактором.

Тяжелая нервная обстановка приводила и к ошибкам оператора. Первая такая остановка произошла 6 сентября 1958 года. Её причины и последствия разбирались на уровне Главка.

Произошло и три «тяжелых» зависания рабочих блоков, так называемых тепловых «козлов». При их ликвидации часть радиоактивных материалов попадала воду, охлаждающую реактор, а затем в Енисей. Были приняты срочные меры по повышению качества твэлов, и через 2 года количество аварийных остановов реакторов сократилось в 10 раз.

Вследствие нарушения плановых сроков ввода в эксплуатацию радиохимических производств комбината № 815 облученные в реакторе АД урановые блочки накапливались в бассейнах выдержки. Министерством было принято решение создать специальные ж/д контейнеры для их отправки на действующие комбинаты – такая логистическая схема заработала в 1961 году.

В середине 1960-х годов было выявлено ухудшение параметров разрежений в технологических пространствах реактора АД, что привело к нарушению технических условий эксплуатации графитовой кладки. Для осмотра реакторного пространства были разработаны и изготовлены специальные автоматические тележки, которые позволяли дистанционно осматривать все сварочные швы и выявлять в них трещины. Затем были разработаны и изготовлены специальные приспособления, позволявшие дистанционно устранять выявленные дефекты, что привело к восстановлению условий эксплуатации кладки.

Было также выявлено искривление графитовой кладки реактора под воздействием радиационных и тепловых факторов. Из-за этого при плановых заменах технологических каналов в период ППР (ТК имели срок службы в три года) удавалось с трудом вставлять 18-метровые ТК обратно в реактор. Чтобы предотвратить дальнейшее искривление кладки, по предложению специалистов ГХК в ОКБМ была разработана конструкция натяжных устройств АД.

В дальнейшем была проведена существенная модернизация системы управления и защиты реактора, направленные на повышение её надежности. В результате многолетней работы по повышению эффективности и безопасности работы реактора была существенно увеличена его тепловая мощность, численность эксплуатационного персонала сократилась в 2 раза, а количество кратковременных остановов – в 100 раз.

В 1992 году Госатомнадзор и Минатом России приняли решение об останове и выводе из эксплуатации реактора АД. Он был остановлен 30 июня 1992 года. Реактор отработал полтора проектных срока и полностью выполнил свою миссию.

После остановки реактора из него было полностью выгружено топливо. Элементы конструкции охлаждены до температуры окружающей среды, осмотрена активная зона на отсутствие делящихся материалов и составлены соответствующие акты по приведению реактора в ядерно-безопасное состояние. Учитывая уникальное расположение ГХК – в горном массиве, было принято решение о наиболее безопасном и экономичном варианте вывода из эксплуатации реактора путем «захоронения на месте». Горный массив образует природный барьер безопасности, который в совокупности с существовавшими и дополнительно созданными защитными барьерами обеспечивает выполнение современных требований по радиационной безопасности. Кроме того, гора выполняет функцию основного конструктивного элемента подземного сооружения, который сможет воспринимать значительные внешние и внутренние техногенные нагрузки.

В 2014 году для реактора АД было закуплено и смонтировано необходимое оборудование для создания барьеров безопасности, обучен персонал, демонтированы узлы и агрегаты в приреакторных помещениях. В 2015 году была выполнена заливка гидроизоляционным бетоном подреакторного пространства, из отсеков биологической защиты по периметру шахты реактора была извлечена песчаная засыпка.