Научно-исследовательский институт атомных реакторов (ГНЦ НИИАР)
Сегодня мы с вами побываем в действительно уникальном месте, в одном из самых закрытых институтов нашей страны, а где загадка, там и особый интерес. Итак, акционерное общество «Государственный научный центр - Научно-исследовательский институт атомных реакторов» (АО «ГНЦ НИИАР») - это основная экспериментальная база гражданского сектора атомной отрасли России в составе Госкорпорации Росатом и один из крупнейших в мире научно-исследовательских центров. Кстати, 15 марта 2021 года институт отметил своё 65-летие. С чем я его и поздравляю! За эти годы предприятие прошло путь от «почтового ящика 30», затерянного в мелекесских лесах, до государственного научного центра и международного центра исследований под эгидой МАГАТЭ в области реакторных испытаний, реакторного материаловедения, радиохимии, топливных циклов, разработки инновационных видов ядерного топлива и материалов, производства радионуклидов на основе наукоемких технологий. Сам институт расположен вблизи города Димитровграда, что в Ульяновской области.
НИИАР ведёт свою историю с 15 марта 1956 года. Именно тогда в соответствии с Постановлением Совета Министров СССР в городе Мелекессе (ныне - Димитровград) Ульяновской области начали строить опытную станцию для испытания новых научно-исследовательских и опытных атомных реакторов. Первый отряд на место будущей стройки прибыл в ноябре 1957 года. Позднее, по инициативе советского физика, «отца» советской атомной бомбы, трижды Героя Социалистического Труда, академика Игоря Васильевича Курчатова, было принято решение о привязке к площадке опытной станции большого научно-исследовательского комплекса, предназначенного для проведения работ по реакторному материаловедению, физике твердого тела, ядерной физике и накоплению далеких трансурановых элементов. И как результат, 21 июля 1959 года, руководство страны приняло постановление «О создании опытных атомных реакторов и развитии научно-исследовательской базы реакторов Главного управления по использованию атомной энергии при Совете министров СССР», в соответствии с которым опытной станции и было присвоено наименование «Научно-исследовательский институт атомных реакторов».
2.
Один из первых крупных объектов НИИАР является объект 106 (он был переименован в Ядерно-физический отдел ЯФО, перед приездом делегации Комиссии по Атомной энергии США, во главе с Председателем Комиссии Гленном Сиборгом, летом 1964 года) или реактор на промежуточных нейтронах СМ-2, который вступил в строй в октябре 1961 года. Он был предназначен для облучения образцов реакторных материалов, исследования свойств материалов в процессе облучения трансурановых элементов. В частности, на этом реакторе с очень высокой плотностью потока нейтронов можно было исследовать поведение керамического и металлического топлива на основе урана и плутония при глубоком выгорании в зависимости от конструкции, технологичности топлива и его теплонапряженности. В конце 1962 года прошёл запуск второго из важнейших исследовательских сооружений, объекта 118 (материаловедческий отдел - МВО, также переименованный перед приездом делегации США). В конце 1963 года - запуск третьего из наиважнейших зданий, объекта 120 (радиохимический отдел РХО, переименован так перед приездом делегации Гленна Сиборга). 19 февраля 1964 года была введена в строй первая очередь материаловедческого комплекса. Полный ввод второй очереди комплекса с радиационно-защитными камерами, предназначенного для неразрушающих исследований полномасштабных ТВС, осуществлен 1 апреля 1988 года. Материаловедческий комплекс НИИАР позволяет проведение полного цикла исследований любых реакторных материалов в защитных камерах, многократное облучение в реакторах в заданных условиях по температуре, плотности потока и спектру нейтронов, а также проведение послереакторных исследований полномасштабных ТВС реакторов ВВЭР, РБМК и БН.
3. 4 великана - местные градирни, они помогают охлажать воду, задействованную в технологическом процессе.
20 декабря 1965 года в НИИАР был выведен на номинальную мощность реактор ВК-50 водо-водяного типа, кипящий с контуром естественной циркуляции воды внутри корпуса. Это и сейчас первая и единственная в России реакторная установка с корпусным водо-водяным кипящим реактором, естественной циркуляцией теплоносителя и подачей пара непосредственно из реактора на турбину. С тех пор он несколько раз модернизировался, действующая лицензия на эксплуатацию - до 2025 года. Радиохимический отдел приступил к работе с радиоактивными продуктами в 1965 году. В декабре 1966 года был запущен реактор МИР. Где 11 петлевых экспериментальных каналов подключены к автономным петлевым установкам с разными типами и параметрами теплоносителя. В этом реакторе проводят экспериментальную отработку новых конструкций ТВС для действующих энергетических и инновационных реакторов, ресурсные эксперименты и уникальные испытания топлива в условиях аварийных ситуаций и переходных режимов. В начале 1969 года в НИИАР был осуществлен физический пуск реактора БОР-60/12 на быстрых нейтронах проектной тепловой мощностью 60 МВт, а в декабре 1969 года состоялся энергетический пуск этого реактора. Кстати, именно на нём было продемонстрировано, что быстрый реактор с натриевым теплоносителем может производить не только тепло, но и электроэнергию. А ещё реактор БОР-60 - это довольно символичный реактор для СССР, ведь все предыдущие быстрые реакторы были военного назначения - предназначались для увеличения выхода плутония из природного урана, а также для «улучшения» качества плутония, образующегося в графитовых и тяжеловодных реакторах-накопителях плутония. В декабре 1988 года вступил в строй материаловедческий исследовательский реактор, имеющий сокращенное название МИР. Это гетерогенный реактор на тепловых нейтронах канального типа, погруженный в бассейн с водой. Он предназначен для испытания ТВЭЛов проектируемых энергетических реакторов.
4. Монумент «Расщепленное ядро» на территории НИИАР
21 июля 1964 года п/я 30 был переименован в Научно-исследовательский институт атомных реакторов НИИАР. В 1994 году институту присвоили статус государственного научного центра. В 2008 году он был преобразован в открытое акционерное общество «Государственный научный центр - Научно-исследовательский институт атомных реакторов» в составе Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом». В 2015 году «ГНЦ НИИАР» получил лицензию на размещение самого крупного в мире исследовательского реактора на быстрых нейтронах. А в Сентябре 2016 года НИИАР присваивают статус международного центра исследований (International Centre based on Research Reactors, ICERR) под эгидой МАГАТЭ. Статус ICERR имеют всего шесть организаций в мире.
5. Наша первая остановка - пульт управления реактором СМ-3.
6.
7. Как мы видим, оборудование тут есть как проверенное временем, так и совсем новое.
Сегодня на площадке института работают исследовательские реакторы шести разных типов (СМ-3, МИР-М1, БОР-60, РБТ-6, РБТ-10/2, ВК-50) и крупнейший в Европе комплекс для послереакторных исследований элементов активных зон атомных реакторов, комплекс установок для НИОКР в области ядерного топливного цикла, радиохимический комплекс и комплекс по обращению с радиоактивными отходами. Такая уникальная многопрофильная экспериментальная база НИИАР и позволяет осуществлять исследования для обеспечения ключевых направлений развития ядерной энергетики России. Кроме того, предприятие производит широкую линейку изотопов. Некоторые из них, например, редкие трансурановые элементы, в России могут делать только в НИИАР. А ещё сейчас на площадке института сооружаются самый мощный в мире многоцелевой быстрый исследовательский реактор МБИР и полифункциональный радиохимический комплекс.
8.
9. В НИИАР за опытом любят приезжать специалисты со свего мира, ведь не секрет, где-где, а в атомной теме мы точно впереди планеты всей. Послушал-посмотрел, поделись валютой :). Так тут уже и целая коллекция образовалась, всем центробанкам на зависть.
10.
С 2005 года НИИАР обрабатывает топазы. Сложность в том, что не бывает двух одинаковых кристаллов. Они различаются по размеру, водонасыщенности, видам и концентрации примесей. При повышении температуры те же примеси могут привести к тому, что окраска будет неравномерной. Поэтому специально на базе реакторной установки РБТ-10/2 было разработано устройство, которое и обеспечило качественное окрашивание топазов. Стоит также добавить, что ГНЦ НИИАР давно и успешно сотрудничает с Лабораторией ядерных реакций им. Г.Н. Флерова ОИЯИ (г. Дубна) в области разработки и изготовления мишеней для экспериментов по синтезу новых элементов. Так в период 1998-2014 гг. в ГНЦ НИИАР изготовлены: мишени на основе радия-226 для синтеза 108 элемента; мишени на основе америция-243 для синтеза 115 элемента; мишени на основе кюрия-248 для синтеза 116 элемента; мишени на основе берклия-249 для синтеза 117 элемента; мишени на основе калифорния-249 для синтеза 118 элемента.
11.
Из 6 реакторов, которые работают в НИИАР, есть один, пожалуй, самый любимый учёными НИИАР. Он же и самый первый. Он же и самый мощный, что и дало ему имя - СМ. «Ловушечную» концепцию СМ предложил физик-ядерщик Савелий Фейнберг, один из сподвижников Игоря Курчатова. Говорят, что название для установки предложил сам Курчатов. «Игорь Васильевич, ну зачем же с моими инициалами?» - смущенно спросил Фейнберг. «Савелий Моисеевич, это не ваши инициалы. СМ значит «самый мощный», - ответил Курчатов. Так вот в 1961 году это был СМ-1, мощностью в 50 МВт, в 1965 после модернизации он стал СМ-2, а в 1992 им стал СМ-3. Более того последний совсем красивый стал в октябре 2020 года, после масштабной модернизации. В результате чего срок его службы продлён до 2040 года и далее. Это уникальный реактор и в мире он один такой. Его уникальность - в очень высокой плотности потока нейтронов, который он способен создавать. А ведь именно нейтроны и являются основной продукцией НИИАР.
12. Общий вид реакторного зала, где установлен СМ-3
С помощью нейтронов можно решать много задач по исследованию материалов и созданию полезных изотопов. И даже воплощать в жизнь мечту средневековых алхимиков - превращать свинец в золото. Если не вдаваться в подробности, то процесс очень прост - берётся одно вещество и обстреливается со всех сторон быстрыми нейтронами, которые разбивают ядра на кучу других. Так, к примеру, из урана путём дробления его ядер нейтронами можно получить более лёгкие элементы: йод, стронций, молибден, ксенон и другие.
13.
Сам же реактор СМ-3 до гениальности прост. Его активная зона - это кубик в 42 x 42 x 35 см. Но выделяемая мощность этого кубика - 100 мегаватт! Вокруг активной зоны в специальных каналах устанавливают трубки с различными веществами, которые необходимо обстрелять нейтронами.
14.
Уникальная научно-исследовательская установка СМ-3 предназначена для внутриреакторных испытаний топлива и конструкционных материалов с набором повреждающей дозы до значения 25 с.н.а. в год. А также для наработки изотопов: 244-248Cm, 243Am, 248, 249, 252Cf and 33P, 153Gd, 192Ir, 60Co, 188W, 63Ni, 55, 59Fe, 113, 119mSn, 89Sr, 125I and 177Lu и т.д. Основные эксплуатационные характеристики: Мощность - 90 МВт; Загрузка каналов ~ 80%; КИВ~ 70%.
15. Как устроен самый высокопоточный реактор в мире СМ-3
Весь мир не стоит на месте, вот и тут рады переменам. На данный момент было проведено пять модернизаций СМ-3, благо проектировщики заложили надёжный фундамент для этого. Самая первая прошла в 1964 - 1965 гг, тогда была произведена замена центральной зоны, в результате чего мощность реактора была увеличена от 50 до 75 МВт. В апреле-мае 1974 года была выполнена замена теплообменного оборудования, увеличена эффективность системы управления и защиты. А мощность реактора достигла 100 МВт. При этом плотность потока тепловых нейтронов возросла и позволила СМ стать самым высокопоточным в мире. С тех самых пор мы никому и не отдаём наше лидерство. В 1977-1978 гг пошаманили опять над центральной зоной реактора, просто срок службы бериллия выработал свой ресурс, пора его было менять. Параллельно обновили и пульт управления. В 1991-1993 года сделали акцент на ещё большую безопасность. Новый корпус с внутрикорпусными устройствами был установлен внутрь старого, который стал страховочным. Кроме того была создана дополнительная система аварийного охлаждения реактора, новые системы контроля радиационной безопасности и сбора информации. А ещё впервые на реакторах института применен дополнительный источник электроснабжения в виде дизельной электростанции. В ходе реконструкции изменились количество и расположение экспериментальных каналов в отражателе при сохранении конфигурации активной зоны. Петлевой канал в центральной нейтронной ловушке заменён на бериллиевый блок с 27 отверстиями для облучаемых мишеней, что увеличило эффективность производства одного из наиболее востребованных радионуклидов - калифорния-252. И, наконец, крайней этап преобразований был проведен совсем недавно в 2019 - 2020 гг. И перемены весьма значительные. Вновь заменены центральная зона и внутрикорпусные элементы. Изменена конструкция центральной нейтронной ловушки, что позволило более чем вдвое увеличить количество экспериментальных каналов со сверхвысокой плотностью потока нейтронов. Сам реактор перевели на более эффективное топливо. Вот тут я бы тоже вставил пять копеек. Ведь значительное преимущество российских атомных реакторов как раз и заключается в правильном выборе топлива, да и формы самих тепловыделяющих сборок (ТВС) и ТВЭЛов у нас просто идеальны. После таких серьёзных мероприятий значительно увеличился срок службы реактора.
16.
17. Как мы видим, было 27 рабочих ячеек стало 57. Тем самым увеличена наработка радионуклидной продукции в 1,7 раза, плюс возможность творить эксперименты стало больше. При этом исключены центральные компенсирующие органы, бериллиевый блок и вкладыши.
18.
19. А вот и то самое голубое свечение Вавилова - Черенкова. Это нам открыли крышку более «скромного» реактора бассейнового типа, установленного по соседству с СМ-3. Кстати, в реакторах этого типа используется топливо, отработавшее в СМ.
20. Целый лес помощников-подниматоров.
Кстати, только на реакторе СМ-3 можно добиться получения изотопа кобальта с высокой удельной активностью, необходимого для использования в медицинских целях. Вот и получается, что Димитровград - это единственное место в стране, где производят кобальт-60 такого качества. А ещё вы наверняка знаете, что самый дорогой металл в мире - это Калифорний-252. Его грамм стоит всего лишь от 6,5 млн. долларов. Всё дело в том, что его производство довольно хлопотное дело, а по времени оно занимает почти 7 лет, да и то, на выходе получают миллиграммы. Так вот в мире есть всего два места, где его производят, это Ок-Риджская национальная лаборатория в США и снова здесь, в НИИАРе в Димитровграде.
21.
А это мы уже в другом здании, да, тут у каждого реактора свой дом, в Отделении радионуклидных источников и препаратов. Здесь уже история больше даже не про науку, а про производство, правда, весьма технологичного. Основу научно-технологической базы данного подразделения НИИАР составляют защитные камеры и боксы, есть и специальные лаборатории, конечно, вот мы в одной из них. А так Отделение имеет 34 защитных камеры и более 30 защитных боксов. Биологическая защита 22-х камер позволяет безопасно работать с радиоактивными материалами активностью до 100000 кюри, остальных камер - от 1000 до 20000 кюри. В зависимости от типов боксов их биологическая защита позволяет безопасно работать с радиоактивными материалами активностью до 100 кюри.
22.
23.
Это участок по производству Молибден-99. Этот уникальный изотоп является основой для производства практически всех существующих на сегодняшний день радиофармпрепаратов. Ведь именно Молибден-99 выступает тем самым сырьём для препарата Технеций-99m, с помощью которого сегодня проводится около 70% диагностических процедур в области онкологии, 50% - в кардиологии и около 90% - в радионуклидной диагностике.
24.
25.
Если вкратце, то Молибден-99 получают следующим образом. Молибден-99 можно получить только двумя способами и только в ядерном реакторе. Первый способ - это взять стабильный изотоп Молибден-98 и с помощью ядерной реакции захвата нейтрона превратить его в Молибден-99. Это наиболее "чистый" метод, который, однако, не позволяет получать значительные коммерческие объёмы изотопа. Второй способ заключается в делении ядер высокообогащённого Урана-235 плотным потоком нейтронов. Так вот в реактор, например, уже знакомый нам СМ-3 загружаются мишени из материала, содержащий уран-235 и «обстреливаются» нейтронами. В результате чего эти мишени распадаются на множество более лёгких элементов, одним из которых и является Молибден-99. После выгрузки из реактора мишени вначале охлаждаются, а потом поступают в защитные (горячие) камеры радиохимического комплекса. Здесь материал мишени растворяется, и после чего щелочным способом (а не кислотным, который более вреден) производится химическое выделение молибдена. На выходе получается препарат - солевой раствор молибдата натрия. Важно отметить, что после облучения мишени каждый час теряется до 1% молибдена вследствие его распада, поэтому всё делать надо довольно быстро. В свою очередь уже из Молибден-99 заказчики (медицинские учреждения) спокойно могут получить препарат технеций-99m, для этого молибденовый раствор пропускают через колонку из окиси алюминия. Сложность в том, что период полураспада технеция всего около шести часов, поэтому тут очень важна правильная логистика, ведь в данном случае на склад особо не поработаешь. Кстати, у Молибдена-99, период полураспада составляет 66 часов, что тоже очень немного.
26.
27. В НИИАР работает около 3500 сотрудников.
28. А вы думали почему нас не победить? Фишечки у нас особые в производстве. Вон даже театральный бинокль в деле задействован :).
Самую первую пробную партию радиоизотопа Молибден-99 здесь получили 18 декабря 2010 года. И с тех пор у них он получается всё лучше и лучше. Причём они смогли о себе практически сразу заявить миру. Всё дело в том, что исторически основными игроками на этом рынке были Канада (40%), Нидерланды+Бельгия (45%) и ЮАР (10%). А теперь им приходится делиться с нами, лично меня это очень радует, что наконец-то мы пошли в наступление, порядка 20 % рынка теперь наши.
29.
30. Зона погрузки. Эй, клиент, встречай ценный груз!
31. Большое спасибо АО «ГНЦ НИИАР» за открытость и тёплый приём!
Вся моя история с Государственной корпорацией по атомной энергии «Росатом»:
АО «Атомэнергомаш»:
АО «Концерн Росэнергоатом»:
Другие подразделения, входящие в структуру «Росатом», которые я посетил:
#rosatom, #rosenergoatom, #Росатом, #Росэнергоатом
P. S. Уважаемые собственники и акционеры, представители пресс-служб компаний, отделы маркетинга и другие заинтересованные лица, если на Вашем предприятие есть, что показать - "Как это делается и почему именно так!", смело приглашайте в гости. Для этого пишите мне сюда: akciirosta@yandex.ru Берите пример с лидеров! На данный момент я уже лично посетил более 490 предприятий, а вот и ссылки на все мои промрепортажи:
Почему наша промышленность самая лучшая в мире: http://zavodfoto.livejournal.com/4701859.html
Я всегда рад новым друзьям, добавляйтесь и читайте меня в:
Яндекс.Дзен / LiveJournal / Facebook / ВК / Одноклассники / Instagram
НИИАР ведёт свою историю с 15 марта 1956 года. Именно тогда в соответствии с Постановлением Совета Министров СССР в городе Мелекессе (ныне - Димитровград) Ульяновской области начали строить опытную станцию для испытания новых научно-исследовательских и опытных атомных реакторов. Первый отряд на место будущей стройки прибыл в ноябре 1957 года. Позднее, по инициативе советского физика, «отца» советской атомной бомбы, трижды Героя Социалистического Труда, академика Игоря Васильевича Курчатова, было принято решение о привязке к площадке опытной станции большого научно-исследовательского комплекса, предназначенного для проведения работ по реакторному материаловедению, физике твердого тела, ядерной физике и накоплению далеких трансурановых элементов. И как результат, 21 июля 1959 года, руководство страны приняло постановление «О создании опытных атомных реакторов и развитии научно-исследовательской базы реакторов Главного управления по использованию атомной энергии при Совете министров СССР», в соответствии с которым опытной станции и было присвоено наименование «Научно-исследовательский институт атомных реакторов».
2.
Один из первых крупных объектов НИИАР является объект 106 (он был переименован в Ядерно-физический отдел ЯФО, перед приездом делегации Комиссии по Атомной энергии США, во главе с Председателем Комиссии Гленном Сиборгом, летом 1964 года) или реактор на промежуточных нейтронах СМ-2, который вступил в строй в октябре 1961 года. Он был предназначен для облучения образцов реакторных материалов, исследования свойств материалов в процессе облучения трансурановых элементов. В частности, на этом реакторе с очень высокой плотностью потока нейтронов можно было исследовать поведение керамического и металлического топлива на основе урана и плутония при глубоком выгорании в зависимости от конструкции, технологичности топлива и его теплонапряженности. В конце 1962 года прошёл запуск второго из важнейших исследовательских сооружений, объекта 118 (материаловедческий отдел - МВО, также переименованный перед приездом делегации США). В конце 1963 года - запуск третьего из наиважнейших зданий, объекта 120 (радиохимический отдел РХО, переименован так перед приездом делегации Гленна Сиборга). 19 февраля 1964 года была введена в строй первая очередь материаловедческого комплекса. Полный ввод второй очереди комплекса с радиационно-защитными камерами, предназначенного для неразрушающих исследований полномасштабных ТВС, осуществлен 1 апреля 1988 года. Материаловедческий комплекс НИИАР позволяет проведение полного цикла исследований любых реакторных материалов в защитных камерах, многократное облучение в реакторах в заданных условиях по температуре, плотности потока и спектру нейтронов, а также проведение послереакторных исследований полномасштабных ТВС реакторов ВВЭР, РБМК и БН.
3. 4 великана - местные градирни, они помогают охлажать воду, задействованную в технологическом процессе.
20 декабря 1965 года в НИИАР был выведен на номинальную мощность реактор ВК-50 водо-водяного типа, кипящий с контуром естественной циркуляции воды внутри корпуса. Это и сейчас первая и единственная в России реакторная установка с корпусным водо-водяным кипящим реактором, естественной циркуляцией теплоносителя и подачей пара непосредственно из реактора на турбину. С тех пор он несколько раз модернизировался, действующая лицензия на эксплуатацию - до 2025 года. Радиохимический отдел приступил к работе с радиоактивными продуктами в 1965 году. В декабре 1966 года был запущен реактор МИР. Где 11 петлевых экспериментальных каналов подключены к автономным петлевым установкам с разными типами и параметрами теплоносителя. В этом реакторе проводят экспериментальную отработку новых конструкций ТВС для действующих энергетических и инновационных реакторов, ресурсные эксперименты и уникальные испытания топлива в условиях аварийных ситуаций и переходных режимов. В начале 1969 года в НИИАР был осуществлен физический пуск реактора БОР-60/12 на быстрых нейтронах проектной тепловой мощностью 60 МВт, а в декабре 1969 года состоялся энергетический пуск этого реактора. Кстати, именно на нём было продемонстрировано, что быстрый реактор с натриевым теплоносителем может производить не только тепло, но и электроэнергию. А ещё реактор БОР-60 - это довольно символичный реактор для СССР, ведь все предыдущие быстрые реакторы были военного назначения - предназначались для увеличения выхода плутония из природного урана, а также для «улучшения» качества плутония, образующегося в графитовых и тяжеловодных реакторах-накопителях плутония. В декабре 1988 года вступил в строй материаловедческий исследовательский реактор, имеющий сокращенное название МИР. Это гетерогенный реактор на тепловых нейтронах канального типа, погруженный в бассейн с водой. Он предназначен для испытания ТВЭЛов проектируемых энергетических реакторов.
4. Монумент «Расщепленное ядро» на территории НИИАР
21 июля 1964 года п/я 30 был переименован в Научно-исследовательский институт атомных реакторов НИИАР. В 1994 году институту присвоили статус государственного научного центра. В 2008 году он был преобразован в открытое акционерное общество «Государственный научный центр - Научно-исследовательский институт атомных реакторов» в составе Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом». В 2015 году «ГНЦ НИИАР» получил лицензию на размещение самого крупного в мире исследовательского реактора на быстрых нейтронах. А в Сентябре 2016 года НИИАР присваивают статус международного центра исследований (International Centre based on Research Reactors, ICERR) под эгидой МАГАТЭ. Статус ICERR имеют всего шесть организаций в мире.
5. Наша первая остановка - пульт управления реактором СМ-3.
6.
7. Как мы видим, оборудование тут есть как проверенное временем, так и совсем новое.
Сегодня на площадке института работают исследовательские реакторы шести разных типов (СМ-3, МИР-М1, БОР-60, РБТ-6, РБТ-10/2, ВК-50) и крупнейший в Европе комплекс для послереакторных исследований элементов активных зон атомных реакторов, комплекс установок для НИОКР в области ядерного топливного цикла, радиохимический комплекс и комплекс по обращению с радиоактивными отходами. Такая уникальная многопрофильная экспериментальная база НИИАР и позволяет осуществлять исследования для обеспечения ключевых направлений развития ядерной энергетики России. Кроме того, предприятие производит широкую линейку изотопов. Некоторые из них, например, редкие трансурановые элементы, в России могут делать только в НИИАР. А ещё сейчас на площадке института сооружаются самый мощный в мире многоцелевой быстрый исследовательский реактор МБИР и полифункциональный радиохимический комплекс.
8.
9. В НИИАР за опытом любят приезжать специалисты со свего мира, ведь не секрет, где-где, а в атомной теме мы точно впереди планеты всей. Послушал-посмотрел, поделись валютой :). Так тут уже и целая коллекция образовалась, всем центробанкам на зависть.
10.
С 2005 года НИИАР обрабатывает топазы. Сложность в том, что не бывает двух одинаковых кристаллов. Они различаются по размеру, водонасыщенности, видам и концентрации примесей. При повышении температуры те же примеси могут привести к тому, что окраска будет неравномерной. Поэтому специально на базе реакторной установки РБТ-10/2 было разработано устройство, которое и обеспечило качественное окрашивание топазов. Стоит также добавить, что ГНЦ НИИАР давно и успешно сотрудничает с Лабораторией ядерных реакций им. Г.Н. Флерова ОИЯИ (г. Дубна) в области разработки и изготовления мишеней для экспериментов по синтезу новых элементов. Так в период 1998-2014 гг. в ГНЦ НИИАР изготовлены: мишени на основе радия-226 для синтеза 108 элемента; мишени на основе америция-243 для синтеза 115 элемента; мишени на основе кюрия-248 для синтеза 116 элемента; мишени на основе берклия-249 для синтеза 117 элемента; мишени на основе калифорния-249 для синтеза 118 элемента.
11.
Из 6 реакторов, которые работают в НИИАР, есть один, пожалуй, самый любимый учёными НИИАР. Он же и самый первый. Он же и самый мощный, что и дало ему имя - СМ. «Ловушечную» концепцию СМ предложил физик-ядерщик Савелий Фейнберг, один из сподвижников Игоря Курчатова. Говорят, что название для установки предложил сам Курчатов. «Игорь Васильевич, ну зачем же с моими инициалами?» - смущенно спросил Фейнберг. «Савелий Моисеевич, это не ваши инициалы. СМ значит «самый мощный», - ответил Курчатов. Так вот в 1961 году это был СМ-1, мощностью в 50 МВт, в 1965 после модернизации он стал СМ-2, а в 1992 им стал СМ-3. Более того последний совсем красивый стал в октябре 2020 года, после масштабной модернизации. В результате чего срок его службы продлён до 2040 года и далее. Это уникальный реактор и в мире он один такой. Его уникальность - в очень высокой плотности потока нейтронов, который он способен создавать. А ведь именно нейтроны и являются основной продукцией НИИАР.
12. Общий вид реакторного зала, где установлен СМ-3
Click to viewС помощью нейтронов можно решать много задач по исследованию материалов и созданию полезных изотопов. И даже воплощать в жизнь мечту средневековых алхимиков - превращать свинец в золото. Если не вдаваться в подробности, то процесс очень прост - берётся одно вещество и обстреливается со всех сторон быстрыми нейтронами, которые разбивают ядра на кучу других. Так, к примеру, из урана путём дробления его ядер нейтронами можно получить более лёгкие элементы: йод, стронций, молибден, ксенон и другие.
13.
Сам же реактор СМ-3 до гениальности прост. Его активная зона - это кубик в 42 x 42 x 35 см. Но выделяемая мощность этого кубика - 100 мегаватт! Вокруг активной зоны в специальных каналах устанавливают трубки с различными веществами, которые необходимо обстрелять нейтронами.
14.
Уникальная научно-исследовательская установка СМ-3 предназначена для внутриреакторных испытаний топлива и конструкционных материалов с набором повреждающей дозы до значения 25 с.н.а. в год. А также для наработки изотопов: 244-248Cm, 243Am, 248, 249, 252Cf and 33P, 153Gd, 192Ir, 60Co, 188W, 63Ni, 55, 59Fe, 113, 119mSn, 89Sr, 125I and 177Lu и т.д. Основные эксплуатационные характеристики: Мощность - 90 МВт; Загрузка каналов ~ 80%; КИВ~ 70%.
15. Как устроен самый высокопоточный реактор в мире СМ-3
Весь мир не стоит на месте, вот и тут рады переменам. На данный момент было проведено пять модернизаций СМ-3, благо проектировщики заложили надёжный фундамент для этого. Самая первая прошла в 1964 - 1965 гг, тогда была произведена замена центральной зоны, в результате чего мощность реактора была увеличена от 50 до 75 МВт. В апреле-мае 1974 года была выполнена замена теплообменного оборудования, увеличена эффективность системы управления и защиты. А мощность реактора достигла 100 МВт. При этом плотность потока тепловых нейтронов возросла и позволила СМ стать самым высокопоточным в мире. С тех самых пор мы никому и не отдаём наше лидерство. В 1977-1978 гг пошаманили опять над центральной зоной реактора, просто срок службы бериллия выработал свой ресурс, пора его было менять. Параллельно обновили и пульт управления. В 1991-1993 года сделали акцент на ещё большую безопасность. Новый корпус с внутрикорпусными устройствами был установлен внутрь старого, который стал страховочным. Кроме того была создана дополнительная система аварийного охлаждения реактора, новые системы контроля радиационной безопасности и сбора информации. А ещё впервые на реакторах института применен дополнительный источник электроснабжения в виде дизельной электростанции. В ходе реконструкции изменились количество и расположение экспериментальных каналов в отражателе при сохранении конфигурации активной зоны. Петлевой канал в центральной нейтронной ловушке заменён на бериллиевый блок с 27 отверстиями для облучаемых мишеней, что увеличило эффективность производства одного из наиболее востребованных радионуклидов - калифорния-252. И, наконец, крайней этап преобразований был проведен совсем недавно в 2019 - 2020 гг. И перемены весьма значительные. Вновь заменены центральная зона и внутрикорпусные элементы. Изменена конструкция центральной нейтронной ловушки, что позволило более чем вдвое увеличить количество экспериментальных каналов со сверхвысокой плотностью потока нейтронов. Сам реактор перевели на более эффективное топливо. Вот тут я бы тоже вставил пять копеек. Ведь значительное преимущество российских атомных реакторов как раз и заключается в правильном выборе топлива, да и формы самих тепловыделяющих сборок (ТВС) и ТВЭЛов у нас просто идеальны. После таких серьёзных мероприятий значительно увеличился срок службы реактора.
16.
17. Как мы видим, было 27 рабочих ячеек стало 57. Тем самым увеличена наработка радионуклидной продукции в 1,7 раза, плюс возможность творить эксперименты стало больше. При этом исключены центральные компенсирующие органы, бериллиевый блок и вкладыши.
18.
19. А вот и то самое голубое свечение Вавилова - Черенкова. Это нам открыли крышку более «скромного» реактора бассейнового типа, установленного по соседству с СМ-3. Кстати, в реакторах этого типа используется топливо, отработавшее в СМ.
20. Целый лес помощников-подниматоров.
Кстати, только на реакторе СМ-3 можно добиться получения изотопа кобальта с высокой удельной активностью, необходимого для использования в медицинских целях. Вот и получается, что Димитровград - это единственное место в стране, где производят кобальт-60 такого качества. А ещё вы наверняка знаете, что самый дорогой металл в мире - это Калифорний-252. Его грамм стоит всего лишь от 6,5 млн. долларов. Всё дело в том, что его производство довольно хлопотное дело, а по времени оно занимает почти 7 лет, да и то, на выходе получают миллиграммы. Так вот в мире есть всего два места, где его производят, это Ок-Риджская национальная лаборатория в США и снова здесь, в НИИАРе в Димитровграде.
21.
А это мы уже в другом здании, да, тут у каждого реактора свой дом, в Отделении радионуклидных источников и препаратов. Здесь уже история больше даже не про науку, а про производство, правда, весьма технологичного. Основу научно-технологической базы данного подразделения НИИАР составляют защитные камеры и боксы, есть и специальные лаборатории, конечно, вот мы в одной из них. А так Отделение имеет 34 защитных камеры и более 30 защитных боксов. Биологическая защита 22-х камер позволяет безопасно работать с радиоактивными материалами активностью до 100000 кюри, остальных камер - от 1000 до 20000 кюри. В зависимости от типов боксов их биологическая защита позволяет безопасно работать с радиоактивными материалами активностью до 100 кюри.
22.
23.
Это участок по производству Молибден-99. Этот уникальный изотоп является основой для производства практически всех существующих на сегодняшний день радиофармпрепаратов. Ведь именно Молибден-99 выступает тем самым сырьём для препарата Технеций-99m, с помощью которого сегодня проводится около 70% диагностических процедур в области онкологии, 50% - в кардиологии и около 90% - в радионуклидной диагностике.
24.
25.
Если вкратце, то Молибден-99 получают следующим образом. Молибден-99 можно получить только двумя способами и только в ядерном реакторе. Первый способ - это взять стабильный изотоп Молибден-98 и с помощью ядерной реакции захвата нейтрона превратить его в Молибден-99. Это наиболее "чистый" метод, который, однако, не позволяет получать значительные коммерческие объёмы изотопа. Второй способ заключается в делении ядер высокообогащённого Урана-235 плотным потоком нейтронов. Так вот в реактор, например, уже знакомый нам СМ-3 загружаются мишени из материала, содержащий уран-235 и «обстреливаются» нейтронами. В результате чего эти мишени распадаются на множество более лёгких элементов, одним из которых и является Молибден-99. После выгрузки из реактора мишени вначале охлаждаются, а потом поступают в защитные (горячие) камеры радиохимического комплекса. Здесь материал мишени растворяется, и после чего щелочным способом (а не кислотным, который более вреден) производится химическое выделение молибдена. На выходе получается препарат - солевой раствор молибдата натрия. Важно отметить, что после облучения мишени каждый час теряется до 1% молибдена вследствие его распада, поэтому всё делать надо довольно быстро. В свою очередь уже из Молибден-99 заказчики (медицинские учреждения) спокойно могут получить препарат технеций-99m, для этого молибденовый раствор пропускают через колонку из окиси алюминия. Сложность в том, что период полураспада технеция всего около шести часов, поэтому тут очень важна правильная логистика, ведь в данном случае на склад особо не поработаешь. Кстати, у Молибдена-99, период полураспада составляет 66 часов, что тоже очень немного.
26.
27. В НИИАР работает около 3500 сотрудников.
28. А вы думали почему нас не победить? Фишечки у нас особые в производстве. Вон даже театральный бинокль в деле задействован :).
Самую первую пробную партию радиоизотопа Молибден-99 здесь получили 18 декабря 2010 года. И с тех пор у них он получается всё лучше и лучше. Причём они смогли о себе практически сразу заявить миру. Всё дело в том, что исторически основными игроками на этом рынке были Канада (40%), Нидерланды+Бельгия (45%) и ЮАР (10%). А теперь им приходится делиться с нами, лично меня это очень радует, что наконец-то мы пошли в наступление, порядка 20 % рынка теперь наши.
29.
30. Зона погрузки. Эй, клиент, встречай ценный груз!
31. Большое спасибо АО «ГНЦ НИИАР» за открытость и тёплый приём!
Вся моя история с Государственной корпорацией по атомной энергии «Росатом»:
АО «Атомэнергомаш»:
АО «Концерн Росэнергоатом»:
Другие подразделения, входящие в структуру «Росатом», которые я посетил:
#rosatom, #rosenergoatom, #Росатом, #Росэнергоатом
P. S. Уважаемые собственники и акционеры, представители пресс-служб компаний, отделы маркетинга и другие заинтересованные лица, если на Вашем предприятие есть, что показать - "Как это делается и почему именно так!", смело приглашайте в гости. Для этого пишите мне сюда: akciirosta@yandex.ru Берите пример с лидеров! На данный момент я уже лично посетил более 490 предприятий, а вот и ссылки на все мои промрепортажи:
Почему наша промышленность самая лучшая в мире: http://zavodfoto.livejournal.com/4701859.html
Я всегда рад новым друзьям, добавляйтесь и читайте меня в:
Яндекс.Дзен / LiveJournal / Facebook / ВК / Одноклассники / Instagram