Історія однієї диверсифікації

Источник публикации: 
газета "Енергетик"
Дата публикации: 
07.2021

Ця розповідь про ядерне паливо і про вибір. Відомий вислів про те, що людина може відчувати себе вільною лише тоді, коли вона має вибір, певним чином стосується і теми вибору ядерного палива для атомних енергоблоків. Зокрема, Україна стала однією з країн, які успішно використовують альтернативні поставки ядерного палива для спроєктованих в колишньому Радянському Союзі реакторів. Більш того, для нас, мешканців Миколаївщини, привід для гордості незаперечний: українська диверсифікація розпочалась саме з Южно-Української АЕС, яка розташована на території Миколаївської області.

Початок історії

Ще наприкінці 90-х років минулого століття Україна почала шукати альтернативних постачальників ядерного палива. Безперечним лідером в освоєнні радянського проекту реакторної установки ВВЕР-1000 була американська компанія Westinghouse, яка вже мала проєкт паливної збірки для АЕС Темелін (Чехія).

У липні 1998 року відбулася нарада за участі представників Державного департаменту США і Мінпаливенерго України. Результат зустрічі - підписання Меморандуму про надання нашій державі допомоги в кваліфікації альтернативного постачальника ядерного палива для АЕС. А офіційне оформлення Проекту кваліфікації ядерного палива для України розпочато з підписання в червні 2000 року «Виконавчої угоди між Урядом Сполучених Штатів Америки і Урядом України стосовно проєкту кваліфікації ядерного палива для України». Вона мала забезпечити сумісність російських та американських тепловидільних збірок під час експлуатації у складі змішаного завантаження активних зон реакторів ВВЕР-1000.  Роком раніше на базі науково-технічного центру ядерного паливного циклу Харківського фізико-технічного інституту був створений Центр проектування активних зон. Його фахівці пройшли багаторічне стажування в компанії Westinghouse, вивчаючи методології проектування, обґрунтування безпеки і ліцензування ядерного палива.

«Цей процес пройшов свій, місцями тернистий, шлях. І головні його результати, якими ми, без сумніву, можемо пишатися, створення паливної збірки ТВЗ-WR, яка безпечно експлуатується в активній зоні реакторів ВВЕР-1000. Експлуатація ядерного палива Westinghouse зміцнює не лише енергетичну, а й економічну та політичну незалежність України», - зазначає заступник головного інженера з ядерної та радіаційної безпеки Южно-Української АЕС Олексій Арванінов.

Ядерне паливо – штучний товар. У світі лише п'ять великих компаній виробляють паливо для ядерних реакторів. Лідер у цій п'ятірці – Westinghouse (32% ринку), друге місце посідає французька Orano (28%) і на третьому – російська компанія ТВЕЛ (17%). Westinghouse постачає ядерне паливо для 144 енергоблоків АЕС, зокрема для 55-ти європейських. Водночас ТВЕЛ завантажує 78 ядерних реакторів у 15 країнах світу.

Два етапи реалізації проєкту

2005 року в активну зону енергоблока №3 Южно-Української АЕС було завантажено 6 дослідних (пілотних) тепловиділяючих збірок, виготовлених у Сполучених Штатах Америки. Паливо виробництва Westinghouse було надано в рамках підписаної українсько-американської виконавчої угоди щодо проєкту кваліфікації ядерного палива для України.

Тоді багатьма ЗМІ покотилася хвиля публікацій про «неминуче повторення Чорнобилю» у центрі Європи і нібито технічну несумісність касет з американським ядерним паливом й українських реакторів. Російський ТВЕЛ не хотів здавати монопольні позиції. Попри колосальний інформаційний тиск, фахівці довели, що все чудово сумісне. адже шість касет виробництва Westinghouse завантажили в активну зону разом з російськими. За чотири роки експлуатації 6 паливних збірок відпрацювали на потужності 1171 календарну добу. Результати дослідної експлуатації було визнано успішними.

30 березня 2008 року підписано Контракт №1 між ДП «НАЕК «Енергоатом» і компанією Westinghouse на поставку паливних збірок для українських АЕС з енергоблоками ВВЕР-1000. У 2009 році, згідно з другим етапом проєкту, для енергоблоку №3 Южно-Української АЕС компанія Westinghouse поставила перевантажувальну партію, яка складалася з 42 ТВЗ (ТВЗ-W). Фабрикацію ТВЗ перенесено до Шведського підрозділу компанії «Westinghouse». Перевантажувальну партію ТВЗ-W завантажено в активну зону енергоблоку №3 ЮУАЕС у 2010 році.

«Далі, переходячи від проекту кваліфікації  до комерційних поставок ядерного палива від альтернативного постачальника, було підписано контракт №1 між НАЕК «Енергоатом» і «Westinghouse Electric Sweden», що передбачав постачання ТВЗ-W для трьох вітчизняних енергоблоків щорічно впродовж чотирьох років. Для експлуатації альтернативного палива було визначено енергоблоки №2 і №3 Южно-Української, а також енергоблок №5 Запорізької АЕС, - розповідає Олексій Арванінов.  - Пізніше контракт №1 отримав розширення ще на три енергоблоки. Окрім южно-українських, паливо «Westinghouse» 2017 року було завантажене до четвертого, першого та третього запорізьких блоків (у порядку завантаження). Таким чином, 746 тепловиділяючих збірок «Westinghouse» працюють у активних зонах шести з п'ятнадцяти атомних реакторів України, збільшивши частку блоків, на яких присутнє паливо альтернативного постачальника, до 40%».

Модифікація ТВЗ-WR

Навесні 2012 року трапилась подія, яка змусила атомників переглянути конструкцію ТВЗ-W, а відтак і модифікувати її елементи. Справа в тім, що під час транспортно-перевантажувальних операцій змішаних активних зон другого і третього енергоблоків Южно-Української АЕС були виявлені пошкодження дистанціонуючих ґраток ТВЗ-W.  

Заступник головного інженера з ядерної та радіаційної безпеки Южно-Української АЕС Олексій Арванінов пояснив:  «Незважаючи на ушкодження дистанціонуючих ґраток, паливні елементи цих ТВЗ-W залишалися герметичними і виходу радіоактивних продуктів ділення з них зафіксовано не було. В подальшому компанією Westinghouse у співпраці з фахівцями Енергоатома та Центру проектування активних зон було вироблено рішення щодо зміцнення і зміни елементів конструкції ТВЗ-W, направлені на усунення конструктивних недоліків паливних збірок і на унеможливлення їх ушкоджень під час транспортно-технологічних операцій. Ця модифікація дістала назву ТВЗ-WR, тобто зміцнена. Компанією Westinghouse проведено стендові випробування допрацьованої конструкції ТВЗ-WR з наступним наданням результатів випробувань у НАЕК «Енергоатом».

Першу партію ТВЗ-WR було завантажено під час ремонтної кампанії 2015 року на енергоблоці №3 Южно-Української АЕС. На сьогоднішній день активні зони  енергоблоків №2 і №3 Южно-Української АЕС повністю складається з палива компанії «Westinghouse».

Кроки остаточної диверсифікації

Впровадженням альтернативного ядерного палива необхідно було вирішити і непрості завдання, очевидні для персоналу Южно-Української АЕС. Зокрема, контроль енерговиділення палива в активній зоні вже не міг здійснюватися системою внутрішньореакторного контролю, що була спроєктована виключно для контроля ядерного палива, виготовленого російською компанією ТВЕЛ.  Южно-українські атомники разом з ТОВ «Вестрон», яке є одним із провідних підприємств України, що спеціалізується на виконанні комплексних робіт з автоматизованих систем управління технологічними процесами атомних і теплових електростанцій, на базі наданого американською стороною програмно-технічного комплексу BEACON по суті з нуля розробили цілком функціональну систему, яка задовольнила вимоги як інженерів-фізиків і програмістів, так і експлуатаційного персоналу. Після заміни старої системи внутрішнього реакторного контролю, стало очевидним, що нова у багато разів випередила її за функціональністю, швидкодією і виробничими можливостями. Ця система протягом 4-х паливних кампаній показала свою надійність,  що дає можливість уже в нинішньому році перевести систему в промислову експлуатацію.

У 2013 році на Южно-Українській АЕС розпочалося використання стенду інспекції та ремонту палива компанії Westinghouse. Він передбачає проведення різнобічних вимірювань ТВЗ та має можливість відновлення працездатності ТВЗ шляхом заміни його негерметичних твелів.  У 2018 та 2021 роках було виконано ремонт негерметичних ТВЗ-WR. Результат контролю герметичності оболонок твелів підтвердив, що ТВЗ-WR герметичні і цілком придатні до експлуатації.

Компанія «Westinghouse» планує не тільки поставляти ядерне паливо в Україну, а й співпрацювати з ДП «НАЕК «Енергоатом» на предмет виробництва комплектуючих для ТВЗ‑WR - хвостовиків та головок.

Таким чином, ці більше як 20 років стали не лише спробою технологічного впровадження одного світу в інший. Це були роки успішної спільної роботи фахівців двох світів. Щоправда, паралельно з вирішенням актуальних технічних проблем, чимало часу і зусиль довелося докласти до того, аби подолати протидію з боку противників проєкту диверсифікації.

30 вересня 2020 року в присутності Президента України Володимира Зеленського українська компанія «Енергоатом» і американська Westinghouse підписали черговий контракт про постачання паливних збірок виробництва Westinghouse для реакторів типу ВВЕР-440 на енергоблоках Рівненської. І це стало останнім кроком до остаточної диверсифікації джерел поставок свіжого ядерного палива в Україну.

Оксана МІСЮКЕВИЧ