Na początek zauważmy jako fakt: pierwszy chiński reaktor prędki (China Experimental Fast Reactor) został zbudowany właśnie w stolicy - na południowym zachodzie Pekinu, około 45 kilometrów od centrum. Tutaj, za szóstym pierścieniem transportowym, znajduje się Chiński Instytut Energii Atomowej (CIAE). Jeśli chcesz - odpowiednik Instytutu Kurchatowa, który wyrósł z tajnego Laboratorium nr 2 na północno-zachodnich obrzeżach Moskwy.
Korespondent specjalny Rossiyskaya Gazeta i ekipa filmowa kanału telewizyjnego Russia 24 byli pierwszymi zagranicznymi dziennikarzami, którzy uzyskali dostęp do obiektu jądrowego w Pekinie. Wcześniej przy budowie i uruchomieniu CEFR pomagali tylko specjaliści od atomu.
„Nasz Instytut Energii Atomowej, obecnie znany również jako Instytut Nowoczesnej Fizyki Chińskiej Akademii Nauk, został założony w 1950 roku” – powitał dziennikarzy z Rosji prezes-dyrektor CIAE, pan Wan Gang. - Kolejna bardzo ważna dla nas data to 27 września 1958 r., kiedy na terenie Instytutu z pomocą ZSRR uruchomiono pierwszy ciężkowodny reaktor badawczy. W tym samym 58, z udziałem sowieckich specjalistów, uruchomiono tutaj pierwszy akcelerator-cyklotron …
„Plan 863”: etap po etapie
Teraz, ponad pięćdziesiąt lat później, pierwsze obiekty badawcze zostały wycofane z użytku. Cyklotron, według dyrektora instytutu, został zdemontowany, ponieważ jako wspomnienie pozostał tylko duży magnes. Budynek pierwszego reaktora został zachowany, o czym mogliśmy się przekonać, idąc do niego przez duży, zadbany park instytutowy ze starannie utwardzonymi ścieżkami. W centralnej części zatrzymaliśmy się na chwilę przed marmurowymi popiersiami atomistów – luminarzy ich Chińskiego Projektu Atomowego.
Nie ukrywają swojego udziału w pracach badawczo-rozwojowych, które posłużyły do stworzenia pierwszych bomb atomowych (1964), a następnie wodorowych (1967) dla ChRL, wręcz przeciwnie, są z tego dumni. Jak również wkład w stworzenie pierwszego atomowego okrętu podwodnego (1971) dla chińskiej marynarki wojennej i pierwszego satelity Ziemi (1971) wystrzelonego w Imperium Niebieskim.
Ale teraz, zdaniem dyrektora instytutu, głównym zadaniem kierowanego przez niego zespołu jest rozwój energetyki jądrowej, w tym energetyki jądrowej na nowej platformie technologicznej. W Chinach, jak podkreślił Wan Gang, przyjęto trzystopniową strategię rozwoju w tym obszarze: reaktor termiczny – reaktor prędki – reaktor termojądrowy.
Jeśli chodzi o reaktory tradycyjne, w których jądra uranu-235 są rozszczepiane przez tzw. neutrony termiczne (powolne), w Chinach już dawno przeszły one ze sfery czysto naukowej do obszaru eksploatacji komercyjnej. Według oficjalnych danych przedstawionych na AtomExpo-2015 w Moskwie przez państwową korporację CNNC, pracuje w niej dziewięć bloków jądrowych, dwanaście jest w budowie, a kolejne są w planach. Celem jest zwiększenie udziału energetyki jądrowej do 2020 roku do sześciu procent (80 GW), a w przyszłości dogonienie lub nawet prześcignięcie Francji w tych wskaźnikach.
Jak dotąd udział energetyki jądrowej w całkowitym bilansie energetycznym Chin wynosi około dwóch procent. Ale to na razie. Szybko mija okres stażu, kiedy budowano tu pierwsze elektrownie jądrowe według projektów francuskich, kanadyjskich, amerykańskich, rosyjskich. Większość nowo budowanych bloków energetycznych już korzysta lub zamierza wykorzystywać reaktory i inne ważne urządzenia chińskiego lub wspólnego rozwoju. Czyli pierwszy etap - różne typy reaktorów termicznych - Chiny wypracowały i przechodzą, mówiąc w przenośni, na drugi poziom.
W państwowym planie rozwoju wysokich technologii, czy też, jak to się częściej mówi, w „planie 863”, rozwój reaktorów prędkich jest wymieniony jako najwyższy priorytet. To samo zadanie zostało zawarte w średniookresowym programie rozwoju nauki i techniki na lata 2006-2020.
Zaczęli jednak uważnie przyglądać się szybkim reaktorom, które są również nazywane hodowcami, za Wielkim Murem pod koniec lat 60. ubiegłego wieku. Już wtedy wiedziano, że sam pomysł rozszerzonej reprodukcji paliwa jądrowego (hodowca - innymi słowy hodowca) został wyrażony w styczniu 1943 roku w USA przez Leo Szilarda i podchwycony w ZSRR. Od 1949 roku pod kierownictwem akademika Aleksandra Leipunsky'ego w Związku Radzieckim prowadzono wieloaspektowe prace badawcze nad stworzeniem reaktorów prędkich. Ale pierwszy eksperymentalny reaktor rozmnażający o mocy cieplnej 0,2 MW został uruchomiony w Stanach Zjednoczonych, w ośrodku jądrowym w Idaho, 20 grudnia 1951 r.
W ZSRR podobny obiekt oddano do użytku cztery lata później w Obnińsku (obwód Kaługa), gdzie znajduje się Instytut Fizyki i Energetyki i gdzie pracował wówczas akademik Leipunsky. Rok później w tym samym miejscu, w Obnińsku, uruchomiono eksperymentalny reaktor BR-2: jego paliwem był metaliczny pluton, a jako chłodziwo rtęć.
W tym samym 1956 roku konsorcjum kilku amerykańskich firm rozpoczęło budowę demonstracyjnego hodowcy Fermi-1 o mocy 65 MW. Dziesięć lat później zdarzył się na nim wypadek z stopieniem rdzenia. Reaktor został rozebrany dużym kosztem, po czym zainteresowanie amerykańskiego przemysłu tym tematem osłabło.
Tymczasem w ZSRR zbudowano i uruchomiono eksperymentalny BR-5 (po przebudowie stał się znany jako BR-10) - w Obnińsku. A w Instytucie Reaktorów Atomowych w Dimitrowgradzie (obwód Uljanowsk) - wielofunkcyjny BOR-60, w którym zastosowano paliwo MOX (mieszanina dwutlenku uranu i plutonu), a jako chłodziwo zastosowano ciekły sód. BOR-60 jest nadal w służbie i istnieje możliwość przedłużenia jego eksploatacji do 2019 roku.
Francja wydała pięć miliardów dolarów na budowę pełnowymiarowej elektrowni jądrowej z reaktorem neutronów prędkich Superphenix, ale z powodu problemów z rdzeniem napędzanym plutonem obiekt ten został zamknięty w 1996 roku …
Jedynym (na całym świecie!) pracującym reaktorem energetycznym na neutrony prędkie jest reaktor BN-600 w trzecim bloku elektrowni jądrowej w Biełojarsku. Jest rekordzistą pod względem stażu pracy - działa komercyjnie od 1980 roku i może zostać przedłużony do 2030 roku. Ponadto jest to dotychczas najpotężniejszy reaktor prędki chłodzony sodem.
Pierwszy w nowym stuleciu
procedury przygotowawcze do rozruchu mocy. Oba reaktory narodziły się w Eksperymentalnym Biurze Projektowym Inżynierii Mechanicznej im. V. I. Afrikantowa. Akademik Fiodor Mitenkov, dyrektor naukowy OKBM, otrzymał w 2004 roku Międzynarodową Nagrodę Globalnej Energii za wybitny wkład w rozwój fundamentów fizycznych i technicznych oraz tworzenie reaktorów na neutronach prędkich.
Jak zapewniają projektanci, w projekcie BN-800 wdrożono ważne innowacje poprawiające bezpieczeństwo jądrowe i radiacyjne. Oparte są na zasadach pasywnych, co oznacza, że ich skuteczność nie zależy od niezawodności działania układów pomocniczych i czynnika ludzkiego.
Wszystko to zostało w pełni wzięte pod uwagę przy projektowaniu CEFR - pierwszego i jak dotąd jedynego w XXI wieku zbudowanego, przetestowanego i oficjalnie oddanego do eksploatacji rektora neutronów prędkich. Chiński Instytut Energii Atomowej jest szczególnie dumny z tego faktu i dziękuje rosyjskim kolegom za aktywną pomoc.
Pierwsze kontakty między specjalistami z obu krajów w ramach tego projektu rozpoczęły się w 1992 roku. W grupie roboczej ze strony rosyjskiej znaleźli się pracownicy OKBM im. Afrikantov (Niżny Nowogród), petersburski Instytut „ATOMPROEKT” oraz Instytut Fizyki i Energetyki (Obnińsk, obwód kałuski).
„W tym czasie nasi specjaliści mieli już pomysł na szybkie reaktory z chłodziwem sodowym” – mówi dyrektor instytutu Wan Gang. - Oprócz tego studiowaliśmy hydraulikę cieplną, fizykę neutronów, materiałoznawstwo, specyfikę obchodzenia się z paliwem jądrowym i sprzęt specjalny. Po drodze doprecyzowano cele całego projektu. Po pierwsze, stworzenie samej elektrowni reaktora. Ustalono, że będzie to reaktor eksperymentalny o mocy cieplnej 65 megawatów i mocy elektrycznej 20 megawatów. Po drugie, rozwój nowych technologii. Po trzecie, szkolenie. A już w finale – zaplanowane testy, badania, eksperymenty. Potrzebowaliśmy CEFR jako podstawy, platformy, aby po zdobyciu niezbędnego doświadczenia przejść do tworzenia demonstracyjnych, a następnie seryjnych, komercyjnych bloków energetycznych elektrowni jądrowych z reaktorami na neutrony prędkie.
Podobnie jak w Rosji, tylko bardziej rygorystyczne
Projekt koncepcyjny CEFR został opracowany przez chińskich specjalistów i przedstawiony rosyjskim kolegom do rozpatrzenia. Następnie, biorąc pod uwagę otrzymane uwagi i kontrpropozycje, cała koncepcja, w tym wymagania techniczne i główne elementy reaktora, została szczegółowo omówiona na wspólnym spotkaniu w maju 1993 r. i uzyskała akceptację najwyższego szczebla.
W drugiej połowie lat 90. rozpoczął się etap projektowania inżynierskiego. Wspomniane już OKBM, St. Petersburg ATOMPROEKT, FEI i OKB Gidropress (Podolsk, obwód moskiewski) utworzyły, jak mówią ich chińscy koledzy, „współpracę projektową” i pracowały w sposób skoordynowany, profesjonalnie, biorąc pod uwagę wszystkie wymagania i życzenia klienta. A początkowe wytyczne strony chińskiej były nawet bardziej rygorystyczne niż normy bezpieczeństwa radiacyjnego, normy emisji i zrzutów promieniotwórczych, sytuacje awaryjne obowiązujące w tym czasie w rosyjskiej energetyce jądrowej.
„Odkąd podjęto decyzję o budowie CEFR w granicach Pekinu, a nie jest to tylko wielkie miasto – stolica Chin, postawiliśmy specjalne wymagania dotyczące zapewnienia bezpieczeństwa” – wyjaśnił Xu Mi, główny naukowiec CNNC, akademik Chińska Akademia Inżynierii podczas spotkania z rosyjskimi dziennikarzami. - Mimo że prawdopodobieństwo stopienia rdzenia w tym reaktorze jest znikome, nalegaliśmy na zastosowanie pasywnego systemu odprowadzania ciepła resztkowego. I - przy instalacji tacy pułapki na hipotetyczne stopienie rdzenia. Główne pompy obiegowe (MCP) zostały zamówione w Rosji, ale w przypadku awaryjnego schłodzenia poproszono ich o dodanie koła zamachowego do ich konstrukcji, zwiększając w ten sposób czas wybiegu MCP, czyli cyrkulację chłodziwa w przypadku utraty mocy …
Według Xu Mi, w przypadku jakiejkolwiek sytuacji awaryjnej lub nawet poza projektowej awarii, nie powinno być potrzeby ewakuacji ludności – wszystko powinno być zlokalizowane wewnątrz bloku energetycznego lub w granicach jego obszaru chronionego. Narodowa Agencja Bezpieczeństwa Jądrowego Chińskiej Republiki Ludowej nie uznała takiej kampanii za reasekurację i poparła stanowisko swoich naukowców.
– W końcu od ściany budynku, w którym zamontowano CEFR, do ogrodzenia otaczającego instytut to tylko 153 metry – podkreśla z miękkim uśmiechem akademik. - A potem ludzie po prostu żyją. Nie powinny być zagrożone. Dlatego dzisiaj, patrząc wstecz, z satysfakcją stwierdzamy, że przedstawione przez nas kryteria spełniają normy bezpieczeństwa i wymagania stawiane reaktorom czwartej generacji.
W lipcu 2000 r. w obecności prezydenta Rosji Władimira Putina i prezydenta Chin Jiang Zemina podpisano Porozumienie Budowlane CEFR. We wrześniu tego samego roku dyrektorem budowanego reaktora został Wan Gang, który teraz jest dyrektorem całego instytutu i szczegółowo wspomina wydarzenia na jego terenie.
- Od momentu wylania pierwszego betonu do montażu stropu nad budynkiem reaktora minęły tylko dwa lata (sierpień 2002). Pod koniec 2008 roku zakończono montaż bloku reaktora. W maju 2009 rozpoczęto napełnianie obiegu sodem. W czerwcu 2010 roku rozpoczęli ładowanie paliwa do reaktora, a już 21 lipca po raz pierwszy osiągnęli stan krytyczny. Dokładnie rok później, 21 lipca 2011 roku, udało nam się podnieść wydajność do 40 procent nominalnej, co w tamtym czasie było dla nas kamieniem milowym…
Infografiki WG / Anton Perepletchikov / Leonid Kuleshov / Maria Pakhmutova / Aleksander Emelianenkow
Aby było to możliwe, w biurze projektowym i przedsiębiorstwach Rosatomu zaangażowanych we współpracę z chińskimi partnerami w latach 2003-2005 główne pompy obiegowe obiegu pierwotnego i wtórnego, pośrednie wymienniki ciepła, wytwornica pary, urządzenia do przeładunku zostały zaprojektowane, wyprodukowane i wysłane do miejsca przeznaczenia paliwo - tylko siedem typów wyposażenia krytycznego w zakładzie reaktora, oprzyrządowanie i paliwo dla pierwszych trzech załadunków.
Wcześniej jednak opracowano projekty techniczne systemu monitoringu i sterowania (MCS EJ), projekt techniczny reaktora oraz projekt techniczny budynku głównego EJ. Rosyjscy specjaliści w pełni i terminowo wywiązali się ze swoich zobowiązań umownych.
Naucz ucznia, aby miał od kogo się uczyć
Zaawansowany technologicznie „sprzęt” dostarczony z Rosji pozostałby żelazem, a reaktor jądrowy z trudem stałby się skutecznym narzędziem dla badaczy, gdyby nie zadbano na czas o przeszkolenie personelu operacyjnego. I zaczęli to z dużym wyprzedzeniem.
Obecny zastępca dyrektora CEFR ds. operacji i bezpieczeństwa, Wu Chunliang, pochodzi z pierwszej grupy starszych inżynierów sterowania reaktorami przeszkolonych w Rosji. W 2002 roku zostali przeszkoleni w Centrum Szkoleniowym RIAR - Dimitrowgrad, obwód Uljanowsk. Tam też mogli zobaczyć działanie reaktora wielozadaniowego BOR-60 i odbyć na nim szkolenie. Następnie, już w ramach programu fizycznego rozruchu, studiowali na specjalnych stanowiskach Instytutu Fizyki i Energetyki w Obnińsku oraz OKBM Afrikantowa w Niżnym Nowogrodzie.
„Po powrocie do domu razem z rosyjskimi specjalistami uczestniczyliśmy w uruchomieniu różnych systemów i urządzeń CEFR”, mówi Wu Chunliang, który spotkał się z nami w sterowni. - Potem zdaliśmy egzamin organizowany przez Narodową Agencję Bezpieczeństwa Jądrowego. W 2008 roku otrzymali licencje na prawo do wykonywania takiej pracy i zostali operatorami kontroli pierwszej partii. A potem szkolenie drugiej partii operatorów odbywało się już w domu – głównie w samym CEFR.
W rezultacie, według Wu Chunlianga, powstał kompletny i holistyczny system szkoleniowy. 55 operatorów, w tym kobiety, uzyskało już licencję organu nadzoru na eksploatację reaktora eksperymentalnego.
W czasie naszej rozmowy przy panelu sterowania było tylko dwóch operatorów, a jeden, kierownik zmiany, był za nimi. Jak wyjaśnili, to wystarczy, aby niezawodnie, bez zamieszania i nerwowości, monitorować wszystkie parametry instalacji reaktora i nadzorować prace prewencyjne, które są przeprowadzane od czasu do czasu na sprzęcie w obszarach o ograniczonym dostępie.
Po wysłuchaniu tego wyjaśnienia nie mogłem się oprzeć i zapytałem, co jest napisane wielkimi czerwonymi hieroglifami na ścianie za operatorami w sterowni?
- To motto lub, jak kto woli, zasada życia całego instytutu - uśmiechnął się zastępca dyrektora CEFR i od razu spoważniał. - Możesz to tak przetłumaczyć. Najpierw oddaj całą swoją siłę, całą siebie dla dobra Ojczyzny i państwa. Po drugie, bądź zawsze o krok do przodu, badaj doświadczenia innych, znajduj i wprowadzaj nowe rzeczy. I po trzecie - bądź uczciwy we wszystkim, pielęgnuj zaufanie, zachowuj osobistą skromność.
Widzisz, dobre motto.
I nie jest to zbędny dodatek do licencji operatora instalacji jądrowej.
