ISINN верен традициям и устремлен в будущее
Традиционно тематика конференции включает фундаментальные свойства нейтрона; фундаментальные взаимодействия и симметрии в нейтроне, вызванные реакциями; деление ядер; ядерные данные для прикладных и научных целей; физику ультрахолодных нейтронов (УХН); физику ядерных реакторов и другие направления.
В первый день работы конференции всех участников приветствовал вице‑директор ОИЯИ С. А. Куликов, отметивший, что ISINN в последнее время проходит в разных странах, но в этом году Дубна опять гостеприимно распахнула свои двери. Директор ЛНФ Е. В. Лычагин поздравил участников конференции с интересной программой и выразил надежду на то, что общение будет успешным, возникнут новые контакты. Приветствовал участников и заместитель директора CSNS (Китай) Лян Тяньцзао, с большим удовольствием участвующий в этой конференции. В приветствии и своем последующем выступлении он рассказал о новых возможностях для пользователей на китайском нейтронном источнике CSNS и следующей фазе его модернизации CSNS‑II.
Первым выступлением на конференции стал доклад Е. В. Лычагина «Текущее состояние дел по разработке нового перспективного источника нейтронов ЛНФ ОИЯИ». Я попросила его изложить основные моменты этого важного для лаборатории и Института доклада.
«Доклад состоял из двух частей, хотя он и был посвящен проекту нового перспективного источника нейтронов для ОИЯИ, половину его я отвел ситуации с нынешним источником – реактором ИБР‑2, – сказал Егор Валерьевич. – С 2021‑го по 2024 год у нас была вынужденная длительная остановка, связанная с тем, что мы меняли теплообменники во втором натриевом контуре, получали новую лицензию Ростехнадзора. На ситуацию наложились геополитические события, которые повлияли на работу заводов, готовивших наши новые теплообменники, в результате остановка оказалась более длительной.
Первое. Мы после длительной остановки запустили реактор и отработали уже год на эксперимент. Заработали на той же мощности, на которой остановились – 1,5 МВт, при этом мы возобновили пользовательскую программу: уже на вторую половину 2025 года мы собирали заявки, отработали заявки в первом полугодии 2026 года и собрали на второе полугодие. По статистике можно сказать, что количество пользователей не убавилось, но произошло их замещение: количество предлагаемых экспериментов из европейских стран уменьшилось, но добавился Египет как новая страна-участница, идет активный обмен с Китаем – мы ездим на эксперименты к ним, китайские ученые приезжают к нам. Соотношение между суммарным числом российских и наших внутренних экспериментов к количеству внешних сохранилось. Это нас радует.
Второй момент. Мы вышли на хороший темп привлечения новых пользователей. За 2026 год в своей базе данных мы зарегистрировали 200 новых пользователей. 200 исследователей, которые ранее не пользовались нашими услугами. За год – это неплохо. Другое дело, и это нас немного настораживает, что три четверти из них – ученые из России. Поэтому мы сейчас думаем, как больше привлечь пользователей из стран-участниц ОИЯИ и стран-партнеров, которые в перспективе могут стать странами-участницами.
Также мы стараемся оценить, как долго мы сможем эксплуатировать реактор. Текущая лицензия заканчивается в начале 2032 года. Продление работы реактора основывается на трех моментах: получение новой лицензии; надо, чтобы оборудование, реактор мог работать на мощности; нужны соответствующие кадры. Относительно лицензии: регулятор, согласно новым нормативам и правилам, ставит перед нами задачу – обоснование безопасности должно вестись при помощи специализированных компьютерных программ. Задача сложная, поскольку до этого мы все расчеты вели аналитически, и специализированные программы для ИБР‑2 не создавались. Скорее всего, эту задачу самостоятельно мы выполнить не сможем, но уже в прошлом году мы начали сотрудничать с большим количеством специализированных организаций – это Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники, Институт проблем безопасности развития атомной энергетики РАН, Научно-технический центр по ядерной и радиационной безопасности, Физико-энергетический институт (Обнинск) и еще несколько организаций, с помощью которых мы надеемся эту задачу решить и выйти на лицензирование. Как показывает наш опыт, документы желательно подать за полтора года до окончания действующей лицензии, то есть к концу 2030 года мы должны собрать весь пакет.
Что касается техники. У нас есть перечень оборудования, важного для эксплуатации реактора, для его безопасности, у которого установлен технический ресурс. И стоит достаточно рутинная задача продления ресурса. В списке более 90 систем и элементов оборудования, и есть определенный план. Что критично? Корпус реактора по всем параметрам может эксплуатироваться без изменений до 2050 года. Подвижный отражатель, судя по тому, как сейчас идет выработка энергии, может, наверное, эксплуатироваться до 2032‑2034 годов в зависимости от того, на какой мощности мы будем работать. Что важно, у нас семь лет назад был изготовлен запасной подвижный отражатель, и через год мы будем технически готовы произвести при необходимости замену.
Третье – топливо. Из-за деградации топлива мы вынуждены постоянно снижать мощность. Процесс деградации в существующей схеме реактора никак не можем предотвратить или изменить, поэтому единственный способ – заменить топливо, чтобы как бы вернуться к исходной позиции. Мы сможем вернуться на номинальную мощность в 2 МВт, а лет через семь начать ее снижать. Мы обратились к дирекции Института с предложением приобрести новую топливную загрузку для реактора. Предложение было поддержано, средства выделены и был заключен контракт на изготовление новой топливной загрузки. Согласно контракту топливо должно поступить в ОИЯИ в первой половине 2028 года, в летний перерыв 2029 года могли бы его установить. По крайней мере, технически будем готовы.
Таким образом, по ресурсам основных компонент мы сейчас видим, что технически реактор мог бы эксплуатироваться до конца 2040‑х годов, пройдя еще два раза лицензионный цикл. Обычно лицензию дают на восемь лет, то есть до 2048 года мы могли бы иметь реактор в том виде, в каком он есть сейчас. Замена топлива, подвижного отражателя, получение лицензии – надо хорошо подумать, чтобы эти события разнести во времени и минимизировать остановку реактора и как можно больше поработать на эксперимент. Мы сейчас этим занимаемся.
Что касается нового источника. Важно, что в 2024 году НИКИЭТ при расчете теплогидравлических свойств реактора на топливе из нептуния увидел, что необходимо будет снижать мощность этого реактора, потому что температурные деформации переходят допустимые пределы. Надо итерационно смотреть, как со снижением мощности снижаются эти параметры, и при какой мощности они впишутся в необходимые допуски. Это длительная работа, ею пока не занимаемся. Мы продолжаем заниматься изучением динамики, поскольку в проекте «Нептун» так и не договорились с конструкторами, в каком виде активная зона должна быть собрана. Наши физики активно занимаются изучением вопросов динамики пульсирующих реакторов в общем виде, пытаются свои модели прикладывать к ИБР‑2 – единственному работающему реактору, на котором можно проверять эти модели, сравнивая расчетные величины с наблюдаемыми экспериментально. К счастью, нам удалось заинтересовать НИКИЭТ этим вопросом, они подключаются к работе.
В 2025 году мы немного изменили подход к идеологии создания нового источника. До этого плотность потока нейтронов обозначалась на порядок больше, чем у ИБР‑2, но уже понятно, что достижение таких параметров потребует слишком много технических новшеств. В реакторостроении большие шаги вперед редко делаются.
Ясно, что это приведет к затягиванию реализации проекта и, наверное, к увеличению его стоимости. Мы немного поменяли логику, исходя из того, что ИБР-2 при создании в конце 1970-х имел изначально очень высокие параметры – сегодняшние источники даже на основе протонных ускорителей только приближаются к ним. Но в то время разработчики не сильно задумывались или не имели возможности эффективно извлекать нейтроны, поэтому если конструкторы и наши физики смогут предложить машину с параметрами не хуже, чем ИБР‑2, то мы за счет современных замедлителей и нейтронной оптики попробуем на порядок улучшить эффективность извлечения и тем самым на образцах в экспериментальных установках увеличить потоки нейтронов в десять раз. Тогда такой проект, мне кажется, станет интересным для наших стран-участниц, и его можно будет реализовать.
В 2025 году НИКИЭТ попытался, сохранив идеологию ИБР‑2 – принципы компоновки активной зоны, посмотреть, получается ли сделать в современных требованиях такой реактор. У них не получилось нужных потоков, что говорит о том, что надо в каких‑то технических решениях отступать. Параллельно с проектом «Нептун» разрабатывалось предложение нового перспективного реактора на основе плутония, в котором компоновка активной зоны отличалась от ИБР 2 тем, что органы управления размещались внутри корпуса реактора. В этом году мы попросили НИКИЭТ посмотреть, можно ли использовать эту идею и рассчитать, какие потоки мы можем получить. Если они окажутся соизмеримы или выше, чем у ИБР 2, то, мне кажется, это будет перспективный подход для нового реактора. А мы в свою очередь будем моделировать, какую нейтронную оптику надо сделать, какие отражатели, замедлители, возможно, прерыватели необходимо использовать в зависимости от методики экспериментальной установки. Мы хотим просчитать, чтобы быть уверенными в том факторе 10, можно ли его реализовать на практике.
Договор с НИКИЭТ у нас действует до марта 2027 года, так что ответ на вопрос, можно ли в этой компоновке, которую они сейчас рассматривают, получить необходимые потоки, мы к этому моменту получим. Я надеюсь, что мы к этому времени сможем промоделировать какие-то нейтронные установки и нейтронную оптику».
Продолжение следует.
Ольга ТАРАНТИНА,
фото Елены ПУЗЫНИНОЙ