За строкой Семилетнего плана

Холодный замедлитель на ИБР-2М

На прошедшей недавно сессии Программно-консультативного комитета по физике конденсированных сред ОИЯИ отмечалась важность работ по созданию и запуску холодного замедлителя на реакторе ИБР-2М. Сегодня промежуточные итоги этих работ подводят научный руководитель проекта, главный научный сотрудник ЛНФ Евгений Павлович Шабалин и заместитель руководителя проекта, начальник научно-экспериментального отела комплекса спектрометров ЛНФ Сергей Александрович Куликов.

Е.П.Шабалин

Для шести спектрометров реактора создан и функционирует комплекс замедлителей, основной частью которого является холодный замедлитель нейтронов. Холодный замедлитель предоставляет экспериментаторам нейтроны с большей, по сравнению с обычным теплым замедлителем, длиной волны, что позволит проводить исследования на наноуровне, на заметно увеличившемся потоке длинноволновых нейтронов - до 14 раз. Разработанная в ЛНФ уникальная технология, использованная в холодном замедлителе, была апробирована, и сейчас завершен физический пуск замедлителя. Для успешного обслуживания уже созданного и еще планируемых двух холодных замедлителей, выводящих ИБР-2М на уровень еще не построенного европейского источника нейтронов ESS и других ведущих нейтронных установок, необходима новая холодильная установка.

Работа уже перешла в практическое русло, большая нагрузка легла на сменный персонал, его необходимо еще дополнительно обучить и набрать новые кадры. Сейчас мы добились, что замедлитель непрерывно работает семь суток. Это рекорд для твердотельных холодных замедлителей: американцы работали по двое суток и останавливали замедлитель на перегрузку материала, японцы - сутки, а англичанам сейчас необходимо каждые 12 часов нагревать замедлитель для отгонки водорода.

- С какими проблемами вы столкнулись при реализации проекта?

- Основные проблемы появились после выбора материала для замедлителя - мезителена, и когда мы научились изготавливать из него шарики. Нужно было провести трассу трубопровода и отработать технологию доставки шариков таким образом, чтобы они проследовали в потоке гелия до камеры замедлителя в сохранности, не допуская при этом закупорки трубопровода. Для решения этой задачи, после длительных предварительных теоретических и лабораторных работ, мы создали полномасштабный стенд, точно повторяющий реальную траекторию трубопровода. На стенде около года отрабатывалась технология загрузки: мы начинали с нескольких шариков, проверяли, как они доходят до камеры, увеличивали их число. В итоге нам удалось загрузить всю камеру, а она заполняется 25 тысячами мезителеновых шариков, затратив на это первый раз 17 часов. Постепенно мы снизили время загрузки до трех часов, а это значит, что уже вполне реально загрузить камеру за рабочую смену.

В мае прошлого года мы стенд разобрали, перенесли контур трубопровода к замедлителю и реактору, подсоединили контрольно-измерительную аппаратуру. В июле попробовали загружать шарики на небольшой мощности реактора, чтобы снять первые характеристики. Мы отработали технологию получения "фотографии" камеры с помощью прошедших сквозь нее нейтронов на изготовленном в нашем отделе позиционно-чувствительном детекторе. Увидели, как она заполняется шариками, проверили, каков выигрыш в потоке нейтронов по сравнению с водяным замедлителем. Постепенно мы увеличивали продолжительность работы замедлителя с полной загрузкой камеры на мощности реактора 2 МВт, доведя ее с двух суток до семи.

С.А.Куликов

Технология построена таким образом, чтобы после того, как реактор отработал цикл, необходимо слить расплавившийся и видоизменившийся мезителен. Материалы, образующиеся в камере после облучения, требуют дополнительных исследований, которые мы уже планируем провести с коллегами из Румынии и с химфака МГУ. Пока остаются вопросы о полном ресурсе работы холодного замедлителя. Надо понять, что в нем остается после слива и насколько эти остатки могут повлиять на его ресурс. Ну а на осень мы запланировали работу холодного замедлителя в штатной эксплуатации.

- По плану модернизации на реакторе будет создан комплекс из трех холодных замедлителей. Когда ждать его реализации?

- Уже разработан план-график дальнейших работ до 2017 года. Ведутся переговоры о выделении финансирования. Они позволят полностью оснастить реактор холодными замедлителями. Второй замедлитель будет копией первого, а третий будет немного отличаться, поскольку для его размещения трассу трубопровода потребуется поднять на 3 метра. Если будет нужно, то мы опять создадим стенд, на котором отработаем технологию загрузки шариков на эту высоту. В этих работах нам помогут внешние организации - необходима новая холодильная установка, потребуется провести трассировку трубопровода. Мы готовы работать и трудностей не видим.

- Без кого проект холодного замедлителя не мог бы осуществиться?

- В нем участвовало немало людей. Надо отметить работу сотрудников механико-технологического отдела, группы холодных замедлителей, отдела комплекса спектрометров, конечно же, реакторщиков. Руководил проектом В.Д.Ананьев, научный руководитель - Е.П.Шабалин, технический руководитель - А.А.Беляков, заместитель руководителя проекта - С.А.Куликов. Нужно отметить наших молодых сотрудников - К.А.Мухина и М.В.Булавина, А.Е.Верхоглядова, А.В.Алтынова и опытных участников проекта - А.А.Кустова, А.П.Сиротина, Т.Б.Петухову, В.К.Широкова. Удачное сочетание опытных сотрудников и перспективной молодежи и позволило реализовать этот интересный проект.

Мы подтвердили на практике предполагаемый выигрыш холодных замедлителей по потоку нейтронов, ресурс его работы без смены 6-7 суток, доказали возможность пневмотранспорта шариков. Таким образом, в ЛНФ вообще реализовали идею шарикового замедлителя, о которой многие специалисты в мире на протяжении 20 лет только говорили.

Ольга ТАРАНТИНА