Дементий Башкиров (С.М. Брюхов)

При обсуждении статьи Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова появился комментарий с цитатой из интервью И.Жемкова, и просьба его прокомментировать: Re: Глава 4. Основные проблемы проекта РУ БРЕСТ-ОД-300 (Всего: 0) от Гость на 03/10/2024. «Игорь Жемков: расчётчик для быстрых» [www.atominfo.ru]:

«...Может быть, и было бы скучно. Но, к счастью, я этого не знаю. У нас не бывает одного и того же. 

Возьмите, для примера, большой реактор. У них продолжительность кампании из года в год практически одна и та же. А у нас так не бывает, одна кампания может быть 25 суток, а следующая 45.

Мы работаем на разных уровнях мощностях. В одну кампанию мы можем выгрузить, допустим, 20 ТВС, а в следующую - только 15. Типы топлива у нас разные - таблеточное, виброуплотнённое. Число ТВС менялось от 75 до 130. Боковой экран был стальной, потом урановый и снова стальной. Регулярно в реакторе проводятся различные экспериментальные исследования и облучательные программы, ведётся наработка радионуклидов.

Это исследовательский реактор, в нём единообразия не бывает по определению! За всю историю у БОР-60 было более 160 микрокампаний, и одинаковых среди них вы не найдёте».

 

Советы для очень молодых.

Язык мой – враг мой. Не болтай. Не нужно говорить всё, что знаешь, но всегда нужно знать, что говоришь.

Для того, чтобы понять размеры дичи, охотнику достаточно посмотреть на след.

Хотите знать самые секретные секреты – читайте газеты. 99% секретной информации распространяется в СМИ. В данной статье показывается, какую информацию можно извлечь из безобидного интервью, если у вас есть собственный опыт работы в этой области.

 

П.1.

Начнем с КИУМ реактора БОР-60. Согласно автору интервью (дата интервью Жемкова 22.07.2015), реактор работал крайне неритмично. Ведь его задача – исследования, а не соблюдение жесткого графика.

Всего за период с 1969 по 2015, за полных 45 лет, на реакторе БОР-60 было 160 с небольшим «нескучных» микрокампаний, ни одна из которых не похожа на предыдущую. Примерно по 3,7 микрокампаний в год. Максимально реактор работал 3,7*45=166,5 дней в году, минимально 3,7*25=92,5 дней в году. КИУМ варьировался от 23,5% до 45,6%.  

Выводы к П.1.

График работы реактора БОР-60 принципиально не подходит для исследований ЗЯТЦ БОР-60, для которых на первом месте стоит соблюдение жесткой производственной дисциплины, как это было в реакторе EBR-II, который пять лет проработал в демонстрационном режиме ЗЯТЦ БР с коротким замкнутым циклом.

Реактор не работал в режиме демонстрации ЗЯТЦ БР, которая была основной целью ТЗ 1964 года.

 

П.2.

Реактор работал на разных мощностных режимах. Если при максимальной мощности 60 МВт он тратил 20 ТВС за кампанию, то при пониженной мощности 15 ТВС за кампанию. Следовательно, уровень пониженной мощности 45 МВт. КИУМ реактора вместо 45,6% мог падать до 34,2%.

Выводы к П.2.

Реальный КИУМ реактора БОР-60 был порядка 40%, снижение КИУМ как за счет меньшего количества дней работы, так и за счет пониженной мощности. За 45 лет, с 1969 по 2015, реактор израсходовал 18 лет назначенного ресурса, из 20 лет, назначенных конструктором реактора, и имеет остаточный ресурс порядка 5 лет.

Если бы реактор работал постоянно с максимальным КИУМ 45,6%, то он бы израсходовал 20,5 лет ресурса, назначенного конструктором реактора.

 

П.3.

В реакторе БОР-60 ведется наработка радионуклидов по программам международных контрактов поставок радионуклидов. Основной радионуклид Y-Sr-89 (паллиативное лечение множественных метастаз в красный костный мозг), кроме того, Cu-Ni-63 (ионизатор портативного газового спектрометра контроля БОВ), и Eu-Gd-153 (брахитерапия). Всего занято 7 ячеек активной зоны, и выгородка в 4 ячейки на краю АЗ для получения промежуточных нейтронов. Итого 11 ТВС не могут работать на производство энергии. Это потери мощности порядка 11/130 = 8,5%, плюс негативные эффекты от поглощения и замедления нейтронов.

 

П.4.

Бланкит не работает в режиме воспроизводства, как это требует первоначальное ТЗ 1964 года. Вместо урана стоит сталь. Задача демонстрации ЗЯТЦ БОР-60 игнорируется.

 

П.5.

Количество рабочих ТВС варьируется от 75 до 130. При этом превышение мощности ТВС не допускается.

Вывод к П.5.

Реактор периодически работал на мощности 57% от максимальной разрешенной.

Пунктов, и выводы к ним, следуют из трех абзацев из интервью, цитируемых комментатором.

Дементий с 1985 по 1992 лет работал фабрикантом вибротоплива для БОР-60, на разных производственных переделах, и за эти годы повидал много штатных и нештатных ситуаций (как сейчас говорят, проектных и запроектных аварий). Тогда в ТВС было 37 твэл с загрузкой вибростолба МОКС 128 грамм в центральную часть длиной 450 мм, плюс таблеточные торцевые экраны воспроизводства суммарной длиной 250 мм. Мягко говоря, «не всё было гладко», и реактор регулярно отмывался от загрязнений натрия, попавших из аварийных твэл в теплоноситель, а фабрикантов постоянно склоняли за криворукость и бестолковость (справедливо склоняли).

Расчетное обогащение активной части твэл 61%, или 78 грамм диоксида урана-235 в одном твэл. Максимальная загрузка диоксида плутония 25 грамм на твэл (20% из 61% реактивности). Реактор БОР-60 принципиально не может работать на топливе из плутония и урана-238. В советское время был полный запрет на производство такого топлива, из-за неминуемого разгона реактора на мгновенных нейтронах.

Производительность немецкого Адлера (установка Орел) была 0,5-3 минуты на виброуплотнение одного твэл (центральной его части, с установленными таблетками верхнего экрана), 6 часов на ТВС с операциями установки, ДУМП и выгрузки, если топливная композиция сделана нормально. Аттестация пакета твэл занимала более суток, и планировалась вторая линия контроля, чтобы обеспечить равное производство с установкой виброуплотнения. Но и без второй линии, производительность была выше на порядок требуемой для реактора. Одна линия аттестации работала в одну смену, редко в две смены.

 

1 ТВС БОР-60 в сутки. Теоретически - 250 ТВС БОР-60 в год – такова производительность Адлера в 1985 году, если бы её рекламировали сотрудники Прорыва.

Орел начал работать с 1981, на полную мощность с 1984 года. В ХТО трудилось 840 человек. Технологическое оборудование могло обеспечить любое обогащение топлива, любое соотношение уран/плутоний, любые добавки оксидов америция, кюрия, нептуния, с разным изотопным составом. Но аттестация «грязных» твэл отсутствовала.

Реактор БОР-60 в советское время не работал по зарубежным программам, не производил радиоизотопы для стран Запада. Единственное задание – демонстрировать режимы замыкания топливного цикла, то есть работать на топливе с добавками актинидов, тяжелее плутония.

В НИИАР (ОРМ и ХТО) делали топливо из нитридов, из высокотемпературных сплавов с цирконием. Но со стороны реактора БОР-60 никогда не было запроса на топливо с добавками минор-актинидов.

Суммарная расчетная загрузка МОКС в ТВС БОР-60 составляет 4736 грамм. Торцевые экраны не в счет – их вклад отрицательный (сталь) или на уровне менее 3% (природный уран).

Зная вес активной части одной ТВС БОР-60, например из [Атомная наука и техника в СССР, 1987] и количество ТВС, возможно рассчитать массу активной зоны. Для 130 ТВС (максимальная мощность) она составит 616 кг диоксидов, с учетом лигатуры 543 кг.

На мощности 60 МВт, при КИУМ 45,6%, годовое энерговыделение реактора составляет 27,4 МВт*лет или 10 тысяч МВт*сут. Темп выгорания составляет 18,4 МВт*сут/кг т.а. в год.

Умножаем 10 тысяч МВт*сут на 1,07 грамм, получаем выгорание 10,7 кг тяжелых металлов, из загруженных 616 кг. Получаем средний темп выгорания 1,97% т.а. в год.

При загрузке 130 ТВС и выгрузке каждую кампанию 20 ТВС, получаем, что каждая ТВС служит 6,5 кампаний. При количестве кампаний в год 3,7, выгорание в выгружаемых ТВС составляет 3,46%.

При загрузке 75 ТВС и ежегодной выгрузке 15 ТВС, средний срок службы ТВС 5 кампаний, или 1,35 года. Среднее выгорание на ТВС 2,66%.

Последние четыре значения кратно не соответствуют информации, которая у меня была. Известно, что топливо находится в реакторе 2,5-4 года с темпом выгорания до 4% в год. Предположим, Жемков перепутал количество выгружаемых ТВС за кампанию, с количеством ТВС, выгружаемых за год. Умножаем последние два результата на предполагаемую ошибку, и получаем среднее выгорание ТВС БОР-60 от 9,85% до 12,8% т.а.

С учетом массы боковых экранов воспроизводства (Бланкиты), и массы торцевых экранов, масса которых вдвое выше массы АЭ, в реакторе существует дополнительный источник тепла, равный примерно 1/17 при равных массах, или около 9%. В итоге, среднее выгорание в АЗ будет 8,97% и 11,7%.

 

Мелочи. С учетом того, что реактор не может обеспечить каждой ТВС максимально допустимое выгорание, часть ТВС имеют недобор мощности, максимально равный шагу одной кампании в ¼ года. Реально до 1/40, то есть 2,55 недобора из примерно 10%, то есть – 0,25%.

 

Примеры безграмотности (или игнорирования решения актуальных задач) расчетчиков реактора БОР-60, и сокрытия важной для безопасности радиационно-опасных работ информации.

Дементий 15 лет был фабрикантом мишеней из оксида иттрия и пользователем продукции реактора БОР-60, с 1993 по 2008. Место облучения 3-4 ряд, 5-7 семитвэльных сборок ПР. Вместе с облученными изделиями приходили сертификаты, в которых указывалось суммарное количество эффективных суток облучения и уровень мощности реактора. Эффективные сутки отличались существенно, и были предметом исследований на оптимизацию, но мощность всегда была постоянная – 44-45 МВт.

Радиохимию Sr-89 интересовала суммарная нейтронная доза, так как от нее зависело и количество, и качество препарата. При недоборе дозы получалось мало препарата, а при переборе дозы накапливался Sr-90, выше допустимого предела 2Е-3%. Радиохимию интересовал и темп облучения, так как при медленном темпе набора дозы возникают большие потери короткоживущего препарата (период полураспада 50 суток). Категорически недопустимы остановки, в результате которых короткоживущий изотоп может исчезнуть.

Правило 2-3 Т, максимума накопления, не работает для производства Sr-89, так как существует очень жесткий предел по накоплению продукта второго нейтронного захвата.

Радиохимию всегда интересует общая активность на рабочем месте, чтобы не превысить МДОА (максимально допустимая общая активность в единице защитного оборудования).  Автор многократно просил расчетчиков указывать ОА облученного.

Вместе с сертификатами о мощности и сроках облучения, приходила оценка накопления целевого радионуклида на дату останова реактора. При этом МЭД от облученных таблеток оксида была на два-три порядка больше, чем от целевого нуклида. Расчетчик накопления Sr-89, бета 1,46 МэВ, так и не выдал радиохимикам главную опасность облученного иттрия – короткоживущий иттрий-90, с периодом полураспада 3 суток и бета 2,27 МэВ.

В нейтронном потоке спектра деления U-235 (взрыв), накопление Sr-89 происходит по реакции (n,p) с сечением 0,31 мбарн и порогом 0,71 МэВ, накопление Rb-86 по реакции (n,a) имеет сечение 0,0083 мбарн с тепловыделением 0,7 МэВ, накопление Y-88 происходит по реакции (n,2n) с сечением 0,38 мбарн и порогом 11,5 МэВ. В натриевом реакторе средняя энергия нейтронов в 5,5 раз ниже, и пороговые реакции имеют существенно меньший выход, а доля резонансного интеграла на порядки выше. Выход стронция-89, рубидия-86, иттрия-88 пришлось заново измерять радиохимикам (1995 год!), производящие крайне дефицитный на мировом рынке препарат вместо того, чтобы посмотреть справочник «Физические Величины» 1991 года.

Автор этих срок сразу предупредил коллег, что основная опасность любого облученного материала, это наведенная активность по реакции (n,y). Всё остальное – это мизер. Резонансный интеграл этой реакции около 0,9 барн, в 1300 раз больше суммы реакций abc, а сечение тепловых нейтронов 1,28 барн, в 1500 раз больше суммы abc.

Мало того, НИИАР произвел левую партию изделий из облученного иттрия (микроспирали для ангиопластики), от которых МЭД был более 3,6 Рентген/час (1000 мкР/сек – предел переносного прибора ДРГЗ-1000) на расстоянии 1,3 метра, и руководство ОРИП знало, что такое облучать иттрий. Персонал ОРИП отказался переносить такой груз – запрет начальника службы ДК здания, который лично прибежал в помещение после срабатывания аварийной сигнализации.

Изделия перегрузили в самодельный контейнер и перенесли на соседний объект два сотрудника реактора, после ухода начальника ДК, отключив датчик аварийной сигнализации, после рабочего дня. Автор этих строк был вынужден открыть дверь в помещение, и лишился премии за то, что объяснил сотрудникам реактора, какую дозу они получат.

Это был акт демонстрации силы, показывающий, что те, кто согласен работать без кассет ИДК, получат на руки несколько зеленых купюр, а несогласные оплатят эту работу из своего кармана.

Безграмотность и/или бесчеловечное отношение к персоналу физиков и руководителей радиохимии привела к тому, что один из операторов ОРИП переоблучился (кассета ИДК показала 5 годовых норм на тело, при этом руки в перчатках ближе в 3-10 раз), работая с облученным иттрием малой выдержки. При этом не был оформлен допуск на радиационно-опасные работы, и в нарушениях обвинили самого работника. Парень получил выговор за несоблюдение РБ и после этого уволился.

При разборе полетов оказалось, что свежий оксид иттрия (5 дней выдержки) имеет активность Y-90 в 800-1000 раз большую, чем целевой радионуклид Sr-89. Работы пришлось переносить в тяжелые боксы и камеры. Но и это не спасло, когда за дело взялись изобретатели с реактора БОР-60.

 

Пример сокрытия критически важной для технологии информации

Отработанную технологию производства таблеток и выжигание пластификатора при температуре 1100*С, которую выполнял 1 (один) сотрудник нашей лаборатории, нас заставили передать в реакторный комплекс, и по рацпредложению заменили на вакуумный отжиг при температуре 1700*С. При этом плотность таблеток возросла на 10%, штатный персонал на участке прессования вырос до 3 человек + начальник группы, и было задействовано подразделение ОРМ, в котором была вакуумная печь на 1700*С. В итоге, весь углерод спекся в таблетке и блокировал доступ к оксиду иттрия. И самое важное – никто из сотрудников реактора не предупредил радиохимиков о том, что введены кардинальные «улучшения». Рационализаторы получили премию, и выиграли конкурс на лучшее изобретение года.

При облучении оксида иттрия относительно малой плотности фактически ничего не происходит – это пример чистых «сна», свободных от осколков деления и распухания. Нет тепловыделения, срок облучения в 10-20 раз меньше срока службы тяжелой керамики.

Время растворения высокотемпературных таблеток увеличилось с 45 минут (комфортно 0,5-1 час) до 24 часов, при выходе 99%+ и 50% соответственно.

Итог подлого поступка любителей плотно держать язык за зубами. Кроме первоначального срыва сроков поставки, количество препарата не хватило вдвое. Половина плановых пациентов осталась без лечения на три месяца, что на 4 стадии онкологии означает гибель. Коллектив ОРИП получил рекламации, контракт оказался частично не выполненным, а персонал установки выделения препарата Sr-89 стал дольше на сутки находиться в зоне повышенного облучения.

 

Возвращаемся к общим характеристикам реактора БОР-60

В течение 15 лет реактор работал на пониженной мощности 44-45 МВт, в возрасте 25-40 лет, с основной задачей накопления радионуклидной продукции. Про обоснование ЗЯТЦ БР речи не было (как говорили старшие коллеги) с самого физпуска.

Топлива из советского ВОУ, считай бесплатного, при расходе 100 кг в год, хватит на десять тысяч лет. Такое моно-компонентное топливо на пять порядков безопаснее производить, на три порядка легче аттестовать, и оно никогда не пойдет в разгон на мгновенных нейтронах. ОЯТ БОР-60 из ВОУ содержит в 15 раз меньше плутония-америция чем равновесное топливо ЗЯТЦ БОР-60. Все преимущества налицо.

Сегодня реактор намного старее, но смена так и не пришла. За 25 лет никто из государственных чиновников так и не прочувствовал актуальность работ по созданию ЗЯТЦ БР.

МБИР должен был прийти на замену в 1999 (30 лет для БОР-60 на номинале – предельный срок), затем в 2009, затем в 2014. Чтобы не рисковать упасть посреди ровного пола 55-летний старичок (какой же он старик, всего-то 55!) не может себе позволить номинальную мощность. Ведь он один остался из целого полка.

Никто из сотрудников реактора не заинтересован в полной остановке реактора. Пока не появятся новые рабочие места на МБИР, реактор будет потихоньку работать на пониженной мощности, с пониженным КИУМ, с безопасным топливом из ВОУ, с длительными ремонтами, тщательными проверками и дорогостоящими решениями о продлении эксплуатации.

 

Возвращаемся к первому ТЗ на ЗЯТЦ БОР-60

(Директор НИИАР Казачковский О.Д.)

БОР-60 должен был накапливать новый плутоний. Способы решения этой задачи преподаватели объясняли студентам физтеха, когда Сергей Макарович учился в ВУЗе. Другой задачи у быстрого реактора нет и никогда не было.

Интуитивно понятным решением, легкодоступным для постороннего человека (гражданского или военного), было экспериментальное определение времени удвоения плутония. Проверка очень простая:

Государь (царь, король, шах, президент) или главнокомандующий дает группе исследователей 100 килограмм плутония, а через назначенный срок нужно вернуть 200 килограмм плутония. Назначение плутония не имеет значения – военное или гражданское. Так как конкурирующих групп исследователей много, а государь один, то плутоний получает та группа исследователей, которая обещает удвоить запасы плутония в самый быстрый срок.

В 1964 году государственное финансирование получила (тендер выиграла) группа советских ученых, обещавшая удвоить запасы плутония за 8 лет, которая предложила построить опытный реактор (промышленный реактор) относительно небольшой мощности 60/12 МВт/МВтэ, с дополнительными системами безопасности, за счет которых реактор намного безопаснее промышленного реактора.

Необходимо объяснить, что трансатлантический лайнер «Титаник» имел мощность на валах 42 МВт, транссибирский локомотив в 1964 имел мощность 2-6 МВт, а атомная подводная лодка 10-30 МВт.

То, чем с 1969 по сегодня занимается БОР-60 – это решение проблем, возникших на путях подхода к осуществлению единственной цели быстрого реактора.

Представьте себе, что вы послали своих подчиненных в лес за грибами. А они по дороге в лес застряли в грязи, и их пришлось вытаскивать усилиями нескольких тракторов. Порвали несколько тросов, пожгли сцепление, помяли диски колес, сожгли тонны топлива, две недели ночевали в поле под дождем, простудились и попали в больницу. При таком сценарии «поиска» о грибах никто и не вспоминает.

Во времена перестройки и гласности, с 1985 по 1991, на БОР-60 начались программы уничтожения не только оружейного урана-235 (в разы дешевле и на пять порядков безопаснее) но и оружейного плутония. СССР занялся проблемами ядерного разоружения, и накопление нового плутония в БОР-60 оказалось движением совсем в другую сторону. Дементий (С.М.) прибыл в НИИАР с новым дипломом весной 1985, и не обнаружил следов деятельности по производству плутония в НИИАР, на комплексе БОР-60 - ХТО. За первый год работы не было услышано ни одного слова о том, что задача производства плутония в НИИАР стоит, или когда-то стояла перед реактором и радиохимией.

В 1990-е годы БОР-60 проводил «серьезные» работы в обоснование технологии уничтожения плутония. Другими словами – выжигания плутония, или пережигания плутония в осколки деления. Это реальное уничтожение плутония, а не бутафория в виде перевозок ОЯТ из Европы в Сибирь. Было показано, что из 1 кг загруженного в специализированную ТВС плутония возможно получить 0,3 кг плутония, то есть КВ=0,33.

 

Послесловие

Когда я в молодости возвращался в НИИАР из служебных командировок (на заготовку сена, на строительство домов в деревне, на металлургический завод, или просто из отпуска), я понимал, что попадал в рай в отдельно взятом квадрате со стороной полтора на полтора километра. Тишина тополиных аллей (сегодня голубые ели), идеальная чистота и зимой, и летом, светские разговоры неспешно гуляющих дам и кавалеров, неутомительные планы…

Сегодня я понимаю, что руководителям МСМ удалось создать чудесный атомный санаторий, образец рабочего места, где совмещены любимая работа и активный отдых. Но в 1985 я считал сотрудников ХТО НИИАР бездельниками, бесцельно прожигающими чужие ресурсы, бесплатно предоставленные государством, мечтал как можно скорее уволиться с этого предприятия туда, где есть настоящая работа.

В 1992, попав на производство радионуклидов, я уже осознавал, что большое количество свободного времени нужно использовать с пользой для самого себя. Вскоре, заказы «оттуда» на изотопную продукцию увеличились на порядки, и скучать уже не приходилось.

В 2006 Ренессанс, а в 2008 Прорыв сформулировал ложные цели и показал, что ложь оплачивается кратно выше, чем никому не нужная правда. Правдорубы выкорчевывались с точностью и скоростью снайперской стрельбы. Время советских специалистов закончилось, к руководству пришли менеджеры с жесткой установкой получать прибыль из любых сфер деятельности.

В 2015 ХТО НИИАР ликвидировали. Двух столбов ЗЯТЦ БР, образовавших один большой столб, не стало. Теперь БОР-60 остался один из трех столбов ЗЯТЦ БР, как памятник неуемным фантазиям наших дедов, непонятно для чего построенный и неизвестно что делающий на этой планете.

Что поменялось за 9 лет, с тех пор как Дементий был уволен, а доктор наук дал интересное интервью?

Есть много хороших тенденций. О них в следующей лекции, дорогие слушатели и читатели. Задавайте правильные вопросы, такие, как комментатор, приведший выдержки из интервью 9-летней давности. Спасибо ему за ностальгию, за возвращение в далекие времена.