75 лет НИКИЭТ. Часть третья.

Российский ядерный научно-конструкторский центр "Ордена Ленина научно- исследовательский и конструкторский институт энерготехники имени Н.А. Доллежаля" (АО "НИКИЭТ") 28 января 2021 года отметил свой юбилей. С любезного разрешения авторского коллектива мы публикуем текст выпущенного к юбилею института сборника. В виду большого объёма публикация выйдет в трёх частях.

Часть первая - по этой ссылке.

Часть вторая - по этой ссылке.

Часть третья - по этой ссылке.

Название издания - "От Гидросектора до НИКИЭТ: 75 лет по пути покорения атома". - М.: Издательство АО "НИКИЭТ", - 2021. - 32 с. ISBN 978-5-98706-133-6. Авторы - А.В. Каплиенко, Б.А. Габараев, Е.А. Карандина. Исследовательские ядерные реакторы По проектам или с участием НИКИЭТ в России и других странах построено около 30 исследовательских ядерных реакторов различного типа, уровня мощности и назначения [1, 4]. Треть из них составляют бассейновые водо-водяные реакторы типа ИРТ, спроектированные под руководством главного конструктора Н.А. Доллежаля при научном руководстве ИАЭ имени И.В. Курчатова и введённые в эксплуатацию в 1960-е годы в СССР: Москве, Томске, Белоруссии, Грузии, Латвии; а также в Болгарии, Северной Корее и Ираке. Ещё один бассейновый реактор, но уже конструкции ИВВ-2 был введён в эксплуатацию в 1966 году на площадке Белоярской АЭС, в то время филиале НИКИЭТ. В настоящее время на модернизированном реакторе ИВВ-2М проводят исследования для ядерной энергетики и получают радиоизотопы иридия, цезия и лютеция для медицины. На Семипалатинском ядерном полигоне в Казахстане в феврале 1960 г. был сооружён для программы создания ядерных ракетных двигателей исследовательский импульсный реактор взрывного действия РВД (ныне импульсный графитовый реактор ИГР) для проведения петлевых испытаний тепловыделяющих сборок ядерного ракетного двигателя. По величине интегрального потока за импульс этот реактор почти в 20 раз превосходил сходный (но только по назначению) американский реактор TREAT при тех же габаритах и существенно меньшей загрузке урана. Поручая весной 1958 года НИИ-8 разработку РВД, И.В. Курчатов, уже перенёсший к тому времени два инсульта, назвал его ДОУД-3 (до третьего удара) и очень торопил работы по этому аппарату. К сожалению, Игорь Васильевич не дожил трёх месяцев до физического пуска РВД [2]. Для дальнейшего развития работ по созданию ядерных ракетных двигателей потребовался специальный экспериментальный аппарат - своего рода наземный прототип реактора для ядерных ракетных двигателей. НИКИЭТ разработал для решения этой проблемы проект реактора ИВГ.1 (после модернизации - ИВГ.1М). Энергетический пуск реактора ИВГ.1 на Семипалатинском ядерном полигоне состоялся 7 марта 1975 года. Следует отметить, что на реакторах ИГР и ИВГ.1 получены уникальные результаты. По мнению ученых из американских компаний "Aerojet" и "Babcock&Wilcox", продемонстрированными возможностями создавать и испытывать тепловыделяющие сборки при температурах выше 3000 К можно оправданно гордиться. Технические возможности обоих реакторов сохранились, а после модернизации даже несколько расширились. В частности, на модернизированных установках изучено рассеяние реакторного излучения в атмосфере и исследовано взаимодействие конструкционных материалов международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР с водородом и его изотопами в условиях реакторного облучения. В Объединённом институте ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна, Московская обл.) тоже функционирует исследовательский импульсный реактор ИБР-2, разработанный в НИКИЭТ, но с другим принципом формирования импульса. Это единственный в мире ядерный реактор с подвижным отражателем нейтронов, благодаря которому осуществляется механическая модуляция его реактивности. Тепловая мощность реактора в импульсе составляет более 1500 МВт при средней тепловой мощности 2 МВт. Ко многим техническим решениям в проекте реактора СМ-2, сооружённого в 1961 году в Государственном научном центре "Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (Димитровград, Ульяновская обл.) для проведения фундаментальных физических исследований и получения трансурановых элементов, можно применить выражение "впервые в мире". Уже в те годы конструкторы НИКИЭТ предусмотрели ловушку для расплавленного ядерного топлива на случай гипотетической аварии, внутрикорпусную систему перегрузки без сброса давления и многое другое. На СМ-2 достигнуты самые высокие в мире на то время значения плотности теплового потока на поверхности тепловыделяющего элемента и интенсивности нейтронного потока. В этом же центре с 1967 года работает многопетлевой исследовательский ядерный реактор МИР [4]. По конструктивным особенностям он является канальным и размещён в бассейне с водой, что позволило совместить основные преимущества бассейновых и канальных реакторов. Реактор МИР предназначен для испытания топлива различных типов ядерных реакторов в условиях, моделирующих нормальные (стационарные и переходные) режимы эксплуатации, а также некоторые проектные аварийные ситуации. Пока ещё не введены в эксплуатацию мощные высокопоточные источники нейтронов - исследовательские реакторы ПИК (100 МВт) на площадке НИЦ "Курчатовский институт" - ПИЯФ в Гатчине (Ленинградская обл.) [5] и МБИР (150 МВт) на площадке АО "ГНЦ НИИАР" в Димитровграде [6]. В содружестве с НИЦ "Курчатовский институт" (головная научная организация) специалисты АО "НИКИЭТ" ведут работы в обеспечение энергетического пуска реактора ПИК. Эти высокопоточные установки, спроектированные НИКИЭТ как головной конструкторской организацией, будут иметь рекордные потоки нейтронов и широкие экспериментальные возможности. Мировое сообщество специалистов по нейтронному облучению и его применению в науке и других сферах возлагает самые серьёзные надежды на использование этих установок в рамках международных центров. По ряду объективных причин создание пучкового исследовательского комплекса на базе реактора ПИК сильно затянулось, его строительство на площадке Петербургского института ядерной физики, ныне входящее в периметр Научно-исследовательского центра "Курчатовский институт", началось ещё в 1976 году, а на проектную мощность 100 МВт реактор будет выведен только в 2022 году. Тем не менее, благодаря параллельно осуществляемой модернизации, этот комплекс будет соответствовать самым современным требованиям. Выбранная для реактора ПИК схема - охлаждаемая лёгкой водой активная зона и отражатель из тяжёлой воды - до сих пор считается самой эффективной для пучковых реакторов. Это связано с тем, что тяжёлая вода практически не поглощает нейтроны, позволяя получить более плотный нейтронный поток в большом объёме. Комплекс ПИК предназначен для проведения исследований в области физики фундаментальных взаимодействий, ядерной физики, физики конденсированного состояния, материаловедения, молекулярной биофизики, производства изотопов [5]. Строящийся в Государственном научном центре "Научно-исследовательский институт атомных реакторов" (Димитровград) реактор МБИР обеспечит решение широкого спектра исследовательских задач в обоснование создания новых конкурентоспособных и безопасных ядерных энергетических установок, в том числе и реакторов на быстрых нейтронах для замыкания ядерного топливного цикла. При этом время исследований на новом реакторе, по сравнению с ныне действующими установками, сократится в несколько раз. Сооружение реактора началось в сентябре 2015 года, его эксплуатацию планировали начать в 2020 году. По состоянию на август 2020 года срок ввода МБИР в эксплуатацию сдвинулся до конца 2028 года. Эта ситуация беспокоит главного конструктора МБИР в связи с намерением США форсировать создание быстрого исследовательского реактора VTR мощностью до 300 МВт примерно в эти же сроки [6]. Недавно НИКИЭТ стал главным конструктором будущего высокопоточного источника нейтронов для Объединённого института ядерных исследований (Дубна), который должен прийти на смену реактору ИБР-2 в период после 2032 года. Сейчас разработана концепция нового источника нейтронов ИБР-3. По предварительным оценкам, пиковая плотность потока тепловых нейтронов на внешней поверхности замедлителя может достигать 10¹⁷ нейтронов на квадратный сантиметр в секунду, а средняя по времени - порядка 10¹⁴ нейтронов на квадратный сантиметр в секунду, что на порядок выше, чем достигается на ИБР-2 в том же институте [7]. НИКИЭТ ещё в 2011-2012 годах в инициативном порядке выполнил анализ потенциального международного рынка поставки исследовательских реакторов, определил мощностную линейку перспективных установок, выработал требования к ним, проработал конструктивные схемы, оформил рекламно-информационные материалы, подготовил доклады для нескольких международных конференций. Результатом этих шагов стали обращения потенциальных зарубежных заказчиков [8]. Наконец, с 2020 года НИКИЭТ как головная конструкторская и проектная организация в содружестве с НИЦ "Курчатовский институт" как головной научной организацией приступил к разработке концепции исследовательского жидкосолевого реактора, размещение которого планируется на площадке Горно-химического комбината. Международные мегапроекты НИКИЭТ является одним из ключевых российских исполнителей в крупнейшем международном проекте создания первого в мире международного термоядерного экспериментального реактора ИТЭР, строящегося усилиями стран-участниц во Франции. Задача проекта состоит в том, чтобы продемонстрировать научно- технологическую осуществимость применения термоядерной энергии в промышленных масштабах, отработав необходимые для этого технологические процессы. Инициатива объединения международных усилий для создания экспериментальной термоядерной установки нового поколения принадлежит академику Е.П. Велихову, чья идея нашла воплощение в договорённости между президентами М.С. Горбачёвым, Р. Рейганом и Ф. Миттераном. Сфера ответственности НИКИЭТ в рамках проекта ИТЭР - это разработка комплекса ядерно-физических систем термоядерного реактора, включающего бланкет, первую стенку, лимитер и экспериментальные модули, выполнение экспериментально-исследовательских и опытно-конструкторских работ в обоснование своих конструкторских решений с привлечением и координацией усилий других организаций. НИКИЭТ также принимал участие в другом международном мегапроекте - Большой адронный коллайдер в Европейском центре ядерных исследований (CERN, Швейцария). Основной задачей проекта являлось уточнение или опровержение Стандартной модели ? теоретической конструкции в физике, описывающей элементарные частицы и три из четырех фундаментальных взаимодействия: сильное, слабое и электромагнитное, за исключением гравитационного. Решением руководства этого мегапроекта было определено, что за разработку, изготовление и монтаж торцевых адронных калориметров детектора CMS несёт ответственность российская сторона. Кооперация вовлечённых предприятий во главе с НИКИЭТ блестяще справилась с этой задачей. Кроме того, НИКИЭТ совместно с Лабораторией физики частиц ОИЯИ участвовал в создании передней мюонной станции и оборудования для её монтажа на детекторе CMS. За работы по созданию торцевых адронных калориметров для CMS НИКИЭТ был удостоен Золотой награды коллаборации CMS CERN. Следует отметить, что за награждение НИКИЭТ проголосовала даже американская сторона, несмотря на действующее тогда эмбарго США в отношение НИКИЭТ по обвинению (впоследствии не подтвердившемуся) в передаче чувствительных технологий Ирану. Кадры НИКИЭТ Академик Николай Антонович Доллежаль был не только выдающимся учёным и конструктором, судьба ещё одарила его редким талантом организатора. Он создал НИИхиммаш, затем в его составе организовал для разработки первого в СССР промышленного ядерного реактора Гидросектор, ставший предтечей НИКИЭТ. Главная кузница российских конструкторов ядерных реакторов "Кафедра ядерных энергоустановок" Московского технического университета имени Н.Э. Баумана тоже создана им. Следует отметить, что концепция научно-исследовательского и конструкторского предприятия, предложенная Н.А. Доллежалем ещё при создании Гидросектора, доказала за минувшие 75 лет свою жизнеспособность при самых разных внешних условиях. Однако главной заслугой Доллежаля в этой сфере представляется не столько организация нового предприятия, сколько сам факт создания научно- конструкторской школы, которая уже 75 лет является одной из ведущих в практике мирового ядерного реакторостроения. За это время в НИКИЭТ сменилось несколько поколений, каждое из которых передаёт следующему поколению свой опыт для творческого претворения в разработке очередных инновационных установок. Перечисление всех представителей научно-конструкторской школы Н.А. Доллежаля в препринте представляется непосильной задачей. Поэтому придется ограничиться перечислением лауреатов официальных премий. Лауреаты Ленинской премии - высшей премии СССР:

- Н.А. Доллежаль, - Ю.М. Булкин, - И.Я. Емельянов, - П.А. Деленс, - В.В. Орлов, - В.В. Рылин, - О.А. Шатская.

Лауреаты второй по значимости премии - Сталинской (впоследствии Государственной премии СССР):

- Н.А. Доллежаль, - В.Г. Аден, - П.И. Алещенков, - В.Н. Артамкин, - В.И. Барыбин, - А.П. Бовин, - П.И. Бугаков, - Ю.М. Булкин, - В.В. Вазингер, - А.П. Васильев, - В.И. Власов, - В.Н. Гаврилов, - П.А. Гаврилов, - И.Х. Ганев, - В.Ф. Гончар, - П.А. Деленс, - Н.П. Дорофеев, - Ю.А. Егоров, Г.Д. Князева, - С.П. Кузнецов, - Л.И. Лунина, - Ю.И. Митяев, - В.Р. Младов, - Б.Г. Парфенов, - Л.Н. Подлазов, - Д.Н. Попов, - В.В. Постников, - Б.И. Рогатных, - Л.В. Романенко, - М.П. Сергеев, - Е.Н. Синицын, - А.П. Сироткин, - Г.А. Станиславский, - С.Я. Третьяков, - В.К. Уласевич, - Б.В. Флоринской, - В.В. Хмельщиков, - Ю.М. Черкашов, - Л.М. Шарыгин, - В.А. Шишкин, - А.П. Штин, - В.И. Шубин, - В.А. Шувалов.

Лауреаты Премии Совета Министров СССР:

- М.И. Абрамов, - В.Н. Белоус, - В.А. Быков, - В.В. Герасимов, - А.И. Громова, - Ю.Г. Драгунов, - М.И. Егоров, - В.И. Зеленов, - Ю.Н. Клементьев, - Г.Д. Князева, - А.В. Корниенко, - Ю.С. Кузьмичев, - В.М. Налесник, - К.К. Полушкин, - А.А. Попов, - Е.Ю. Ривкин, - Ю.М. Серебренников, - Ю.Д. Фатеев, - Р.Т. Шаповалов, - О.А. Шатская, - В.А. Шувалов.

Лауреаты Премии Правительства РФ:

- А.П. Васильев, - В.Д. Балдин, - Ю.Г. Драгунов, - С.М. Вовк, - А.М. Ильин, - А.В. Мухин, - А.Н. Орлов, - В.Н. Пепа, - В.В. Преображенский, - В.Д. Сизарев, - В.П. Сметанников, - В.С. Смирнов, - В.Г. Сытин, - В.И. Урывский, - Н.А. Хрястов, - Ю.М. Черкашов, - И.П. Шевелев, - В.В. Шидловский.

Лауреаты почётных званий РФ (Заслуженный деятель науки, Заслуженный конструктор, Заслуженный энергетик, Заслуженный машиностроитель, Заслуженный изобретатель, Заслуженный экономист):

- Е.О. Адамов, - Р.Р. Ионайтис, - В.В. Орлов, - Н.Д. Алабовская, - В.В. Васильев, - В.С. Буробин, - О.Г. Гладков, - И.И. Гроздов, - Ю.Г. Драгунов, - Е.В. Лисютин, - А.В. Лопаткин, - В.И. Михан, - А.В. Мухин, - В.Н. Пепа, - А.А. Петров, - К.В. Петрочук, - К.К. Полушкин, - В.В. Преображенский, - В.П. Сметанников, - Г.А. Станиславский, - И.Т. Третьяков, - В.С. Цикунов, - Ю.С. Черепнин, - Ю.М. Черкашов, - В.А. Шишкин, - С.В. Онищенко, - Б.А. Габараев, - М.Н. Михайлов, - А.В. Никитин, - С.В. Шпанский, - Б.М. Палдин, - П.И. Факеев, - Г.И. Гречко, - З.В. Галкина.

Вместо заключения За прошедшие 75 лет НИКИЭТ (ранее НИИ-8, ещё ранее Гидросектор) сыграл большую роль в становлении советского, а ныне российского реакторостроения. Достаточно привести далеко не полный перечень объектов, созданных по его проектам:

- первый советский промышленный реактор А, на котором нарабатывали плутоний для первой советской атомной бомбы; - промышленный реактор АИ, продукция которого позволила нашей стране первой в мире испытать термоядерную (водородную) бомбу, пригодную для практического военного применения; - реактор первой в мире опытно-промышленной АЭС, разработка которой была инициирована вскоре после первого испытания отечественной атомной бомбы; - ядерная энергетическая установка для первой советской атомной подводной лодки; - ядерная энергетическая установка В-5 для первой в мире подводной лодки с корпусом из титановых сплавов, до сих пор остающейся мировым рекордсменом по скорости подводного хода; - уран-графитовые канальные реакторы РБМК-1000 (в своё время самый мощный в СССР) и РБМК-1500 (надолго остававшийся самым мощным в мире) мощностью 1000 и 1500 МВт, ставшие одной из двух основных опор ядерной энергетики СССР; - исследовательский импульсный реактор ИГР для программы создания ядерных ракетных двигателей, который по величине интегрального потока за импульс почти в 20 раз превосходил сходный (но только по назначению) американский реактор TREAT при тех же габаритах и существенно меньшей загрузке урана; - исследовательский реактор СМ-2 для проведения глубоких физических исследований и получения трансурановых элементов, ставший для своего времени мировым рекордсменом по нейтронному потоку (до 5×10¹⁵ см^-2с^-1); - единственный в мире импульсный реактор периодического действия ИБР-2 с механическим регулятором реактивности, способным вращаться со скоростью до 3000 об./мин; - исследовательский реактор ИВГ.1 - по существу наземный прототип реактора для ядерного ракетного двигателя.

В недалёком будущем будут введены в эксплуатацию два исследовательских реактора ПИК и МБИР с рекордной интенсивностью нейтронного потока. Нетрудно видеть, что перечень объектов, созданных по проектам НИКИЭТ, изобилует прилагательными "первый в мире", "первый в СССР", "самый мощный в мире", "самый мощный в стране" и "единственный в мире". К сожалению, тогда в обиходе ещё не было ныне распространённого термина "инновационный", который подошёл бы к большинству разработок НИКИЭТ. Именно под девизом "инновационный" НИКИЭТ осуществляет свои новые разработки практически во всех областях реакторостроения. Для примера можно назвать реактор БРЕСТ на быстрых нейтронах - составной элемент замкнутого ядерного топливного цикла, разрабатываемого в рамках проекта "Прорыв". Под этим же девизом НИКИЭТ проводит регулярные международные научно- технические конференции "Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики", уже ставшие востребованной площадкой для встреч и дискуссий специалистов многих стран. НИКИЭТ самостоятельно решает практически весь комплекс проблем, связанных с созданием ядерных установок различного типа - от постановки задачи и проектирования до изготовления и снятия с эксплуатации. Уникальный характер разработок, накопленный опыт проектирования, интеллектуальный, технический и творческий потенциал, наличие собственной высокотехнологичной экспериментальной и производственной базы, активное внедрение самых современных компьютерных и информационных технологий позволяют предприятию создавать новые образцы реакторной техники и служат залогом его дальнейшего развития. Литература 1. Доллежаль Н.А. У истоков рукотворного мира: записки конструктора. 2-е изд., доп. - М.: Изд-во ГУП НИКИЭТ, 1999. - 256 с. 2. Впереди века. Ордена Ленина Научно-исследовательскому и конструкторскому институту энерготехники имени Н.А. Доллежаля (НИИ-8 - НИКИЭТ) 60 лет. - М.: ОАО "НИКИЭТ", 2012. - 464 с. 3. Адамов Е.О. Проект "Прорыв" призван решить насущные проблемы атомной энергетики http://proryv2020.ru/news/evgeniy-adamov-proekt-proryv/. 4. Исследовательские ядерные установки России / Под ред. Н.В. Архангельского, И.Т.Третьякова, В.Н. Федулина. - М.: ОАО "НИКИЭТ", 2012. - 328 с. 5. Аксенов В.Л. Исследовательский реактор ПИК. http://flnph.jinr.ru/ images/content/Books/Nuclear_Facilities/063.pdf 6. Третьяков И.Т. Пуск уникального реактора МБИР затягивать нельзя. https://www.atomic- energy.ru/news/2019/06/04/95175 7. Аксенов В.Л. Нейтроны в современной науке / Доллежалевские чтения. IV цикл. - М.: Изд-во АО "НИКИЭТ", 2021. 8. Третьяков И.Т. Научные ядерные реакторы помогут продвижению России в мире. https://ria.ru/20190530/1555077033.htm