Исследовательские ядерные реакторы

12:49 • 21 Сентября 2018

Исследовательские ядерные реакторы Фото: фото автора и из открытых источников

Без исследовательских реакторов невозможно движение вперед в таких областях, как физика твердого тела, химия, биология, медицина, а также во многих отраслях промышленности. Без них не обойтись и в ядерной энергетике. Все новые разработки материалов, конструкций должны сначала пройти испытания в исследовательских лабораториях.

Исследовательский ядерный реактор предназначен для проведения фундаментальных и прикладных исследований, при которых нейтроны и гамма-кванты используются как инструмент или объект исследований. В мире насчитывается около 250 таких реакторов. В России их чуть больше 20. И первым в Европе ядерным реактором стала установка Ф-1 мощностью всего 24 кВт, запущенная 25 декабря 1946 г. в Москве под руководством И.В. Курчатова.

Согласно своду правил СП 165.1325800.2014 «Инженерно-технические мероприятия по гражданской обороне» зона возможного радиоактивного загрязнения для исследовательских реакторов определяется границами проектной застройки объектов и примыкающей к ним санитарно-защитной зоной. Размеры последней рассчитываются индивидуально с учетом мощности реактора, климатических и других местных условий.

НАША СПРАВКА

В отношении потенциальной опасности исследовательские реакторы делятся на три основные группы, две из которых относят к потенциально опасным объектам.
Первая объединяет установки мощностью до 100 МВт, они предназначены главным образом для испытаний материалов и оборудования для атомной энергетики.
Во вторую входят реакторы мощностью до 20 МВт, служащие для учебных целей, фундаментальных физических исследований и производства радиоактивных изотопов.
Третья группа – это реакторы мощностью до 1 МВт, критические и подкритические стенды практически нулевой мощности (максимум несколько киловатт). Они не являются радиационно опасными объектами – даже в случае возникновения неуправляемой цепной реакции количество продуктов радиоактивного распада в них невелико и не представляет опасности для населения.

В санитарно-защитной зоне запрещается постоянное и временное проживание людей, ограничивается хозяйственная деятельность и проводится радиационный контроль.

В конце 2018 г. планируется энергетический пуск самого мощного исследовательского реактора в мире – высокопоточного пучкового реактора «ПИК». Он разработан в Курчатовском институте и будет запущен в Гатчине (Ленинградская область) на базе Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова. Его мощность составит 100 МВт. Это реактор 1-й группы потенциальной опасности. Санитарно-защитная зона вокруг него установлена в радиусе почти 1 км, которая усиленно охраняется.

В 2015 г. началось строительство еще более мощного реактора МБИР в Димитровграде (Ульяновская область). Мощность его с натриевым теплоносителем составит 150 МВт. Многоцелевой исследовательский реактор будет создан на быстрых нейтронах и предназначается для проектов, необходимых в целях развития мировой атомной энергетики. МБИР способен решать многие вопросы, которые не под силу другим реакторам, и в этом его уникальность. Вокруг него определена санитарно-защитная зона радиусом 5 км.

Существующие в Москве исследовательские ядерные реакторы эксплуатируются уже многие десятилетия с соблюдением всех мер безопасности. Самый мощный из них – исследовательский нейтронный реактор ИР-8 в Национальном научно-исследовательском центре «Курчатовский институт». Его максимальная мощность 8 МВт. Введен в эксплуатацию в 1965 г., а в 1980–1981 гг. была произведена его глубокая модернизация. ИР-8 – реактор бассейнового типа с использованием обычной воды в качестве замедлителя, теплоносителя и верхней защиты с отражателем нейтронов. Он обладает экспериментальными возможностями для проведения фундаментальных и прикладных исследований в области ядерной физики, физики твердого тела и сверхпроводимости, наноматериалов и нанотехнологий. Вокруг него установлена санитарно-защитная зона диаметром около 2,5 км – по существу, это территория Курчатовского института.

В Санкт-Петербурге единственный радиационно опасный объект – исследовательский ядерный реактор У-3, который был запущен в 1964 г. в Крыловском государственном научном центре. Здесь занимаются фундаментальными исследованиями, связанными с морем, кораблестроением и смежной деятельностью. Мощность реактора всего 50 кВт. Он недавно был полностью модернизирован и вновь запущен в 2014 г. Санитарно-защитная зона вокруг него ограничена радиусом примерно 100 м.

Когда реактор строился, это была тогда еще дальняя окраина города, промышленная территория. Но со временем ее начали застраивать многоэтажными жилыми домами, вплотную к санитарно-защитной зоне реактора. И вот это стало самой большой проблемой эксплуатации исследовательских реакторов не только в Санкт-Петербурге, но и в других городах. Хотя система обеспечения безопасности объекта полностью отвечает современным требованиям, тем не менее проблема есть. Ведь из истории известны случаи, когда разрушались абсолютно надежные системы и возникала беда…

Конечно, исследовательские реакторы, имея низкую мощность и, соответственно, выделяя меньшее количество радиоактивных веществ в процессе эксплуатации, имеют меньше, чем у энергетических реакторов, физических барьеров, препятствующих распространению продуктов деления.

Отметим также, что такие ядерные установки являются всегда частью большого исследовательского центра, и у них потенциально много пользователей, представляющих различные научные направления. Поэтому в научно-исследовательских институтах уделяется огромное внимание вопросам безопасной эксплуатации реакторов. И чтобы выполнять работы с их использованием, необходимо получить специальное разрешение Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору.

Таким образом, исследовательские ядерные установки играют важную роль в деле реализации широкой программы фундаментальных исследований в различных областях науки и техники, в том числе в развитии ядерной энергетики. Эти установки относятся к радиационно опасным объектам. И для них очень важно правильно определить санитарно-защитные зоны, как территории возможного радиоактивного загрязнения, соблюдать установленные для этой зоны требования, а также правила эксплуатации исследовательских реакторов. Не менее важной является поэтапная модернизация таких реакторов, многие из которых были введены в строй в 60–70-е гг. прошлого века. Все это будет гарантией надежности таких объектов и их безопасности.

Ирина Якушкина