КОНВЕРСИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ ИВГ.1М И ИГР.

30 проектов к 30-летию НЯЦ РК!

Проект № 17. 2010–2022 гг. КОНВЕРСИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ ИВГ.1М И ИГР.

Большое количество исследовательских реакторов в мире работают на высокообогащённом уране (ВОУ), что создает угрозу распространения ядерного оружия, так как ВОУ может быть использован для его создания. С 1978 года для решения этих проблем, разными странами, эксплуатирующими исследовательские реакторы, были подписаны поддержанные МАГАТЭ международные соглашения о конверсии исследовательских реакторов на низкообогащенное урановое (НОУ) топливо. В начале 2000-х годов в число этих стран вошел Казахстан.

В 2010 году в рамках выполнения международных обязательств Республики Казахстан в области нераспространения ядерного оружия Национальным ядерным центром Республики Казахстан были начаты работы по конверсии на НОУ-топливо исследовательских реакторов ИВГ.1М и ИГР. Основными целями этих работ являются снижение обогащения топлива исследовательских реакторах НЯЦ РК до уровня ниже 20% и переработка или утилизация отработавшего ВОУ-топлива этих реакторов.

Исследовательские ядерные реакторы ИВГ.1М и ИГР являются важнейшими элементами экспериментальной базы НЯЦ РК и активно включены в научно-экспериментальную деятельность как в рамках казахстанских научно-технических программ, так и крупных международных проектов. В числе передовых исследовательских работ, проводимых на этих реакторах – исследования поведения топлива и конструкционных элементов в аварийных процессах, включающих разрушение и плавление активных зон ядерных реакторов, нейтронно-активационный анализ материалов реакторной техники, работы в поддержку международной программы по созданию термоядерного реактора ИТЭР, изучение газовых лазеров с ядерной накачкой, медико-биологические эксперименты и др. Поэтому важным критерием проведения конверсии реакторов является сохранение и (по возможности) улучшение их эксплуатационных характеристик.

Саму конверсию реакторов можно условно разделить на несколько этапов: расчетно-аналитическое обоснование возможности проведения конверсии, испытания экспериментального НОУ-топлива, изготовление штатного НОУ-топлива, ввод в эксплуатацию реакторов с новым топливом, утилизация отработавшего ВОУ-топлива.

Для проведения расчетного обоснования, требовалось создать компьютерные модели реакторов. При построении моделей были переведены в цифровой формат сотни листов конструкционных чертежей. Были рассчитаны нейтронно-физические, тепло-гидравлические параметры реакторов с НОУ-топливом, смоделированы и рассчитаны кинетические процессы реакторов. Расчетное обоснование возможности конверсии реакторов проводилось с использованием новейших средств вычислительной техники и в тесном сотрудничестве со специалистами Аргоннской национальной лаборатории, США, которая для этой цели выделила расчетный кластер суперкомпьютера для выполнения отработки компьютерных моделей

реакторов с НОУ-топливом и проведения большого объема вычислений. Особенности реактора ИВГ.1М позволили выбрать оптимальную компоновку активной зоны без внесения изменений в конструкцию ее элементов, ограничившись только изменением состава топливных сборок. При этом конверсия реактора ИГР на низкообогащенное топливо оказалась потенциально более проблемной и сложной задачей, чем конверсия реактора ИВГ.1М, расчеты показали, что в результате перевода реактора ИГР с ВОУ на НОУ-топливо произойдет заметное снижение эксплуатационных характеристик. В настоящее время продолжаются расчетно-теоретические исследования с целью поиска приемлемого решения этой проблемы.

Получив необходимые теоретические выводы о возможности конверсии реактора ИВГ.1М, специалисты НЯЦ РК приступили к экспериментальной проверке пригодности выбранной композиции НОУ-топлива.

В настоящее время реализуется первый этап ввода в эксплуатацию реактора с НОУ-топливом, а именно, этап физического пуска реактора ИВГ.1М. После завершения следующего этапа – энергетического пуска реактора, и экспериментального определения всех необходимых характеристик новой активной зоны, реактор ИВГ.1М будет введен в эксплуатацию. Выполнение указанных работ запланировано на 2022–2023 годы.

Помимо активной деятельности по конверсии, специалисты НЯЦ РК при поддержке Национальной лаборатории Айдахо (НЛА, США) проводят совместные работы по вопросам обращения с ВОУ-топливом, находящимся на площадках реакторов ИВГ.1М и ИГР. Работы проводятся в рамках международной программы возврата отработавшего топлива Российских исследовательских реакторов (RRFR). В рамках реализации этой программы, были определены задачи модернизации инфраструктуры комплексов исследовательских реакторов НЯЦ РК, направленной на подготовку к обращению с ВОУ-топливом реакторов ИВГ.1М и ИГР, которые в настоящее

время последовательно реализуются.

6 мая 2022 года был успешно проведен физический пуск реактора ИВГ.1М с низкообогащенным урановым топливом.

Таким образом, Национальный ядерный центр Республики Казахстан достиг значительного прогресса в деле конверсии исследовательских ядерных реакторов ИВГ.1М и ИГР.

Приложенные значительные усилия всех участников процесса уверенно продвигают эту важную международную задачу к достижению положительного конечного результата – началу эксплуатации обновленных реакторов НЯЦ РК с НОУ-топливом.