Ученые НГТУ предложили новое техническое решение для АЭС малой мощности

Фото: Пресс-служба НГТУ им. Р. Е. Алексеева

Группа ученых Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева (НГТУ) предложила конструкторское решение, повышающее эффективность и безопасность атомных электростанций малой мощностей. АЭС такого типа являются передовым направлением российской атомной энергетики, позволяющим решать актуальные задачи по освоению арктических территорий.

Младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории теплогидравлики нового поколения Института ядерной энергетики и технической физики им. академика Ф.М. Митенкова НГТУ им. Р. Е. Алексеева Татьяна Дёмкина рассказала о вкладе университета в создание реакторов для АЭС малой мощности, преимуществах таких станций, а также о том, сколько времени в атомной отрасли обычно занимает путь от идеи до внедрения.

- В чем преимущество атомных станций малой мощности и их принципиальное отличие от «больших» АЭС? Почему сейчас к этому направлению такое пристальное внимание?

- Название таких АЭС говорит само за себя: меньше мощность, следовательно, меньше затрат. Если выработка классических стационарных энергоблоков с водо-водяным энергетическим реактором начинается от 1000 МВт, то малые станции могут давать около 100 МВт электроэнергии. Соответственно, их можно применять там, где энергия нужна, но не в колоссальных объемах. В России это районы Арктики, которые не подключены к единой энергосистеме страны, но имеют большой потенциал для развития, в том числе в плане добычи полезных ископаемых, освоения новых месторождений.

Еще одно преимущество АЭС малой мощности – их мобильность, они могут быть выполнены в формате, доступном для транспортировки, что существенно расширяет область их применения.

- Получается, наличие большой и труднодоступной территории – Арктики – стало для России своего рода драйвером развития науки и технологий?

- Думаю, отчасти это так. Проект атомных станций малой мощности напрямую связан с научно-технологическими приоритетами развития России. Это и освоение Арктики, и развитие Северного морского пути, и повышение уровня связанности территории РФ. АЭС малой мощности показывают свою эффективность именно в этом контексте.

- Может быть, если бы наша страна находилась в более благоприятном климате, атомная энергетика развивалась бы иначе?

- Нет, дело здесь не только в климате, конечно. АЭС малой мощности востребованы и в других странах, где есть удаленные труднодоступные территории – малонаселенные, но в то же время перспективные для освоения. Например, в Узбекистане, и у России уже есть проекты по строительству там таких объектов.

- Ваша лаборатория работает над усовершенствованием тепловыделяющей сборки реактора. Как ваши разработки влияют на безопасность и эффективность АЭС?

- Наши разработки, на которые мы получаем патенты в последние годы, направлены на модернизацию существующей конструкции тепловыделяющей сборки. Внедрение каждого из усовершенствованных элементов позволяет улучшить условия работы активной зоны, повысить эффективность омывания тепловыделяющих элементов теплоносителем. Например, наша команда получила патент на перемешивающую решетку, которая делает процесс перемешивания теплоносителя более эффективным.

В ближайшее время должен быть опубликован патент на дросселирующее устройство тепловыделяющей сборки. Оно задумывалось нами как элемент, увеличивающий диапазон регулирования гидравлического сопротивления тепловыделяющих сборок для реакторов РИТМ, которые применяют в атомных станциях малой мощности. Данный тип активной зоны подразумевает ее гидравлическое профилирование, так как используются чехловые тепловыделяющие сборки. У каждой тепловыделяющей сборки на входе есть дросселирующее устройство, которое либо увеличивает, либо уменьшает ее сопротивление. Соответственно, в каких-то областях активной зоны мы сможем пропустить больше теплоносителя, где-то меньше.

- А как именно ученые приходят к выводу, что еще можно улучшить?

- Все решения принимаются на основании результатов проводимых нами исследований. Мы анализируем работу существующей конструкции, выясняем, какие именно показатели можно улучшить, и предлагаем решения.

- Каков обычно путь от научной идеи до ее внедрения в производство?

- Это достаточно длительный процесс, поскольку атомная энергетика – в хорошем смысле слова консервативная отрасль, где первостепенное значение имеют не инновации, а безопасность и надежность. Сначала мы вместе с нашим индустриальным партнером – в данном случае, ОКБМ Африкантов – проводим научные исследования, получаем результаты, предлагаем варианты модернизации конструкции, потом согласовываем с заказчиком, снова проводим исследования, потом уже ОКБМ самостоятельно проходит следующие этапы внедрения. Весь процесс может занимать более 20 лет! Сейчас, конечно, есть тенденция к сокращению этого периода, но не в ущерб надежности и безопасности.

- Татьяна, вы сравнительно рано начали заниматься научной деятельностью – еще в студенчестве. В 2023 году вы стали лауреатом премии «Женщины – ученые Арктики», а в 2024 году вошли в число победителей конкурсного отбора на получение президентской стипендии. Какие условия создает университет для раннего вовлечения студентов в научную деятельность?

- Наш университет уже с бакалавриата предлагает студентам возможности для научных исследований. Это не только практические занятия в лаборатории вуза, но и практика на АЭС и других предприятиях атомной отрасли. В науку можно прийти буквально с первого курса. Потом научную деятельность можно совмещать с учебой в магистратуре, а если очень понравилось, то и с аспирантурой.

- А что вам как научному работнику дала практика в ОКБМ?

- Я проходила практику в конструкторском отделе, изнутри увидела работу КБ, все этапы проектирования. Для себя я сделала вывод, что если работники ОКБМ занимаются каким-то определенным сегментом, то в лаборатории университета мы можем наблюдать полный цикл – от чертежа и изготовления модели до обобщения результатов и получения выводов. Пока мне это кажется более интересным.

- Вы, насколько я знаю, даже внесли свой вклад в вовлечение молодежи в науку – разработали виртуальный симулятор стенда лаборатории ядерной энергетики. Ваша разработка нашла применение в учебном процессе?

- Да, в нашей лаборатории есть стенд, с помощью которого студенты могут проводить свои мини-исследования по определению сопротивления дистанционирующей решетки. Было проведено уже большое количество таких исследований, накоплена значительная база результатов, поэтому появилась возможность создать виртуальный стенд, чтобы каждый студент мог почувствовать себя ученым. Этот симулятор сейчас активно используется, он помогает внедрять в жизнь девиз нашего университета «образование через науку».

Подпишитесь на Telegram РБК Нижний Новгород