Пресс-службы атомных станций, рассказывая о работе разных АЭС, регулярно выдают почти одинаковые новости: «Энергоблок остановлен для планово-предупредительного ремонта». И так каждые несколько месяцев — проверьте сами! Зачем же так часто ремонтировать атомные станции? Неужели на них регулярно что-то ломается? Давайте разберёмся.
Как часто вы ремонтируете свою машину? Ответственные автовладельцы наверняка ответят, что редко, потому что вовремя проходят техническое обслуживание. Именно во время него специалисты проверяют вашу машину от и до: смотрят, как чувствует себя двигатель, не пора ли менять тормозные колодки, не истёрся ли ремень генератора. Меняют расходники: ставят новые свечи и фильтры, заливают свежее масло. Исправляют даже мелочи: запавшую кнопку стеклоподъёмника или перегоревший датчик подогрева сиденья — это можно было бы поправить в любой момент, но ведь во время технического обслуживания удобнее сделать сразу всё. С атомной станцией — точно так же. Такое «техническое обслуживание» на АЭС называют планово-предупредительным ремонтом.
У любого оборудования атомной станции, как и автомобиля, есть регламентные сроки замены и/или проверки. Этот срок устанавливает производитель, точно зная, на что рассчитано его оборудование. Есть то, что предполагает не замену, а только проверку: в машине, например, вы не будете менять двигатель, если, конечно, не собираетесь сделать из обычной машины суперкар. А в атомной станции не будут менять реактор. Есть то, что в определённый момент пора заменить на новое. Есть вопросы, которые возникают в ходе эксплуатации энергоблока, что-то может забарахлить, и это тоже решается во время ремонта. Кроме того, постоянно работающее оборудование неплохо иногда просто проверять, а сделать это зачастую можно только на остановленной машине, в нашем случае — энергоблоке.
Заправка наших гигантов: особенности замены топлива на АЭС
Заменить топливо на атомной станции, конечно, гораздо сложнее, чем залить бензин в автомобиль. Однако сам принцип очень похож на то, что происходит в современных реакторах: чтобы заправить машину, двигатель нужно заглушить. Именно во время планово-предупредительного ремонта в реакторе АЭС меняют отработавшее ядерное топливо на свежее. Это называется перегрузка.
В реакторах типа РБМК перегрузку топлива можно осуществлять и на мощности, то есть не останавливая реактор. Это происходит медленнее: если в остановленный реактор РБМК загружают до восьми свежих топливных сборок за смену, то в работающий — одну. Однако такие реакторы в России больше не строят. Все новые энергоблоки АЭС имеют реакторы типа ВВЭР, а на Белоярской АЭС — БН. Эти реакторы перегружают только во время останова.
В реакторе меняют не сразу всё топливо. В среднем одна топливная сборка служит три-четыре года. Но этот срок различается в зависимости от того, в каком месте активной зоны она расположена: топливо в реакторе выгорает неравномерно. На станции существуют приборы, которые помогают следить за выгоранием каждой конкретной сборки. Исходя из этого их и меняют.
Провести ревизию двигателя
На атомных станциях регулярно проверяют всё: парогенераторы, насосы, трубопроводы и остальное оборудование. И в первую очередь — реактор. Во время работы АЭС реактор, разумеется, находится под контролем, все его параметры фиксируются и анализируются. Но во время останова можно «заглянуть внутрь»: посмотреть, как себя чувствуют датчики системы управления и защиты, проверить сварные швы, запорную арматуру и так далее.
А ещё во время останова проводят контроль металла реакторной установки: специалисты смотрят, как ведут себя материалы под воздействием радиоактивности и высоких температур, при соприкосновении с топливом и охладителем. Конечно, есть расчёты, однако их нужно проверять на практике. Для этого есть разные методы. Например, исследуют образцы-свидетели: металлические объекты из того же материала, что и оборудование, которые сначала помещают в реактор, а затем, во время планово-предупредительного ремонта, изымают. Есть и специальные устройства, которые могут обследовать металл и сварные швы дистанционно, без непосредственного участия человека. С помощью них специалисты могут увидеть реактор на видео и даже сделать ему УЗИ.
Кроме того, данные о текущем состоянии реакторов используются в научно-исследовательских работах, например при изобретении новых материалов для реактора и его элементов. Учёные видят, как металлы ведут себя в реальном реакторе, и на основе этих данных разрабатывают более стойкие материалы, которые ещё лучше приспособлены к работе в условиях радиоактивности и могут служить дольше.
Заменить свечи
Ремонт оборудования на АЭС не только восстанавливает его ресурс, но и позволяет модернизировать его. Причём зачастую на АЭС что-то меняют не на точно такое же, а на более современное, надёжное и эффективное. Например, в 2023 году на Нововоронежской АЭС заменили прокладки узлов уплотнения на крышках люков всех четырёх парогенераторов: вместо старых никелевых поставили новые, из расширенного графита. Это новый материал, который лучше прилегает к крышкам, а значит, лучше обеспечивает герметичность и предотвращает утечки, так что оборудование становится более надёжным и безопасным.
А бывает, что меняют и крупное оборудование. Например, в 2020 году на Балаковской АЭС заменили два парогенератора. Реакторная установка стала работать более эффективно и безопасно.
Подумать о будущем
У многих энергоблоков АЭС продлевают сроки эксплуатации, на которые они были рассчитаны изначально. Просто потому, что это возможно: разумнее поддерживать работу уже проверенной АЭС, чем вместо неё строить новую. Для этого требуются как масштабные научные исследования и проверки, так и замена старого оборудования на новое. Разрабатывается целая программа на несколько лет. И эти работы тоже выполняют во время планово-предупредительных ремонтов.
Например, чтобы продлить срок эксплуатации четвёртого блока Балаковской АЭС, работы вели с 2011 года. Заменили стеллажи в бассейне выдержки, модернизировали системы управления и защиты реактора и многое другое. В 2023 году срок службы блока был официально продлён на 28 лет. А сейчас завершается процесс подготовки к продлению срока эксплуатации третьего блока Белоярской АЭС с уникальным реактором на быстрых нейтронах БН-600. Его глобальная модернизация началась в 2005 году, на нём заменили парогенераторы, модернизировали активную зону и систему перегрузки топлива, турбогенераторы и многое другое. Все эти работы велись во время планово-предупредительных ремонтов.
Модернизация оборудования — тоже работа на будущее. Она помогает совершенствовать как оборудование АЭС, так и производственный процесс, позволяя выполнять различные повседневные операции проще и быстрее. Например, в 2022 и 2023 годах на Нововоронежской АЭС меняли телевизионную систему перегрузочной машины на более новую, и теперь загружать свежее топливо в реактор получается быстрее.
От графика к действиям: как организуются ремонты на атомных станциях
Планово-предупредительные ремонты — не внезапные мероприятия. К ним не просто готовятся: их планируют со дня начала работы атомной станции. График расписан чётко, и сдвигаться он может только на совсем небольшой срок. Во-первых, потому что от этого зависит безопасность работы АЭС: атомщики должны быть уверены, что с оборудованием всё в порядке, а всё, что нужно менять, должно быть заменено вовремя. Во-вторых, потому что к ремонту любая атомная станция готовится несколько месяцев: рассчитывают, сколько понадобится персонала, закупают оборудование, готовят программы ремонта. И в-третьих, потому что от работы атомной станции зависит энергообеспечение региона, где она находится. Остановы электростанций — не только атомных, но и других — рассчитаны так, чтобы вся энергосистема региона работала в оптимальном режиме.
Длительность и частота ремонтов зависят от объёма и сложности работ. Во время одного планово-предупредительного ремонта на АЭС могут выполнять более тысячи операций! Бывает, выполняются и уникальные работы — то, что раньше никто и нигде не делал. Всё это диктует и сроки. В среднем ремонты атомных станций, как правило, занимают от одного месяца до трёх. Планово-предупредительные ремонты проходят обычно один раз в год или даже реже — раз в 18 месяцев.
Кроме плановых, на АЭС бывают и внеплановые ремонты. Вот это — как раз про неожиданности: блок могут остановить, когда что-то случилось. Например, в 2022 году на внеплановый ремонт выводили первый энергоблок Смоленской АЭС: там был обнаружен дефект деаэратора, который удаляет кислород и другие газы из воды, подающейся в паровой котёл. Но такие ремонты проходят быстрее плановых — так, на Смоленской АЭС справились за 10 дней.
На каждой станции России есть свой коллектив профессиональных ремонтников — цех централизованного ремонта. Но на время планово-предупредительного ремонта на АЭС в помощь постоянному персоналу приезжают ещё специалисты. Это сотрудники «Атомэнергоремонта» — большого предприятия, созданного специально для ремонтов атомных станций. У него есть несколько филиалов по всей стране, и их сотрудники разъезжают по командировкам, прибывая туда, где сейчас нужны. График планово-предупредительных ремонтов всех атомных станций нашей страны согласован так, чтобы ремонтники успевали распределить свои силы.
При необходимости приезжают и специалисты других предприятий. Например, если предстоит какая-то серьёзная работа на так называемом основном оборудовании — реакторе, парогенераторе, турбине и прочем, — на АЭС могут пригласить представителей завода-изготовителя или проектанта.
Главные результаты любого планово-предупредительного ремонта АЭС в том, что станция после этого работает более эффективно и надёжно, а персонал обладает актуальной информацией о технологических параметрах и состоянии оборудования. Всё это — залог безопасной работы атомной станции.
