В конце декабря 2020 года концерн «Росэнергоатом» (входит в Росатом) и французская энергетическая компания Électricité de France (EDF) подписали соглашение о продолжении полного членства в The Materials Ageing Institute (MAI) на 2021–2024 годы. Соглашение позволяет концерну инициировать исследования в области старения материалов АЭС и иметь полный доступ к исследованиям других организаций, входящих в MAI.
В исследованиях MAI участвуют также ученые из Всероссийского научно-исследовательского института по эксплуатации АЭС, Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» и входящего в него Центрального научно-исследовательского института конструкционных материалов «Прометей». Все организации входят в Росатом.
EDF и ее партнеры, крупнейшие промышленные и эксплуатирующие организации, учредили Институт старения материалов в 2008 году. В число полных членов MAI входят японская KANSAI, британская EDF Energy, китайская CGNPC и американский электроэнергетический исследовательский институт (EPRI). Главная задача института — объединить усилия научного и инженерного сообщества по изучению процессов старения материалов, используемых в энергетических установках.
Росатом — участник нескольких исследовательских проектов MAI. Так, проект «Целостность корпуса реактора» направлен на обоснование целостности, которое, в свою очередь, должно обосновывать продление срока службы станции. Исследования идут в трех направлениях. Так, работы в области материаловедения должны выявить и уточнить, каков вклад механизмов деградации материалов корпусов реакторов ВВЭР‑1000 при облучении и температурном старении при длительной (до 80 лет) эксплуатации. В рамках второго направления ученые анализируют, можно ли использовать небольшой объем образцов для корректной оценки трещиностойкости материала, причем не только в исходном, но и в термосостаренном и облученном состояниях. Третье направление — оценка состояния металла в зоне термовлияния сварных швов на корпусах реакторов российских АЭС. Задача работы — выявить зоны с наихудшими свойствами в местах, прилегающих к линии плавления между сварным швом и основным металлом, чтобы моделировать и прогнозировать состояние металла после длительной эксплуатации.
Второй крупный проект, в котором участвует Росатом — «Внутрикорпусные устройства». Его суть — уточнение и корректировка прогнозных зависимостей. Они нужны для оценки коррозионного растрескивания под напряжением, которому подверглись компоненты внутри корпуса реакторов. Эта информация поможет определить режимы отжига внутрикорпусных устройств, чтобы они не были подвержены растрескиванию.
Третий проект — «Управление старением бетонных конструкций». Участники проекта анализируют изменения прочностных свойств бетона гермооболочек с учетом эксплуатационных факторов: температуры эксплуатации, влажности, радиационного воздействия. Исследования Росатома в рамках этого проекта помогут разработать формулу для прогнозирования старения бетона, чтобы рассчитать срок службы защитной оболочки в контексте срока службы АЭС.
В рамках проекта «Старение полимерных материалов, используемых на АЭС» изучается старение кабелей нового поколения под воздействием эксплуатационных факторов. Изоляция и оболочки этих кабелей выполнены из полимерных безгалогенных композиций. Исследования позволят контролировать старение и оценивать срок службы кабелей.
Проект «Повышение надежности вихретокового контроля труб парогенераторов АЭС с ВВЭР и PWR в условиях наличия отложений», который предложил Росатом, нацелен на получение достоверной информации о состоянии теплообменных труб при наличии отложений, которые маскируют вихретоковые сигналы. Для этого проводятся теоретические исследования, численное моделирование, а затем — практическое апробирование. Решение задачи повысит безотказность эксплуатации парогенераторов, установленных на АЭС как с реакторами ВВЭР, так и PWR.
«Благодаря обмену информацией и совместной работе по оценке старения материалов все участники расширяют знания в области прогнозирования изменений свойств материалов и совершенствуют расчетно-экспериментальные методы, необходимые для своевременного предупреждения недопустимых повреждений элементов АЭС после длительной эксплуатации», — комментирует первый заместитель директора ВНИИАЭС-НТП Владимир Потапов, который ведет техническое руководство при проведении НИОКР, предлагает новые проекты и участвует в заседаниях программного комитета.
Вместе — эффективнее
Как правило, проекты длятся четыре года. Если проект интересен для членов MAI, то он продлевается еще на четыре года. Именно периодичностью проектов обусловлено четырехлетнее обновление соглашений о полном членстве.
Каждый из международных участников-членов MAI может предложить Программному комитету свои идеи по реализации того или иного проекта. Если другие члены MAI ими заинтересуются, EDF поддержит, а финансирование будет достаточным, новые предложения включаются в проект. Соблюдается правило: в проекте участвует минимум две компании. Такой подход позволяет решать общую задачу максимально эффективно, используя опыт каждой стороны. Так, проектом по повышению надежности вихретокового контроля труб парогенераторов АЭС с ВВЭР и PWR в условиях наличия отложений сначала заинтересовались коллеги-ядерщики из Франции, а затем — из Китая. Специалисты из трех стран разработали техническое задание и схему взаимодействия и получили на заседании программного комитета института полное одобрение.
«Участие в проектах Института старения материалов позволяет нашим институтам представлять результаты своих исследований на международном уровне. Если в 2013–2015 годах предложения концерна встречались с большим недоверием и не получали поддержки других компаний-членов МАИ, то в последние годы концерн приглашают к сотрудничеству. Это говорит о заслуженно высокой оценке работ, которые выполняют НИЦ «Курчатовский институт», ЦНИИ КМ «Прометей», АО «ВНИИАЭС», — делится впечатлениями руководитель проекта отдела международного научно-технического сотрудничества Управления международного сотрудничества Юлия Румянцева. Она координирует взаимодействие между «Росэнергоатомом» (входит в Росатом) и MAI.
Участники каждого проекта обмениваются информацией во время семинаров, которые проходят минимум дважды в год. Семинары организуют кураторы проектов. По каждому этапу работ каждый из участников предоставляет отчет, который публикуется на сайте. Доступ к отчетам имеют все участники проекта, причем полные члены MAI имеют доступ даже к отчетам по тем проектам, в которых они не участвуют. «Совместные работы по проектам позволяют получить не только доступ к международной базе данных по исследованиям материалов и согласованный с ведущими международными экспертами результат исследований, но и экономят средства и время участников», — отмечает руководитель сотрудничества и член Совета управляющих MAI Валерий Сергеевич Беззубцев, директор по технологическому развитию «Росэнергоатома».
Результаты совместной работы внедряются как в практику, так и в нормативные документы. Например, благодаря результатам проекта по прогнозированию трещиностойкости расчеты для обоснования продления работы АЭС с ВВЭР‑440 и ВВЭР‑1000 стали менее консервативными. Кроме того, результаты были включены в документы «Росэнергоатома и ГОСТ «Корпус водо-водяного энергетического реактора. Расчёт на сопротивление хрупкому разрушению».
Результаты проекта «Управление старением бетонных конструкций» позволят актуализировать и унифицировать формулы по определению прочности бетона и стать частью обоснований срока службы строительных конструкций, зданий и сооружений российских и зарубежных АЭС.
Важное направление работы — подготовка новых специалистов. Ежегодно MAI проводит учебные курсы по деградации материалов для молодых специалистов, исследователей и аспирантов ВУЗов. На курсы 2018 года (во Франции) и 2019 года (в Китае) «Росэнергоатом» отправлял как слушателей, так и лекторов. В 2020 году такие курсы должны были пройти в России, но из-за пандемии их перенесли на 2021 год. Предполагается, что курсы пройдут в ноябре в очном или заочном формате.
На фото: Росатом и EDF подписывают соглашение о продолжении членства в MAI
