Tanto per cominciare, notiamo come un dato di fatto: il primo reattore veloce della Cina (China Experimental Fast Reactor) è stato costruito proprio nella capitale, a sud-ovest di Pechino, a circa 45 chilometri dal centro. Qui, dietro il sesto anello di trasporto, c'è il China Institute of Atomic Energy (CIAE). Se vuoi, un analogo dell'Istituto Kurchatov, che è nato dal laboratorio segreto n. 2 nella periferia nord-occidentale di Mosca.
L'inviato speciale di Rossiyskaya Gazeta e la troupe cinematografica del canale televisivo Russia 24 sono stati i primi giornalisti stranieri ad avere accesso all'impianto nucleare di Pechino. In precedenza, c'erano solo specialisti nucleari che aiutavano nella costruzione e nel lancio del QCER.
"Il nostro Istituto di energia atomica, ora noto anche come Istituto di fisica moderna dell'Accademia cinese delle scienze, è stato fondato nel 1950", ha salutato il presidente-direttore della CIAE, Wan Gang, dai giornalisti russi. - Un'altra data molto importante per noi è il 27 settembre 1958, quando il primo reattore di ricerca ad acqua pesante fu lanciato sul territorio dell'Istituto con l'assistenza dell'URSS. Nello stesso 58, con la partecipazione di specialisti sovietici, qui fu lanciato il primo acceleratore-ciclotrone …
"Piano 863": tappa per tappa
Ora, più di cinquant'anni dopo, le prime strutture di ricerca sono state messe fuori servizio. Il ciclotrone, secondo il direttore dell'istituto, è stato smantellato, poiché è rimasto solo un grande magnete come ricordo. L'edificio del primo reattore è stato preservato, come abbiamo potuto vedere accedendovi attraverso un grande e ben curato parco dell'istituto con sentieri ben lastricati. Nella parte centrale, ci siamo fermati per un minuto davanti ai busti di marmo degli scienziati atomici, i luminari del loro progetto atomico cinese.
Non nascondono la loro partecipazione alla ricerca e sviluppo, che è servita a creare le prime bombe atomiche (1964) e poi all'idrogeno (1967) per la RPC, anzi, ne vanno fieri. Così come un contributo alla realizzazione del primo sottomarino nucleare (1971) per la Marina Cinese e del primo satellite (1971) della Terra lanciato nel Celeste Impero.
Ma ora, secondo il direttore dell'istituto, il compito principale della squadra da lui guidata è lo sviluppo dell'energia nucleare, compresa l'energia nucleare su una nuova piattaforma tecnologica. In Cina, ha sottolineato Wan Gang, in questo settore è stata adottata una strategia di sviluppo in tre fasi: un reattore termico - un reattore veloce - un reattore termonucleare.
Per quanto riguarda i reattori tradizionali, in cui i nuclei di uranio-235 vengono fissionati dai cosiddetti neutroni termici (lenti), in Cina si sono da tempo spostati da una sfera puramente scientifica a quella delle operazioni commerciali. Secondo i dati ufficiali presentati all'AtomExpo-2015 a Mosca dall'ente statale CNNC, ha nove centrali nucleari in funzione, dodici sono in costruzione e ancora di più sono previste. L'obiettivo è aumentare la quota di energia nucleare entro il 2020 al 6% (80 GW) e in futuro raggiungere o addirittura superare la Francia in questi indicatori.
Finora, la quota della generazione nucleare nel bilancio energetico totale della Cina è di circa il due per cento. Ma questo è per ora. Il periodo di apprendistato, quando qui furono costruite le prime centrali nucleari secondo progetti francesi, canadesi, americani, russi, sta passando velocemente. La maggior parte delle unità di nuova costruzione sta già utilizzando o intende utilizzare reattori e altre importanti apparecchiature di sviluppo cinese o congiunto. Cioè, la prima fase - vari tipi di reattori termici - la Cina ha funzionato e si sta spostando, in senso figurato, al secondo livello.
Nel piano statale per lo sviluppo delle alte tecnologie o, come viene più spesso chiamato, nel "piano 863", lo sviluppo di reattori veloci è elencato come una priorità assoluta. Lo stesso compito è stato incluso nel programma a medio termine per lo sviluppo della scienza e della tecnologia 2006-2020.
Tuttavia, hanno iniziato a guardare da vicino i reattori veloci, che sono anche chiamati allevatori, dietro la Grande Muraglia alla fine degli anni '60 del secolo scorso. A quel tempo, si sapeva che l'idea stessa di riproduzione estesa del combustibile nucleare (allevatore - in altre parole, un allevatore) era stata espressa nel gennaio 1943 negli Stati Uniti da Leo Szilard e raccolta in URSS. Dal 1949, sotto la guida dell'accademico Alexander Leipunsky, in Unione Sovietica è stato svolto un lavoro di ricerca multiforme per creare reattori veloci. Ma il primo reattore autofertilizzante sperimentale con una capacità termica di 0,2 MW fu lanciato negli Stati Uniti, presso il centro nucleare dell'Idaho, il 20 dicembre 1951.
In URSS, una struttura simile fu commissionata quattro anni dopo a Obninsk (regione di Kaluga), dove si trova l'Istituto di fisica e ingegneria energetica e dove all'epoca lavorava l'accademico Leipunsky. Un anno dopo, nello stesso luogo, a Obninsk, fu lanciato un reattore sperimentale BR-2: il plutonio metallico fungeva da combustibile e il mercurio veniva utilizzato come refrigerante.
Nello stesso 1956, un consorzio di diverse società americane iniziò la costruzione di un allevatore dimostrativo Fermi-1 da 65 MW. Dieci anni dopo, su di esso si verificò un incidente con lo scioglimento del nucleo. Il reattore è stato smantellato con grandi spese, dopo di che l'interesse dell'industria americana su questo argomento è svanito.
Nel frattempo, in URSS, fu costruito e lanciato un BR-5 sperimentale (dopo la ricostruzione divenne noto come BR-10) - a Obninsk. E all'Istituto dei reattori atomici di Dimitrovgrad (regione di Ulyanovsk) - un BOR-60 multiuso, in cui è stato utilizzato il combustibile MOX (una miscela di biossido di uranio e plutonio) e il sodio liquido è stato utilizzato come refrigerante. BOR-60 è ancora in servizio e c'è la possibilità di estenderne l'operatività fino al 2019.
La Francia ha speso cinque miliardi di dollari per la costruzione di una centrale nucleare su vasta scala con un reattore a neutroni veloci Superphenix, ma a causa di problemi con il nucleo alimentato al plutonio, questa struttura è stata chiusa nel 1996…
L'unico (in tutto il mondo!) reattore di potenza a neutroni veloci funzionante è il reattore BN-600 nella terza unità della centrale nucleare di Beloyarsk. È il detentore del record per l'anzianità di servizio - è in esercizio commerciale dal 1980 e può essere esteso fino al 2030. Inoltre, è il più potente reattore veloce raffreddato al sodio fino ad oggi.
Prima nel nuovo secolo
procedure propedeutiche all'accensione. Entrambi i reattori sono nati nell'Ufficio di Progettazione Sperimentale di Ingegneria Meccanica intitolato a V. I. Africanova. L'accademico Fyodor Mitenkov, direttore scientifico dell'OKBM, è stato insignito dell'International Global Energy Prize nel 2004 per il suo eccezionale contributo allo sviluppo di basi fisiche e tecniche e alla creazione di reattori a neutroni veloci.
Come assicurano i progettisti, il progetto BN-800 ha implementato importanti innovazioni per migliorare la sicurezza nucleare e dalle radiazioni. Si basano su principi passivi, il che significa che la loro efficacia non dipende dall'affidabilità del funzionamento dei sistemi ausiliari e dal fattore umano.
Tutto questo è stato preso in considerazione durante la progettazione del QCER, il primo e finora l'unico rettore a neutroni veloci costruito, testato e ufficialmente commissionato nel 21° secolo. L'Istituto cinese per l'energia atomica è particolarmente orgoglioso di questo fatto e ringrazia i colleghi russi per l'aiuto attivo.
I primi contatti tra specialisti dei due paesi su questo progetto sono iniziati nel 1992. Il gruppo di lavoro dalla parte russa comprendeva dipendenti dell'OKBM im. Afrikantov (Nizhny Novgorod), l'Istituto di San Pietroburgo "ATOMPROEKT" e l'Istituto di fisica e ingegneria energetica (Obninsk, regione di Kaluga).
"A quel tempo, i nostri specialisti avevano già un'idea sui reattori veloci con un refrigerante al sodio", afferma il direttore dell'istituto, Wan Gang. - Inoltre, abbiamo studiato l'idraulica termica, la fisica dei neutroni, la scienza dei materiali, le peculiarità della gestione del combustibile nucleare e delle attrezzature speciali. Lungo la strada, sono stati chiariti gli obiettivi dell'intero progetto. In primo luogo, la creazione dell'impianto stesso del reattore. È stato determinato che sarebbe stato un reattore sperimentale con una potenza termica di 65 megawatt e una potenza elettrica di 20 megawatt. In secondo luogo, lo sviluppo di nuove tecnologie. Terzo, la formazione. E già in finale - i test pianificati, la ricerca, gli esperimenti. Avevamo bisogno del QCER come base, una piattaforma, in modo che, dopo aver acquisito l'esperienza necessaria, potessimo muoverci verso la creazione di una dimostrazione, e poi di unità commerciali seriali di centrali nucleari con reattori a neutroni veloci.
Come in Russia, solo più severo
Il progetto concettuale QCER è stato sviluppato da specialisti cinesi e sottoposto all'esame dei colleghi russi. Quindi, tenendo conto dei commenti e delle controproposte ricevute, l'intero concetto, compresi i requisiti tecnici e i componenti principali del reattore, è stato discusso in dettaglio in una riunione congiunta nel maggio 1993 e ha ricevuto l'approvazione di alto livello.
Nella seconda metà degli anni '90 inizia la fase di progettazione ingegneristica. I già citati OKBM, St. Petersburg ATOMPROEKT, FEI e OKB Gidropress (Podolsk, regione di Mosca) hanno formato, nelle parole dei loro colleghi cinesi, "cooperazione di progetto" e hanno lavorato in modo coordinato, professionale, tenendo conto di tutti i requisiti e desideri del cliente. E le linee guida iniziali della parte cinese erano persino più rigorose degli standard di sicurezza contro le radiazioni, degli standard per le emissioni e gli scarichi radioattivi, le situazioni di emergenza in vigore in quel momento nell'industria nucleare russa.
"Dal momento che è stato deciso di costruire il QCER entro i confini di Pechino, e questa non è solo una grande città - la capitale della Cina, abbiamo stabilito requisiti speciali per garantire la sicurezza", ha spiegato Xu Mi, capo scienziato del CNNC, accademico del Accademia cinese di ingegneria, durante l'incontro con i giornalisti russi. - Anche se la probabilità di fusione del nocciolo in questo reattore è trascurabile, abbiamo insistito sull'utilizzo di un sistema passivo di rimozione del calore residuo. E - all'installazione di un vassoio trappola per un'ipotetica fusione del nucleo. Le principali pompe di circolazione (MCP) sono state ordinate in Russia, ma in caso di raffreddamento di emergenza è stato chiesto loro di aggiungere un volano al loro design, aumentando così il tempo di run-out dell'MCP, cioè la circolazione del liquido di raffreddamento nel caso di perdita di potenza…
Secondo Xu Mi, in caso di qualsiasi situazione di emergenza o anche oltre l'incidente di base del progetto, non dovrebbe essere necessario evacuare la popolazione: tutto dovrebbe essere localizzato all'interno dell'unità di potenza o entro i confini della sua area protetta. L'Agenzia nazionale per la sicurezza nucleare della Repubblica popolare cinese non ha considerato tale campagna come riassicurazione e ha sostenuto la posizione dei suoi scienziati.
“Dopotutto, dal muro dell'edificio in cui è montato il QCER, alla recinzione che racchiude l'istituto, sono solo 153 metri”, sottolinea l'accademico con un dolce sorriso. - E poi le persone vivono e basta. Non dovrebbero essere in pericolo. Ecco perché oggi, guardando indietro, siamo soddisfatti che i criteri che abbiamo proposto soddisfino gli standard e i requisiti di sicurezza per i reattori di quarta generazione.
Nel luglio 2000, alla presenza del presidente russo Vladimir Putin e del presidente cinese Jiang Zemin, è stato firmato l'accordo di costruzione del QCER. Nel settembre dello stesso anno, Wan Gang è stato nominato direttore del reattore in costruzione; ora è il direttore dell'intero istituto e ricorda dettagliatamente gli eventi sul suo territorio.
- Ci sono voluti solo due anni dal getto del primo calcestruzzo all'installazione del soffitto sopra l'edificio del reattore (agosto 2002). Alla fine del 2008 è stata completata l'installazione del blocco reattore. Nel maggio 2009 è iniziato il riempimento del circuito con sodio. Nel giugno 2010 hanno iniziato a caricare carburante nel reattore e già il 21 luglio hanno raggiunto per la prima volta la criticità. Esattamente un anno dopo, il 21 luglio 2011, siamo stati in grado di aumentare la capacità al 40 percento del nominale, che a quel tempo era un traguardo fondamentale per noi …
Infografica WG / Anton Perepletchikov / Leonid Kuleshov / Maria Pakhmutova / Alexander Emelianenkov
Per rendere possibile ciò, nell'ufficio di progettazione e presso le imprese di Rosatom coinvolte in collaborazione con partner cinesi, nel 2003-2005, i principali circolatori dei circuiti primario e secondario, scambiatori di calore intermedi, un generatore di vapore e dispositivi per la ricarica sono stati progettati, fabbricati e inviati a destinazione combustibile - solo sette tipi di apparecchiature critiche nell'impianto del reattore, strumentazione e combustibile per i primi tre carichi.
Ma prima sono stati sviluppati i progetti tecnici del sistema di monitoraggio e controllo (MCS della centrale nucleare), la progettazione tecnica dell'impianto del reattore e la progettazione tecnica dell'edificio principale della centrale nucleare. Gli specialisti russi hanno adempiuto ai loro obblighi contrattuali in modo completo e puntuale.
Insegna allo studente ad avere qualcuno da cui imparare
L'"hardware" high-tech fornito dalla Russia sarebbe rimasto di ferro, e un reattore nucleare difficilmente sarebbe diventato uno strumento efficace per i ricercatori se la formazione del personale operativo non fosse stata curata in tempo. E l'hanno iniziato con largo anticipo.
L'attuale vicedirettore del QCER per le operazioni e la sicurezza, Wu Chunliang, appartiene al primo gruppo di ingegneri senior del controllo dei reattori formati in Russia. Nel 2002, sono stati formati presso il Centro di formazione RIAR - Dimitrovgrad, nella regione di Ulyanovsk. Lì sono stati anche in grado di vedere il reattore multiuso BOR-60 in funzione e di essere addestrati su di esso. Quindi, già nell'ambito del programma di avvio fisico, hanno studiato presso stand speciali dell'Istituto di fisica e ingegneria energetica di Obninsk e dell'Afrikantov OKBM a Nizhny Novgorod.
"Dopo essere tornati a casa, insieme a specialisti russi, abbiamo partecipato alla messa in servizio di vari sistemi e apparecchiature QCER", afferma Wu Chunliang, che ci ha incontrato nella sala di controllo. - Poi abbiamo sostenuto un esame organizzato dall'Agenzia nazionale per la sicurezza nucleare. Nel 2008, hanno ricevuto le licenze per il diritto di svolgere tale lavoro e sono diventati gli operatori di controllo del primo lotto. E poi, la formazione del secondo gruppo di operatori è stata effettuata già a casa, principalmente presso lo stesso QCER.
Di conseguenza, secondo Wu Chunliang, si è sviluppato un sistema di allenamento completo e olistico. 55 operatori, tra cui donne, sono già stati autorizzati dall'autorità di vigilanza a far funzionare il reattore sperimentale.
Al momento della nostra conversazione, c'erano solo due operatori al pannello di controllo e uno, il capoturno, era dietro di loro. Come hanno spiegato, questo è abbastanza per monitorare in modo affidabile, senza confusione e nervosismo, tutti i parametri dell'impianto del reattore e supervisionare il lavoro preventivo che viene eseguito di volta in volta sulle apparecchiature in aree riservate.
Dopo aver ascoltato questa spiegazione, non ho resistito e ho chiesto cosa c'era scritto in grandi geroglifici rossi sul muro dietro gli operatori della sala di controllo?
- Questo è il motto o, se si vuole, il principio di vita dell'intero istituto, - sorrise il vicedirettore del QCER e si fece subito serio. - Puoi tradurlo così. Per prima cosa, dona tutta la tua forza, tutta te stesso, per il bene della Patria e dello Stato. Secondo, essere sempre un passo avanti, studiare l'esperienza degli altri, trovare e introdurre cose nuove. E terzo: sii onesto in tutto, coltiva la fiducia, mantieni la modestia personale.
Un buon motto, vedi.
E non è un'appendice superflua alla licenza dell'operatore di un impianto nucleare.
