⚛️ВВЭР: От гения Камышана до суперкомпьютерных расчетов – Вся история атомной энергетики

Данное видеопосвящение охватывает всю историю развития Водо-водяного энергетического реактора (ВВЭР) — самого распространенного в мире типа ядерных реакторов. Мы проследим путь от первых экспериментальных пусков в СССР до применения передовых суперкомпьютерных технологий для расчетов безопасности и эффективности реакторов поколения 3+! ⏳ Эпоха первых ВВЭР и наследие А.Н. Камышана Разработка ВВЭР началась в СССР в 1954 году, став параллельным направлением развития с реакторами РБМК. Идея водо-водяного реактора была предложена в Курчатовском институте С.М. Фейнбергом, а научное руководство осуществляли И.В. Курчатов и А.П. Александров. В 1964 году на Нововоронежской АЭС (НВАЭС) был запущен первый советский ВВЭР (ВВЭР-210). Этот реактор, из-за своей полусферической крышки без съемной части, получил шуточное название «Грузинский кувшин». А.Н. Камышан был одним из ключевых инженеров, участвовавших в становлении технологии ВВЭР, включая все пять пусков блоков НВАЭС (ВВЭР-210, ВВЭР-365, ВВЭР-440, ВВЭР-1000). На раннем этапе, когда еще не хватало фундаментальной информации о радиационной стойкости корпусных сталей, безопасность реакторов обеспечивалась за счет интенсивных натурных экспериментов и физических измерений: Во время физических пусков (например, на I блоке НВАЭС) для контроля нейтронного потока и запаса реактивности в активную зону помещали полистироловую шестигранную призму с высокочувствительными детекторами и источником, заменяя одну из регулирующих кассет. На критических стендах (как в помещении Газового завода) проводилась тщательная подготовка к пуску, включая шлифовку таблеток диоксида урана и прокатку фольги для индикаторов, чтобы изучить спектральные и пространственные распределения нейтронов. В Курчатовском институте с 1953 по 1980 годы исследовались различные марки ферритно-перлитных сталей для корпусов, а ключевые решения по составу стали для ВВЭР-1000 принимались лично А.П. Александровым. 🛠️ Эволюция и вызовы ВВЭР-1000 Реакторы ВВЭР первого поколения (ВВЭР-440/230) столкнулись с проблемой повышенного радиационного охрупчивания (РО) сварных швов из-за высокого содержания примесей фосфора и меди, что поставило под вопрос их проектный ресурс. Для решения этой проблемы была реализована масштабная программа исследований: Использовались облученные образцы-свидетели (ОС). Внедрялся восстановительный отжиг корпусов при высокой температуре (475 °С) для обеспечения безопасной эксплуатации и продления ресурса. Даже в конце 80-х годов наука о радиационной деградации оставалась в основном эмпирической, опирающейся на экспериментальные данные, поскольку "никакие машинные программы не в состоянии корректно учесть все многообразие влияющих на изменение свойств факторов". ВВЭР-1000 стал наиболее распространенной моделью в серии ВВЭР, достигнув мощности 1000 МВт электрической и 3000 МВт тепловой. Работы по его созданию начались в 1966 году. 💻 Суперкомпьютерные расчеты и цифровое моделирование Сегодня, в рамках развития атомной энергетики (включая проекты ВВЭР-1200 и ВВЭР-ТОИ), высокоточное проектирование и обеспечение безопасности невозможны без мощных вычислительных ресурсов: Нейтронно-физические расчеты активной зоны и кампании реактора (изменения изотопного состава и выгорания топлива) выполняются с помощью метода Монте-Карло. Для этого используются специализированные программные продукты, такие как код MCNP, который моделирует перенос нейтронов, гамма-квантов и электронов. Расчет кампании реактора (на срок до 4,5–5 лет) для определения выгорания топлива и накопления плутония ведется с применением программы MC-Delta в связке с MCNP5. Теплофизические и гидравлические расчеты сложных систем, таких как теплообменное оборудование (парогенераторы, подогреватели), моделируются с использованием Метода конечных элементов (МКЭ)**, реализуемого, например, в программном обеспечении Ansys Fluent. Современные разработки, такие как реактор ВВЭР-1200 (поколение 3+), имеют повышенный уровень безопасности благодаря внедрению пассивных систем, функционирующих без операторов, и оснащены двойной защитной оболочкой. В этом видео: Мы покажем, как атомная отрасль перешла от ручных замеров реактивности с помощью полистироловых призм и "горячих лабораторий" к созданию сложных цифровых двойников реакторов, позволяющих оптимизировать топливо (например, переход на 18-месячный цикл ВВЭР-1000), увеличивать КПД (до 46% в перспективных проектах) и гарантировать безопасность новых энергоблоков. Не забудьте подписаться на канал и оставить комментарий!