Самый охраняемый завод Казахстана впервые за многие годы показал свое производство ядерного топлива для реакторов АЭС

«Гвоздь» пресс-тура – посещение завода «Ульба-ТВС». Сама аббревиатура является красноречивой: здесь выпускают теп­ловыделяющие сборки, или ТВС – топливную «начинку» для ядерных реакторов АЭС. Производственный комплекс является новейшим, введен в эксплуатацию в 2021 году. Мне выдают рабочий халат, шапочку и бахилы. Почти как в хирургическом отделении. При первом же шаге слышится сочный клейкий звук, – оказывается, у порога постелен магнитный коврик, он в буквальном смысле сдувает возможные пылинки с обуви посетителей. Как сходу объяс­няет генеральный директор производства Арман Сулейменов, в цехе практически стерильная чистота, ничего не пылит, ничего в воздухе не летает.

Модульное помещение разделено на три участка, связанных друг с другом по принципу конвейера. Рядом с оборудованием – промаркированные цветными линиями дорожки. Заступать за линии нельзя по технике безо­пасности. Арман Асхатович несётся по цеху с крейсерской скоростью, по ходу ещё успевая давать комментарии. Слышимость, к слову, отличная – нет заводского лязга, скрежета, гула, не надо перекрикивать. Вообще, с удивлением отмечаю: людей по минимуму, всего несколько человек за мониторами компьютеров. Директор подтверждает: весь цикл роботизирован, процент ручного труда близок к нулю.

На первом участке собирают тепловыделяющие элементы, или коротко ТВЭЛы. Директор натягивает перчатки, достает из упаковки полый серебристый стержень и наглядно демонстрирует: такая трубка сверху донизу заполняется урановыми «таблетками», это – первичный элемент будущей сборки.

– Технология у нас французская, заказчик китайский, – рассказывает Арман Асхатович. – Топливные «таблетки» производятся в Казахстане на Ульбинском металлургическом заводе. Стержни и комплектующие получаем из Франции, они из тугоплавкого, коррозионностойкого циркониевого сплава.

Длина ТВЭЛа примерно 4 метра, в один ТВЭЛ входит около 290 топливных урановых «таблеток». Энергия каждой семиграммовой «таблетки» эквивалентна энергии сгорания 700 килограммов высококачественного угля. Я прикидываю: выходит, один начиненный ураном стержень заменяет больше трёх вагонов угля! Реально мирный атом – это энергия колоссальных возможностей!

– Трогать нельзя! – резко реагирует руководитель на попытку участника пресс-тура подержать в руках циркониевую трубку.

Это не просто строгий окрик. Я своими глазами вижу, какой перфекционизм заложен в самой технологии. Ещё на старте стержни проходят очистку сжатым воздухом. Трубки партиями подаются в пневмоустановку, раздается характерный свист – готово! Если хоть где-то на внутренней поверхности есть соринка – её выдует. Дальше изделия поступают на станцию сварки первого шва: робот устанавливает на стержне заглушку и проводит контактную сварку. Качество шва контролируют сканер плюс оператор с помощью увеличительного стекла. Следующий шаг – загрузка топливных «таблеток». И снова влияние человеческого фактора почти нулевое, слышен только зум автоматики. Один оператор отмеряет необходимое количество урановых «таблеток», и вибрационный загрузчик наполняет ими трубки. Другой оператор проверяет и корректирует длину топливного столба. Далее автоматическая станция вставляет в ТВЭЛ пружину, закачивает под давлением инертный газ – гелий и сваривает со второй заглушкой. Вот, собственно, ТВЭЛ и готов! Он наполнен урановой начинкой весом 1 740 граммов, запаян с обеих сторон.

Директор, следуя за конвейером, поясняет: вот вакуумная камера, здесь партии по 25 готовых стержней проверяются на герметичность, вот участок контроля – датчики считывают параметры на соответствие по обогащению, длине топливного столба, весу, комплектации и так далее. Отклонения, как резюмирует руководитель, недопустимы.

– А вот этого не советую, – откликается Арман Асхатович на шутливую нарочитую попытку одного из журналистов прихватить в карман горсть урановых «таблеток». – На рамке металлодетектора сразу «засветишься».

Участники тура, как по команде, трогают выданные им дозиметры. Приборчики помалкивают, но все прекрасно понимают: экскурсия проходит не на конфетной фабрике, с безопасностью здесь лучше не шутить.

Следующий участок – производство скелетонов и, собственно, самих тепловыделяющих сборок. Скелетон – это четырёхгранный каркас из трубок и решеток. В тепловыделяющую сборку он превратится тогда, когда в ячейки решеток протянут ТВЭЛы. Директор показывает самую «изюминку» процесса – контрольно-измерительную проверку скелетона. Робот движется вдоль конструкции, в определенных точках опускается щуп, считываются данные, лёгкий свист пневматики – автомат едет дальше. Как в фантастическом экшене. По словам руководителя, при несовпадении геометрических параметров всего в пару микрон конструкция бракуется. Все данные поступают оператору и отражаются на мониторе в цвете: зелёный – норма, желтый – следует обратить внимание, красный – недопустимые дефекты.

На третьем участке нам показывают процесс загрузки ТВЭЛов в скелетон. Директор объясняет: у каждой тепловыделяющей сборки своя карта расположения стержней. Скелетон устанавливается и закрепляется на ротационном столе, автоматика подает из обоймы начиненные стержни партиями по семнадцать штук. Они захватываются за заглушки и втягиваются в конструкцию на всю длину. Медленно, аккуратно, слой за слоем. Все 264 ТВЭЛа. На финише к сборке прикручивают хвостовик, головку. Стол поднимается вертикально, кран цепляет изделие и подает на станцию продувки – сборка получает «душ» из сжатого воздуха, чтобы убрать возможные инородные частички. И дальше отправляется в… колодец глубиной четыре метра.

– Для чего? – переспрашивает Арман Асхатович. – В случае возникновения необходимости замедления или остановки ядерной реакции на действующем реакторе в сборку опускаются поглощающие стержни для управления ядерной реакцией в активной зоне реактора. Такие стержни должны погружаться беспрепятственно, поэтому сборки проходят соответствующую проверку.

Контроль осуществляется вставкой специальной конструкции, так называемого «паука» – кран опускает его на всю длину ТВС. Если «паук» встретит хоть малейшее препятствие, это сразу отразится на мониторах. Это не все. Есть ещё финальный контроль на электронной вышке: датчики снимают данные по всей длине ТВС и выдают результат на экране в виде 3D-модели. Точность замеров – до тысячных миллиметра!

– Общий вес одной сборки 666 килограммов, – с улыбкой выдает директор цифры, – урана в ней 450 килограммов. Проектная мощность завода – 200 тонн урана в год, или 440 тепловыделяющих сборок.

Уже дома из любопытства решаю погуглить цены на ТВС – на мировом рынке они варьируются в пределах 1 млн долларов плюс-минус несколько сот тысяч. За одно изделие! Неудивительно, что на «Ульбе-ТВС» с такой щепетильностью относятся к качеству продукции.

– Вот вы, – говорю я директору, – пылинки сдуваете, а ваши сборки потом свалят в вагоны и повезут по сами знаете каким железнодорожным путям…

Арман Асхатович понимающе кивает и соглашается показать частично дорожную логистику. ТВС укладывают в металлические транспортно-упаковочные комплекты, напоминающие саркофаги. Сокращенно ТУКи. Они китайского производства, бронированные. В один ТУК вмещаются две сборки. Изделия укладывают, закрепляют и защищают от любой тряски. На железную дорогу ТУКи везут на специализированном транспорте. Составы идут в сопровождении службы безопасности, с уведомлением МАГАТЭ и казахстанских органов.

Элитарный клуб

Завод «Ульба-ТВС» – совместное казахстанско-китайское предприятие. Все произведенные здесь ТВС предназначены для АЭС, расположенных в Поднебесной. В целом реализованный «Казатомпромом» коммерческий проект можно смело считать ещё и политическим. Дело в том, что клуб производителей ТВС – узкий, элитарный. В него входит ограниченное число стран, обладающих ядерными технологиями. С 2021 года к ним присоединился Казахстан.

– Для запуска производства тепловыделяющих сборок была проделана большая работа, – рассказал председатель правления АО «УМЗ» Сергей Бежецкий. – Компания заключила с Китаем контракт на 20 лет в объёме 200 тонн в год. У Поднебесной есть собственные технологии, они пустили нас на свой рынок не просто так. Им интересны наши месторождения урана. Взамен китайцы согласились на создание совместного предприятия для строительства в Усть-Каменогорске завода тепловыделяющих сборок и, самое главное, предоставления рынка сбыта готовой продукции.

Исторически производство топливных «таблеток» было ведущим направлением «Ульбы». Здесь освоили всю технологию переработки природного урана в закись-окись с дальнейшим получением компонентов ядерного топлива. Порошки гранулируются, прессуются в «таблетки», запекаются в печах. По логике, здесь же, на УМЗ, следовало бы выпускать сразу ТВЭЛы и ТВС – именно так поступили в США, Франции или Японии. Однако, по словам руководителя, в годы «холодной войны» стратегические производства намеренно разделили расстояниями – на случай бомбардировки. Считалось, что предприятия в разных регионах легче защитить и сохранить. Так и вышло, что урановую «начинку» выпускали в Усть-Каменогорске, а ТВС – в подмосковной Электростали.

– Мировой рынок тепловыделяющих сборок давно поделен, – отметил Сергей Владимирович. – У каждого изготовителя свой дизайн – квадратный, цилиндрический или шестиугольный, под определенный проект станции. В США потребности атомных станций полностью закрывают две компании. Потребности станций с французскими технологиями закрывает Франция, российскими – Россия. Наш завод получил лицензию на использование французской технологии, по которой построены атомные станции в Китае. Соответственно, мы получили возможность изготавливать для китайских атомных станций «таблетки», а сейчас ещё вышли к ним на рынок со сборками.

По словам руководителя, в «Казатомпроме» постоянно мониторят возможность увеличения поставок. И в Поднебесной готовы рассмотреть такую возможность, но – при одном условии. Это будет возможно, если Китай начнёт строить свои реакторы в других странах.

– Урановый рынок достаточно закрытый, – заключил Сергей Владимирович. – Здесь никто не ждёт новых игроков.

В числе перспективных проектов, над которыми сейчас работает УМЗ, производство 6 тыс. тонн закиси-окиси урана по канадской технологии. В отличие от способа, доставшегося «Ульбе» в наследство от советского времени, при канадской разработке исключено образование жидких радиоактивных отходов. Сейчас такие растворы размещаются на хвостохранилище в промышленной зоне города. Пруды-испарители построены с применением изолирующих материалов, проходят рекультивацию. Тем не менее, как пояснил Сергей Владимирович, мечта каждого эколога – полностью отказаться от образования опасных веществ.

Объём в 6 тыс. тонн – это резерв НАК «Казатомпром». Проект позволит начать переговоры с потенциальными партнёрами о поставках порошка диоксида природного урана и топливных «таблеток».

– В мире в основном используются реакторы на низкообогащенном уране, но много реакторов, которые работают на природном уране, – заключил руководитель. – Мы сможем предложить такие компоненты и закрепить позиции страны в клубе поставщиков мирного атома.