Высокие энергии. Как обнинские ученые развивают мирные атомные технологии

Семьдесят лет назад в городе Обнинске Калужской области была запущена первая на планете атомная электростанция, созданная исключительно для решения мирных задач. Человечество в полной мере осознало, что энергия атома может быть применена не только в военных целях.
Сегодня Обнинская АЭС уже не функционирует по своему прямому назначению — она превратилась в отраслевой мемориальный выставочный комплекс. Специально к знаменательной дате — 70-летию со дня запуска АЭС — госкорпорация «Росатом» пригласила журналистов в Обнинск, чтобы познакомить их с обновленной экспозицией первой атомной станции, а также показать, над какими мирными проектами трудятся ученые. Здесь и сейчас.
С легким паром!
Первая в мире АЭС находится на территории Физико-энергетического института им. А.И.Лейпунского (АО «ГНЦ РФ — ФЭИ»), входящего в научный дивизион госкорпорации «Рос­атом». Это режимный объект, попасть на который непросто.
Небольшое трехэтажное здание, где располагается музейный комплекс АЭС, на первый взгляд кажется жилым домом или офисной постройкой. Дело в том, что «мирный атом» создавался в условиях строжайшей секретности, так что с воздуха площадка должна была походить на рядовые городские кварталы.
Несмотря на то, что музей АЭС находится на закрытой территории, он уже много лет доступен к посещению по предварительной записи. Специально к юбилейной дате мемориальное здание отреставрировали, а залам постарались придать первоначальный облик. Появились современные мультимедийные зоны, в подробностях рассказывающие о развитии мирной атомной энергетики.
С архивных фотографий на посетителя смотрят создатели станции, здесь же приводятся цифры, факты и вдохновенные цитаты великих ученых: «Нужно шире открывать дорогу атомной энергии» (И.Курчатов).
Идея создания реактора «на обогащенном уране с небольшими габаритами, только для энергетических целей» впервые была озвучена 29 ноября 1949 года на совещании научного руководителя атомного проекта Игоря Курчатова, директора Института физических проблем Анатолия Александрова, директора НИИхиммаша Николая Доллежаля и ученого секретаря Научно-технического совета отрасли Бориса Позднякова.
Ученые задумали создать установку с графитом и водяным теплоносителем общей мощностью по тепловыделению в 300 единиц и эффективной мощностью около 50 единиц. Поручения о срочном проведении физических расчетов и экспериментальных исследований по этому реактору были отданы практически сразу после первых обсуждений.
Пять лет ушло на то, чтобы спроектировать совершенно новую установку, аналогов которой еще не было. Летом 1954 года станция была готова. Запуск осуществлялся под начальством доктора наук Дмитрия Блохинцева. Он отметил первый в мире энергетический пуск записью в журнале: «26 июня 1954 года, 17:45. Пар подан в турбину».
Когда над зданием ТЭЦ появилось облачко, Игорь Курчатов воскликнул: «С легким паром!» Сегодня для атомщиков эта фраза означает примерно то же, что гагаринское «Поехали!» для космонавтов.
По плану предполагалось, что станция проработает 30 лет, но она прослужила на 18 лет дольше, причем без единой аварии и существенной поломки. Станция использовалась в научных целях, а также нарабатывала изотопы для медицины. В 2000 году ее сочли экономически нецелесообразной, в апреле 2002-го энергоблок АЭС был остановлен.
По следам Курчатова, Лейпунского и Доллежаля
Хотя сегодня первая АЭС и функционирует как музей, она все же напоминает, скорее, действующее предприятие, нежели выставочный комплекс. В коридорах снуют сосредоточенные рабочие и сотрудники, а все экскурсанты, по регламенту, облачаются в белые халаты и бахилы.
Рядовая экскурсия включает в себя четыре объекта: пульт дозиметрического контроля, кабинет директора станции, пульт управления станцией и реакторный зал. Однако журналистам удалось побывать и на «минусовых» этажах глубоко под землей, рядом с самим реактором. Вот уж где точно замерло время — железные лабиринты с паутиной труб и каналов, кажется, сегодня выглядят так же, как и 70 лет назад.
Вернемся же к началу. Первая остановка основной экскурсии — пост контроля и радиационной безопасности. Важнейшая миссия была у операторов, круглосуточно наблюдавших за измерительными приборами. Самописцы и циферблаты непрерывно показывали данные об уровне радиации и составе воздуха в рабочих помещениях станции. Именно отсюда сотрудники могли узнать об утечках.
Как рассказывают нынешние работники станции, поначалу в работе АЭС регулярно случались мелкие сбои, иногда по нескольку раз за день. Однако за 48 лет на Обнинской АЭС не произошло ни одного опасного выброса радиации в окружающую среду или случая облучения сотрудников.
Дальше посетитель по лестницам, пролеты которых украшены яркой мозаикой советских времен, отправляется прямиком в кабинет начальника станции. Аскетичная обстановка комнаты воссоздана по состоянию на 1950-е годы. На стенах бумажные обои, в центре два массивных рабочих стола, над одним из них портрет Ленина. Вдоль стен книжные шкафы, заполненные научными журналами и книгами. Вот и все наполнение. Да и нужно ли было ученым что-то еще?..
В нескольких метрах от кабинета начальника другая дверь, за ней зал, где демонстрируются тепловыделяющие сборки (ТВС) для разных типов реакторов (РБМК, ВВР и БН-600). Именно их загружают в активную зону ядерного реактора. Каждая ТВС состоит из длинных стержней — «пучков» тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) с «таблетками» ядерного топлива внутри. ТВЭЛы родились в обнинской лаборатории «В», их создателем стал физик Владимир Малых — его в стенах ФЭИ особенно почитают.
Следующий пункт экскурсии — центральный пульт управления всей станцией. В просторном зале стоит многометровая стена, сплошь усеянная разномастными измерительными приборами. Перед ней — стол для главного «дирижера», с десятками кнопок.
«Сейчас вы услышите симфонию пуска», — торжественно объявляет экскурсовод и запускает светомузыкальную инсталляцию. Под звучный голос диктора по очереди начинают загораться приборные панели, демонстрируя этапы запуска реактора.
От пульта начинается путь в святую святых: по узким, извилистым коридорам и через пункт управления краном, наконец, мы достигаем кульминации — главного реакторного зала. В просторном зале в глаза сразу бросается массивная многометровая металлическая красная крышка, закрывающая «жерло» первого мирного реактора. Чуть дальше — «решето» бассейна выдержки. Сегодня зал «чист», и по нему можно гулять без особых опасений. Главное — ничего не трогать руками.
— Мы в самом сердце атомной электростанции, возле крышки реактора, — поприветствовал журналистов генеральный директор ФЭИ Андрей Лебезов в реакторном зале. — В преддверии такой знаменательной даты переполняют эмоции. Хочется вспомнить Вернадского, который верил, что наступит время, когда человек сможет обуздать атомную энергию и изменить свою жизнь. Советские ученые смогли направить силу атома на созидание. Спустя десятилетия это привело к развитию многих направлений деятельности: наук в области исследования материи, ядерной медицины, реакторных технологий, космоса. Всего этого не было бы без ученых и специалистов.
С гордостью рассказывая о славном прошлом, директор отмечает, что сейчас остро стоит задача подготовки квалифицированных кадров для отрасли, в том числе в рамках международного сотрудничества. Для этих целей в Обнинске, на базе МИФИ, будет реализовываться проект
«ОбнинскТех».
Крупнейший критический
Еще одна гордость ФЭИ, спрятанная от посторонних глаз, — комплекс быстрых физических стендов из двух установок — БФС-1 и БФС-2 — на сегодня крупнейших в мире. Их роль сложно переоценить. На установках проводятся все экспериментальные исследования полномасштабных моделей проектируемых исследовательских и энергетических быстрых реакторов. Здесь же проходят обучение студенты МИФИ и работники подведомственных Росатому АЭС.
БФС — детище Александра Лейпунского, который своими идеями дал жизнь многому: его талант позволил создать атомный подводный флот и ядерные технологии для освоения космоса. Выдающиеся идеи Лейпунского легли также в основу быстрых натриевых реакторов и конструкций для проверки их безопасности — БФС.
Конструктивно стенды БФС почти одинаковые, но БФС-2 масштабнее. Первый стенд ввели в эксплуатацию в 1961 году, второй — в 1972-м. Несколько лет назад оба прошли глубокую модернизацию: БФС-1 — в 2019 году, БФС-2 — в 2021-м.
Журналистам удалось взглянуть на последний, самый важный.
Комплекс БФС-2 — единственный экспериментальный инструмент для исследований в области физики быстрых реакторов при создании в России двухкомпонентной ядерной энергетики с замкнутым топливным циклом.
Результаты проводимых на нем исследований очень ценны для обеспечения надежной и безопасной работы ядерных реакторов различного типа, в том числе БН-800, БН-1200М, БРЕСТ, МБИР.
— Наши установки — уникальнейшая в мире база, на которой можно экспериментально собрать активные зоны и полностью изучить их характеристики и дать заключение, — рассказывает начальник комплекса Александр Жуков.
— В данный момент здесь идут экспериментальные работы. Сейчас на БФС-2 собрана активная зона реактора БН-1200М — это наш флагман и квинтэссенция развития быстрых натриевых технологий, которая выразится в первом серийном коммерческом быстром реакторе БН-1200. Мы — критический стенд. Наше отличие от исследовательских реакторов в том, что у нас небольшие мощности и нам не требуется принудительное охлаждение активной зоны. У нас нет жидкого натрия, свинца, воды или газов. Энергия, которая выделяется, просто сбрасывается в помещение.
Стенд БФС-1 имеет разрешенную мощность 200 ватт (как большая лампочка), БФС-2 — 1 киловатт. «Казалось бы, смешная мощность», — комментирует начальник стенда. Однако физикам этого вполне достаточно, чтобы увидеть характер активной зоны. Более того, лишняя мощность даже вредна, ведь специалисты ФЭИ должны постоянно иметь доступ к активным зонам.
— То есть если мы сильно «наактивируем» зону, нам нужно будет ждать, пока она «высветится», а у нас беспрерывный поток экспериментов, — объясняет Александр Жуков, посматривая на часы. — Мы постоянно моделируем активные зоны различных реакторов, для этого мы используем «блочки» различных материалов.
Уделив еще немного времени журналистам, показав им те самые «блочки» и запустив на несколько минут в пультовую, Александр Жуков со всеми распрощался — наука не ждет.

Атом на службе у медиков
Сегодня Калужская область претендует на звание главного центра страны по ядерной медицине. Ее аргументы убедительны: именно в Обнинске находится престижный Медицинский радиологический научный центр имени А.Ф.Цыба — филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава РФ, здесь же располагается единственное в России производство генераторов технеция-99m, а в ближайшие годы в городе появится крупнейший в Европе завод по производству радиофармпрепаратов.
Строительство последнего началось в начале 2023 года на территории НИФХИ им. Л.Я.Карпова (также предприятие Росатома, в непосредственной близости от производства тех самых генераторов технеция. Журналистам удалось взглянуть на ход строительства завода, чьи очертания уже отчетливо вырисовываются на площадке.
— Завод будет самым большим с точки зрения производственной линейки, — рассказал представителям прессы генеральный директор НИФХИ им. Л.Я.Карпова Олег Кононов.
— Мы наладим выпуск около 20 препаратов самой разной направленности. Планируется производить «классику», например, генераторы технеция и лекарственные средства на основе йода-131, а также инновационные продукты. Содержащиеся в лекарствах нового поколения молекулы будут «цепляться» к больным клеткам и поражать конкретные области с опухолями.
Как уточнил директор, в основу современных препаратов войдут изотопы лютеция и альфа-излучители актиний и радий. Их на завод будут поставлять с предприятий научного дивизиона Росатома, и уже здесь, в Обнинске, они будут приобретать свойства и форму полноценных лекарственных средств.
— У нас большие планы по экспорту, и зависимость от западных технологий по данным препаратам — нулевая, — добавил Олег Кононов. — Мы умеем все делать сами. На заводе будут созданы 350 рабочих мест. По плану здание введут в эксплуатацию в 2025-м, первые препараты планируем произвести к концу того же года.
Чтобы журналистам было понятно, что конкретно будет происходить внутри завода, их отвели прямиком на производство вышеупомянутого технеция-99m, который часто используется в медицинской диагностике онкологий.
На данный момент технеций-99m — наиболее востребованный изотоп в ядерной медицине, с его использованием осуществляется более 80% процедур на ОФЭКТ (однофотонная эмиссионная компьютерная томография).
У технеция очень короткий период полураспада — всего шесть часов. Поэтому получают его непосредственно в больнице, в специально подготовленных генераторах. Их как раз и производят в Обнинске.
— Здесь происходит полный цикл производства генераторов технеция-99m: от изготовления корпуса до облучательной мишени, которая применяется для наработки активного изотопа, — начал свою экскурсию начальник отдела производства и развития генераторных систем Дмитрий Степченков, ведя журналистов по коридорам с небольшими окнами.
За каждым окном — стерильная комната, каждая предназначена для конкретного этапа сборки генераторов. Там производится сорбент, собирается сердце радиоизотопного генератора, тут подготавливаются коммуникации. У массивного шлюза на склад, где хранятся изотопы, Дмитрий Степченков останавливается.
— После того как все испытания проведены, происходит упаковка генераторов, — объясняет он. — Их устанавливают в контейнеры и отправляют в медицинские учреждения. Срок действия одного генератора составляет 15 суток — это позволяет произвести от 100 до 150 диагностических процедур. Большие медицинские учреждения, имеющие непрекращающийся поток пациентов, например, Центр онкологии им. Н.Н.Блохина, берут по несколько генераторов каждую неделю. Областные диспансеры — меньше. Наши генераторы поставляются по всей территории РФ: от Калининграда до Дальнего Востока.
На этом экскурсия по производству завершается. Дальше нам нельзя.
Мирный путь
Взглянув на прошлое, настоящее и будущее мирного атома, побывав в кабинетах и залах, где человек делал первые шаги ему навстречу, ловишь себя на ощущении причастности к чему-то очень большому.
Отрадно наблюдать, как дело Курчатова, Лейпунского и других великих ученых продолжает жить и развиваться, несмотря на все сложности. Конечно, побывать на производстве и в закрытых лабораториях у широкой публики вряд ли получится, но вот посетить обновленный мемориальный комплекс АЭС может каждый. Такие места важно знать и помнить.

Татьяна ЧЕРНОВА
Фото автора