журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
2005 год
2006 год
2007 год
2008 год
рубрики
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ

ПРЕДПРИЯТИЯ

СТРАТЕГИИ

ИТОГИ

ПРОИЗВОДСТВО

ТЕХНОЛОГИИ

РЫНКИ

ЦЕНОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"Металл бюллетень. Украина" – №2, 2004

ТЕХНОЛОГИИ

Труба для мирного атома

Новые технологии производства циркониевых труб

Атомная энергетика и атомное машиностроение, без сомнения, относятся у числу наиболее науко-, капитало-, техно- и материалоемких отраслей промышленности в мире. Эффективная работа атомных реакторов, их безопасность и к.п.д. непосредственно зависят от качества топливных сборок и трубопроводов. Поэтому при строительстве и эксплуатации реакторов особенно важно применять высококачественные трубы, изготовляемые по эффективным технологиям, в частности, – циркониевые, выпуск которых налажен в Украине.

Техногенная катастрофа на атомной электростанции в Тримайл-Айленде (США), Чернобыльская трагедия, многочисленные инциденты на АЭС в Японии, Франции и Великобритании наглядно показали, что не может быть безопасной и эффективной атомной энергетики без использования самых высококачественных материалов, деталей и, конечно, труб, изготовленных с безусловным обеспечением качества продукции из специальных сплавов по самым передовым технологиям.

Объем потребляемых труб при строительстве новых АЭС, а также при их эксплуатации и ремонте исчисляется километрами. При этом, используется продукция из высоколегированных и коррозиестойких марок стали. Из стальных труб наиболее пользуются спросом изделия следующего сортамента:

nсталь 08Х18Н10Т по ТУ 14-3-197-89 с повышенной сопротивляемостью межкристаллитной коррозии, аттестованная Госатомнадзором РФ (заключение 45 от 14.08.2001); размеры D 6-140 х S 1-5 мм;

nсталь 08Х14МФ по ТУ 14-3-1808-91 для применения в энергомашиностроении, на АЭС и ТЭС (заключение Госатомнадзора РФ № 45 от 14.08.2001); размеры D 14-30 х S 1,2-3 мм;

ncтали по DIN 17459-92 (марки X6CrNi1811, X3Cr NiNb1613 и т.п.); размеры D 12-70 х S 1-8,8 мм;

nстали по АSTM A213/ A213M-95 (марки ТР-304, ТР-316L и т.п.); размеры D 6,35-88,9 х S 0,4-8,5 мм ;

ncтали 12Х18Н12Т, 12Х11 В2МФ по ТУ 14-3-460-75; D 10-42 х S 2-7 мм;

nсталь 12Х18Н10Т по ГОСТ 9940-81; D 5-110 х S 0,2-8,5 мм;

nособотонкостенные трубы (ОТТ) из высоколегированных сталей класса 026-06Х16Н15М3Б, 42ХНМ-У и др.

Львиная доля такой продукции производится на двух украинских заводах – ЗАО "Никопольский завод нержавеющих труб"(НЗНТ) и Опытном заводе Государственного трубного института им. Я. Осады (ОЗ ГТИ). Кроме того, определенное количество таких труб выпускается ГП НТЗ Национального космического агентства Украины, созданным на базе крупнейшего трубоволочильного цеха № 4 бывшего НЮТЗ.

Но данные трубы используются, в основном, при выработке электроэнергии в турбинных и генераторных залах (монтаж трубо- и паропроводов). Собственно процесс получения энергии при управляемой цепной реакции деления изотопов урана U-238 и U-239 происходит с использованием ТВЭЛов, в которые загружается ядерное топливо – сплав диоксида урана с гадолинием. А вот оболочки этих топливных сборок должны изготовляться из гораздо более подходящего для активной зоны реакторов металла – циркония.

n"Атомный" металл

Химическая справка: цирконий (Zirconium – Zr ) – химический элемент IV группы Периодической системы Менделеева; металл, атомный номер которого – 42. Удельный вес – 6,4-6,5 г/см3.

Цирконий – металл высоких температур, громадных скоростей и потрясающих мощностей. Двуокись циркония – одно из самых тугоплавких – температура 2680°С – веществ в природе, причем, в сплавленном состоянии необычайно устойчива к разным химическим воздействиям, поэтому ее применяют при изготовлении огнеупорных изделий, тиглей для плавки кварца, кирпичей для обкладки стен металлургических печей, жаростойких эмалей, тугоплавкого стекла. Замечательная особенность двуокиси циркония заключается в весьма незначительном изменении от температуры ее объема. Поэтому стенки плавильных печей, сделанные с применением двуокиси циркония, не растрескиваются при нагревании и охлаждении, что намного продлевает срок их эксплуатации.

Цирконий, введенный в небольших количествах в сталь как легирующий элемент (0,1%), значительно повышает ее твердость и вязкость, что важно для сопротивления кратковременным, но сильным ударам. Поэтому циркониевая сталь находит применение в броневых плитах и щитах. Добавка циркония к меди резко увеличивает ее прочность, почти не снижая электропроводности. Сплавы циркония с алюминием и магнием обладают высокой прочностью и устойчивостью при температурах 150-200°С. Смесь порошка металлического циркония с горючими соединениями применяется при изготовлении осветительных ракет, дающих большое количество света. В качестве источника света раскаленная двуокись циркония и сейчас иногда применяется при лабораторных опытах.

Несмотря на то что по запасам циркония в природе столько же, сколько меди (0,003% от массы Земли), этот материал еще называют "редким" элементом, что объясняется его распыленностью и трудностью выделения из природных соединений. Лишь в 20-х годах ХХ столетия (через 100 лет, после того как великий шведский химик Я. Берцелиус получил первые образцы циркония) голландскими учеными ван Аркелем и де Буром был предложен первый промышленный способ получения этого металла – метод "наращивания". Загрязненный металл соединяют с йодом, затем помещая полученное йодистое соединение циркония (ZrI4) в цилиндрический сосуд, в центре которого проходит вольфрамовая нить, раскаляемая до 1400°С. При этом, пары ZrI4, соприкасаясь с нагретой вольфрамовой проволокой, распадаются на осаждающийся на проволоке чистейший металл и пары йода. Этим способом был впервые получен металлический цирконий, поддающийся обработке (ковке, вальцовке, прокатке), примерно, так же легко, как медь.

Позже металлурги обнаружили, что пластические свойства циркония зависят, главным образом, от содержания в нем водорода, азота и кислорода. Если в расплавленный цирконий проникнет свыше 0,7% кислорода, металл будет хрупким из-за образования твердых растворов кислорода в цирконии, свойства которых сильно отличаются от чистого металла.

Метод наращивания сначала нашел достаточное распространение, но высокая cебестоимость циркония, полученного таким способом, сильно ограничивала сферу его применения. Потому на повестку дня встала необходимость разработки более дешевого технологического приема получения циркония. Это был усовершенствованный метод Кролля, обеспечивающий получение циркония при вдвое меньших затратах по сравнению с методом наращивания. Схема этого производства предусматривает две основные стадии: двуокись циркония хлорируется, а полученный четыреххлористый цирконий восстанавливается металлическим магнием под слоем расплавленного металла, конечный продукт – циркониевая губка – переплавляется в прутки и в таком виде идет к потребителю.

Цирконий и его сплавы легко поддаются резке, хорошо свариваются, подвергаются всем видам горячей и холодной обработки давлением, а также характеризуются исключительной коррозиестойкостью во многих агресивных средах. Сопротивление циркония коррозии в кислотах весьма высоко (за исключением плавиковой, концентрированных серной и фосфорной) – большая сопротивляемость коррозии в соляной кислоте только у тантала и благородных металлов. Цирконий по коррозиестойкости в щелочах превосходит тантал, титан и нержавеющую сталь. Это единственный металл, устойчивый в содержащих аммиак щелочах. В целом же по коррозиестойкости в кислотах и вязких средах цирконий занимает второе после тантала место в ряду редких металлов.

Самым первым потребителем металлического циркония была черная металлургия. Цирконий оказался хорошим раскислителем, превосходя даже марганец и титан. Одновременно цирконий уменьшает содержание в стали газов и серы, присутствие которых делает ее менее пластичной. К тому же, добавки циркония положительно влияют и на прочность стали. Если образец не легированной цирконием стали разрушается при нагрузке около 900 кг, то металл той же рецептуры, но с добавкой всего лишь 0,1% циркония уже выдерживает нагрузку в 1600 кг.

Значительные количества циркония потребляет и цветная металлургия. Здесь его действие весьма разнообразно. Незначительные добавки циркония повышают теплостойкость алюминиевых сплавов, а многокомпонентные магниевые сплавы с добавкой циркония становятся более коррозиеустойчивыми. Цирконий повышает противокислотную стойкость титана, а добавка 5% циркония к молибдену удваивает твердость этого тугоплавкого, но довольно мягкого металла.

Исключительно важное значение имеет применение изделий из циркония для производства сердца атомного реактора – тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), которые представляют собой топливный сердечник с герметичной оболочкой, предотвращающей утечку продуктов деления и реакцию топлива с теплоносителем.

Материал оболочки должен слабо поглощать нейтроны и обладать приемлемыми механическими, гидравлическимии, теплопроводными характеристиками. ТВЭЛы – это, как правило, таблетки и спеченного диоксида урана и гадолиния (Gd) в трубках из алюминия, циркония или нержавеющей стали, или сплавов урана с цирконием, молибденом и алюминием (покрыты цирконием или алюминием – в случае алюминиевого сплава), или графита с диспергированным карбидом урана (покрыты непроницаемым графитом). Все эти ТВЭЛы нашли свое применение, однако для водо-водяных реакторов (в частности, модели ВВЭР-1000, наиболее распостраненной в атомной энергетике СНГ) предпочтительнее таблетки UO2 + Gd в трубках из нержавеющей стали или сплавов циркония. Диоксид урана не вступает в реакцию с водой, у него высокие радиационная стойкость и температура плавления.

В реакторах типа ВВЭР обычно используют топливные сборки, состоящие из 317 ТВЭЛов, но их количество может изменяться в зависимости от типа реактора. Для загрузки атомного топлива в элемент применяют трубы диаметром 9,13 мм со стенкой толщиной 0,7 мм и длиной до 4,5 м из сплава циркония с ниобием атомной чистоты Zr1Nb (не менее 98% Zr и не менее 1,1% – Nb), так называемого "сплава Э110, или КТЦ110".

Получение труб для монтажа ТВЭЛов всегда считалось особенно трудоемким процессом, с повышенными требованиями к качеству и высокой наукоемкостью. В СССР производство циркониевых труб было сосредоточено на Чепецком механическом заводе в г. Глазове (Удмуртия), кстати, до сих пор занимающем монопольное положение в РФ по выпуску циркониевых труб. В 80-тые годы также предпринимались попытки наладить выпуск шестигранных горячепрессованных труб для монтажа собственно топливных сборок из ТВЭЛов на Челябинском трубопрокатном и Никопольском южнотрубном заводах.

Автор этой статьи, работая в то время в "УкрГипромезе", принимал активное участие в разработке технического задания по выпуску опытных партий этих труб на данных заводах. Так, шестигранные трубы должны были получать с использованием метода горячего прессования на горизонтальных и вертикальных прессах в ТПЦ-3 и ТПЦ-4 НЮТЗ. Циркониевые слитки для этого производства выпускались в то время в Глазове и на Приднепровском химическом заводе в Днепродзержинске. Некоторые объемы циркониевых слитков также изготовлялись в атомных научных центрах на территории России – комбинатом "Маяк" под Челябинском и Восточносибирским ГХК в Красноярском крае, а также новосибирским ПО "Кристалл". Сборки же из ТВЭЛов проводились на электростальском ЭСМЗ, кстати, тоже при активном техническом участии ВНИТИ-ГТИ.

nТрудности извлечения

В ядерное машиностроение цирконий пришел не сразу. Для того чтобы быть полезным в этой отрасли, металл должен обладать определенным комплексом свойств, главное из которых – малое сечение захвата тепловых нейтронов (это свойство можно определить как способность материала задерживать и поглощать нейтроны, тем самым препятствуя ходу цепной реакции).

Величина сечения захвата нейтронов измеряется в барнах. Чем она выше, тем больше нейтронов поглощает материал и тем сильнее сдерживает развитие цепной реакции. Естественно, что для активной зоны реакторов выбирают материалы с минимальным сечением захвата (для чистого металлического циркония она равна 0,18 барна). Многие более дешевые металлы имеют сечение захвата того же порядка: у олова, например, – 0,65, алюминия – 0,22, магния – всего 0,06 барна. Но олово, магний и алюминий легкоплавки и нежаропрочны, цирконий же плавится лишь при 1860°C.

В земной коре цирконию всегда сопутствует гафний. В циркониевых рудах, например, его содержание обычно составляет от 0,5 до 2,0%. Будучи химическим аналогом цирконию (в таблице Менделеева он стоит непосредственно под цирконием), гафний в 500 раз интенсивнее захватывает тепловые нейтроны. Даже незначительные примеси гафния интенсифицируют ход реакции. Например, 1,5%-ная примесь гафния в 20 раз повышает сечение захвата циркония.

Таким образом, перед учеными встала проблема: как полностью разделить цирконий и гафний? Если индивидуальные свойства обоих металлов весьма привлекательны, то их совместное присутствие делает материал абсолютно не пригодным для атомной энергетики. Решение проблемы оказалось очень сложным: химические свойства их почти тождественны из-за чрезвычайного сходства в строении атомов. Для разделения металлов-близнецов применяют многостадийную очистку: ионный обмен, многократное осаждение, экстракция. Используемая теперь украинским ГНПП "Цирконий" технология кальциево-термического восстановления обеспечивает наиболее полное разделение циркония и гафния.

Все эти операции значительно повышают стоимость и без того дорогого циркония: пластичный металл (99,7% Zr) во много раз ценится выше концентрата. Так, средняя мировая цена тонны концентрата составляет около $250-280, килограмма металлического циркония – уже $50, а готовой трубы для ТВЭЛ – $180-200.

Вообще цирконий несмотря на свою принадлежность к редким металлам довольно часто встречается в земной коре. Крупные месторождения этого ценного элемента разрабатываются сейчас в США, Австралии, Бразилии, Индии, странах Западной Африки. Однако природных источников диоксида циркония за минувшие полвека было открыто всего два – в окрестностях городов Палаборы (ЮАР) и Ковдора (Россия). При этом, Ковдорское месторождение в Мурманской области России на сегодняшний день – единственный на планете источник природного диоксида циркония. Разработка месторождения Палабора в ЮАР (владелец – горнорудная компания BHP Billiton из Австралии) недавно по ряду причин была прекращена, поскольку сырьевая база южноафриканского рудника, выдававшего около 10 тыс. т концентрата в год, дорабатывает свой срок. Оно было введено в эксплуатацию еще в конце 40-х годов, за полувековую усиленную разработку глубина карьера превысила 700 м. Поэтому Ковдорский ГОК, входящий в холдинг "ЕвроХим", стал единственным в мире предприятием, выпускающим бадделеитовый концентрат (27-28% двуокиси циркония).

Весьма многое изменилось на циркониевом рынке за последнее пятилетие прошлого века. Разумеется, неминуемая остановка бадделеитового производства в ЮАР не осталась секретом для многочисленных потребителей концентрата. За два года до случившегося во всех регионах, особенно – на азиатском рынке, начал резко возрастать спрос на циркониевый песок. В 2000 году цены на него поднялись на 20%. Тем не менее, целиком удовлетворить спрос производители не смогли. В 2001 году напряженность с поставками лишь усилилась, а цены на песок возросли почти до $500 за т.

На сегодняшний день Россия при неплохих перерабатывающих мощностях – уже упоминаемые глазовские, челябинские и красноярские предприятия – лишена собственного сырья. Однако это явление временное. Сейчас разработкой и оценкой месторождения титана и циркония в районе Ульт-Ягуна активно занимается Западносибирская горнорудная компания, выигравшая в 2002 году тендер на выполнение оценочных работ.

Намерен заняться добычей циркония, необходимого для производства тепловыделяющих элементов, применяемых на АЭС, и российский госконцерн "ТВЭЛ" ("Тепловыделяющие элементы"). Несколько лет тому назад было принято решение провести разведку российских месторождений циркония на Среднем Урале. Она оказалась успешной. В итоге ГК "ТВЭЛ" получил в свое управление государственный пакет акций (50%) ОАО "Малышевское рудоуправление". Теперь Минатом РФ готовится вложить около 80 млн. руб. в реанимацию карьера рудоуправления.

Прежде поставками сырья российскому атомному ведомству традиционно занимался украинский Вольногорский государственный горнометаллургический комбинат (ВГГМК). Здесь концентрат получают при переработке циркониевых песков. Украина периодически поднимает вопрос об увеличении стоимости циркония, а Минатом РФ в ответ повышает цену на ядерное топливо: на сегодняшний день Украина платит РФ за него порядка $300 млн. в год, а после достройки блоков на РАЭС и ХАЭС эта сумма еще более возрастет.

n"Циркониевая столица" Украины

В Украине добыча циркониевого концентрата и выпуск металлического циркония сосредоточены в Днепропетровской области. Циркониевый концентрат производится в Вольногорске на ВГГМК, металл из него выплавляют на ГНПП "Цирконий" в Днепродзержинске (предприятие создано на базе ПХЗ – бывшего флагмана атомной промышленности Советского Союза, который "успешно" обанкротился в середине 90-х годов). Трубы же для ТВЭЛов и циркониевые прутки для заглушек изготовляются в Днепропетровске и Никополе.

Циркониевый концентрат переплавляется в металл на ГНПП "Цирконий" в печах электронно-лучевого переплава мощностью в несколько сотен килограммов каждая. Исходный материал для дальнейшей обработки давлением – "цирконий металлический ядерночистый" со следующими характеристиками:

nвнешний вид – металлические обработанные слитки цилиндрические;

nразмеры – диаметр 220-250 и длина 1200-1300 мм;

nмасса – не более 500 кг.

Для нужд атомной энергетики на предприятии выпускается металл марок КТЦ-100, КТЦ-110 и КТЦ-125. При этом, массовая доля циркония в КТЦ-100 – не менее 99,7%, а КТЦ-110 и КТЦ 125 в сумме с гафнием и ниобием – не менее 99,5%. Готовые слитки циркония заворачиваются в полиэтиленовую пленку и упаковываются в деревянные ящики (вес одного места – до 500 кг).

Указанная инертность в агрессивных средах при различных температурах, дающая возможность использовать цирконий при изготовлении оборудования для эксплуатации в коррозиеактивных средах (в уксусной, фосфорной и хромовой кислотах), а также как раскислитель специальных сталей в черной металлургии, а в цветной – для получения сплавов на основе магния, алюминия, меди, никеля, обеспечила выпуск "циркония кальциетермического" на Днепродзержинском заводе. Его основные показатели:

nвнешний вид – металлические обработанные слитки цилиндрические;

nразмеры – диаметр 170-250 и длина 500-1300 мм;

nмасса слитка – не более 500 кг;

nмассовая доля циркония – не менее 99,7%.

В отдельных слитках допускается содержание ниобия до 3%, в них цирконий определяется суммарно с ниобием.

Выплавка циркония в ЭЛП-печах пока остается узким местом металлургического производства на ГНПП. В настоящее время окончательно решается вопрос о технологической схеме получения металла, так как весь мир уже выплавляет "атомный металл" в электропечах вакуум-дугового переплава (ВДП). Особый вклад в решение этой важной проблемы вносят ученые ННЦ Харьковского физико-технического института НАНУ и Харьковского физико-технологического института металлов и сплавов (ФТИМС) во главе с профессором. С.В. Ладохиным. Исследователи из этих институтов также работают над проблемами использования электронного луча при получении чистых титана и циркония.

Согласно новой технологии, разработанной учеными Государственного трубного института им. Я. Осады, схема производства горячепрессованных циркониевых труб оболочек для ТВЭЛов на Опытном заводе ГТИ такова:

nслиток;

nсверление, обточка и расточка трубной заготовки;

nнанесение покрытий на слиток;

nгорячее прессование;

nобрезка, порезка, торцовка и правка;

nобточка и расточка;

nглубокое травление;

nпередельная труба для холодной прокатки;

nмногократная холодная прокатка с промежуточными отжигами, правками и химической обработкой;

nокончательная термическая обработка;

nотделка готовых труб;

nконтроль и испытание готовых трубных изделий.

Данная технология днепропетровских ученых-трубников защищена тремя патентами СССР и Украины (№ 31165А; 31558А и 38160) 1988-го и 2000 года. Отличительная особенность новой технологической схемы заключается в возможной ликвидации процесса предварительной ковки трубной заготовки из циркония, до сих пор используемого на российских заводах. Автором технологии стал творческий коллектив ученых ГТИ под руководством доктора технических наук Веры Сергеевны Вахрушевой – заместителя директора Института проблем топливно-энергетического комплекса, заведующей отделением материаловедения. Следует особо отметить, что, создавая и совершенствуя новую технологию производства труб, коллектив днепропетровских трубников тесно и плодотворно сотрудничает не только с вышеупомянутыми киевскими академическими заведениями, но и с Национальным научным центром знаменитого ХФТИ, харьковским Институтом физики твердого тела и материаловедения (ИФТТМ).

Трубная заготовка-слиток подвергается горячему прессованию на горизонтальном прессе с усилием 16 МН. Предварительно слиток торцуется, обрезается, сверлится, на его поверхность наносится технологическая смазка, также представляющая собой защитное покрытие от газовой абсорбции в поверхностном слое слитка циркония, рецептура которой, как и технология самого процесса горячего прессования, – также плод научных исследований, выполненных под руководством доктора технических наук М.И. Медведева сотрудниками ГТИ из отдела горячей деформации труб. Мощности данного пресса, равно как и мощностей прессов на НЗНТ, вполне достаточно для того, чтобы не только обеспечить потребности украинской атомной энергетики в циркониевых трубах и прутках, но и экспортировать продукцию. После прессования и получения полой передельной трубы ее подвергают правке, резке, обрезке, торцовке, а затем – наружной обточке для снятия газонасыщенного поверхностного слоя, так как при нагревании цирконий активно абсорбирует газы (особенно кислород, водород и азот), которые упрочняют металл, но значительно уменьшают его пластичность. После прессования изделие поступает на участок холодного передела, где обеспечивается многократная – в 3-5 проходов – прокатка на станах "ХПТ-32", "ХПТ-55" и "ХПТР". В перерыве между проходами – промежуточная термическая обработка трубы: отжиг в высоком вакууме (до 10-5), а также химическая обработка. Травление циркониевых труб ведется в растворе азотной и плавиковой кислоты, а, вследствие того что опять-таки происходит активное насыщение ионами фтора из плавиковой кислоты, труба подвергается неоднократной отмывке в специальных ваннах. Химико-технологический комплекс для обработки циркониевых труб разработан и внедрен в практику коллективом ученых, руководимых кандидатом химических наук В.П. Журавлем (сейчас заведует отделом научно-технической информации ГТИ).

В настоящее время циркониевые трубы выпускаются на ряде зарубежных предприятий атомноэнергетического и машиностроительного комплекса. К числу лидеров по их производству относятся корпорации Westinghouse (США), ABB (Швеция), Framatome (Франция). Начат их выпуск в Индии и Китае, активно развивающих собственную атомную энергетику. В ЕС лидерами по выпуску "атомных труб" из сплавов "Цирколой-2" и "-4" считаются заводы Nucleorohr в Дуйсбурге (ФРГ) и Zircotube во Франции. Причем, трубы, изготовляемые на этих заводах, унифицированы и взаимозаменяемы для использования в различных атомных реакторах европейских стран. Но данные о годовом выпуске труб и особенностях технического процесса представляют строгую коммерческую и даже государственную тайну.

В условиях жесткой конкуренции в производстве наукоемких изделий для атомной энергетики очень важным фактором становится снижение себестоимости новой продукции по сравнению с зарубежными аналогами. Как подчеркивает Вера Вахрушева, новая технология ГТИ обеспечивает относительное удешевление производства на 10-15%.

Опытные партии циркониевых труб, прокатанных по технологии ГТИ, были выпущены трубоволочильным цехом № 4 ОАО "НЮТЗ" – одним из крупнейших цехов холодной прокатки труб на постсоветском пространстве. Следующие четыре опытно-промышленные партии циркониевых труб для ТВЭЛов были прокатаны на Опытном заводе ГТИ при активном участии главного инженера этого завода кандидата технических наук Ю.М. Правдина. Здесь же, в Трубном институте, впервые в Украине были разработаны ТУ на новые циркониевые трубы (ТУ У 27.1-8-53-2001) и созданы методы контроля качества труб для ТВЭЛов. В канун новогодних празднеств пришло очень приятное известие о присуждении коллективу ученых – металлургов и трубников – Государственной премии Украины в области науки и техники за 2003 год.

Итак, казалось бы, все развивается успешно: есть опытные партии, технология запатентована и постоянно совершенствуется, экономический и стратегический эффект от выпуска циркониевых труб тоже налицо. Но, как почти всегда в нашей стране, возникает риторический вопрос...

nА деньги где?

Через год – в 2005 году – технология циркониевых труб отметит свое десятилетие: первые разработки ее начинались еще в 1995-м. Итак, за прошедшие 9 лет ни одна украинская сборка ТВЭЛов еще не сделана. Вот справедливые слова директора ГТИ доктора экономических наук, профессора Виктора Владимировича Сергеева: "У нас за годы независимости Украины до сих пор не изжита порочная практика недофинансирования, а то и полного игнорирования наукоемких передовых технологий, созданных именно талантом отечественных ученых. Наш институт – прежде ВНИТИ, а теперь ГТИ – всегда был всесоюзным, европейским и мировым лидером по созданию новых трубных технологий и производств. Но, если в СССР внимание к отраслевой металлургической науке было огромно (особенно, к той ее части, которая работала на оборону, космос и ТЭК, финансировавшейся относительно неплохо), то сегодня мы испытываем острейшую нехватку средств. Да и кадров – тоже, особенно молодежи. Ведь очень много опытных работников – ученых, исследователей, технологов – покинули стены института, вышли на пенсию, перешли на работу в частные бизнес-структуры. Разумеется, вкладывать большие деньги в реконструкцию "обычной" черной металлургии нужно: ведь она обеспечивает львиную долю валютных поступлений в Украину. Но недопустимо забывать о развитии наукоемких производств и технологий ХХI века. Да, ГТИ и сегодня пытается выживать в очень непростых условиях. Мы остаемся головным научно-техническим учреждением в стране по созданию новых трубных технологий для ТЭК, таких как автомобильные баллоны для хранения сжиженного газа, те же циркониевые трубы… Но как создавать новые сорта и виды труб, специзделий, металлов и сплавов, если нет денег на зарплату ученым?".

Дополняет директора ГТИ автор "циркониевой технологии" Вера Вахрушева: "Сейчас работы по созданию труб для ТВЭЛов тормозятся острой нехваткой средств на НИОКР. Согласно распоряжению Кабмина и Концепции развития атомной энергетики Украины наши работы должно финансировать Минтопэнерго. Но деньги выделяют "через час по чайной ложке". А ведь все пионерные и передовые технологии производства стальных труб и труб из спецсплавов, цветных и редких металлов для атомной энергетики были созданы именно учеными ВНИТИ-ГТИ. Вот создан Фонд ядерного топливного цикла, где должны накапливаться средства для НИОКР в атомной энергетике за счет отчислений от производства электроэнергии на АЭС. Все эти отчисления аккумулируются в НАК "Энергоатом", но мы средств до сих пор получаем очень и очень мало".

Действительно, для полноценного развития производства труб из циркония и изготовления собственных украинских топливных сборок для действующих и возводимых энергоблоков нужны немалые средства. Сегодня почти ни одна страна в одиночку не может потянуть проблему реконструкции своих АЭС, для этого должна быть создана надежная международная научно-техническая кооперация. Так, трубникам ГТИ сегодня остро недостает приборов контроля и оборудования для химобработки, требует коренной реконструкции термическое отделение с установкой новых вакуумных насосов. У трубников нет госзаказа на выпуск труб для ТВЭЛов, которые очень важны для обеспечения энергетической независимости Украины, как нет и закона об атомной энергетике и собственного ядерного машиностроения. А в России такой правовой акт принят, им указано, кому, что и как делать, т.е. создана своего рода "атомная вертикаль" – от месторождения руды до АЭС. Трубы же в РФ поставляются на предприятия Атоммаша и атомной энергетики в рамках госзаказа или закладываются в мобрезерв. Но АЭС и реакторы в России совсем скоро придут к выработке собственного резерва (то же будет и в Европе). Вот тогда можно предвидеть взрывной рост интереса к их модернизации и, следовательно, к новым технологиям производства труб и специзделий из циркония и прочих металлов.

По мнению Ю.М. Правдина, в стране сейчас законодательно должен быть определен научно-технический лидер в области атомного машиностроения с полномочиями по разработке новых технологий, их патентованию и применению на АЭС, т.е. должна быть выстроена технологическая и финансовая цепочка от производителя к потребителю при серьезной поддержке со стороны государства.

"Особенно недопустима, с моей точки зрения, потеря такого важного преимущества статуса "циркониевой столицей" Украины как замкнутость и краткость технологического цикла: от циркониевого концентрата – до топливной сборки для реакторов, – сетует Ю.М. Правдин. – Экономисты института подсчитали, что для окончательной организации промышленного производства циркониевых труб на производственных мощностях ОЗ ГТИ, приобретения дополнительного оборудования для контроля качества и отладки всего технологического цикла требуется ориентировочная сумма инвестиций в $30 млн."

Да, возможно, эти затраты не дадут сиюминутной отдачи, ибо технологическая цепочка в атомном машиностроении и энергетике довольно длинная и протяженная во времени. Но при наличии отлаженного производства и госзаказов на трубы из "атомного металла" вполне реальна экономия бюджетных средств на сумму около $200 млн. в год, которые сейчас уходят в Россию на оплату ядерного топлива и фактически на финансирование российского Минатома, который тоже не очень-то богат. Это при СССР главный атомный монстр – МинСредМаш – имел бюджет, втрое превышавший официальный госбюджет всего Советского Союза! Кроме того, российские атомщики весьма страдают от монополизма глазовских трубников и тоже заинтересованы в укреплении производственной кооперации с Украиной. В Днепропетровской же области для этого накоплен мощнейший, хоть и часто довольно бездарно растрачиваемый, научный, технологический и производственный потенциал. Но ведь смогла же подняться с колен после распада советской империи мощнейшая ракетно-космическая отрасль Украины?!. Значит, можем, если захотим.

Владимир Отрощенко
Автор выражает глубокую благодарность
директору ГТИ В.В. Сергееву,
зам.директора ГТИ – гл. инженеру ОЗ ГТИ Ю.М. Правдину,
зав. отделением В.С. Вахрушевой, зав. ОНТИ В.П. Журавлю за представленные материалы и помощь в подготовке статьи. Использованы материалы сайтов ГНПП "Цирконий", ХФТИ и Ковдорского ГОКа

 
© агенство "Стандарт"