Реактор АД¶

Реактор АД — это серия советских и российских промышленных уран-графитовых ядерных реакторов канального типа, предназначенных для наработки оружейного плутония и, в ряде модификаций, для производства электроэнергии и теплоснабжения. Реакторы АД (аббревиатура от «атомный двухцелевой» или, по другим данным, «атомный двойного назначения») эксплуатировались на Сибирском химическом комбинате (СХК) в городе Северск (Томская область). Они стали основой советской программы по созданию ядерного оружия в послевоенный период и обеспечили страну значительным количеством оружейного плутония.

¶История создания

Разработка реакторов АД началась в конце 1940-х годов в рамках советского атомного проекта. После успешного запуска первого промышленного реактора «А» (также известного как «Аннушка») на комбинате «Маяк» в 1948 году, потребовалось наращивание мощностей по производству плутония. В 1950-х годах было принято решение о строительстве нового крупного комплекса — Сибирского химического комбината, расположенного вблизи города Томск-7 (ныне Северск).

Первые два реактора серии — АД-1 и АД-2 — были введены в эксплуатацию в 1958 году. Они представляли собой уран-графитовые реакторы канального типа с водяным охлаждением. Конструктивно они были схожи с реакторами типа «А», но имели увеличенную мощность и более совершенную систему управления. В 1961 году был запущен третий реактор — АД-3, а в 1964 году — АД-4. Четвертый реактор отличался от предшественников увеличенной тепловой мощностью и возможностью работы в режиме теплофикации, что позволило обеспечивать теплом промышленные объекты и жилые кварталы Северска.

Реакторы АД-1, АД-2 и АД-3 были остановлены в 1990-х годах в рамках выполнения международных соглашений о сокращении ядерных вооружений и конверсии оборонных предприятий. АД-4 продолжал работу до 2008 года, после чего также был остановлен. В настоящее время все реакторы серии АД находятся в стадии вывода из эксплуатации.

¶Конструкция и принцип действия

Реакторы АД относятся к типу уран-графитовых, канальных, с водяным охлаждением. Замедлителем нейтронов служит графит, теплоносителем — обычная (легкая) вода, проходящая через технологические каналы, в которых размещены тепловыделяющие сборки (ТВС) с ураном.

Основные конструктивные элементы:

• Активная зона — графитовая кладка цилиндрической формы, пронизанная вертикальными каналами для ТВС и стержней системы управления и защиты (СУЗ).
• Технологические каналы — герметичные трубы, в которые загружаются ТВС. Через них прокачивается вода под давлением.
• Система управления и защиты — включает поглощающие стержни (обычно из карбида бора), которые вводятся в активную зону для регулирования мощности и аварийной остановки.
• Теплообменное оборудование — парогенераторы или теплообменники, в которых тепло от первого контура передается воде второго контура для производства пара или горячей воды.

Принцип работы: в активной зоне происходит цепная реакция деления ядер урана-235 и урана-238. Выделяющееся тепло отводится водой первого контура, которая циркулирует через технологические каналы. Нагретая вода поступает в теплообменники, где передает тепло воде второго контура, которая может использоваться для выработки электроэнергии (в случае с АД-4) или для теплоснабжения. В процессе облучения урана нейтронами часть урана-238 превращается в плутоний-239, который затем выделяется из отработавшего ядерного топлива на радиохимическом заводе.

¶Характеристики

Основные технические характеристики реакторов серии АД (усредненные данные для разных модификаций):

¶Применение

Основное назначение реакторов АД — наработка оружейного плутония. Плутоний-239, получаемый в результате облучения урана-238, является ключевым материалом для создания ядерных боезарядов. В период Холодной войны реакторы АД обеспечивали значительную часть потребностей СССР в плутонии.

Помимо наработки плутония, реакторы АД, особенно АД-4, использовались для:

• Выработки электроэнергии — часть тепла преобразовывалась в пар, который вращал турбины и генерировал электричество.
• Теплоснабжения — горячая вода от реактора подавалась в систему централизованного отопления города Северска и промышленных объектов СХК.
• Производства изотопов — в реакторах облучались мишени для получения радиоактивных изотопов, используемых в медицине и промышленности.

¶Эксплуатация и вывод из эксплуатации

Эксплуатация реакторов АД велась в условиях строжайшей секретности. Персонал комбината проходил специальную подготовку, а доступ на объект был ограничен. В 1990-х годах, после подписания договоров СНВ-1 и СНВ-2, началась поэтапная остановка реакторов. АД-1, АД-2 и АД-3 были остановлены в 1990–1992 годах. АД-4 продолжал работу до 2008 года, после чего был остановлен в рамках программы по ликвидации плутониевых реакторов.

В настоящее время все четыре реактора находятся в стадии вывода из эксплуатации. Этот процесс включает демонтаж оборудования, дезактивацию конструкций, вывоз отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов. Вывод из эксплуатации планируется завершить к 2030-м годам.

¶Экологические аспекты

Эксплуатация реакторов АД сопровождалась образованием значительных объемов радиоактивных отходов, включая отработавшее ядерное топливо, графитовую кладку, загрязненное оборудование и жидкие радиоактивные отходы. В период работы реакторов часть отходов сбрасывалась в реку Томь, что привело к локальному радиоактивному загрязнению. В настоящее время на СХК реализуются программы по реабилитации территорий и переработке накопленных отходов.

¶Значение

Реакторы АД сыграли ключевую роль в обеспечении ядерного паритета СССР с США в годы Холодной войны. Они позволили наработать достаточное количество оружейного плутония для создания тысяч ядерных боезарядов. Кроме того, опыт эксплуатации этих реакторов способствовал развитию советской атомной энергетики и созданию более совершенных реакторов, таких как РБМК.

¶Интересные факты

• Реакторы АД были спроектированы в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова (ныне НИЦ «Курчатовский институт»).
• В отличие от реакторов типа «А» на комбинате «Маяк», реакторы АД были более мощными и экономичными.
• АД-4 был единственным реактором серии, который использовался для выработки электроэнергии в промышленных масштабах.
• В 2003 году, в рамках российско-американской программы «ВОУ-НОУ» (высокообогащенный уран — низкообогащенный уран), часть урана, наработанного на реакторах АД, была переработана и использована для производства топлива для АЭС.

¶См. также

• Реактор «А»
• Сибирский химический комбинат
• Плутоний
• Уран-графитовый реактор