ГлавнаяБорисов Г. Б. → Секреты стекла

Борисов Георг Борисович

Работал во ВНИИНМ (1959 - 2006 г.г.), занимал должность ведущего научного сотрудника. Участник ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС. Лауреат Государственной премии, присужденной за разработку технологии и оборудования остекловывания жидких активных отходов на ПО «Маяк».

Секреты стекла

Вся моя творческая и трудовая деятельность неразрывно связана с ВНИИНМ. Я дважды уходил из ВНИИНМ и возвращался. Даже после ухода на пенсию в 2006 году я работал до 2011 года в должности генерального директора некоммерческой организации «Ассоциация технологии и материалы атомной науки и техники», расположенной на территории ВНИИНМ. 

Я учился в школе в подмосковном городке Дзержинском, в 1953 году поступил в Московский институт цветных металлов и золота (МИЦМиЗ). Учащимся этого вуза выдавали красивую форму, и этот фактор стал решающим при выборе места учебы – ведь я был еще мальчишкой! Но по иронии судьбы, в этом же году форму для студентов нашего факультета отменили.

После окончания института меня распределили в Подольск, но так как я жил в Дзержинском, добираться до Подольска было неудобно. Я объяснил эту ситуацию, и меня отпустили "в свободное плавание". Вот тогда я пришел устраиваться в НИИ-9 (будущий ВНИИНМ). В институте я изучал английский язык, память у меня была хорошая, я запоминал много слов и, чтобы не тратить впустую полтора месяца, которые отводились на проверку перед принятием в НИИ-9, я начал посещать институт иностранной литературы, где читал журналы по моей специальности на английском языке. И через какое-то время я вдруг заметил, что начал думать на английском!

Во ВНИИНМ я стал работать по тритиевой тематике в отделе Зинаиды Васильевны Ершовой, на установке У-14. Через 2 года я перешел в только что созданную лабораторию, которая занималась разработкой пирохимического процесса регенерации отработавших твэлов с целью извлечения урана и плутония. В институте существовала также другая, более отработанная технология – экстракционная, созданная под руководством бывшего директора института Виктора Борисовича Шевченко. Я помню, как мы, молодые специалисты, во главе с научным руководителем И.А. Миркиным несколько раз ходили на заседания ученого совета докладывать о результатах работы. В то время мы считали, что пирохимическая технология по сравнению с экстракционной позволит решить большинство экологических проблем, так как при пирохимии не возникает больших объемов жидких отходов. Я занимался первой стадией новой технологии - вскрытием (снятием оболочки) твэлов. Было очень интересно, и работа нравилась. После смерти Миркина я решил поступить в аспирантуру на кафедру металлургии радиоактивных металлов Московского института стали и сплавов (МИСиС). Этот институт в шутку называли «Институтом марксизма-ленинизма с металлургическим уклоном», так как было очень трудно сдать вступительный экзамен в аспирантуру по истории КПСС.

В 1966 году я успешно защитил кандидатскую диссертацию и снова вернулся во ВНИИНМ, в лабораторию пирохимической регенерации твэлов. Был назначен руководителем группы по разработке и проверке в укрупненном масштабе термического вскрытия сборок твэлов от реакторов БН-350 и ВВЭР-440. За 9 лет работы нашей группой совместно с московским НИИХИММАШ было разработано два варианта аппаратурного оформления процесса термического вскрытия твэлов:

1. На стенде ВНИИНМ, расположенном под кабинетом Бочвара, была смонтирована пилотная установка на основе индукционной вакуумной печи, в корпусе которой размещен поворотный тигель из огнеупора, в котором осуществлялся процесс вскрытия путем сплавления стальных оболочек с добавкой чугуна и отделения полученного расплава от топлива при повороте тигля.

2. На электростальском заводе по производству твэлов была смонтирована установка бестигельного типа, «ОГ», оплавитель-гранулятор, выполненный в виде вертикальной стальной трубы, в верхней части которой расположен внутренний кольцевой жаростойкий нагреватель и высокочастотный индуктор. В нижней части трубы размещалась ёмкость с водой. Сборка твэлов БН-350, проходя через нагреватель, оплавлялась, и продукты вскрытия падали в ёмкость.

Испытания указанных аппаратов и отработка процессов показали, что наиболее работоспособным является вскрытие сборок БН-350 в поворотном тигле; термическое вскрытие сборок твэлов ВВЭР-440 практически нецелесообразно из-за реакции восстановления двуокиси урана цирконием уже при температуре 1200 градусов (указанная температура является температурой сплавления циркония с медью). Мы поняли, что способ термического вскрытия твэлов неконкурентоспособен по сравнению с универсальной технологией механической рубки твэлов, заложенной в схему экстракционной регенерации отработавшего топлива на заводе РТ-1 ПО «Маяк».

Моим начальником был Георгий Петрович Новоселов, у нас были прекрасные рабочие и человеческие отношения. Я предложил ему сменить тематику и отказаться от продолжения работы над технологией термического вскрытия. Новоселов меня отговаривал, предлагая продолжить исследования, и в итоге меня не поддержал, поэтому я ушел на другое предприятие. Но через год и два месяца я снова вернулся во ВНИИНМ, в лабораторию по обращению с радиоактивными отходами под руководством Веры Васильевны Куличенко.

Я был назначен начальником группы. Лаборатория Куличенко с 60-х годов совместно с ПО «Маяк» занималась экологическими проблемами остекловывания ВАО. Работы велись в двух направлениях. Первое - остекловывание одностадийным методом в электростекловаренной печи. Этого направления придерживался «Маяк», который в 1972 году выдал техническое задание на проектирование цеха остекловывания с электростекловаренной печью. Второе - двухстадийное остекловывание ВАО с использованием индукционных плавителей. В то время за рубежом эксплуатировались две подобные схемы. 

В.В. Куличенко поставила передо мной задачу усовершенствования процесса и основных конструкционных элементов в электростекловаренной печи, которая была наиболее продвинутым аппаратом. На стенде ВНИИНМ предлагалось создать малогабаритный плавитель типа ЭП для исследований и испытаний. Помню наиболее яркие моменты по усовершенствованию процессов остекловывания модельных ВАО и испытаний конструкционных элементов. Это были разработки борофосфатного и ультрафосфатного стекол и подбора перспективных высокостеклоустойчивых электродов из диоксида олова и кладки из хромцирконового огнеупора ХАЦ-30. Работы не заканчивались испытаниями, а доводились до разработки и изготовления конструкции электрода и испытания в опытной печи ЭПБС-100. Подбор высокостеклоустойчивых материалов был очень важен в связи с расширением номенклатуры перерабатываемых отходов, так как в них возрастало содержание таких коррозионно-агрессивных примесей, как сульфат-ион и оксид железа (+3). 

Работа по процессу остекловывания отходов была прервана в мае 1986 года в связи с командировкой на ЧАЭС спустя неделю после аварии. Я был направлен в Чернобыль для проработки совместно с академиком Е.П. Велиховым вопроса удержания расплава топлива вследствие аварийного расплавления топлива и прогара реактора. Удержание предполагалось с помощью бетонной водоохлаждаемой плиты, установленной под барботёром реактора. Исходя из нашего опыта, мы предлагали укладку на плиту фосфатного стекла, имеющего высокую степень растворения двуокиси урана. Кажется, 8-9 мая стало ясно, что проработка не потребуется, так как топливо в основном было выброшено в рабочие помещения и в атмосферу. Остаток месяца я по поручению нашего руководителя Л.Д. Рябева занимался дезактивацией территории вокруг 1-3 блоков ЧАЭС и захоронением отходов в недостроенном хранилище 5-го блока станции.

В 1987 году я был назначен ответственным от института за пуск первой печи ЭП-500. Эксплуатация первой печи была очень тяжелой - в связи с выходом из строя одного из водоохлаждаемых токоподводов электродов варочной зоны после тринадцати месяцев работы. Это была неудача. Для выхода из этого положения мы несколько раз собирали совещания специалистов по электроварке стекла из московских, ленинградского, гусевского НИИ для анализа аварии и путей её решения. Основными причинами аварии оказались недостаточность охлаждения и несовершенство конструкции токоподвода электродов варочной зоны и схемы электропитания. Конструкция токоподвода была переделана, изменена схема его размещения. В схему охлаждения введено использование конденсата с непрерывным контролем его качества. Эти изменения были введены в конструкцию следующей электропечи ЭП-500/1Р. Печь эксплуатировалась в цехе остекловывания 6 лет, что в два раза превышает проектный срок службы. Печь переработала 11463 куб. м ВАО с наработкой 2195 т фосфатного стекла с общей радиоактивностью 281,9 млн. Кu. Остальные три печи ЭП-500 цеха остекловывания также работали со сроком службы выше проектного.    

В итоге на «Маяке» был создан цех остекловывания, в основе которого была заложена электростекловаренная печь ЭП-500 производительностью 500 л жидких ВАО в час. За разработку и эксплуатацию технологии остекловывания жидких ВАО я в составе коллектива авторов в 1997 году был удостоен Государственной премии РФ в области науки и техники. Цех остекловывания жидких ВАО на ПО «Маяк» работает с 1988 года по сей день.

Без помощи сотрудников моей группы, безгранично преданных делу, посвятивших себя многолетним разработкам, испытаниям и внедрению процесса остекловывания жидких ВАО на ПО «Маяк» не было бы этой премии. Этими сотрудниками являются А.В. Назаров, Н.И. Моисеенко, З.С. Хасанов, З.С. Борисова.

Предприятия: ВНИИНМ имени А.А. Бочвара, ОАО (Институт специальных металлов НКВД, Инспецмет НКВД, НИИ-9, ВНИИ неорганических материалов), Маяк, ПО (Челябинск-40, Челябинск-65, завод № 817, ХК «Маяк»), Министерство среднего машиностроения СССР, аппарат (Минсредмаш СССР, Министерство атомной энергетики и промышленности СССР, Министерство Российской Федерации по атомной энергии, Минатом России, Федеральное агентство по атомной энергии, Росатом, Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом», госкорпорация «Росатом»), Чернобыльская АЭС

Персоналии: Велихов Е.П., Шевченко В.Б., Новоселов В.П., Куличенко В.В.