Беспалов Андрей Владимирович

Определено судьбой

Можно сказать, что зани­маться цен­три­фу­гами мне было пре­до­пре­де­лено судьбой. Мой отец Вла­димир Семе­но­вич Бес­па­лов посвятил цен­три­фу­гам 40 лет жизни. Он всю жизнь про­ра­бо­тал в Коврове. Начинал элек­три­ком, закан­чи­вал заме­сти­те­лем началь­ника про­из­вод­ства. А я ока­зался на этом же заводе в конце 1980‑х, после окон­ча­ния инсти­тута.

Когда я в первый раз попал на раз­де­ли­тель­ное про­из­вод­ство, первое, что меня пора­зило, — без­лю­дье и тишина. Слышно было только, как где-то далеко-далеко рабо­тает тран­с­фор­ма­тор. И эта тишина сочета­ется с бес­ко­неч­ными про­сто­рами, исчи­с­ля­е­мыми кило­мет­рами, где ярусы до потолка запол­нены цен­три­фу­гами, которые тихо делают свое дело. Сейчас бы я сравнил это с дата-цен­трами: там тоже нет людей и машины бес­шумно тру­дятся, обра­ба­ты­вая инфор­ма­цию.

Правда, в отличие от отца, я не пошел по про­из­вод­ствен­ному напра­в­ле­нию: отра­бо­тав восемь лет, решил поме­нять сферу дея­тель­но­сти и из про­из­вод­ства ушел в кон­стру­и­ро­ва­ние. Мне хоте­лось не просто делать что-то, а при­ду­мы­вать новые решения. Пере­е­хал в Нижний Нов­го­род и начал рабо­тать в Опытном кон­струк­тор­ском бюро Горь­ков­ского авто­за­вода (ОКБ ГАЗ). На Горь­ков­ском авто­за­воде до начала 90‑х рабо­тало круп­нейшее в Совет­ском Союзе про­из­вод­ство газовых цен­три­фуг (там изго­та­в­ли­вали поло­вину всех цен­три­фуг в стране), было и соб­ствен­ное кон­струк­тор­ское под­раз­де­ле­ние. Затем я работал в «ОКБ — Нижний Нов­го­род», УЗГЦ, в НПО «Цен­тро­тех». Я пос­по­соб­ство­вал, в меру своих сил, соз­да­нию двух поко­ле­ний цен­три­фуг: 9 и 9+. Мне кажется, это хорошее дело. Все, что мог, я отдал этому делу и пол­но­стью доволен резуль­та­том своей работы.

Пара­докс заклю­ча­ется в том, что над­кри­ти­че­ские цен­три­фуги — это не шаг вперед, а воз­вра­ще­ние к истокам. Первая цен­три­фуга, которая раз­ра­ба­ты­ва­лась учеными до 1953 года, была над­кри­ти­че­ской, доста­точно длинной и с гибким ротором. Однако в апреле 1953 года главный кон­струк­тор ОКБ Ленин­град­ского Киров­ского завода (ЛКЗ) Н. М. Синев и дирек­тор ЛКЗ Н. И. Смирнов направили на имя мини­стра сред­него маши­но­стро­е­ния В. А. Малы­шева и его первого заме­сти­теля А. П. Заве­ня­гина письмо, в котором пред­ло­жили пре­кра­тить раз­ра­ботки над­кри­ти­че­ской цен­три­фуги и сосре­до­то­читься на раз­ра­ботке цен­три­фуги с жестким ротором, пред­ло­жен­ной ОКБ ЛКЗ. Вскоре был получен поло­жи­тель­ный ответ. Оте­че­ствен­ная раз­де­ли­тель­ная про­мыш­лен­ность на долгие годы пошла по пути корот­ких под­кри­ти­че­ских ГЦ, пока не исчер­пала их воз­мож­но­сти в ГЦ‑8. Но до сих пор все цен­три­фуги — и под­кри­ти­че­ские, и над­кри­ти­че­ские — изго­та­в­ли­ва­ются с жестким ротором.

У того судь­бо­нос­ного решения было много разных причин. Главная, навер­ное, заклю­ча­лась в том, что над­кри­ти­че­ская цен­три­фуга и тех­ноло­ги­че­ски, и тех­ни­че­ски сложнее под­кри­ти­че­ской, а в 1953 году необ­хо­димо было срочно соз­да­вать раз­де­ли­тель­ное про­из­вод­ство. В первом поко­ле­нии цен­три­фуг был реали­зо­ван целый ряд ори­ги­наль­ных решений, которые поз­во­лили нашим под­кри­ти­че­ским цен­три­фу­гам успешно кон­ку­ри­ро­вать со всеми зару­беж­ными сопер­ни­ками в течение десяти­летий — и тех­ни­че­ски, и эко­но­ми­че­ски. Сейчас пришло время, когда мы должны обес­пе­чить такую же успеш­ную кон­ку­рен­цию, только уже в над­кри­ти­че­ской области. Навер­ное, поэтому мы не пошли по пути Запада (в США, напри­мер, сделали десяти­мет­ро­вую цен­три­фугу): у нас свой путь, поз­во­ля­ю­щий сохра­нять наши пре­и­му­ще­ства.

«Девятка» (9‑е поко­ле­ние) стала первой серий­ной над­кри­ти­че­ской цен­три­фу­гой. Ее про­ек­ти­ро­ва­ние начи­на­лось как про­дол­же­ние работ, которые велись в ОКБ ГАЗ с конца 1980‑х. Уже тогда было понятно, что воз­мож­но­сти под­кри­ти­че­ских цен­три­фуг близки к исчер­па­нию и един­ствен­ный путь — переход к над­кри­ти­че­ским цен­три­фу­гам. Но для этого необ­хо­димо было решить доста­точно много сложных проблем, свя­зан­ных прежде всего с обес­пе­че­нием рабо­то­с­по­соб­но­сти цен­три­фуги.

Уже в 1980‑е годы на нашем заводе в Нижнем Нов­го­роде были изго­то­в­лены первые опытные партии над­кри­ти­че­ских цен­три­фуг, которые прошли испы­та­ния на раз­де­ли­тель­ном ком­би­нате. Един­ствен­ная причина, почему они не были вне­дрены в про­из­вод­ство в конце 1990‑х годов, заклю­ча­ется в том, что эти цен­три­фуги плохо впи­сы­вались в суще­ству­ю­щую струк­туру раз­де­ли­тель­ных пред­при­ятий: были слишком длин­ными.

В начале 2000‑х годов раз­ра­бот­кой «девятки» зани­мались три кон­струк­тор­ских бюро. КБ в Санкт-Петер­бурге раз­ра­ба­ты­вало прин­ци­пи­ально новую цен­три­фугу с так назы­ва­е­мым гибким ротором. Наше ниже­го­род­ское ОКБ и Ново­у­раль­ский научно-кон­струк­тор­ский центр (ООО «ННКЦ») раз­ра­ба­ты­вали цен­три­фугу с жестким ротором — с неболь­шими вари­а­ци­ями. ННКЦ вклю­чился в эту гонку несколько позднее, потому что кон­струк­торы были заняты раз­ра­бот­кой и вне­дре­нием в про­из­вод­ство и экс­плу­а­та­цию «вось­мерки». Поэтому мы в ниже­го­род­ском ОКБ про­дви­ну­лись дальше коллег.

В 2008 году состо­я­лось большое сове­ща­ние под руко­вод­ством С. В. Кири­енко, и наи­бо­лее про­ра­бо­тан­ный на тот момент вариант кон­струк­ции — проект ниже­го­род­ского ОКБ — был принят к даль­нейшей раз­ра­ботке. Перед осталь­ными двумя пред­при­яти­ями поставили другую задачу: рабо­тать над пер­спек­тив­ными изде­ли­ями. Поэтому мы заня­лись даль­нейшей про­ра­бот­кой ГЦ‑9, но петер­бур­г­ское и ураль­ское КБ все равно при­ни­мали большое участие в этой работе. В част­но­сти, ураль­ский ННКЦ очень помог нам с отра­бот­кой так назы­ва­е­мой про­точ­ной части цен­три­фуги.

В тех­ни­че­ском задании на «девятку» в итоге была про­пи­сана такая цель: раз­ра­бо­тать цен­три­фуги сле­ду­ю­щего поко­ле­ния, которые впи­сались бы в те же тех­ноло­ги­че­ские места. Цель была достиг­нута, что поз­во­лило в конеч­ном счете суще­ственно снизить затраты на пере­о­с­на­ще­ние и уско­рить этот процесс: не нужно было заме­нять стро­и­тель­ные кон­струк­ции, поса­доч­ные места новых цен­три­фуг, газовые, водяные и другие трассы, доста­точно было только поме­нять вспо­мо­га­тель­ное обо­ру­до­ва­ние. На первых этапах работы над «девят­кой» при­вле­ка­лось большое коли­че­ство вне­о­тра­сле­вых иссле­до­ва­тель­ских орга­ни­за­ций как из Нижнего Нов­го­рода, так и из Москвы, потому что НИР тре­бо­вали науч­ного подхода. И конечно, в работах участ­во­вал широкий круг орга­ни­за­ций атомной отрасли: каждая на своем этапе решала опре­де­лен­ный ком­плекс проблем, отно­ся­щихся к кон­струк­ции, тех­ноло­гии изго­то­в­ле­ния, вопро­сам экс­плу­а­та­ции и т. д. В резуль­тате «девятка» по эффек­тив­но­сти пре­взо­шла под­кри­ти­че­ские цен­три­фуги пре­ды­ду­щих поко­ле­ний.

«Девятка» по своему пове­де­нию кар­ди­нально отли­ча­ется от под­кри­ти­че­ской цен­три­фуги необ­хо­ди­мо­стью обес­пе­че­ния ее рабо­то­с­по­соб­но­сти в зоне кри­ти­че­ских частот, что потре­бо­вало очень глу­бо­кой научной, рас­чет­ной, тех­ноло­ги­че­ской про­ра­ботки узла, который назы­ва­ется «демпфер пере­хода критики». Это была большая работа, которой зани­мались в конце 1990‑х — начале 2000‑х годов. Здесь и мате­ри­а­ло­вед­че­ские про­блемы, и про­блемы изу­че­ния и опи­са­ния пове­де­ния всей системы в усло­виях сильных неста­ци­о­нар­ных режимов. И самое главное — поиск спо­со­бов упра­в­ля­е­мо­сти в этих режимах, причем упра­в­лять нужно авто­ма­ти­че­ски, без участия чело­века. Эта задача была успешно решена. Сейчас десятки тысяч над­кри­ти­че­ских цен­три­фуг успешно пре­о­до­ле­вают при разгоне этот самый сложный и напря­жен­ный неста­ци­о­нар­ный режим работы прак­ти­че­ски без вме­ша­тель­ства людей. Люди только следят за про­цес­сом. Также в рамках работы над «девят­кой» отра­ба­ты­вались вопросы пере­хода на другие мате­ри­алы для обес­пе­че­ния устой­чи­во­сти работы в закри­ти­че­ской области: для этого был раз­ра­бо­тан еще один спе­ци­аль­ный демпфер. Для решения этих вопро­сов потре­бо­ва­лось большое коли­че­ство времени, сотни рас­чет­ных работ, вари­ан­тов кон­струк­ции, экс­пе­ри­мен­тов. И до сих пор процесс совер­шен­ство­ва­ния про­дол­жа­ется — уже на стадии серийного изго­то­в­ле­ния. А вообще-то все эле­менты цен­три­фуги — доста­точно простые по устройству, но сложные в работе: ведь они должны фун­к­ци­о­ни­ро­вать в авто­ма­ти­че­ском режиме 30 лет без оста­новки.

Работа над цен­три­фу­гами поко­ле­ния 9+ была ком­плекс­ной: в ней активно участ­во­вали про­из­вод­ства. Часть нара­бо­ток по 9+ с нашей помощью они исполь­зо­вали при серий­ном про­из­вод­стве «девяток», что поз­во­лило умень­шить себе­сто­и­мость этих машин. При раз­ра­ботке поко­ле­ния 9+ стави­лась цель прежде всего суще­ственно умень­шить затраты на изго­то­в­ле­ние и экс­плу­а­та­цию цен­три­фуги, снизить ее удель­ную себе­сто­и­мость, при этом сохра­нив все необ­хо­ди­мые пара­метры работы. Это нужно было для того, чтобы не поте­рять и даже усилить пре­и­му­ще­ства Роса­тома в экс­порт­ном кла­стере. И цель была достиг­нута. По основ­ным пара­мет­рам (удель­ная себе­сто­и­мость изго­то­в­ле­ния, удель­ное энер­го­по­тре­б­ле­ние на единицу работы раз­де­ле­ния) новая ГЦ‑9+ зна­чи­тельно пре­вос­хо­дит лучшую зару­беж­ную цен­три­фугу, явля­ю­щу­юся основ­ным кон­ку­рен­том РФ на мировом рынке обо­га­ще­ния. За 2017–2018 годы было поста­в­лено цен­три­фуг поко­ле­ния 9+ на общую сумму в 6,5 млрд рублей. При этом под­считан­ная эко­но­мия на монтаже 9+ только за эти два года по срав­не­нию с «девят­кой» составила 1,5 млрд рублей в год. И это не считая выгоды, полу­ча­е­мой в про­цессе экс­плу­а­та­ции в течение после­ду­ю­щих 30 лет.

Важная вещь в про­цессе раз­ра­ботки новых поко­ле­ний цен­три­фуг — уни­фи­ка­ция. Изделие, которое при­ду­мал кон­струк­тор, помимо всего прочего, должно еще быть легко реали­зу­емо в про­мыш­лен­ных мас­шта­бах. Чем меньше затрат на осво­е­ние изделия, тем быстрее оно получит путевку в жизнь, тем проще, надеж­нее и быстрее будет пройден первый этап осво­е­ния.

Пер­со­нал, который изго­та­в­ли­вает цен­три­фуги, фак­ти­че­ски про­хо­дит непре­рыв­ное обу­че­ние. В про­цессе раз­ра­ботки «девятки» мы опро­бо­вали новые цен­три­фуги на серий­ном про­из­вод­стве — в основ­ном на КМЗ. Поэтому переход к изго­то­в­ле­нию как опытно-про­мыш­лен­ных партий, так и уста­но­воч­ной серии про­и­зо­шел довольно быстро. Без каких-либо труд­но­стей было освоено и серийное про­из­вод­ство 9+.

Что каса­ется пер­со­нала экс­плу­а­ти­ру­ю­щего пред­при­ятия, был непро­стой момент при пере­ходе на над­кри­ти­че­ские цен­три­фуги. В 2010 году мы поставили на пред­при­ятия Топ­лив­ной ком­па­нии первую опытно-про­мыш­лен­ную партию «девяток». Запус­кали мы ее прак­ти­че­ски своими силами и вместе с пер­со­на­лом отра­ба­ты­вали основ­ные алго­ритмы и прин­ципы кон­троля. Рас­ска­зы­вали о нюансах, о том, на что нужно обра­щать вни­ма­ние в первую очередь, чтобы про­гно­зи­ро­вать рабо­то­с­по­соб­ность обо­ру­до­ва­ния. В общем, пере­да­вали им весь свой опыт, накоп­лен­ный на экс­пе­ри­мен­таль­ных участ­ках, в лабо­ра­то­риях ресур­с­ных испы­та­ний в ОКБ. К моменту монтажа первого блока цен­три­фуг пер­со­нал уже был под­го­то­в­лен, обучен на опытных секциях. Обя­за­тельно нужно сказать, что тех­ноло­ги­че­ские службы ком­би­на­тов очень ответ­ственно отно­сятся к своей работе и неу­кос­ни­тельно соблю­дают все наши тре­бо­ва­ния. Сейчас пер­со­нал экс­плу­а­ти­ру­ю­щих пред­при­ятий уве­ренно обра­ща­ется с над­кри­ти­че­скими газо­выми цен­три­фу­гами.

Спе­ци­алист по про­ек­ти­ро­ва­нию цен­три­фуги — это «штучный товар». Кон­струк­тор следит за судьбой изделия на всем жиз­нен­ном цикле, от его раз­ра­ботки до ути­ли­за­ции. Для того, чтобы вос­питать инже­нера-кон­струк­тора, который «чув­ствует» цен­три­фугу, тре­бу­ется пять-шесть лет.

Во время работ над цен­три­фу­гами поко­ле­ний 9 и 9+ в отрасли про­ис­хо­дили мас­штаб­ные струк­тур­ные пре­об­ра­зо­ва­ния. Нужно пони­мать, что решения о таких пре­об­ра­зо­ва­ниях осно­вы­ва­ются на ситу­а­ции, которая скла­ды­ва­ется на рынке. На рубеже 2010‑х и 2020‑х годов рыноч­ная цена единицы работы раз­де­ле­ния резко упала (прак­ти­че­ски в четыре раза), поэтому изме­не­ния были необ­хо­димы. В резуль­тате четыре завода по про­из­вод­ству цен­три­фуг слились в два; вместо трех кон­струк­тор­ских под­раз­де­ле­ний, зани­мав­шихся цен­три­фу­гами, стали рабо­тать голов­ное под­раз­де­ле­ние на Урале и дочер­нее обще­ство в Санкт-Петер­бурге. Все эти струк­тур­ные изме­не­ния, есте­ственно, не лучшим образом влияли на процесс про­ек­ти­ро­ва­ния. К счастью, нам удалось пре­о­до­леть эти слож­но­сти — в том числе и за счет того, что мы наби­рали и гото­вили много молодых спе­ци­али­стов. Если какие-то сотруд­ники уходили, у нас были под­го­то­в­лен­ные ребята, которые при­хо­дили им на смену. В резуль­тате мы смогли осу­ще­ствить переход кон­стру­и­ро­ва­ния от поко­ле­ния 9 к поко­ле­нию 9+ без раз­ры­вов по времени и успешно довели эту работу до конца.

Воз­ни­кает зако­но­мер­ный вопрос: а зачем вообще было пере­хо­дить на «над­кри­тику», если нам хорошо жилось и с под­кри­ти­че­скими маши­нами? Такой подход ведет к стагна­ции. Нельзя стоять на месте, нужно посто­янно раз­ви­ваться. «Вось­мерка» прак­ти­че­ски пол­но­стью выбрала все воз­мож­но­сти под­кри­ти­че­ских цен­три­фуг по ско­ро­стям, про­из­во­ди­тель­но­сти и т. д. Поэтому были необ­хо­димы новые решения.

Росатом всегда живет по плану. В этом плане есть опре­де­лен­ный раздел, посвя­щен­ный пер­спек­тив­ным раз­ра­бот­кам, в которых воз­можны про­рыв­ные откры­тия (прежде всего в при­ме­не­нии мате­ри­а­лов, но и в других обла­стях тоже). При этом, если вду­маться, цен­три­фуга — это доста­точно прими­тив­ная вещь: стоит волчок и кру­тится. Вопрос в том, как заставить его кру­титься с нужными нам пара­мет­рами, — здесь и насту­пает момент, когда тре­бу­ются пере­до­вые кон­струк­тор­ские и мате­ри­а­ло­вед­че­ские решения. Этим необ­хо­димо зани­маться заранее: пла­ни­ро­вать поста­новку, про­ра­ботку этих задач и их решение. Поэтому раз­ра­ботка сле­ду­ю­щих поко­ле­ний цен­три­фуг идет в пла­но­вом порядке, непре­рывно. Когда вне­дря­лось поко­ле­ние 9+, кон­струк­торы в рамках муль­ти­за­дач­ной стра­те­гии работы уже вели нара­ботки по десятой машине. Сейчас, когда «десятка» в раз­ра­ботке, наши спе­ци­али­сты уже про­ра­ба­ты­вают воз­мож­ность соз­да­ния сле­ду­ю­щего поко­ле­ния цен­три­фуги: ищут «тонкие» места, наме­чают напра­в­ле­ния НИР, которые, есте­ственно, будут идти также с при­вле­че­нием ведущих инсти­ту­тов.

Есть два клю­че­вых пара­метра, которые влияют на основ­ные харак­те­ри­стики газовой цен­три­фуги: ско­рость вра­ще­ния и длина рабочей камеры. Поэтому в рамках раз­ви­тия газо­цен­три­фуж­ной тех­ноло­гии ученые и инже­неры рабо­тают в первую очередь над улуч­ше­нием этих пара­мет­ров. В эту работу вклю­чены многие пред­при­ятия. Мате­ри­а­ло­веды раз­ра­ба­ты­вают новые ните­вид­ные мате­ри­алы с более высо­кими харак­те­ри­сти­ками, мате­ма­тики рабо­тают над соз­да­нием мате­ма­ти­че­ской модели газовой цен­три­фуги. Это сложная задача, она реша­ется уже лет десять. Конечно, в будущем воз­мо­жен переход к каким-то прин­ци­пи­ально иным машинам. Я рас­ска­зы­вал выше, что переход к «над­кри­тике» совер­шился, когда под­кри­ти­че­ская цен­три­фуга подошла к физи­че­скому и тех­ноло­ги­че­скому пределу. Над­кри­ти­че­ская цен­три­фуга пока не исчер­пала своих воз­мож­но­стей, поэтому мы сосре­до­та­чи­ваем все усилия именно в этом напра­в­ле­нии.

При­ме­нить знания, накоп­лен­ные за время наших работ по цен­три­фу­гам, можно в разных сферах. Однако для раз­де­ле­ния урана на данный момент наи­бо­лее эффек­тив­ным явля­ется газо­цен­три­фуж­ный метод. Его надо про­дол­жать совер­шен­ство­вать, чтобы обес­пе­чи­вать энер­гией будущие поко­ле­ния. Если гово­рить о воз­мож­ном исполь­зо­ва­нии тех­ноло­гий, свя­зан­ных с цен­три­фу­гами, в других обла­стях, то здесь есть разные напра­в­ле­ния. Напри­мер, для многих стран акту­аль­ная про­блема сейчас — пуль­си­ру­ю­щий режим работы аль­тер­на­тив­ных источ­ни­ков энергии. Если исполь­зо­вать нако­пи­тели энергии доста­точно большой емкости, эти пуль­са­ции сни­жа­ются, сгла­жи­ва­ется нерав­но­мер­ная выра­ботка элек­тро­энер­гии. В каче­стве таких нако­пи­те­лей могут высту­пать цен­три­фуги. При разгоне цен­три­фуги элек­три­че­ская энергия пре­об­ра­зу­ется в кинети­че­скую, при после­ду­ю­щем тор­мо­же­нии про­ис­хо­дит обрат­ная тран­с­фор­ма­ция.