Борисов Георг Борисович

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.