Обращение к сайту «История Росатома» подразумевает согласие с правилами использования материалов сайта.
Пожалуйста, ознакомьтесь с приведёнными правилами до начала работы

Новая версия сайта «История Росатома» работает в тестовом режиме.
Если вы нашли опечатку или ошибку, пожалуйста, сообщите об этом через форму обратной связи

Участники атомного проекта /

Макаров Федор Викторович

Главный эксперт АО «ВНИИНМ». Окончил Томский поли­тех­ни­че­ский уни­вер­си­тет, физико-тех­ни­че­ский факуль­тет по спе­ци­аль­но­сти "хими­че­ская тех­ноло­гия мате­ри­а­лов совре­мен­ной энер­гетики". Доктор наук. Зани­ма­ется раз­ра­бот­кой толе­ран­т­ного топлива.
Макаров Федор Викторович

Я учился в Самусь­ском лицее имени ака­демика В. В. Пекар­ского; это ака­демик, который зани­мался про­бле­мами кар­ди­оло­гии и кар­ди­о­хи­рур­гии. В детстве я хотел быть и спорт­сме­ном, и штур­ма­ном речного флота, и лет­чи­ком, но в 9-10 классе опре­де­лил, что хочу связать свою жизнь с физикой и химией. Посту­пил в Наци­о­наль­ный иссле­до­ва­тель­ский Томский поли­тех­ни­че­ский уни­вер­си­тет на кафедру тех­ноло­гии редких, рас­се­ян­ных и ради­о­ак­тив­ных эле­мен­тов. После окон­ча­ния рас­пре­де­лился в аспи­ран­туру. Защитил кан­ди­дат­скую дис­сер­та­цию в Томском поли­техе, док­тор­скую - в филиале МИФИ в Север­ске. В Север­ске за 10 лет прошел путь от стар­шего пре­по­да­ва­теля кафедры до про­фес­сора и заве­ду­ю­щего кафе­д­рой машин и аппа­ра­тов хими­че­ских про­из­вод­ств.

Пре­по­да­вать мне нрави­лось. При­хо­ди­лось раз­ра­ба­ты­вать обра­зо­ва­тель­ные стан­дарты, учебные планы, мето­дику пре­по­да­ва­ния и кон­трольно-изме­ри­тель­ные мето­дики, в том числе с исполь­зо­ва­нием совре­мен­ных муль­ти­ме­дийных средств. Под моим руко­вод­ством суще­ственно обно­вился парк учебно-лабо­ра­тор­ного обо­ру­до­ва­ния, были вне­дрены циф­ро­вые тех­ноло­гии в про­ек­ти­ро­ва­ние хими­че­ского обо­ру­до­ва­ния. Резуль­та­тами пре­по­да­ва­тель­ской работы доволен - наши сту­денты разъе­хались по всей России. Рас­пре­де­ли­лись в Желез­но­горск, Зеле­но­горск, в Элек­тро­сталь, в Ново­си­бирск, многие уехали в инсти­туты в Москве.

В 2013 году я пере­е­хал в Москву и начал рабо­тать в АО «ВНИИНМ». В этом инсти­туте сегодня раз­ра­ба­ты­ва­ется толе­ран­т­ное топливо, вклю­ча­ю­щее раз­лич­ные типы оболо­чек для твэлов: в част­но­сти, цир­ко­ни­е­вые оболочки, покры­тые хромом для повы­ше­ния кор­ро­зи­он­ной стой­ко­сти, и оболочки на основе стали 42ХНМ. Я зани­ма­юсь третьим напра­в­ле­нием – оболоч­ками на основе ком­по­зи­ци­он­ных мате­ри­а­лов, а именно карбида кремния (SiC). Такая оболочка состоит из плете­ного мно­го­фи­ла­мен­т­ного SiC волокна и SiC матрицы. Данная тех­ноло­гия по своим свойствам хорошо под­хо­дит для атомной энер­гетики из-за таких харак­те­ри­стик, как низкое сечение захвата теп­ло­вых нейтро­нов (ниже, чем у цир­ко­ния), высокие теп­ло­про­вод­ность, тер­мо­стой­кость и ради­а­ци­он­ная стой­кость, низкая акти­ви­ру­е­мость, высокая кор­ро­зи­он­ная стой­кость в паре.

Тем не менее опыт работы с кера­ми­че­скими ком­по­зи­ци­он­ными мате­ри­а­лами в России развит меньше, чем с метал­лами. В России не про­из­во­дятся ком­мер­че­ские волокна из карбида кремния тре­бу­е­мого для нас каче­ства: всего 2-3 орга­ни­за­ции зани­ма­ются раз­ра­бот­кой SiC-волокна, в том числе АО «Ком­по­зит» и АО «ГНИ­ИХ­Т­ЭОС», с кото­рыми мы и сотруд­ни­чаем. Созданы опытные образцы опре­де­лен­ной длины и состава, но у них имеются недо­статки. В част­но­сти, хими­че­ский состав немного не дотя­ги­вает до общеми­ро­вых пока­за­те­лей. Сов­местно с этими орга­ни­за­ци­ями мы рабо­таем над улуч­ше­нием состава и мас­шта­би­ро­ва­нием данного напра­в­ле­ния и уже при­бли­жа­емся по каче­ству к мировым лидерам.

Ком­по­зиты на основе карбида кремния сейчас активно иссле­ду­ются на предмет их кор­ро­зи­он­ной стой­ко­сти в усло­виях работы в реак­торе ВВЭР с тем­пе­ра­ту­рой 360-380°C под дав­ле­нием. Также про­во­дятся высо­ко­тем­пе­ра­тур­ные испы­та­ния до 1200°C в паре, ими­ти­ру­ю­щие условия про­ек­т­ной аварии. Это микро­струк­тур­ные иссле­до­ва­ния, поз­во­ля­ю­щие лучше изучить свойства ком­по­зита. Мы провели облу­че­ние наших образ­цов в иссле­до­ва­тель­ском реак­торе БОР-60 в АО ГНЦ «НИИАР», где полу­чили важные данные, пока­зы­ва­ю­щие, что наши мате­ри­алы ведут себя доста­точно хорошо под облу­че­нием и не теряют своих харак­те­ри­стик. Сейчас наша задача — соз­да­ние гер­метич­ной оболочки, поз­во­ля­ю­щей полу­чить низкое нате­ка­ние по гелию, и по резуль­та­там 2024 года это было достиг­нуто.

В сле­ду­ю­щем году мы должны про­де­мон­стри­ро­вать, что наши оболочки соот­вет­ствуют всем тре­бо­ва­ниям по гер­метич­но­сти и проч­но­сти. В АО «ВНИИНМ» про­во­дятся работы по моде­ли­ро­ва­нию пове­де­ния оболо­чек из карбида кремния в реак­то­рах ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200. Мы посто­янно полу­чаем новые данные, про­во­дим уточ­не­ние харак­те­ри­стик и попол­няем соз­дан­ные нами базы данных по этому мате­ри­алу. После про­ве­де­ния каждого иссле­до­ва­ния мы пони­маем, что именно нужно улуч­шить в мате­ри­але, думаем, как это сделать, и соста­в­ляем «дорож­ные карты» на сле­ду­ю­щие этапы работы. Сле­ду­ю­щий этап — испы­та­ния оболо­чек твэлов из SiC уже в действу­ю­щих реак­то­рах на теп­ло­вых нейтро­нах. Данные, которые мы получим в резуль­тате иссле­до­ва­ния мате­ри­ала на основе карбида кремния, войдут в основу про­ек­ти­ро­ва­ния теп­ло­вы­де­ля­ю­щих сборок для реак­то­ров чет­вер­того поко­ле­ния. В част­но­сти, будет понятно, можно ли про­дол­жать исполь­зо­вать суще­ству­ю­щую кон­струк­цию актив­ной зоны реак­то­ров или при­дется раз­ра­ба­ты­вать новую. Сечение захвата теп­ло­вых нейтро­нов в твэлах из карбида кремния ниже, чем у действу­ю­щих сегодня твэлов из цир­ко­ни­е­вых сплавов. Это улуч­шает нейтронно-физи­че­ские харак­те­ри­стики реак­тора и поз­во­ляет более эффек­тивно исполь­зо­вать топливо, что соот­вет­ствует тре­бо­ва­ниям, предъ­я­в­ля­е­мым к реак­то­рам чет­вер­того поко­ле­ния — высокой эко­но­ми­че­ской эффек­тив­но­сти. Для топлива в этих оболоч­ках, воз­можно, будет доста­точно более низкого обо­га­ще­ния, но этот вопрос требует про­ве­де­ния отдель­ных иссле­до­ва­ний, которые покажут, нас­колько может повы­ситься степень выго­ра­ния топлива в твэлах с оболоч­ками из карбида кремния.

Основ­ное пре­и­му­ще­ство оболочки из SiC – это высокая безо­пас­ность экс­плу­а­та­ции атомных элек­тро­стан­ций. В част­но­сти, они делают невоз­мож­ными аварии, подобно той, что была на АЭС «Фуку­сима». Какая про­блема у цир­ко­ни­е­вых оболо­чек? При высоких тем­пе­ра­ту­рах в случае воз­ник­но­ве­ния вне­штат­ной ситу­а­ции или аварии цир­ко­ний нагре­ва­ется и начи­нает раз­ла­гать воду с обра­зо­ва­нием водо­рода, который взры­во­о­па­сен. Кинетика при вза­и­мо­действии с водой карбида кремния очень низкая, и про­цессы, которые про­ис­хо­дят с цир­ко­нием, физи­че­ски невоз­можны. Оболочки из SiC обес­пе­чи­вают одно из главных тре­бо­ва­ний, предъ­я­в­ля­е­мых к реак­то­рам чет­вер­того поко­ле­ния – высокую безо­пас­ность. Твэлы с такими оболоч­ками могут исполь­зо­ваться как в уже действу­ю­щих реак­то­рах типа ВВЭР, так и в актив­ных зонах новых реак­то­ров чет­вер­того поко­ле­ния. Оболочки из карбида кремния — это будущее атомной энер­гетики.