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.