Никулина Антонина Васильевна

Лауреат циркониевой медали

Во ВНИИНМ, который в прошлом назы­вался «девят­кой», я попала по рас­пре­де­ле­нию после окон­ча­ния кафедры метал­ло­ве­де­ния инсти­тута цветных метал­лов и золота имени М. И. Кали­нина, которой руко­во­дил А. А. Бочвар. В после­ду­ю­щем этот инсти­тут вошел в состав инсти­тута сталей и сплавов (МИСиС). Что такое «девятка», я не знала, так как в 1953 году инфор­ма­ции о ней не было. Работу начала в лабо­ра­то­рии метал­ло­ве­де­ния урана. При­мерно в 1955 году, когда «девятку» воз­гла­в­лял Бочвар, прави­тель­ством была поста­в­лена задача по соз­да­нию в СССР цир­ко­ни­е­вого про­из­вод­ства для актив­ных зон реак­то­ров на теп­ло­вых нейтро­нах (ВВЭР, РБМК). Решение этой задачи было пору­чено нашему инсти­туту, и я как молодой метал­ло­вед ока­за­лась в центре начала событий. Перед пред­при­яти­ями стояла задача по соз­да­нию метал­лур­ги­че­ского про­цесса полу­че­ния цир­ко­ния. И каждое пред­при­ятие зани­ма­лось соз­да­нием соб­ствен­ного про­цесса полу­че­ния. Одно­вре­менно стояла задача выплавки слитков из этого металла.

Цир­ко­ний — хими­че­ски актив­ный металл, и тре­бо­ва­лось обес­пе­чить его чистоту при пере­ра­ботке. Я должна была давать оценку раз­ра­ба­ты­ва­е­мым мате­ри­а­лам, хотя сама все видела впервые и не имела никакой инфор­ма­ции об этом металле из научной лите­ра­туры. Цир­ко­ний был редким метал­лом, и из всех доступ­ных источ­ни­ков инфор­ма­ции о нем я найти не смогла. Так посте­пенно раз­ви­ва­лось напра­в­ле­ние. Были отсеяны отдель­ные методы, не обес­пе­чи­ва­ю­щие полу­че­ние чистого металла.

На началь­ных этапах был выбран иодид­ный процесс фини­ровки, поз­во­лив­ший полу­чить наи­бо­лее очи­щен­ный от при­ме­сей металл. После этого начались иссле­до­ва­ния такого цир­ко­ния при­ме­ни­тельно к атомным реак­то­рам, резуль­таты которых поз­во­лили опре­де­лить влияние при­ме­сей и леги­ру­ю­щих эле­мен­тов на свойства цир­ко­ния и раз­ра­бо­тать тре­бо­ва­ния к составу сплава. Первое необ­хо­ди­мое свойство — кор­ро­зи­он­ная стой­кость в теп­ло­си­стеме. О других каче­ствах речь вначале не шла. По мере накоп­ле­ния резуль­та­тов стали поя­в­ляться данные по кор­ро­зии металла и необ­хо­ди­мо­сти леги­ро­ва­ния.

Около шести­де­ся­того года была поста­в­лена задача соз­да­ния про­мыш­лен­ного про­из­вод­ства цир­ко­ния и его сплавов для раз­ви­ва­ю­щейся в СССР атомной энер­гетики. К этому вре­ме­нив каче­стве основ­ного про­цесса полу­че­ния цир­ко­ния ядерной чистоты был выбран элек­тро­ли­ти­че­ский способ.

В 1960 году поя­ви­лась кон­крет­ная большая задача про­из­во­дить оболочки твэлов, труб тех­ноло­ги­че­ских каналов и других деталей для актив­ных зон реак­то­ров РБМК. В 1964 году выпуск таких изделий был пол­но­стью налажен. В это время были опре­де­лены все необ­хо­ди­мые добавки, которые обес­пе­чи­вали высокую кор­ро­зи­он­ную стой­кость оболо­чек твэлов и других изделий в реак­то­рах ВВЭР малой мощ­но­сти. Это были бинар­ные сплавы.

Исполь­зо­ва­ние элек­тро­ли­ти­че­ской основы для этих сплавов не обес­пе­чи­вает им тре­бу­е­мого сопроти­в­ле­ния кор­ро­зии. Тогда во ВНИИНМ поя­ви­лись раз­ра­ботки нового сплава. Поя­вился сплав Э635, прочный и очень ради­а­ци­онно-стойкий сплав. Вообще все наши сплавы были приняты на воо­ру­же­ние за рубежом. Они назы­ва­ются по-разному, но все они имеют общее про­ис­хо­жде­ние. Доста­точно того, что во всей лите­ра­туре ино­стран­ные авторы с ува­же­нием ссы­ла­ются на то, что это были основ­ные раз­ра­ботки еще Совет­ского Союза.

Я одна из первых от СССР участ­во­вала в меж­ду­на­род­ной кон­фе­рен­ции «Цир­ко­ний в ядерной про­мыш­лен­но­сти» в 1966 году. С тех пор, кстати, аме­ри­канцы каждые два года орга­ни­зуют сим­по­зи­умы по этой тема­тике. На одном из таких меро­при­ятий я позна­ко­ми­лась с адми­ра­лом Рико­ве­ром — соз­да­те­лем аме­ри­кан­ских атомных под­вод­ных лодок. Он был первым лау­ре­а­том цир­ко­ни­е­вой медали Кролла, а я девятой после него. Эта медаль

при­сва­и­ва­ется меж­ду­на­род­ным сооб­ще­ством за успехи в раз­ви­тии цир­ко­ни­е­вой про­мыш­лен­но­сти, и это меро­при­ятие про­хо­дит и в наши дни. Кроме того, я состою в меж­ду­на­род­ном коми­тете по при­су­жде­нию этих медалей во всем мире.

Уни­каль­ность цир­ко­ния в том, что на планете есть всего четыре эле­мента таблицы Мен­де­ле­ева, которые имеют малый коэф­фи­ци­ент захвата нейтро­нов. Это алю­ми­ний, берил­лий, магний и цир­ко­ний. Кроме цир­ко­ния осталь­ные эле­менты по раз­лич­ным при­чи­нам не годятся для про­из­вод­ства и исполь­зо­ва­ния в реак­то­рах.

Поэтому большая заслуга нашего инсти­тута в том, что хотя мы и отста­вали от аме­ри­кан­ских раз­ра­бо­ток при­мерно лет на десять, но в резуль­тате наши мате­ри­алы ока­зались на пере­до­вых пози­циях. Нами выбраны для леги­ро­ва­ния цир­ко­ния три эле­мента — олово, ниобий и железо. Один сплав фран­цузы взяли, потому что у нас тогда патента не было, и назвали его М-5. Это то же самый сплав, но они его позже легали­зо­вали.

На основе нашего зна­ме­ни­того 635-го сплава аме­ри­канцы создали свой аналог. А еще один сплав с двумя про­цен­тами ниобия поза­им­ство­вали у нас канадцы. Словом извест­ных сплавов очень мало и три из них наши, раз­ра­бо­тан­ные в СССР.

Сегодня основ­ные исполь­зу­е­мые в мире сплавы — аме­ри­кан­ские, так назы­ва­е­мые цир­ко­вые. Про­из­во­ди­тель этой про­дук­ции в основ­ном Вестин­гауз, он про­из­во­дит сплавы для разных реак­то­ров. Арева сейчас раз­ви­вает про­из­вод­ство в Индии. Китайцы увле­ченно создают соб­ствен­ные сплавы и японцы. Но здесь есть такая тон­кость: про­из­во­ди­тели цир­ко­ния, как и у нас, про­хо­дят весь путь от метал­лур­гии до полу­че­ния гото­вого изделия. То есть слитки, трубы и так далее. Аме­ри­канцы и фран­цузы имеют такое хозяйство. А вот японцы поку­пают полу­фа­бри­каты, берегут свою эколо­гию, поэтому про­цесса метал­лур­ги­че­ского не вос­про­из­во­дят, начи­нают только с холод­ной пере­ра­ботки. Они поку­пают цир­ко­ний и сами изго­та­в­ли­вают изделия. Или, скажем, индусы и китайцы сейчас уже осва­и­вают с начала цикла. Поэтому уни­каль­ность нашего завода в Глазове в том, что он на себе все абсо­лютно замы­кает. И метал­лур­гия, извле­че­ние из руды, и полу­че­ние цир­ко­ния, и выплавка слитков, прокат…

У нас сейчас сло­жи­лась такая ситу­а­ция. В метал­лур­гии цир­ко­ния Совет­ский Союз всегда шел своей дорогой и никому не под­ра­жал. Во всем мире про­из­во­дят цир­ко­ний, который идет в слитки, назы­ва­е­мый «губ­ча­тый». Он и правда в виде губки полу­ча­ется из руды путем вос­ста­но­в­ле­ния магнием. А у нас цир­ко­ний другого про­ис­хо­жде­ния — он в виде порошка, который полу­ча­ется элек­тро­ли­зом рас­пла­в­лен­ных солей. Это наша оте­че­ствен­ная раз­ра­ботка, которая роди­лась в нашем инсти­туте. На рынке сейчас тре­бо­ва­ния к изде­лиям растут в связи с повы­ше­нием тре­бо­ва­ний к безо­пас­но­сти реак­то­ров. И если раньше тре­бо­ва­ния выста­в­ля­лись для работы цир­ко­ни­е­вых изделий в обычных нор­маль­ных, ста­биль­ных усло­виях экс­плу­а­та­ции, то в послед­нее время поя­ви­лись тре­бо­ва­ния, чтобы цир­ко­ни­е­вые изделия выдер­жи­вали нагрузку в ава­рийных ситу­а­циях. Редко, но они бывают, как в Чер­но­быле. Выста­в­лено тре­бо­ва­ние к цир­ко­ни­е­вым изде­лиям — сохра­не­ние целост­но­сти, в пре­да­ва­рийных ситу­а­циях, так назы­ва­е­мых LOCA, до 1200 гра­ду­сов.

Это тре­бо­ва­ние поя­ви­лось в послед­ние годы, когда мы решили выхо­дить на меж­ду­на­род­ный рынок. Ока­за­лось, что сплавы на губ­ча­той основе в усло­виях LOCA стоят лучше, чем на элек­тро­лит­ной основе. Потре­бо­ва­лось соз­да­ние про­из­вод­ства губ­ча­того цир­ко­ния на Чепец­ком заводе. Однако ока­за­лось, что это не

простая задача.

Сегодня ухудши­лась дис­ци­плина, нет долж­ного кон­троля за про­цес­сами, повы­сился брак. Инсти­туту при­хо­дится раз­би­раться в при­чи­нах этого, что затруд­няет про­дви­же­ние. Кроме того, часто меня­ется обо­ру­до­ва­ние в связи с заин­те­ре­со­ван­но­стью завода в более высо­ко­про­из­во­ди­тель­ном обо­ру­до­ва­нии. Цир­ко­ний очень чув­стви­те­лен к изме­не­ниям тех­ноло­гии, теря­ется ста­биль­ность свойств изделия и их каче­ства. Каче­ство

поверх­но­сти цир­ко­ни­е­вых изделий тоже нужда­ется в улуч­ше­нии, поверх­ность ока­зы­вает большое влияние на их кор­ро­зи­он­ное пове­де­ние. Это нужда­ется в посто­ян­ном наблю­де­нии и вне­се­нии кор­рек­ти­ровки в процесс.

В связи с этим сегодня имеется большая необ­хо­ди­мость в вос­ста­но­в­ле­нии уте­рян­ного в тех­ноло­ги­че­ских про­цес­сах, обес­пе­чи­ва­ю­щих ста­биль­ное высокое каче­ство­из­де­лия.

Во-вторых, каждый цир­ко­ни­е­вый сплав, его раз­ра­ботка перед вне­дре­нием зани­мает не менее 30 лет. Сейчас полу­ча­ется так, что все убе­жда­ются, что наш 110-й сплав не выдер­жи­вает проч­но­сти, его надо упроч­нять. У нас — иссле­до­ва­те­лей — уже была под­го­то­в­лена эта ситу­а­ция, мы раз­ра­бо­тали сплав, на базе этого сплава леги­ро­вали его кисло­ро­дом и железом. Назва­ние 110-й-М. Это было вот уже лет 20-30 назад. Уже в реак­то­рах постоял этот мате­риал. Сейчас он гото­вится к сборкам для поставки за рубеж из этого сплава. Столько вот вылежи­ва­ется сплав. 635-й сплав готов тоже. Он уже про­ве­рен хорошо, но его сейчас исполь­зуют для несущих деталей кон­струк­ций, на нем жест­кость вот этой сборки дер­жится. Хотя стоит вопрос еще больше повы­сить его сопроти­в­ле­ние пол­зу­честь.

Пони­ма­ете, уни­каль­ность нашей цир­ко­ни­е­вой наукиво всем мире заклю­ча­ется в том, что фак­ти­че­ски всеми раз­ра­бот­ками зани­ма­ются здесь, во ВНИИНМ. Во всем мире по сплавам рабо­тают много стран, раз­ви­ва­ю­щих атомную энер­гетику (США, Канада, Франция, Япония). Аме­ри­кан­ское обще­ство стан­дар­тов все работы объе­ди­няет. Рабо­та­ю­щих с цир­ко­нием лабо­ра­то­рий в мире много, а мы одни и в этом наша цен­ность. Если же гово­рить о пре­ем­ствен­но­сти, то в России нет другого пред­при­ятия, где может заро­диться такие лабо­ра­то­рии, ана­ло­гич­ные суще­ству­ю­щим во ВНИИНМ.

Это гран­ди­озный опыт. К сожа­ле­нию, спе­ци­али­сты меня­ются, уходят. Сейчас настолько изме­ни­лась система орга­ни­за­ции работы, молодые спе­ци­али­сты 70-80% заняты офор­м­ле­ни­ями бумаг и только к концу года заклю­чают договор. Какая там работа? Это первое. Во-вторых, раньше рождались наши мате­ри­алы, ВНИИНМ был голов­ным инсти­ту­том в этом смысле, но с нами рабо­тали ака­деми­че­ские инсти­туты, про­ек­т­ные инсти­туты, и мы все были рав­но­правны. Мы здесь только лишь отве­чали за все. А сейчас мы здесь, в инсти­туте не можем вос­про­из­ве­сти все эти условия, реак­тор­ные испы­та­ния, которые стоят очень дорого. Ака­деми­че­ские инсти­туты нам помо­гали очень много: гото­вили диа­граммы состо­я­ний, у нас были большие связи и кон­такты, а сейчас этого всего нет. Поэтому как раз­ви­ваться — я затруд­ня­юсь сказать. Сегодня мы наблю­даем не сво­ра­чи­ва­ние, а как бы сужение всего про­ис­хо­дя­щего. И мы абсо­лютно серьезно можем поте­рять эту ком­петен­цию. В науку, увы, пришла ком­мер­ция. А ком­мер­ция науку хоронит.