На пути к термоядерной энергии

Стенды для испытаний диагностического оборудования ИТЭР разрабатывают и производят в России

На фото: Испытательный резервуар и система погрузки стенда испытаний порт-плагов

Создание технологий, использующих управляемый термоядерный синтез, откроет человечеству возможность получить практически неисчерпаемый источник чистой энергии. Крупнейший экспериментальный термоядерный реактор ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) строится на юге Франции. Цель проекта — демонстрация возможности использования термоядерной реакции в промышленных масштабах и отработка технических решений, позволяющих в будущем создать энергетический термоядерный реактор. В создании ИТЭР принимают участие Евросоюз, Россия, США, Индия, Китай, Япония и Южная Корея. Наша страна, обладающая уникальным опытом в сфере ядерных и термоядерных технологий, является одним из ключевых участников создания ИТЭР. Олеся Соловьева, директор проектного офиса ИТЭР ООО «НПО «Группа компаний машиностроения и приборостроения» (ООО «НПО «ГКМП»), рассказывает о том, какой вклад предприятие вносит в реализацию международного проекта.

— Олеся Викторовна, расскажите, в чем заключается роль ООО «НПО «ГКМП» в проекте ИТЭР?

— Одни из самых сложных диагностических элементов системы ИТЭР — это порт-плаги, крупные конструкции из нержавеющей стали, работающие через порты термоядерного реактора. Вес одного порт-плага может достигать 48 тонн. В порт-плагах размещаются средства диагностики, элементы систем ионного и электронно-циклотронного нагрева, а также модули испытательного бланкета. Чтобы гарантировать, что каждый порт-плаг работает должным образом, перед их установкой в реактор запланировано проведение ряда испытаний на наших стендах.

Профиль: Соловьева Олеся Викторовна Директор проектного офиса ИТЭР ООО «НПО «ГКМП». Стаж работы в тяжелом машиностроении: 24 года в области управления проектами, продаж и развития новых технологий

Сами порт-плаги разрабатывают и изготавливают другие предприятия как в РФ, так и в других странах, а ГКМП отвечает за одну из самых наукоемких и крупнотоннажных систем ИТЭР в составе обязательств Российской Федерации: это стенды для испытаний порт-плагов (Port Plug Test Facility, PPTF). Всего по соглашению между Международной организацией ИТЭР и Российским домашним агентством ИТЭР должно быть поставлено четыре стенда: два будут работать в неядерных условиях в здании 55 и испытывать порт-плаги перед их работой в токамаке ИТЭР, еще два будут изготовлены в ядерном исполнении для работы в так называемой горячей ячейке, где порт-плаги будут проходить испытания уже после отработки непосредственно в реакторе при взаимодействии с тритием и дейтерием.

— Почему именно ГКМП была выбрана в качестве площадки для изготовления компонентов вакуумных стендов испытаний верхних и экваториальных порт-плагов?

— ООО «НПО «ГКМП» было выбрано благодаря соответствию двум основным критериям. Во-первых, это колоссальный опыт в разработке и изготовлении вакуумных камер, в том числе работающих в условиях сверхвакуума (10-5 Па и выше). До того как ГКМП присоединилась к проекту ИТЭР в 2020 году, у предприятия уже имелось более 20 реализованных крупнотоннажных проектов только по вакуумным камерам и печам. Во-вторых, это наличие станков и оборудования на производственной площадке в Брянске, которые обеспечивают высокую точность мехобработки на больших изделиях и соответствуют размерам, требуемым для вакуумной камеры ИТЭР. ГКМП, соответствуя этим основным условиям, вышла в лидеры на конкурсе.

Справка: ООО «НПО «Группа компаний машиностроения и приборостроения» (ООО «НПО «ГКМП») является отечественным разработчиком и производителем специализированного промышленного оборудования, высокотемпературных газонаполненных и вакуумных электропечей различных конструкций и назначений, технологических линий для термообработки, закалки, отжига, отпуска сложных и крупногабаритных изделий, установок вакуумного напыления, термической диффузии, термокомпрессионных установок, установок для роста монокристаллов, испытательных стендов, термобарокамер, вакуумных камер, вакуумных затворов и другого высокотехнологического оборудования. Постоянное тесное сотрудничество с рядом предприятий электронной, атомной и авиакосмической промышленности страны позволяет компании стабильно расти и развиваться, осваивать новые виды продукции и оборудования.

Например, размер нашей вакуумной камеры составляет 6 м в длину и 3,5 м в диаметре. Требования по плоскостности ответного фланца камеры очень высокие (0,3 мм на всю плоскость фланца) — для того чтобы порт-плаг можно было беспрепятственно поместить в камеру и обеспечить герметичное соединение для проведения климатических и функциональных испытаний. Всего наши стенды должны испытать 46 диагностических порт-плагов, которые будут работать с плазмой токамака ИТЭР.

— Что дает предприятию участие в проекте ИТЭР? Меняется ли производство, осваиваются ли новые технологии?

— У нас немало примеров внедрения новых технологий. Например, в 2020 году встал вопрос, как проводить стопроцентный неразрушающий объемный контроль сварных швов на аустенитной стали толщиной более 300 мм. Рентгеновская установка для этого должна быть очень мощной, но это будет также означать, что условия работы для персонала лаборатории неразрушающего контроля будут совершенно нещадящими. Мы приняли решение внедрить уникальную для России технологию ультразвукового контроля методом фазированных решеток (Phased Array Ultrasonic Test). Сейчас технология отработана, изготовлено оборудование и оснастка. Эта методика нередко используется на крупных машиностроительных предприятиях во всем мире, а главное, она абсолютно безопасна для персонала, в отличие от рентгеновского излучения.

Второй пример — контроль точности изготовления. В 2021 году мы приобрели высокоточный лазерный трекер типа Leica, который на разных стадиях производства помогает контролировать размеры, позиционирование, отклонения и другие параметры. Работа по проекту ИТЭР научила нас составлять метрологические чертежи и, главное, отрабатывать требования по метрологии. Также на нашем производстве строго соблюдаются правила по работе с вакуумом (ITER Vacuum Handbook) под контролем регулярных инспекций как со стороны Российского домашнего агентства ИТЭР, так и со стороны Международной организации ИТЭР.

Так как стенды будут эксплуатироваться во Франции, изготавливаемое нами оборудование подпадает под различные европейские директивы, касающиеся сосудов, работающих под давлением, низковольтного и другого оборудования. Для получения маркировки CE, удостоверяющей, что изделия соответствуют стандартам Евросоюза, предприятие должно пройти различные стадии аттестации персонала, в частности занимающегося сваркой и неразрушающим контролем, и аттестации производственных процедур (сварочные процессы, УЗК, гелиевые течеискания), а также быть готовым к плановым и внеплановым инспекциям нотифицирующего органа во время изготовления и испытаний изделий. Такой подход очень дисциплинирует предприятие с точки зрения культуры производства и помогает выйти на новый уровень качества, отвечающего международным стандартам и официально подтвержденного соответствующими сертификатами и маркировкой.

Все это дает нам новый уникальный опыт. Особенно важно, что в освоении и применении новых технологий принимает участие весь коллектив предприятия, от сварщика до технического директора.

— Как вы оцениваете кадровый потенциал ГКМП? Где вы находите специалистов, хватает ли их?

— Моя любимая фраза: «Мы находимся в вечном поиске талантов». Я думаю, многие руководители российской тяжелой промышленности согласны с этим, потому что кадры на рынке есть, а вот найти настоящего профессионала в своей области, человека, у которого горят глаза, — это сложно.

Справка: На сегодняшний день уровень завершенного строительства проекта ИТЭР к стадии пуска первой плазмы составляет 78%.

В нашем московском офисе команда, работающая над проектом ИТЭР, почти полностью укомплектована, но это и логично, так как в России наибольшее количество квалифицированных специалистов сосредоточено в столице. В Брянске же мы сейчас по максимуму привлекаем новые кадры в связи с ростом количества заказов и высокой загруженностью производства. Для этого мы проводим активную кадровую политику, формируем систему работы с кадрами, которая ориентируется на получение не только экономического, но и социального эффекта. Сюда входят такие меры, как компенсация оплаты жилья для высококвалифицированных специалистов, премии за выполнение особо важных и срочных работ, особая система поощрения работников предприятия. Для студентов есть прекрасная возможность начать работу в команде профессионалов, так как мы проводим обучение профессии с привлечением наставников и переобучение работников смежным востребованным специальностям.

На фото: Команда предприятия ООО "НПО "ГКМП" и технический руководитель проекта PPTF Международной организации ИТЭР Тьерри Серизье (четвертый слева)

— Как отражаются санкции на участии российской стороны в проекте ИТЭР?

— Можно с удовлетворением отметить, что проект ИТЭР — один из немногих в России, на реализацию которого санкции повлияли совсем незначительно. Дело в том, что в перечне санкций имеются исключения, которым проект ИТЭР соответствует по двум пунктам: как работа по международным соглашениям и как проект, связанный с мирным атомом.

Международная организация ИТЭР, ее персонал, который состоит из представителей всех стран — участниц проекта, относится к текущей ситуации подчеркнуто нейтрально и оперативно выполняет свою работу в части оформления документации для подтверждения исключения из перечня. С такой поддержкой со стороны Международной организации ИТЭР наше предприятие продолжает закупки в Европе комплектующих, которые будут эксплуатироваться во Франции. Некоторые задержки, конечно, присутствуют, однако в целом наш проект движется по намеченной линии, не отставая от общего графика.

Что касается оборудования тех производителей, которые вообще отказались работать с РФ, мы быстро нашли аналоги. Для нас это — решение проблемы. Из-за возникновения более длинной цепочки закупки бюджетная часть возрастает, но наш опыт проведения закупок в 2022 году показывает, что рост составляет не более чем 7–20%.

Для некоторых банков РФ из-за санкционных ограничений приостановлена работа в системе SWIFT, однако быстрый переход на обслуживание в банках с действующей системой SWIFT позволил нам также оперативно решить и эту проблему.

— Как вы можете оценить импортозависимость ГКМП по оборудованию, технологиям, комплектующим?

— По проекту ИТЭР мы обязаны комплектоваться европейским оборудованием, это связано с маркировкой СЕ, без которой эксплуатация в Европе невозможна. Однако по остальным проектам в РФ мы вполне закрываем потребности в закупках на отечественном рынке. Другой вопрос — это конкурентоспособность: порой купить в РФ металл или, скажем, насос будет более долго и дорого, чем в Китае. Поэтому у нас имеется представительство в Ханчжоу для обеспечения закупок в КНР и оперативных отгрузок в РФ.

Подробности:

Задачи системы PPTF

4 стенда системы PPTF должны будут испытать следующие объекты:

• 12 верхних и 8 экваториальных диагностических порт-плагов;

• 2 экваториальные системы ионных циклотронов нагрева;

• 4 верхние и 1 экваториальную системы электронных циклотронов нагрева;

• 3 экваториальных модуля бланкета;

• 3 диагностические рамы;

• диверторы.

Состав испытаний:

• климатические испытания (позволят ограничить риск утечки воды или вакуума);

• функциональные испытания (продемонстрируют, что порт-плаги соответствуют заданным параметрам и функционалу).

В течение последних нескольких лет мы освоили производство и внедрили линейку вакуумных затворов с максимальным диаметром 1250 мм. Это наш, пока небольшой, вклад в процесс импортозамещения. Но, я надеюсь, этот вклад не последний, так как у руководства нашего предприятия, насколько я знаю, немало интересных планов по развитию новых направлений, связанных с вакуумом и сопутствующими технологиями.

— В декабре прошлого года проходили первые пробные вакуумные испытания по проекту ИТЭР в ГКМП. Каковы их результаты?

— К этому дню мы шли очень долго. Мы — это не только компания, но и инженеры, которые стояли у истоков разработки конструкторской документации на стенды, вакуумная лаборатория, которая обеспечивала условия испытаний в чистом помещении, и даже заказчик — Российское домашнее агентство ИТЭР. Испытания в 2022 году были не только первым, но и одним из самых важных этапов проверки работоспособности камеры — это выход на вакуум. На эти испытания к нам приехал Тьерри Серизье, технический руководитель работ со стороны Международной организации ИТЭР. Он отметил высокий технологический уровень работы ГКМП за последние три года, что подтвердилось положительными результатами первых испытаний. Задача испытаний состояла в том, чтобы создать первый вакуум, проверить камеру на натекание и, следовательно, подтвердить отсутствие утечек по герметичным соединениям и по сварным швам. Успешные испытания вдохновили коллектив предприятия на активное продолжение работ.

— Каковы у ГКМП планы в рамках проекта ИТЭР на 2023 год?

— Следующий этап, запланированный на текущий год, — это в первую очередь заводские приемочные испытания камеры с нагревом и проведением термоциклики (температура нагрева — 240 °С) и повторение испытаний уже в присутствии инспектора нотифицирующего органа. При этом присутствие инспектора для нас уже не столь важно, главное — пройти всю технологию сборки, наладки и запустить функциональную работу стенда.

Стенд уникален тем, что ранее такая система — сверхвакуум и нагрев с термоцикликой одновременно — еще никогда и нигде в мире не работала. Мы очень гордимся уже проделанной за предыдущие годы работой по НИОКР в рамках проекта ИТЭР и надеемся, что эта работа принесет плоды. Результаты мы, возможно, увидим уже через полгода.

Пресс-служба ООО "НПО "ГКМП" при поддержке Вестник Атомпрома