Нововоронежская АЭС со дня своего создания стала полигоном для внедрения новых ядерных технологий и, соответственно, лидером отечественной и мировой атомной отрасли. Первая атомная электростанция была построена в 1954 году в Обнинске. Ее мощность составляла всего 5 МВт. А уже в 1955 году правительство СССР приняло решение о строительстве двух куда более мощных АЭС — Белоярской и Нововоронежской. Оба проекта касались реализации передовых разработок по выработке электроэнергии: на Белоярской АЭС использовалась технология на быстрых нейтронах, на Нововоронежской – технология использования водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР).

Техническое задание на разработку реактора типа ВВЭР один из отцов-основателей атомной энергетики Игорь Курчатов выдал в 1955 году. Первый энергоблок Нововоронежской АЭС получил название ВВЭР-210 — по электрической мощности в 210 МВт. Создавала его группа ученых под руководством известного физика Анатолия Александрова и под личным контролем Игоря Курчатова. Физическая основа — управляемая цепная реакция, которая происходит в реакторе ВВЭР. Уран-235 выделяет огромное количество тепла в первом — радиоактивном — контуре, где вода является не только теплоносителем, но и замедлителем нейтронов. Во втором, нерадиоактивном, контуре вода, превратившаяся в пар, поступает на турбину, а генератор вырабатывает электрический ток.

Однако просто создать реактор недостаточно. Необходимо было внедрить принципиально новые технологии строительства АЭС, определить эффективность промышленной выработки энергии из ядерного топлива, разработать принципы надежности и безопасности, просчитать экономику проекта. С этими сложнейшими задачами ученые и строители справились. В декабре 1963 года на НВ АЭС осуществлен физический пуск первого реактора типа ВВЭР, в сентябре 1964 года — энергетический пуск. К 1 января 1965 года энергоблок №1 НВ АЭС достиг мощности в 210 МВт и стал самым мощным реактором в мире. Американская АЭС «Дрезден» имела мощность 180 МВт.

Нововоронежская АЭС сделала заявку на лидерство в сфере ядерной энергетики. Однако на этом атомщики не остановились. Дальнейшими задачами стали увеличение мощности энергоблоков, разработка новых мер безопасности и отладка технологии для ее массового применения, в том числе за пределами СССР. В 1969 году в эксплуатацию ввели энергоблок №2 НВ АЭС с реактором большей мощности ВВЭР-365. В 1971 и 1972 годах заработали третий и четвертый энергоблоки с первыми серийными реакторами ВВЭР-440: внедренную на НВ АЭС технологию начали тиражировать в другие страны.

Спустя десять лет нововоронежским атомщикам удалось еще больше укрепить свои лидерские позиции в ядерной энергетике — увеличить мощность энергоблока более чем вдвое. В 1980 году электроэнергию в сеть выдал энергоблок №5 с реактором ВВЭР-1000 — первый «миллионник». Соответственно уровню мощности были разработаны и новые меры, обеспечивающие надежность и безопасность: впервые была построена сверхпрочная герметичная оболочка, защищающая окружающую среду от выбросов радиоактивных веществ. Благодаря безупречно отлаженной технологии ВВЭР-1000 стал самым популярным типом реактора в мире — из 60 эксплуатируемых реакторов 37 именно из этой серии.

Следующий амбициозный проект в Нововоронеже был реализован уже в XXI веке. Это был первый проект в современной России «АЭС-2006» по созданию энергоблоков поколения «3+» с улучшенными технико-экономическими показателями и новейшими системами защиты. Два энергоблока с реакторами ВВЭР-1200 были введены в эксплуатацию в 2017 и 2019 годах. Выросла не только мощность, но и вдвое срок службы — до 60 лет. Особый акцент, конечно, был сделан на безопасности: двойная защитная оболочка позволяет выдержать падение самолета, а ловушка расплава может локализовать и охладить расплав в активной зоне без вмешательства человека и даже при полной потере электроснабжения. Впервые в мире на атомных энергоблоках были применены пассивные системы безопасности. Сейчас по этим проектам строится несколько энергоблоков в России и зарубежных странах.

Еще одним важным вызовом стало продление сроков эксплуатации реакторов. Атомщики пришли к выводу, что строительство новых энергоблоков потребовало бы в десятки раз больше средств, чем продление работы старых.

Впервые в мире на НВ АЭС была разработана технология отжига реактора, с помощью которой восстанавливаются свойства металла корпуса. Сейчас при продлении эксплуатации отжиг используется на всех реакторах ВВЭР. Так, срок службы третьего энергоблока был продлен на 15 лет: реактор остановили лишь в 2016 году, хотя изначально проектный срок его службы заканчивался в 2001 году. Эксплуатация четвертого энергоблока была продлена дважды. В 2017 году впервые в мире нововоронежские атомщики обкатали технологию повторного продления, и теперь энергоблок №4 прослужит в общей сумме 60 лет вместо проектных 30. Вместе с технологией продления сроков эксплуатации для ВВЭР-440, и снова впервые, была создана система аварийного охлаждения активной зоны реактора, относящаяся к пассивным системам безопасности.

На 25 лет был продлен и срок изначально 30-летней службы пятого энергоблока. На 17 МВт увеличена его мощность. Во время модернизации специалисты учитывали и аварию на японской АЭС «Фукусима», разработав дополнительную систему индустриальной антисейсмической защиты.

Не менее важной технологией, которую также разрабатывают и реализуют на НВ АЭС, является вывод отработавших энергоблоков из эксплуатации. Мало просто остановить реактор — важно также демонтировать использованное оборудование с соблюдением требований радиационной безопасности. А для этого требуется внедрение новых технологий, их обкатка и типизация для передачи этого опыта коллегам.

Важной частью развития науки и технологии на НВ АЭС является и подготовка кадров для атомной отрасли. Непосредственно в Нововоронеже базируется филиал Национального исследовательского ядерного университета «Московский инженерно-физический институт» (НИЯУ МИФИ) «Нововоронежский политехнический колледж» и базовая кафедра МИФИ «Технологии ВВЭР в АЭС». В колледже готовят рабочие кадры для атомной отрасли по специальностям «Электрические сети и системы» и «Атомные электрические станции и установки», а с сентября 2021 года открывается новая специальность «Дефектоскопист». На кафедре, заведует которой директор НВ АЭС, доктор технических наук Владимир Поваров, обучают специальностям «Ядерная энергетика» и «Электроэнергетика и электротехника». Общеобразовательные дисциплины студенты изучают в Москве, а специальные дисциплины — в Нововоронеже.

В 2022 году МИФИ планирует открыть здесь филиал — Политехнический институт. Набирать студентов будут по программам высшего образования по направлениям «Ядерная энергетика», «Электроэнергетика и электротехника», «Техника и теплоэнергетика», «Управление в технических системах», а также на блок специальностей по информационным технологиям. Все обучение будет проходить в Нововоронеже.

Сотрудничает АЭС и с воронежскими вузами. В Воронежском государственном университете (ВГУ) есть базовая кафедра «Атомные электростанции», а в Воронежском государственном политехническом университете (ВГТУ) открыт научно-образовательный центр PLM АЭС (управление жизненным циклом). Здесь впервые в России была открыта новая специальность — «Управление ресурсообеспечением АЭС». По программе магистратуры сотрудники отечественных АЭС и концерна «Росэнергоатом» изучают весь комплекс дисциплин, связанный с материальным обеспечением атомных станций — информационные технологии, экономику, юриспруденцию, работу на электронных площадках и многое другое. Обучение идет по очной и заочной форме, преподают как работники АЭС, так и работники ВГТУ.

Научная работа на Нововоронежской АЭС не останавливается никогда, и ввод в эксплуатацию новейших энергоблоков стал лишь очередной важной точкой на пути развития ядерных технологий. «Исторически сложилось, что Нововоронежская АЭС является платформой для отработки всех новых технологий, связанных с развитием ВВЭР, а также — площадкой для подготовки кадров как для атомных станций в РФ, так и для тех АЭС, которые строятся по российскому дизайну в других странах. Занятия научной работой вытекают из этой деятельности: человек вовлечен в научно-исследовательский процесс, связанный с разработкой, испытанием, отработкой технологий», — объясняет главный технолог управления инженерной поддержки, помощник директора НВ АЭС по научной работе, профессор ВГТУ Александр Данилов.

Важными проектами в этой работе является дальнейшая оптимизация эксплуатации ВВЭР-1200. В частности, атомщики на энергоблоке №6 НВ АЭС увеличили длительность топливного цикла с 12 до 18 месяцев: это позволяет увеличить выработку электричества и усилить эффективность работы оборудования. По итогам этих исследований остальные реакторы ВВЭР-1200 также могут быть переведены на перегрузку топлива раз в полтора года. Кроме того, на шестом энергоблоке специалисты испытывали разные режимы маневрирования мощностью, что также увеличит эффективность использования ресурсов.

«Энергоблок №6 Нововоронежской АЭС, первый в мире энергоблок поколения „3+“, являясь головным, прокладывает дорогу для дальнейшего совершенствования энергоблоков с реакторами ВВЭР-1200. Внедрение 18-месячного топливного цикла на Нововоронежской АЭС позволит использовать этот опыт для подобных энергоблоков как в нашей стране, так и за рубежом», — отмечает директор Нововоронежской АЭС Владимир Поваров.

Серьезная работа на атомной станции ведется и по направлениям новых перспективных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР). Ученые и специалисты занимаются разработкой перспективных решений в самых разных областях. Это и химическая технология, и теплофизика, и мониторинг технического состояния оборудования АЭС, и системы автоматического контроля и диагностики оборудования АЭС, и цифровизация управления всех процессов функционирования энергоблока. Часть таких проектов проводятся по инициативе научно-исследовательских организаций, но с обязательным участием нововоронежских атомщиков. Ученые разрабатывают проект, затем практическая апробация новшеств происходит на оборудовании АЭС. Эффективные решения потом внедряются в производство и распространяются дальше.

Развитие интеллектуальных систем также является одной из приоритетных задач для атомщиков. Госкорпорация «Росатом» уже начала разработку и внедрение информационной системы поддержки эксплуатации атомных электростанций. В рамках этой системы на единой информационной платформе будут объединены процессы оперативной эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, инженерной поддержки, управления ресурсами и документацией.

Также активно идет разработка цифровой модели управления АЭС. «За этим сейчас будущее: страна, которая сможет первой внедрить полностью интеллектуальные и комплексные цифровые решения в проекты ядерных энергоблоков, и будет в дальнейшем доминировать на рынке атомной энергетики, предлагая эти технологии всему миру. Именно поэтому Нововоронежская АЭС, которая всегда находилась на передовых позициях развития атомной отрасли и науки, и пытается решать эти задачи совместно с отраслевыми научно-исследовательскими институтами», — говорит директор НВ АЭС Владимир Поваров.

Сейчас на атомной станции разрабатывается проект по созданию цифровой модели АЭС. Одним из серьезнейших моментов при этом будет использование искусственного интеллекта, который сможет выполнять функции виртуального оператора, самообучаться на основе специальных математических и программных решений.

Успехи нововоронежцев в этом направлении отмечались на самых разных уровнях. Начальник смены Петр Поваров занимается разработкой системы информационной поддержки оператора (СИПО). Он стал победителем ежегодного конкурса на лучший производственно-технический доклад на НВ АЭС и занял второе место в следующем этапе — конкурсе концерна «Росэнергоатом». «Создание СИПО — масштабная работа, которая разбита на несколько этапов. Ее важность сложно переоценить, так как она направлена на снижение человеческого фактора в управлении АЭС, — отмечает Петр Поваров. — Сейчас благодаря развитию науки и техники можно контролировать все большее количество параметров. Система информационной поддержки оператора призвана помочь человеку принимать безошибочные решения. В этом году планируется поставка первой очереди программного обеспечения».

Не так давно проект СИПО, над которым работали специалисты НВ АЭС, АО «Русатом автоматизированные системы управления» (РАСУ) и ООО «ИФ СНИИП АТОМ», был отмечен на федеральном уровне. Он получил первую премию организованного Минэнерго РФ международного конкурса научных, научно-технических и инновационных разработок, направленных на развитие топливно-энергетической и добывающей отраслей 2021 года.

Директор департамента аналитических и диагностических систем РАСУ Анна Телегинская пояснила, что пилотное внедрение разработки уже идет на НВ АЭС: СИПО передает оперативному персоналу обобщенную информацию о текущем состоянии энергоблока во всех режимах его работы, предупреждает о возможных нарушениях и прогнозирует варианты действий персонала на 30 минут вперед. Директор НВ АЭС Владимир Поваров уверен, что эта технология повысит безопасность и конкурентоспособность современных проектов атомных энергоблоков российского дизайна на внешнем рынке атомной энергетики.