Московский Специализированный научно-исследовательский институт приборостроения (СНИИП, входит в дивизион Росатома «АСУ ТП и электротехника» — АО «РАСУ» ) — ведущая отраслевая научная организация в области ядерного приборостроения, решающая, в числе прочих, задачи приборного обеспечения ядерной и радиационной безопасности на объектах использования атомной энергии. Одним из основных продуктов СНИИП являются автоматизированные системы радиационного контроля (АСРК). Главный конструктор АСРК АО «СНИИП» и руководитель направления проектного офиса «Ядерное приборостроение» АО «РАСУ» Андрей Гордеев рассказывает, для чего нужны эти системы и в каких направлениях развивается их продуктовая линейка.
— Расскажите, где применяются системы радиационного контроля, разработанные СНИИП?
— Решения СНИИП реализованы на Ростовской и Калининской АЭС, частично — на Белоярской АЭС и Нововоронежской АЭС-2. Недавно мы закончили оснащать системой контроля радиационной обстановки (АСКРО) Ленинградскую АЭС-2 — разместили на ее площадке 12 современных постов контроля. Полностью на базе программно-технических средств СНИИП выполнена система радиационного контроля для плавучего энергоблока «Академик Ломоносов».
Предмет нашей гордости – решение по контролю радиационной обстановки на промышленной площадке НИЦ «Курчатовский институт»: эту задачу мы смогли полностью выполнить на базе оригинальных технических средств собственной разработки и производства. Нашими системами оснащены физические стенды БФС-1, БФС-2 на площадке ГНЦ РФ — ФЭИ, установки на Горно-химическом комбинате и ряд объектов двойного назначения. Полученный опыт позволяет тиражировать наши решения и на другие исследовательские установки, в том числе для мегасайенс-проектов. В настоящее время проводятся интенсивные консультации и ведется преддоговорная работа с предприятиями в контуре АО «Наука и инновации» по модернизации АСРК при реконструкции и техническом перевооружении стендово-испытательной базы, радиохимических объектов и исследовательских ядерных реакторов.
////////Справка
Автоматизированные системы радиационного контроля (АСРК) предназначены для сбора, обработки, регистрации и представления информации о параметрах радиационного состояния объектов контроля, а также радиационной обстановки окружающей среды. Этими системами оборудуют АЭС, предприятия топливного цикла, пункты хранения и переработки РАО, научно-исследовательские центры, где установлены реакторы.
АСРК — двухуровневый комплекс технических средств. На нижнем уровне измеряются физические характеристики и идет первичная обработка данных, которые передаются на верхний уровень — автоматизированные рабочие места операторов, серверы и узлы обработки данных. На одном энергоблоке АЭС свыше 500 измерительных каналов (стационарных устройств детектирования — радиационных мониторов ионизирующих излучений), контролирующих всевозможные радиационные параметры: мощность дозы гамма-излучения, объемную активность жидких сред, газов и аэрозолей.
СНИИП занимается разработкой и производством различных видов измерительных каналов: устройств детектирования (в том числе определяет всю схемотехнику, электронику, детекторную часть), обработки и передачи данных, блоков сигнализации и управления исполнительными механизмами. //////
— Отличаются ли требования к АСРК в других странах от российских?
— За рубежом система радиационного контроля традиционно не является частью АСУ ТП и относится к категории специальных диагностических систем, которые поставляются вне базового комплекта автоматизации энергоблока. Это главное отличие. В российском варианте — это неотъемлемая часть АСУ ТП, что сразу накладывает на систему те же требования, которые предъявляются для всех систем безопасности реакторного острова. Это отличие в какой-то мере является нашим конкурентным преимуществом.
Также перед западными вендорами не стоит задача по передаче информации из АСРК в систему верхнего блочного или верхнего станционного уровня АЭС. У них на этапе проектирования не закладываются подобные требования, и продукт получается автономным от инфраструктуры АСУ ТП. У нас же подобная задача четко прописана в проектной документации, поэтому и сама система по своим функциональным характеристикам превосходит зарубежные аналоги.
— Расскажите о перспективных направлениях развития систем радиационного контроля.
— В 2019 году СНИИП вошел в состав дивизиона «АСУ ТП и электротехника». Практически сразу после этого мы согласовали стратегию развития предприятия до 2030 года, а также ряд инвестиционных проектов развития, главные из которых – «Совершенствование продуктовой линейки гражданского назначения» («Кайман») и «Совершенствование программно-технических средств радиационного контроля двойного назначения» («Нарвал»). К вопросу о названиях – в практике СНИИП, который готовится в следующем году отметить 70-летие, было использовать для систем радиационного контроля названия водоплавающих животных («Горбач», «Сейвал» и др.). Предлагая такие названия для стратегических проектов развития, мы сохраняем традиции и преемственность.
Задача обоих проектов – создание и вывод на рынок новых решений в области контроля радиационных параметров, которые характеризуют режим эксплуатации АЭС и объектов использования атомной энергии. Проекты развивают текущую продуктовую линейку АСРК, они неразрывно связаны между собой и выполняются тесно взаимодействующими разработчиками аппаратуры и конструкторами, а элементная база и типовые схемотехнические решения максимально унифицированы. Типизация и унификация программно-технических средств АСРК, особенно платформ нижнего уровня, позволит добиться целевого результата в отношении бюджета проектов и сроков их реализации.
Отмечу, что без снижения требований по безопасности и надежности аппаратуры и без удорожания продукции инженерный уровень внедряемых решений существенно превосходит потребность текущих проектов – закладывается фундамент на следующие 10-15 лет развития АСРК на современной электронной компонентной базе, с учетом актуальных трендов по информационным технологиям.
В рамках работ по инвестиционным проектам «Кайман» и «Нарвал» коллективом авторов была подготовлена и обоснована оригинальная методика оптимизации объема радиационного контроля, основанная на комплексном анализе проекта объекта использования атомной энергии и возможностях АСРК, доступных на рынке. Внедрение нашей методики в перспективе позволит сэкономить значительные средства инжиниринговых компаний, и направить их на развитие приборного обеспечения отраслевых активов. К настоящему моменту методика апробирована на эскизном проекте АСРК реакторной установки БРЕСТ-ОД-300, материалы которого подготовлены АО «СНИИП» и АО «РАСУ» по заказу АО «НИКИЭТ».
— Чем эти продукты отличаются от своих предшественников?
— Продуктами проекта «Нарвал» являются несколько ключевых приборов для построения систем радиационного контроля атомных ледоколов нового поколения, АЭС малой мощности, объектов береговой инфраструктуры Северного морского пути. Успешно применяемые в текущих проектах (включая ПАТЭС) блоки и устройства детектирования ионизирующих излучений будут дополняться такими технически сложными и информационно насыщенными компонентами, как радиометр азота-16 в остром паре для контроля протечек парогенератора, комплекс индивидуального дозиметрического контроля, измеритель мощности поглощенной дозы в поверхностном слое кожи и радиометр нейтронов широкого спектра энергий.
В рамках проекта «Кайман» создается около десяти функционально законченных радиационных мониторов для измерения основных радиометрических характеристик, которые используются при анализе эффективности защитных барьеров энергоблока АЭС и состояния технологического оборудования, при оценке безопасной эксплуатации ядерной энергетической установки по уровням допустимого воздействия на персонал, население и окружающую среду на промышленной площадке, в санитарно-защитной зоне и зоне наблюдения объекта. Перечень контролируемых параметров включает объемную активность радиоактивных аэрозолей, йода-131, инертных радиоактивных газов, воды, изотопный состав теплоносителя первого контура АЭС и воздуха, удаляемого через системы вентиляции.
Помимо измерительных приборов разрабатываются устройства обработки информации, сигнализации и передачи данных, а также совершенствуются технологии получения сигналов с детекторов ионизирующих излучений. Фактически речь идет о принципиальном обновлении АСРК со значительным улучшением метрологических, эксплуатационных и эргономических характеристик по сравнению с конкурентными аналогами. За счет использования современных методов цифровой обработки сигналов мы планируем расширить диапазоны измерений в АСРК и снизить их погрешность. Уверен, что прорывные решения по электронике и физике взаимодействия излучений с веществом, заложенные в новые устройства детектирования, будут востребованы и ведущими мировыми вендорами при реализации проектов нероссийского дизайна.
— Можно ли говорить, что работа над новыми продуктами строится по-новому?
— На системной основе разработка новых продуктов для АСРК – за счет средств консолидированного инвестиционного ресурса госкорпорации «Росатом» – осуществляется впервые за последние два десятилетия. Реализация первых двух инвестиционных проектов была одобрена в декабре 2019 года, финансирование открыто в апреле 2020 года, а уже в декабре 2020 года уровень готовности рабочей конструкторской документации (РКД) составил 95% по всем новым изделиям. Высокие темпы работ – это настоящий вызов для команды разработчиков и конструкторов. Планы проектов рассчитаны до конца 2023 года, и до этого времени предстоит изготовить опытные образцы приборов, провести их комплексные испытания, актуализировать техническую документацию, выполнить оценку соответствия новых продуктов в форме международной сертификации платформ АСРК. При реализации проектов используются механизмы проектного управления, что тоже происходит впервые применительно к составным частям опытно-конструкторской работы (ОКР).
С началом исполнения первого этапа по «Кайману» и «Нарвалу» увеличение интенсивности новых разработок кратно возросло: мы вышли с инициативой о начале работ еще по пяти важным для перспективного развития предприятия проектам, в том числе проекту по локализации оборудования радиационного контроля зарубежных компаний Thermo Fisher и Mirion Technologies.
— Расскажите о коммерческих перспективах новых продуктов.
— С самого начала работ по проектам «Кайман» и «Нарвал» ставилась задача коммерциализации их результатов – в виде объемов поставляемого оборудования собственной разработки, с поддержанием экономически обоснованной рентабельности продаж и высокой доли собственных сил в выручке от реализации продукции.
Первым коммерческим проектом, предполагающим изготовление и комплектную поставку нового оборудования АСРК, стал проект АЭС «Руппур» в Бангладеш, в спецификацию которого включен ряд продуктов «Каймана», а именно широкодиапазонное устройство детектирование объемной активности инертных радиоактивных газов, радиометр йода-131 и принципиально новое устройство обработки информации, выполняющее функции локального контроллера для построения большинства измерительных каналов АСРК. Для АО «СНИИП» проект в Бангладеш – далеко не первый опыт выполнения экспортных поставок, но он является уникальным с точки зрения применения преимущественно собственной номенклатуры оборудования АСРК. С учетом сжатых сроков при разработке РКД активно применяются технологии 3D-моделирования, а при определении технических требований учитываются производственные возможности различных заводов-изготовителей. В определенном смысле, в настоящее время вырабатывается отраслевой стандарт в управлении проектами создания и ввода в действие АСРК для АЭС.
Договор поставки АСРК АЭС «Руппур» заключен АО «РАСУ» с АО «СНИИП» как с единственным поставщиком в сентябре 2020 года, а в 4 квартале 2021 года планируется завершение основных мероприятий по оценке соответствия в форме приемки оборудования для первого энергоблока и общестанционной части. В договоре использована схема ценообразования open-book, предполагающая распределение сэкономленных на закупках оборудования средств между поставщиком и заказчиком и таким образом мотивирующая заинтересованные стороны на применение в проекте наиболее эффективных с коммерческой точки зрения решений.
///////Портфель заказов
Полная производственная программа по проектам АСРК с использованием создаваемого по инвестиционным проектам оборудования включает в себя 10 энергоблоков. В том числе реализуется контракт на поставку АСРК для первого и второго блоков АЭС «Руппур» в Бангладеш, недавно подписан контракт на четыре энергоблока турецкой АЭС «Аккую». В производстве находятся два комплекта АСРК с расширенным функционалом для двух блоков Курской АЭС-2, которые сооружаются по проекту ВВЭР-ТОИ.//////
— Могут ли ваши разработки применяться для других отраслевых продуктов?
— Да, и это важно отметить, – разработки по проектам «Кайман» и «Нарвал», могут использоваться и в других сегментах рынка. Благодаря им отрасль приобретает платформы программно-технических средств для проектов «Умного города» в части систем радиационно-экологического мониторинга, инструменты для обращения с промышленными отходами I и II класса, широкую номенклатуру приборов для решения задач по выводу из эксплуатации радиационно-опасных объектов, обращению с радиоактивными веществами и радиоактивными отходами. Участники проектов «Кайман» и «Нарвал» предлагают рассматривать АСРК в качестве одного из прототипов доверенной сенсорной системы, удовлетворяющей всем действующим и перспективным требованиям, предъявляемым к системам подобного класса.
//////Цитата
Руководством дивизиона «АСУ ТП и электротехника» предложена концепция отраслевого R&D-центра по ядерному приборостроению. Портфель проектов сейчас формируется, темы «Кайман» и «Нарвал», безусловно, рассматриваются в нем как приоритетные. Основная идея R&D-центра – на базовой инфраструктуре АО «СНИИП» создать работающую экосистему инноваций, которая позволит в потоковом режиме создавать и передавать для освоения в серийном производстве востребованные рынком решения, в том числе по направлению АСРК.///////