Коллектив и его дело

Чтобы нейтроны "подавать" охлажденными

На реакторе ИБР-2 продолжаются работы по вводу в эксплуатацию новой криогенной машины Linde AG Kryotechnik 1200/10 (Швейцария), параметры которой специально спроектированы для источника холодных нейтронов реактора ИБР-2. Как узнала наш корреспондент Ольга ТАРАНТИНА, наладка и настройка параметров работы рефрижератора была выполнена сотрудниками группы №2 механико-технологического отдела ЛНФ при участии специалиста завода изготовителя.

- Сотрудник фирмы Linde AG А.Рот приезжал в ОИЯИ два раза, - рассказывает начальник механико-технологического отдела А.А.Беляков. - В свой первый визит специалист фирмы проверил комплектность оборудования, основные и запасные части, размещение частей установки на криогенном участке ИБР-2, демонтировал датчик удара с блока охлаждения гелия, дал рекомендации по электромонтажным работам, работам по монтажу сигнальных и контрольных кабелей, а также проверил чертежи с трубопроводами обвязки между блоками рефрижератора.

Для выполнения наладочных и монтажных работ в ЛНФ была создана пусковая бригада, в которую вошли сотрудники группы № 2 электротехнического отдела, службы СУЗ и КИПиА ИБР-2, КБ ЛНФ, группа №2 механико-технологического отдела ЛНФ, под руководством К.А.Мухина, который фактически и возглавил монтажные и пуско-наладочные работы рефрижератора 1200/10. После отправки на завод-изготовитель отчета об окончании монтажных работ, проверки трубопроводов на прочность и герметичность, наладки системы охлаждения компрессора и турбинных модулей в Швейцарии было принято решение о выезде в Дубну специалиста для проведения пусковых работ и обучения операторов управлению установкой. Стоит отметить, что после осмотра результатов монтажных работ, проведенных пусковой бригадой, замечаний или недостатков выявлено не было.

Программное обеспечение позволяет производить настройку рефрижератора удаленно. В связи с этим часть параметров была настроена специалистами Linde AG из Швейцарии. После проведения пусковых работ и проверки работоспособности оборудования, захолаживания специалистами ЛНФ лично, а также имитации аварийных ситуаций (сброс электроэнергии, перегрев, отсутствие воздуха в пневмосистеме) специалист Linde AG уехал. В настоящее время настройка установки проводится силами начальника группы вакуумного и криогенного оборудования реактора ИБР-2 и установки ИРЕН К.А.Мухина и специалистами Linde AG А.Ротом и Х.Бергом удаленным способом. После того как будет подписан акт окончания пуско-наладочных работ, машина целиком перейдет в наше распоряжение, и начнется большой этап сдачи ее в эксплуатацию. Потом начнется интеграция машины в новую криогенную систему комплекса криогенных замедлителей, работа под нагрузкой на потребителя. К тому времени, надеемся, в НПО "Атом" начнется изготовление наклонного криогенного замедлителя КЗ 201.

О настройке и эксплуатации новой криогенной установки рассказывает начальник группы вакуумного и криогенного оборудования ЛНФ К.А.Мухин:

- При мощности 1200 Вт машина должна выдавать температуру 10 К. Машина имеет два режима работы, в зависимости от требований потребителя, - 10 и 80 К. Все управление установкой осуществляется на панели управления, оборудованной сенсорным экраном, отображающим все параметры работы, предаварийные и аварийные ситуации, которые могут возникать при работе. Программное обеспечение КГУ 1200/10 предполагает полностью автоматический режим работы. Оператору необходимо только задать конечную температуру на потребителя в пределах от 100 до 10 К. Алгоритм работы установки не позволяет оператору вторгаться в ее процессы и сам регулирует возможность запуска по входным параметрам.

Чистота гелия и отсутствие в нем примесей является основным принципом успешной работы турбодетандерных (здесь еще имеет место высокая точность изготовления деталей турбины и балансировка) или поршневых рефрижераторных установок. Примеси газов при криогенных температурах (100-10 К) переходят в жидкую или твердую фазы с образованием капель или твердых дисперсных частиц, которые могут привести к поломке лопаток турбины или дисбалансу. Чтобы этого избежать, в рефрижераторе 1200/10 предусмотрен мультикомпонентный детектор, показывающий объемные доли азота, воды, углеводородов и масла в системе рефрижератора. Когда они не превышают 10 объемных долей, мы можем включать блок охлаждения гелия, в который входят два теплообменника и две турбины. Также на тачскрине проверяются основные параметры (стабильность давления, расход охлаждающей воды, положение вентилей и т.д.) блока охлаждения гелия. Если параметры в норме, то есть возможность запуска блока охлаждения.

Один из управляемых параметров - выходная температура на потребителя, которую можно варьировать от 100 до 10 К. Этот параметр задается в специальном окне, и после нажатия кнопки "Старт" блока охлаждения установка должна сама (без вмешательства оператора) выйти на заданную температуру. Открытие или закрытие вентилей, регулировка нагревателя и скорость вращения турбинных модулей происходит в автоматическом режиме в соответствии с заданной программой. Все это звучит, конечно, очень впечатляюще, но стоит учитывать, что оперирование такими температурами не может происходить мгновенно. Другими словами, существует инерционность системы и получить, к примеру, точно 80 К через два часа работы нереально. Можно получить 80,5 К или 79,3 К, что тоже, несомненно, будет являться нормой. К тому же для использования процесса "нажал и забыл", описанного выше, требуется предварительная настройка параметров работы рефрижератора, что может занимать довольно длительное время. Это связано в первую очередь с подключением потребителя к системе (дополнительные теплопритоки, объем гелия в системе увеличивается, дополнительные повороты трубопроводов и т.д.). Из всего этого следует, что в реальности нам будет необходимо дополнительно настраивать установку в режиме реального времени в зависимости от потребителя. Сейчас, пока машина находится на гарантии, мы этого делать сами не можем, но мы всегда можем связаться со швейцарской стороной, а политика компании Linde такова, что они всегда готовы помочь провести настройку параметров даже в постгарантийный период. А настроенные сейчас параметры 80 К и 10 К, наверняка, существенно изменятся, когда мы подключим потребителей с другими мощностями и нагрузками.

Хотелось бы отметить, что эта машина войдет в состав большой криогенной системы комплекса замедлителей нейтронов реактора ИБР-2 вместе со старой машиной производства ОАО "НПО Гелиймаш" КГУ 700/15, специальным криогенным коллектором, системой трубопроводов, гелиевыми газодувками и теплообменниками, вакуумной системой, системой контроля и автоматики. Криогенный коллектор сейчас находится на стадии изготовления и позволит распределять потоки гелия от криогенных машин в то или иное направление. Важной особенностью будет возможность получать в разных направлениях разную температуру: например, в направлении канала №9 нужна температура 80 К, мы сможем получить такую температуру. В то же самое время физикам центрального направления, например, нужно будет 10 или 20 К, мы сможем и им дать необходимую температуру. Все это позволит сделать новая криогенная система. В заключение хочу выразить благодарность всей пусковой бригаде и руководству лаборатории за поддержку и понимание сложности выполняемой работы. Персонально: Ю.В.Миронову и группе №2 ЭТО за прокладку электрических соединений, службе КИПиА ИБР-2 и М.В.Андрианову (прокладка кабелей управляющих сигналов низкого напряжения), конструкторскому бюро ЛНФ - А.А.Кустову и Н.А.Волкову, которые помогли разместить все оборудование на криогенном участке ЛНФ.

Мы надеемся, в соответствии с планом работ по комплексу криогенных замедлителей, в 2019 году установить криогенный замедлитель центрального направления (КЗ 201) для экспериментальных каналов №1, 4-6, 9. Для размещения в ограниченном пространстве шарикового и обратного трубопроводов замедлителя КЗ 201 мною в соавторстве с А.А.Любимцевым и А.А.Кустовым были разработаны новые криогенные разъемные соединения. Аналогов им нет - они имеют общую вакуумную рубашку, и позволят соединять внутренние трубопроводы подачи шариков без лишней ступеньки, которая могла бы помешать шарикам загружаться в камеру замедлителя. Кроме того, эти соединения позволят довольно оперативно отсоединять трубопроводы подачи и обратного потока от ответных трубопроводов защитного блока замедлителя. Разработанная система имеет не только пониженный теплоприток в месте стыка, но позволит значительно снизить нагрузку на эксплуатирующий и ремонтный персонал при работах по замене или ремонту замедлителя в полях ионизирующих излучений. В настоящее время данные по разъемному соединению переданы в отдел лицензий и интеллектуальной собственности ОИЯИ для проведения патентного поиска.