В России
Курс на инновации

В расчете на снижение стоимости новых АЭС и сокращение сроков сооружения Росатом делает ставку на развитие инноваций в области капитального строительства. Чтобы оценить доступные возможности и перспективы внедрения новых технологических решений, отраслевые строители устроили тематическую конференцию в Московском государственном строительном университете. Что нового готовы предложить отрасли инженеры и ученые, на форуме рассказывали представители научного сообщества и практики возведения атомных станций.

ПРОВЕРЕНО НА ПРАКТИКЕ

О прогрессивных индустриальных строительных конструкциях для скоростного поточного сооружения АЭС проекта ВВЭР-ТОИ рассказал главный инженер архитектурно-строительного бюро комплексного проектирования ОАО «Атомэнергопроект» Станислав Белохин. Станции этого типа должны соответствовать ряду ключевых требований по безопасности, а в частности, выдерживать сейсмические воздействия силой 8 баллов по шкале MSK-64 и падение самолета типа Boeing-747 весом 400   тонн. При этом сроки строительства (от первого бетона до физического пуска) ограничены: 48 месяцев для головного блока, 40 месяцев для последующих блоков.

Укладываться в жесткие рамки требований строителям помогает применение прогрессивных технологий. В частности, если использовать там, где это целесообразно, высокопрочные бетоны классов В40-В50 и самоуплотняющиеся бетоны, можно сэкономить от 5 % до 20 % материалов по сравнению с более ранними проектами, оптимизировать трудозатраты и сократить сроки работ на 35 – 40 %. Помогает возводить станцию быстрее также применение несъемной опалубки из стального листа и несъемной неметаллической опалубки, совместный монтаж оборудования и трубопроводов методом «открытый верх». До 40 % экономии трудозатрат дает применение блочного метода монтажа. Эффективно расходовать материалы и время можно также за счет применения ряда конструктивных решений. Например, выполнение сплошной подкрановой консоли вместо подкрановых балок полярного крана исключает трудоемкий монтаж подкрановых путей. А монтаж полярного крана реакторного здания до завершения бетонирования цилиндра оболочки позволяет вести работы параллельно, что сокращает время возведения АЭС на 10 %. Для тех же целей строители применяют высокопрочную стальную строительную арматуру класса А600С и муфты с цилиндрической резьбой для ее соединения. Среди других подобных конструктивных решений – использование автоматической и роботизированной сварки, автоматизация процесса раскладки и крепления арматуры, применение гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений, выполняемой из сталефибробетона методом торкретирования.

За счет всех этих решений на реакторной установке В-510, предполагаемой к внедрению в проекте ВВЭР-ТОИ, реально сократить общее количество укрупненных сборных железобетонных элементов и армоопалубочных блоков более чем в два раза по сравнению с наиболее распространенной модификацией российских РУ В-320 – с 6,9 тыс. элементов до 2,6 тыс.

Еще один практик – заместитель директора по сооружению АЭС ОАО «Мостостроительный трест № 6» Денис Колодко – поделился опытом по сокращению сроков возведения объектов, приведя в пример строительство градирен Нововоронежской АЭС-2. Сейчас «Мостострой № 6» – единственная компания в России, которая способна строить башенные испарительные градирни высотой свыше 170 метров (до этого максимальная высота градирен для энергетических объектов на территории России составляла 150 метров). Увеличение размеров позволяет строить по одной градирне для каждого энергоблока станции вместо двух, как это было раньше. Это существенно снижает капитальные затраты, расход электроэнергии на собственные нужды, уменьшает площадь промплощадки АЭС при сохранении всех требований технологии и безопасности.

Возведение таких сооружений требует применения уникального оборудования и передовых европейских разработок в области атомного строительства, современных опалубочных систем, подъемно-транспортных механизмов и привлечения высококвалифицированных специалистов и рабочих. В частности, для возведения вытяжной оболочки градирни использовался единственный в России (один из пяти в Европе) комплект подъемно-переставной опалубки Doka SK-175. Строители также применили инновационный подбор бетона с высокотехнологичными добавками, что позволило свести к минимуму время отвердевания смеси без ущерба качеству. Как результат – непрерывность процесса бетонирования, позволившая минимизировать сроки возведения оболочки градирни.

Кроме того, для обеспечения перехода АЭС от 30-летнего к 60-летним срокам эксплуатации строители предприняли дополнительные меры по увеличению долговечности строения – повысили прочность бетона до марки В45, применили эффективные защитные покрытия бетона и современные гидроизоляционные материалы. Чтобы сократить сроки строительства и иметь возможность проводить работы в любое время года, «Мостострой № 6» взял на вооружение новую для России технологию по устройству наклонной колоннады и нижнего опорного кольца сооружения. При монтаже строители, отказавшись от временных конструкций, использовали узел опирания внешней колонны, а в конструкции нижнего опорного кольца – сборные элементы с участками омоноличивания. В итоге этот этап строительства занял на два месяца меньше, чем обычно.

При бетонировании чаши бассейна эта строительная организация опробовала дизельные тепловые пушки, что исключило простои в зимних условиях. Плюс вместо изготовления водораспределительных каналов на заводе ЖБИ их производство организовали прямо на строительной площадке. Все это также значительно сократило сроки проведения работ.

Полученный строителями опыт в итоге вылился в производственный стандарт Росатома. То есть была создана технология, которую можно тиражировать. Всего за время возведения градирни Нововоронежской АЭС-2 было реализовано 4 проекта в рамках Производственной системы «Росатом» (ПСР).

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЕЙ

Научно-образовательный центр компьютерного моделирования уникальных зданий сооружений и комплексов МГСУ предложил атомщикам свои интеллектуальные и информационные услуги при проектировании и эксплуатации АЭС. Ученые университета наработали большой опыт численного моделирования нагрузок и воздействий на возводимые объекты. С помощью их методик можно рассчитать ветровые и снеговые нагрузки, сейсмические воздействия, последствия падения самолета, воздействие ударной волны, цунами, торнадо, наводнений и селей, внутренних взрывов, пожара, разрыва трубопровода высокого давления, смоделировать температурное и напряженно-деформированное состояние, спрогнозировать прочность и устойчивость сооружений АЭС. Самые современные программные комплексы и мощное компьютерное обеспечение позволяют получать результаты высокой точности. В итоге – повышение безопасности и экономичности конструкций.

Целый ряд конкретных решений для Росатома готов предложить и Научно-образовательный центр информационных систем и интеллектуальной автоматики в строительстве МГСУ. Эти решения применимы как к действующим объектам и комплексам, так и к вновь возводимым. Во втором случае эффективность их значительно выше.

Первое – это помощь в оптимизации стоимость инженерной инфраструктуры. Строители при возведении масштабных объектов каждый раз оказываются перед выбором, какие комплексные решения применять. Производители пытаются навязать свои технологии, которые, как правило, не являются оптимальными. Центр готов предоставлять рекомендации, научное и технико-экономическое обоснование подбора инженерной инфраструктуры и ее составляющих, которые будут наилучшими по цене, качеству и функциональным параметрам.

Далее – специалисты МГСУ сегодня способны проектировать инвариантные и независимые от производителей системы «интеллектуального дома». «Домом» может быть как отдельное здание, так и целый комплекс объектов и даже целый город.

Центр информационных систем и интеллектуальной автоматики также готов осуществлять перспективное ресурсное моделирование жизненного цикла и давать оценку стоимости владения объектом. Исходя из текущей и прогнозируемой экономической ситуации, состояния инженерной системы и других факторов, специалисты могут просчитать будущие затраты и построить прогноз, с какими проблемами рискует столкнуться владелец. Ученые готовы разрабатывать комплексные решения по повышению ресурсной эффективности инженерной инфраструктуры. При этом речь идет не только об энергоэффективности. Реальная экономия также достигается за счет более эффективной организации работы персонала, повышения безопасности и так далее. Снизить затраты поможет также увеличение надежности и отказоустойчивости инженерной инфраструктуры.

 

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ВОЛНЫ

Один из перспективных проектов НИИ строительных материалов и технологий МГСУ – разработка инновационной сухой защиты реакторов ВВЭР. Сейчас при строительстве атомной станции на технологическую операцию под названием «сушка» уходит до месяца времени. Строителям попросту приходится ждать, пока бетон застынет. Избежать потери времени поможет применение новых материалов.

По задумке ученых, внутри бетонной смеси будут протекать процессы химического связывания, а воды в ее привычном физическом состоянии не будет. Бетон просто заливается в металлическую конструкцию сухой защиты и получается готовый продукт. Время на застывание и термообработку не тратится.

Модифицирующие добавки для серпантинового бетона решают еще ряд проблем. Благодаря последним разработкам в области материаловедения достигается высокая подвижность бетонной смеси. В результате повышаются технологичность и качество бетонирования, снижается риск образования каверн и пустот. Таким образом сокращается продолжительность работ. Но, что гораздо важнее, повышается надежность сухой защиты, а, следовательно, безопасность АЭС.

Еще одна перспективная разработка ученых – автоматизированная система прогнозирования эксплуатационных свойств монолитных бетонных конструкций. Участвуя в научно-техническом сопровождении ряда объектов атомного строительства, они порой, буквально, «приходили в ужас». Дело в том, что по ГОСТ строительный цемент должен содержать определенные минералы. Один из важнейших – алит, который отвечает за интенсивный набор прочности материала. Как выяснилось, даже в продукции заводов самого лучшего производителя, с которых в основном идут поставки на объекты атомной энергии, количество алита колеблется от 40 % до 70 %. Соответственно, о качественном производстве работ речи уже быть не может. Технологи, планируя процесс, рассчитывают сроки, а бетон то не твердеет, то трещит из-за того, что идут интенсивные тепловыделения.

Непредсказуемость грозит демонтажом, переделкой и, как следствие, срывом графиков и дополнительными затратами. Специалисты строительного МГСУ предлагают формализовать этот процесс и отбирать цемент до того, как материал заливается в конструкцию. Разработанная специалистами института автоматическая система позволяет заранее просчитывать эксплуатационные свойства бетона в зависимости от содержания в нем минералов, а также точно прогнозировать сроки производства работ.

Еще одна перспективная идея – разработка неметаллических материалов для армирования бетона. Такая арматура в десятки раз легче металлической, что дает значительное снижение массы конструкций. В настоящее время композиты, которые считаются самым перспективным материалом, имеют ряд недостатков при применении их в строительстве. Прежде всего это проблемы с огнестойкостью и «ползучестью» при сжатии. Ликвидировать эти изъяны можно через создание композитов с наполнением неорганической частью до 97 %.

Помогут в решении этих задач и волновые технологии. Основа волновых технологий – это создание радикальных форм движения в многофазных системах. Проще говоря, подобрав определенные волновые воздействия, можно любую частицу, находящуюся в любой среде практически с любой вязкостью, переместить в любую точку этой среды. Спектр применения нелинейных волновых технологий в строительстве широк. Например, эти технологии позволяют с высоким качеством и без проблем укладывать бетонные смеси в конструкцию, достигать высокой степени тягучести и подвижности смеси без применения модифицирующих добавок. Процесс создания материала становится полностью контролируемым и управляемым. И экономичным. В отличие от привычных виброустановок, где до 90 % энергии расходуются на тряску самого агрегата, при применении волновых технологий воздействие передается непосредственно самому материалу. Примечательно, что это одно из тех направлений, где Россия обгоняет своих конкурентов. По словам специалистов из МГСУ, за границей в отрасли волновых технологий отстали от нас на 20 – 25 лет.

 

КОММЕНТАРИИ ЭКСПЕРТОВ

Андрей ПУСТОВГАР, директор НИИ строительных материалов и технологий, профессор кафедры строительства ядерных установок МГСУ:

 Следует признать, что большинство российских инноваций таковыми не являются. Зачастую мы за инновации, за достижения нашей отечественной науки выдаем прототипы, которые правильнее назвать импортозамещением. Самоуплотняющиеся бетоны, системы коврового армирования, муфтовые соединения. Не нужно строить иллюзий. Может быть, идеи эти родились в России. Но реализованы и доведены до технологии они за рубежом. А факт в том, что ни одному проектировщику, ни одному строителю не нужна инновация в виде идеи. Идею нельзя заложить в проект или применить на стройплощадке. Если быть честным, то не более 6 % инноваций доходит до строительного комплекса и до реализации на конкретных объектах.

Между идеей и внедрением ее в производство – настоящая пропасть. Мост, который поможет ее преодолеть, опирается на несколько столбов. Прежде всего на отечественную науку. Кто не будет финансировать свою науку, будет финансировать чужую. Потому что движение не остановить, и вакуум инноваций все равно будет заполнен. Если его не заполнят российские разработки – он заполнится зарубежными.

Инновации невозможны без взаимодействия фундаментальной и прикладной науки. Прорыв в инновациях происходит только тогда, когда появляется новое фундаментальное открытие. И корпорация «Росатом» тому пример. Появилось фундаментальное открытие «деления ядра урана» – пошли фундаментальные инновации в вооружении, в медицине, в энергетике и других областях.

Далее кадры. Без кадров, которые готовы и могут применять эти инновации и работать с этими материалами, технологиями, конструкциями, невозможно их внедрить на строительной площадке.

Следующее – производства. Не только строительное, но и в отрасли строительных материалов, строительной техники. Если хотя бы одна из этих отраслей не будет подтянута до инновационного уровня – реализация инноваций на стройке невозможна.

Следующий очень важный момент – инновации не могут витать в космосе. Они должны опираться на нормативное обеспечение. Разработка российской нормативной базы в области строительства АЭС – это первоочередная задача. Причем необходимо учитывать уровень развития технологий, конструкций и подходов к проектированию с перспективой на несколько лет. Нельзя создавать сиюминутные нормы.

 

Александр БУРДЕНКОВ, главный инженер УКС, Белоярская АЭС:

– Внедрение инноваций – вопрос довольно острый. Действительно, выпускаются новые материалы, но нормативная база на внедрение этих материалов отстает. Иначе говоря, в атомном веке мы их применить не можем. От чего это зависит? Прежде всего новые материалы должны быть внесены в проект. А в проекте они могут быть, если на них есть соответствующие документы и разрешение на применение. Внедрить любой новый материал можно и сейчас. Но мало ли, что мы хотим. Если его в проекте нет, значит, и на использование этот материал претендовать не может. Любой материал, какой ни возьмем, должен иметь сертификацию, технические условия и многое другое.

Раньше этим вопросом целое министерство занималось. Знаю, что на мировом уровне решены вопросы по гидроизоляции, по антикоррозийным составам. В России есть разработки, но мы и проектные организации можем о них и не знать. А не знать только потому, что отсутствует широко распространенная информационная база отечественных разработок и внедрения их в производство. Вот здесь мы отстаем в вопросе применения в проектах новых материалов.

Конечно, атомная отрасль не стоит на месте. На строительстве АЭС новшества вводятся. Как показывает практика, это надежно, сокращает время и ресурсы. Например, на строительстве БН-800 все здания и сооружения в монолитном варианте сделаны. Мы ушли от сварочных работ и перешли на муфтовые соединения, то есть арматуру всех диаметров сегодня можно соединять специальными обжимными муфтами. Стержни обжимаются специальным приспособлением – прессом ручного давления до 600 тонн. Разрывы происходят не по обжимной муфте, а по самому стержню. Это говорит о том, что соединение равнопрочное. Таким образом мы избавились от сварочных работ. И сняли вопрос с поиском большого количества высококвалифицированных сварщиков, которых днем с огнем не найдешь. Во-вторых, сэкономили электроэнергию. И наконец, это просто, быстро и удобно. Внедрение этой технологии помогло нам все бетонные работы выполнить в намеченные сроки.

Думаю, необходимо совершенствовать систему внедрения инноваций в строительстве, с опробованием новых материалов и технологий.

 

Юрий УШАКОВ, директор департамента по капитальному строительству ОАО «ТВЭЛ»:

– Для начала надо определить, что мы понимаем под инновациями. Если инновации – это улучшенный продукт, процесс или новый организационный метод, тогда предлагаю рассмотреть часть из них, а именно, технологические инновации и инновации в строительство. Когда мы говорим об инновационных решениях в строительстве, то мы говорим о большой стройке. Большая стройка в «Росэнергоатоме».

Здесь инновационные решения должна быть во всем: в создании типового энергоблока, типовой проектной документации, типовых решений по выполнению тех или иных строительно-монтажных работ, пусконаладочных работ и ввода в эксплуатацию. Иначе мы не сможем выполнить те задачи, которые на сегодняшний день поставлены Росатомом – а именно, сокращение сроков строительства, затрат при безусловном качестве исполнения и обеспечении безопасности. И огромная работа в этом направлении уже проделана.

В ТВЭЛ основной упор делается на инновации в готовую продукцию, в новые продукты и технологию производства. Большой стройки у нас пока нет, в основном идет модернизация и техническое перевооружение производства. При этом проделана большая работа по проектированию типовых модулей разделительного производства и других производств. Но не нужно забывать, что все взаимосвязано. Что толку, если мы внедрим некий суперский инновационный способ строительства по возведению фундамента? Проблему нужно решать комплексно продукт – технология – проектирование строительства – эксплуатация. Комплексный подход к решению должен обеспечивать безопасную эксплуатацию объектов использования атомной энергии и технико-экономические показатели выше, чем у конкурентов. Для этого должна работать единая команда ученых, технологов, проектировщиков, строителей, поставщиков оборудования с момента рождения замысла до претворения его в жизнь.

 

Артур МИСЬКОВ, заместитель генерального директора по развитию, производству и сервису ОАО «В / О «Изотоп»:

– Хотел бы отметить, что ОАО «В / О «Изотоп» работает на рынке уже более 55 лет. Компания осуществляет бесперебойные поставки изотопной продукции в медицинские, промышленные и научные центры по всей территории России и за рубежом, оказывает сервисные и логистические услуги, обеспечивает ядерную и радиационную безопасность проводимых работ. Приоритетами компании являются расширение сфер применения высокотехнологичной изотопной продукции в медицине и промышленности, а также расширение присутствия Росатома на мировом рынке изотопной продукции.

В ноябре ОАО «В / О «Изотоп» совместно с ФГУП «ПО «МАЯК» участвовало в Международном совещании по радиационной обработке (IMRP-2013), где заявило о выходе на мировой рынок с источниками ионизирующего излучения российского дизайна на основе кобальта-60. Ключевой сферой применения подобных источников является стерилизация пищевых продуктов, медицинских инструментов и материалов.

Если говорить о внутреннем рынке, то стоит упомянуть о недавнем достижении наших специалистов, которые в сотрудничестве с ООО «Сибмер» разработали инновационную технологию замены радионуклидного источника на основе кобальта-60 в гамма-терапевтических аппаратах зарубежного производства. В декабре 2013 года эта уникальная по сложности технология была успешно реализована на производственной базе ОАО «В / О «Изотоп». Стоит особо отметить, что работа по перезарядке аппарата, произведенного за рубежом, впервые была выполнена на территории Российской Федерации.

21.01.2014

Комментарии 0

Войдите или  зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Справка

Контекст

Росатом и МГСУ договорились о возрождении в строительном вузе профильной кафедры, которая будет готовить специалистов по сооружению АЭС. Она должна стать связующим звеном между университетом и корпорацией. Директор блока по управлению инновациями Росатома Вячеслав Першуков отметил, что сотрудничество с МГСУ особенно перспективно в свете предстоящей экспансии госкорпорации на внешние рынки. Университет может стать платформой, на которой будет базироваться конкурентоспособность российских атомщиков, обеспечить внедрение в проекты новых материалов, конструкций, инновационных технологий, совершенствование организации строительства и подготовку квалифицированных кадров.

Аналитика