Мирный атом: технологии защиты АЭС от дефектов и трещин

Атомные электростанции, с одной стороны, являются относительно недорогим и экологически чистым источником энергии, с другой – их эксплуатация требует использования передовых технологий для обеспечения защиты окружающей среды и предотвращения катастроф с глобальными последствиями. Профессор Алексей Вопилкин посвятил свою жизнь решению проблем повышенной опасности объектов АЭС, еще в период развала Советского Союза он создал НПЦ «Эхо+», продолжив работу над созданием технологий в частном секторе.

Компания была создана в 1990 году, до этого Алексей Вопилкин 20 лет проработал в головном институте по материаловедению в атомной отрасли. Работа компании посвящена изучению дефектометрии – возможности измерения размеров дефектов опасных объектов. Измерениям могут быть подвергнуты не только атомные реакторы, но и, например, газопроводы. Состояние металла подвергается ультразвуковому контролю, методика уже успела себя хорошо зарекомендовать на российском рынке. В атомной энергетике принципиально важно своевременно обнаруживать дефекты, устанавливать их точные размеры и потенциальный вред. В противном случае уровень брака будет слишком высоким, а ремонт – слишком дорогим. 

Научные разработки профессора Вопилкина оказались крайне востребованы в современной России, вопросы обеспечения безопасности АЭС по-прежнему остаются актуальными. Еще одна методика Вопилкина связана с механизмом акустической голографии, который позволяет визуализировать внутреннее пространство объекта контроля и обеспечивает точное измерение дефектов. Работа механизма основана на принципе медицинского УЗИ. Если в начала 90-х методика казалась инновационной, то сегодня она широко распространена и применяется в ядерной энергетике. 

Впрочем, добиться повсеместного использования технологий ультразвукового контроля так и не удалось, хоть компании «Эхо+» и удалось добиться признания на рынке. Методики профессора Вопилкина были интегрированы для контроля над работой только российских АЭС, выйти на международные рынки и внедрить методики для атомных электростанций, построенным по российским проектам, пока не получается. 

Впрочем, компания смогла решить другую уникальную задачу – обеспечить контроль качества поднакладочных сварных соединений для «Газпрома». В российской газопроводной системе существует около 40 тысяч таких соединений, периодически в них появляются трещины. Сварные швы обладают конструкцией, которая не позволяет обнаружить эти дефекты традиционными способами. Полная замена труб магистрального газопровода обошлась бы государственному газовому концерну слишком дорого. С помощью системы «АВГУР», разработанной «Эхо+», и благодаря использованию акустической трехмерной голографии удалось обеспечить достаточный уровень чувствительности и реализовать контроль сварных швов, которые ранее проконтролировать не удавалось. 

Еще в 1990-х годах «Эхо+» приняла участие в международном проекте по созданию международного термоядерного реактора, который должен был быть установлен в Японии. Российское предприятие занималось задачей обеспечения контроля сварных швов, выполненных из нержавеющих материалов. Они обладают структурой, которая довольно сложно поддается контролю. В 1996 году специалисты компании спроектировали систему контроля для макета этого реактора и создали несколько методик, которые доказали свою эффективность во время испытаний.

Также среди задач компании – замена радиографического контроля сварных швов на ультразвуковой. Радиографический контроль появился значительно раньше, однако он обладает рядом недостатков, поскольку его использование предполагает наличие радиоактивного излучения. Совмещать осуществление такого контроля с другими процессами крайне нежелательно. Ультразвуковой контроль, напротив, может быть использован, например, параллельно с монтажом, методика позволят обнаруживать те же дефекты и сокращать сроки строительства.

Еще одно существенное преимущество ультразвукового контроля – он более чувствителен к трещинам. Радиографический контроль основан на рентгеновском излучении, он может не распознавать трещину. Система, разработанная компанией «Эхо+», может быть сравнима с УЗИ: точно так же она обнаруживает любые дефекты и критические изменения. 

Будущее российских технологий

Среди недостатков ультразвуковых технологий в первую очередь нужно отметить их высокую стоимость. Одна установка, включающая в себя приборную часть и механическое устройство и необходимая для обслуживания объекта, обходится в 4-5 млн рублей. Дополнительно предприятиям приходится оплачивать обучение персонала или выезд специалистов на место. Компания «Эхо+» не имеет ни российских, ни иностранных инвесторов, она развивается исключительно за счет собственных средств, в ее штате более 50 человек, среди которых доктора технических наук, кандидаты технических и физико-математических наук. 

Компания активно использует портал Бизнес-навигатора МСП, который позволяет проводить полноценную проверку контрагентов, анализировать их финансовое состояние. С помощью портала также можно получить информацию о государственной поддержке малого бизнеса, не так давно, например, компания узнала о возможности получения денежной компенсации за участие в отраслевых выставках. В будущем «Эхо+» планирует сотрудничать с Фондом поддержки предпринимательства.

Компания продолжает ставить перед собой амбициозные задачи, сейчас ее специалисты занимаются разработкой технологий, позволяющих ускорить процесс проверок состояния труб на магистральных трубопроводах. Предприятие планирует внедрить методы искусственного интеллекта и беспроводные технологии, которые в дальнейшем позволят запустить роботизацию процесса проверки.