Трансфер как средство экономии


Текст: Светлана РОМАНОВА

Росатом ставит цель: существенно сократить сроки и стоимость реализации проектов строительства АЭС. Простая оптимизация — не панацея: нужны новые технологии и материалы. Отраслевой центр капитального строительства (ОЦКС) создал базу данных по лучшим мировым практикам технологий строительства.

Фото: Росатом
Эту работу ведет «Центр трансфера технологий в капитальном строительстве объектов использования атомной энергии» (ЦТТ), созданный в прошлом году.

Задача ЦТТ — найти лучшие современные технологические и технические решения мирового уровня для стройки, отфильтровать их в соответствии со стратегическими задачами атомной отрасли и рекомендовать к широкому внедрению. Центр работает по модели открытых инноваций. За год специалистам ЦТТ удалось собрать более 150 современных решений, которые, как надеются в Росатоме, позволят повысить конкурентоспособность строительного комплекса атомной отрасли.

«Мы не ведем НИОКР, а ищем готовые решения с рынка, которые имеют не менее двух успешных промышленных применений и дают существенный эффект. Конечная цель их применения в проектах госкорпорации — снизить стоимость и сроки строительства», — говорит руководитель проекта Валерий Тропин.

Система оценки технологических решений предполагает анализ по целому ряду параметров. «Нам не нужно маленькое улучшение. Если предлагаемое инновационное решение или продукция не соответствует стратегическим приоритетам Росатома, то мы его далее не рассматриваем», — говорит В. Тропин.
Отбор технологических решений проводится в несколько этапов. Сначала — предварительный качественный отбор на соответствие стратегическим целям и приоритетам Росатома. Предлагаемое решение должно иметь успешный опыт промышленного использования, давать значительный эффект от применения. Учитывается также возможность распоряжения правами на интеллектуальную собственность.

В поиске и предварительном отборе разработок участвуют эксперты организаций федерального уровня, представители отраслевых проектных и строительных организаций, поставщики технологий и новых материалов, государственных институтов развития, профильные НИИ и вузы.

Один из экспертов — Галина Костыря, эксперт ЦТТ, к. т.н., руководитель отдела технологии строительства и ремонта железобетонных сооружений АО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева». «Сегодня мне приятно было узнать, что в России так много научных отечественных разработок, которые не только не уступают по эффективности известным зарубежным брендам, но и достойно конкурируют с ними. Огромная благодарность ЦТТ Росатома, который предлагает действенные инструменты для скорейшего внедрения научных достижений в промышленную индустрию», — говорит она.
Сравнительные харрактеристики современных проектов АЭС
Флагманский проект Росатома — ВВЭР-ТОИ, — уступает проектам конкурентов по удельным объемам и площади неизменяемой части.

Сегодняшняя конкурентоспособность энергоблока ВВЭР-ТОИ в значительной степени обусловлена более низкой стоимостью оборудования и ресурсов. Но этого может оказаться недостаточно для сохранения лидерских позиций Росатома на мировом рынке.

Требуется разработка нового блока, конкурентоспособного по всем основным параметрам, включая материалоемкость.
Г. Костыря отметила несколько интересных технологических решений, представленных для рассмотрения в экспертном совете: «Особое внимание привлекли разработки в области наноцементов, полимерных и композитных материалов, теплоизоляционных пенополистеролов. Вообще сегодня представлено очень много инновационных разработок, заслуживающих особого внимания и требующих скорейшего промышленного внедрения при строительстве. Но вместе с тем нам нужно повышать культуру производства, необходимы высококвалифицированные исполнители, пора готовить специалистов для работы на зарубежных конкурентных рынках».

В итоге после рассмотрения множества техрешений экспертному совету было представлено 60 инновационных разработок. Их сгруппировали по пяти направлениям:
  • современные строительные и энергетические технологии;
  • инновационные строительные материалы, изделия, продукция;
  • высокопроизводительные строительные механизмы и инструменты;
  • новые высокотехнологичные услуги, специализированное программное обеспечение;
  • перспективные НИОКР на стадии промышленного внедрения и научно-технический задел.
Эксперты по 11 критериям оценили каждое решение. В итоге 28 разработок были включены в «Реестр инновационных решений, технологий, продукции, изделий, материалов, высокотехнологичных услуг в сфере капитального строительства ОИАЭ» (База НДТ). Он уже размещен на отраслевых информационных ресурсах. Вскоре планируется создать отдельный портал с расширяемым функционалом, возможностью экспертизы и доступа внешних контрагентов. Технологии, включенные в реестр, будут рекомендованы к реализации.

«На начальном этапе заставлять никого не будем — мы лишь рекомендуем. Но далее императив будет увеличиваться», — говорит Игорь Табаев, руководитель ЦТТ, начальник отдела спецпроектов ОЦКС Росатома. «Проектные организации во всех отраслях традиционно весьма консервативные структуры. При разработке проекта проще, быстрее и менее рискованно применить использованные ранее, проверенные решения. Но при такой модели поведения мы начинаем отставать от лидеров рынка», — добавляет В. Тропин.

Центр трансфера технологий готов сопровождать процесс внедрения новых технологий в капитальном строительстве на всем цикле. Как показывает практика, инновационные решения дают максимальный эффект, если их применение заложено на стадии разработки концепции инвестпроекта.
Примеры технологических решений
Самоуплотняющийся бетон
Технология скоростного возведения сооружений АЭС самоуплотняющимися бетонами нового поколения

Разработчик: АО «ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева».
Суть технологии: Самоуплотняющиеся бетонные смеси обладают большими преимуществами по сравнению с традиционными технологиями. Главные их составляющие –гиперпластифицирующие добавки нового поколения и микронаполнители, в том числе на основе полимерных кар­боксилатов, которые снижают содержание воды в бетоне, но при этом существенно увеличивают его подвижность. Такие смеси характеризуются высокой текучестью, самоуплотнением — они заполняют все бетонируемое пространство конструкции.

Снижение трудозатрат — одна из главных привлекательных характеристик самоуплотняющегося бетона. Применение самоуплотняющихся бетонных смесей позволяет обеспечить высокую прочность и монолитность возводимых конструкций при низком содержании цемента. Сегодня специалисты работают над выпуском отечественных добавок.
Скоростная технология бетонирования самоуплотняющимися бетонными смесями уже была применена при возведении конструкций радиационной защиты герметичного объема здания реактора НВ АЭС-2 и ЛАЭС-2, а также при сооружении Лахтацентра и моста через пролив Босфор Восточный (г. Владивосток). Планируется применить ее при реализации проекта ВВЭР-ТОИ на площадке Курской АЭС-2.

Разрабатывается также легкий высокопрочный бетон со свойствами самоуплотнения. Он не поддается трещинообразованию, обладает высокой эксплуатационной надежностью и прочностью (класса В40 и выше) на легких заполнителях (керамзит, зольный гравий, отходы промышленных предприятий, тепловых станций и т. д.). В результате использования легких высокопрочных бетонов значительно уменьшится масса строительных конструкций без потери несущей способности и эксплуатационной надежности. Легкий бетон востребован в различных отраслях строительства, в том числе при возведении сооружений, мостовых конструкций, высотных зданий и освоении морского шельфа (плавучие платформы, плавучие понтоны) и др. На этих объектах бетон будет работать при воздействии ледовых нагрузок и агрессивной морской воды. В атомной отрасли применение возможно при сооружении градирен, административных зданий, вспомогательных сооружений.

Open-top
Крупноблочный, модульный монтаж открытым способом

Разработчик: холдинг АО «Концерн „Титан-2"».
Суть технологии: Технология позволяет начинать монтаж оборудования и трубопроводов на раннем этапе, еще до перекрытия зданий. Впервые в мировой практике строительства АЭС монтаж реакторной установки по технологии open-top был осуществлен на Балаковской АЭС (энергоблоки №№ 1‒4, начало строительства 1980‒1990 годы). Эта же технология была применена на энергоблоках №№ 5 и 6 АЭС «Козлодуй», Болгария (ВВЭР В-320). Успешно применяется на ЛАЭС-2.

За счет применения open-top сооружение здания реактора нового ленинградского блока закончили на три месяца раньше запланированного срока. Hitachi успешно применила технологию open-top при строительстве АЭС «Хамаока-5», «Сика-2», «Симане-3». Японские компании достигли двукратного сокращения срока строительства. На АЭС «Тарапур-3» и «Тарапур-4» в Индии способом open-top смонтированы парогенератор, теплообменники, перегрузочная машина. Выигрыш по времени — более месяца.

Арматурные стержни
Неметаллические арматурные элементы

Разработчик: АО «НИИграфит».
Суть инновации: Арматурные стержни выполнены из стеклянных, базальтовых или углеродных волокон, которые скручиваются особым способом, позволяющим повысить их сцепление. На выходе получается стержень периодического профиля, который выглядит как обычная косичка.
Существует два варианта дальнейшего изготовления. При первом стержень покрывают связующим — и после полимеризации арматурный элемент готов к использованию. Его применяют как обычную арматуру, традиционным способом укладывая в армокаркасы или сетки.

При втором варианте арматурный элемент не покрывают связующим и используют в качестве преднапрягающей арматуры. Благодаря периодической поверхности арматурного элемента обеспечивается его идеальное сцепление с бетоном.
Свойства композитной арматуры гарантируют долговечность, огнестойкость, облегчение конструкций, надежность, снижение стоимости. Ее используют при сооружении объектов гражданского и промышленного назначения, в том числе атомной отрасли.

Геополотно
Армирующий геотекстиль Typar®

Разработчик: ООО «Дюпон Наука и Технологии».
Суть инновации: Производство геотекстильного полотна выполняется на основе современных технологий, а исходным сырьем служат полимерные волокна: полиэфир, полипропилен.
Свойства геотекстиля позволяют решить задачи различной сложности во многих отраслях промышленности и строительной сферы. Геополотно не подвержено негативному воздействию ультрафиолетового излучения, химикатов, не окисляется. Материал служит надежным барьером от грызунов и насекомых, предотвращает возникновение грибков и плесени, препятствует прорастанию корней растений. Геотекстильное полотно не содержит вредных для окружающей среды веществ — это экологически чистый материал. К его достоинствам также можно отнести устойчивость к механическим повреждениям, разрывам, высокую упругость.
В атомной отрасли геотекстиль используют для предотвращения эрозионных процессов в грунте. Материал нашел применение под основанием реактора при строительстве ЛАЭС-2. Активно используют его при создании транспортных магистралей на самой ранней стадии строительства, в том числе в лесных и заболоченных местностях.

Геополотно — экономически выгодный материал, поскольку оно дает возможность значительно сократить расходы на стройматериалы (например, по щебню и песку — на 25%), не требует привлечения спецтехники и высококвалифицированной рабочей силы для монтажа. Кроме того, увеличивает несущую способность грунтовых оснований, повышает прочность конструкции и срок ее службы, предотвращает смешивание слоев дорожных одежд и основания, защищает дренажные системы от заиливания и сорняков.

Устройство для набивных свай
Набивные сваи, устроенные путем заполнения бетонной смесью выштампованых скважин, образованных методом вдавливания

Разработчик: АО «НИИграфит».
Суть устройства: Специальная конструкция (есть патент), снабженная подвижной трубой, вдавливает штамп на проектную отметку и далее восходящим способом формирует тело будущей сваи.

Процесс устройства набивных свай состоит из следующих основных
операций:
  • выставление в месте устройства сваи;
  • вдавливание штампа на проектную отметку;
  • открытие защитного клапана и подача подвижной бетонной смеси;
  • формирование тела сваи восходящим способом;
  • закрытие клапана и переезд в новую точку устройства сваи.
После переезда установки в свежеуложенную смесь при помощи вибропогружателя устанавливают армокаркас.

Применение набивных свай повышает надежность конструкций. Усилие, с которым формируется тело сваи, определяется на каждой свае по всей ее длине. Применение набивных свай снизит стоимость строительства объекта и сократит сроки его сооружения.

Устройство по вдавливанию
УНСВ — копровое оборудование шагающего типа для устройства свайных оснований и шпунтовых ограждений

Разработчик:
АО «НИИграфит».
Суть устройства: Копровое оборудование шагающего типа, способное, в зависимости от установленных на него приспособлений, производить погружение готовых ж/б свай, а также устройство набивных свай методом вдавливания или путем бурения скважин.

Отечественное оборудование заменит импортный аналог. В перспективе рассматривается выход на зарубежный рынок.

Пустотелые конструкции
Технология облегчения железобетонных плит перекрытий методом применения пустотообразователей Cobiax — модулей из пустотелых конструкций

Разработчик: Научно-производственная организация ЗАО «ЭКОТЕХПЛАЗА».
Суть технологии: В основе системы Cobiax — пустотообразователи из пластика, которые заменяют массивный бетон внутри железобетонного перекрытия. Модули из пустотообразователей Cobiax не только облегчают вес перекрытий, но и легко изготавливаются. Конструкции с пустотообразователями длиной 2,5 метра просто монтируются между верхним и нижним слоями арматуры. Здесь они замещают бетон и одновременно служат опорой для верхнего слоя арматуры. Заливка бетона в два слоя в области закладки пустотообразователей делает возможным их монтаж в бетонном перекрытии, позволяющем экономически эффективно использовать строительный материал.
На строительной площадке одна стандартная еврофура, груженная пустотообразователями Cobiax, в среднем заменяет семь бетономешалок.

Преимущества легких конструкций (со сниженным собственным весом):
  • сокращение объема бетона, необходимого для изготовления перекрытий, до 40 %;
  • уменьшение расхода рабочей стальной арматуры в каркасе зданий до 10 %;
  • снижение массы сооружения до 30 %.
Также повышается сейсмоустойчивость объекта. Кроме того, применение модулей пустотелых конструкций позволяет применять более эффективные конструкционные схемы межэтажных перекрытий — безбалочные плиты с пролетами более 6 метров, шатровые оболочки.

Технология опробована на строительстве гражданских объектов и спортивных сооружений по всему миру: Эльбская филармония (Гамбург, Германия), национальный стадион (Варшава, Польша), учебный центр Шейх Зайед (Аль-Айн, ОАЭ), детский госпиталь (Базель, Швейцария). В России также начали возводить здания с применением технологии Cobiax — жилой комплекс «Лесной уголок» (г. Химки, МО).

Jet Grouting
Укрепление грунтовых оснований зданий и сооружений с использованием инновационной технологии на строительном рынке — струйной цементации по технологии Jet-3

Разработчик: АО «НИИграфит».
Суть метода: Использование энергии высоконапорной струи цементного раствора (из трех компонентов: бетонного раствора, воздушной и водяной струй) для разрушения и одновременного перемешивания грунта с цементным раствором в режиме mix-in-place (перемешивание на месте). Алгоритм создания грунтоцементной сваи таков: закачка бетона, бурение до проектной отметки, подача бетона под давлением, формирование тела сваи. После того как раствор затвердеет, образуется новый материал — грунтобетон, обладающий высокими прочностными и деформационными характеристиками.

Методика Jet Grouting начала применяться в Японии и ряде европейских стран во второй половине XX века. За несколько десятилетий прогрессивная технология стала использоваться во всем мире и сегодня задействуется как в гражданском, так и в промышленном строительстве.

Струйная цементация сочетает достоинства инъекционных технологий закрепления грунтов: эффективность, возможность проведения работ в ограниченном пространстве, вблизи построек. Преимущество струйной цементации — укрепление практически всех грунтов: песка, гравия и суглинка.

Использование метода Jet-3 позволяет уменьшить стоимость работ, а также повысить эксплуатационные характеристики объектов и продлить сроки их службы. Технология уплотнения грунтов уже нашла применение на площадке строящейся Курской АЭС-2, в электродепо «Лихоборы», хранилище ХРТО в Димитровграде.
Что нового на стройках Росатома

Сейчас на площадках четырех российских станций сооружаются шесть энергоблоков. В этом году планируют пустить 4-й блок Ростовской АЭС и 1-й блок строящейся ЛАЭС.

На очереди — 7-й блок НВАЭС и 2-й блок ЛАЭС. Развернулись полномасштабные работы по сооружению двух блоков с реактором ВВЭР-ТОИ на площадке Курской АЭС.
Строящаяся Ленинградская АЭС
В апреле завершается пусконаладка первого строящегося блока ЛАЭС: проверка работоспособности оборудования реакторной установки в проектных режимах при эксплуатационных параметрах давления и температуры первого контура.

Затем стартует процедура холодно-горячей обкатки, то есть генеральная репетиция запуска реакторной установки 1-го энергоблока. Холодно-горячая обкатка считается основным этапом пусконаладочных работ, который, по графику, продлится 72 дня. Будет проведен целый ряд комплексных испытаний и стресс-тестов в режиме имитации реальной работы. Всего предполагается провести 107 испытаний: 29 на холодной фазе и 78 — на горячей. Для этого в корпус реактора будет загружено 163 имитатора тепловыделяющих сборок.

Продолжается строительство 2-го энергоблока. Специалисты МСУ-90 установили корпус главного циркуляционного насоса в здание реактора. Для того чтобы переместить оборудование весом более 50 тонн внутрь здания, потребовался мощный кран Liebherr. Груз застропили, освободили от подпорной конструкции, затем выдержали на стропах несколько минут перед началом подъема. Корпус главного циркуляционного насоса подняли на высоту более 40 метров и через кровлю успешно опустили внутрь здания.

Второй корпус главного циркуляционного насоса будет установлен вслед за первым. После окончания сборки еще два насоса переместят на штатные места.

Курская АЭС-2
Ключевое событие 2017 года — начало армирования фундаментной плиты здания реактора энергоблока № 1. Первый энергоблок Курской АЭС-2 должен быть сооружен за 54 месяца, начиная от укладки первого бетона в фундаментную плиту реакторного здания — такую задачу ставят в концерне. Именно здесь будет опробован целый ряд технологических решений, которые должны обеспечить сокращение сроков и стоимости строительства.

В ближайшее время планируется подготовить производственную инфраструктуру — объекты стройбазы: цеха изготовления армометаллоблоков и дробеструйной очистки, открытую площадку укрупнительной сборки, базу бетонных и опалубочных работ, водозаборные сооружения с водоводами до стройбазы и другие.
«Для того чтобы обеспечить перемещение в зону котлована миллионов кубов песчаной смеси, нужна подготовленная сеть дорог, в том числе землевозных. Они сегодня находятся в достаточно высокой степени готовности», — отмечает глава «Росэнергоатома».

В этом году на строительство Курской АЭС-2 выделено около 17 млрд рублей. Ввод в эксплуатацию двух первых энергоблоков планируется синхронизировать с выводом из эксплуатации энергоблоков №№ 1 и 2 действующей атомной станции.

Ростовская АЭС

На энергоблоке № 4 Ростовской АЭС проводятся пусконаладочные операции. Завершаются гидроиспытания бассейна выдержки ОЯТ. После проверки герметичности стен бассейна специалисты приступят к сборке реактора.

Параллельно идет монтаж турбины. В мае она должна быть полностью смонтирована и поставлена на валоповорот. Это операция демонстрирует готовность оборудования второго контура к выработке электроэнергии.
В июне запланированы гидроиспытания реакторной установки, а горячая обкатка реактора (испытания на параметрах, идентичных рабочим) намечена на август.

Для обеспечения всех этих событий монтажникам предстоит еще сварить более полусотни тысяч стыков. «У специалистов Ростовской АЭС за девять лет накоплен богатый опыт пуска энергоблоков. Я уверен, что волгодонские атомщики с поставленной задачей — пустить блок в срок и с надлежащим качеством — справятся», — говорит гендиректор «Росэнергоатома» Андрей Петров.

ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НОМЕРА