Как выглядит ядерный реактор, чем занимаются физики-ядерщики после закрытия Семипалатинского испытательного полигона, стоит ли бояться атома, показали в национальном ядерном центре РК. Как все это выглядит изнутри, увидела собственный корреспондент ИА «NewTimes.kz» Бигуль Арыстанбаева.
Пожалуй, о национальном ядерном центре слышал не каждый, а словосочетание «мирный атом» — тем более. Все чаще в обществе возникают споры по вопросу, стоит ли строить АЭС в Казахстане.
Президент РК Касым-Жомарт Токаев 1 сентября этого года во время выступления с посланием народу Казахстана заявил, что строительство АЭС обсудят на референдуме. В Семее слушания назначили на 15 ноября, но обсуждения в итоге перенесли на неопределенный срок. В небольшом городке, названном в честь ученого, открывшего мирный атом, Игоря Курчатова, находится закрытый объект. Попасть сюда без специального пропуска и предшествующих многочисленных согласований невозможно. Именно здесь ученые трудятся над разработками по использованию атома в мирных целях. Собкор NT смогла попасть на секретные объекты, куда раньше, кроме сотрудников, никто не мог зайти.
Еще в середине 50-х годов прошлого века в СССР проводилась работа по созданию ядерных ракетных двигателей. Для испытаний и наземной отработки на Семипалатинском испытательном полигоне создали испытательную базу, здесь расположили реакторные комплексы ИГР и «Байкал-1». В 1962-1991 годах здесь проходили испытания, связанные с разработкой ядерных ракетных двигателей и ядерных энергодвигательных установок для космических систем вооружений.
Заместитель директора филиала Института атомной энергии РГП НЯЦ РК Вячеслав Гныря рассказал и показал особенности реактора ИВГ.1М. Сами ученые называют его уникальной установкой. Именно на ней проводятся испытания для развития атомной энергетики с обоснованием ее безопасности. Совсем недавно здесь провели работу по конверсии реактора, то есть теперь он работает на низкообогащенном урановом топливе. Торжественный пуск реактора на новом топливе состоялся 18 мая этого года.
«Мы сейчас с уверенностью можем заявить о том, что это топливо даже более безопасно, чем то, которое было раньше. Одной из главных целей, которой нам удалось достичь, стало улучшение характеристик реактора. По сути, мы расширили его экспериментальные возможности с точки зрения реализации более сложных экспериментов с более тяжелыми устройствами, более сложными по конструкции. Это расширяет спектр задач, экспериментальных реакторных исследований, — говорит Вячеслав Гныря. — В настоящее время реализована задача по разбавлению свежего топлива. Ученые НЯЦ в свое время предложили технологию, которую мы будем реализовывать на нашей базе, — это технология сухого разбавления топлива. Главная задача — конверсия и минимизация использования урана. Это делается для того, чтобы не допустить в перспективе и снизить риски распространения высокообогащенного топлива, которое может быть использовано для производства оружия массового поражения. Одно из главных достижений нашего центра — то, что мы сохранили экспериментальную базу, которая была. Более того, мы ее модернизировали, приспособили для проведения экспериментальных работ в актуальных областях атомной науки и техники. Мы активно реализуем эти работы, проводя различные эксперименты».
Разработками наших ученых заинтересовались специалисты из России, США, Франции и Японии.
Показали журналистам установку «ЛАВА-Б», которая находится на территории стенда «Ангара». Сам стенд не реакторный, но установка — ядерная. С ее помощью имитируются тяжелые аварии действующих и строящихся реакторов поколения III и III+. Здесь можно увидеть ловушку расплава — это одна из локализующих систем безопасности. Обычно ее устанавливают под реактором. В случае аварии при расплаве топлива и конструкционных материалов ловушка не допустит попадания в окружающую среду радиоактивных веществ.
Именно на этой установке проведен интересный эксперимент с японской компанией Toshiba — получен расплав, идентичный тому, который образовался после аварии на «Фукусиме».
«Кориум — это образовавшийся материал, очень твердый, который сложно разделить. По своим свойствам он напоминает керамику. С помощью установки мы получили параметры, которые были согласованы с японскими коллегами, смогли повторить этот расплав, изучить его физико-механические свойства и дать рекомендации по ликвидации последствий аварии на «Фукусиме», — рассказал Вячеслав Гныря.
Но это не единичный случай реализации совместных проектов с учеными из Страны восходящего солнца. Сотрудничество началось еще в 90-х годах прошлого века.
Стенд Eagle создан в 2000 году как экспериментальная база для проведения научных исследований в области безопасности атомной энергетики. Здесь проводятся эксперименты в рамках казахстанско-японского сотрудничества, которое зародилось еще в 1990-х годах, тогда же и начал сооружаться этот комплекс, а в эксплуатацию запущен в мае 2000 года. По сегодняшний день проведено около 70 экспериментов.
Каждый эксперимент по-своему уникален. Чтобы провести один 15-секундный эксперимент, на подготовку требуется от двух месяцев до полугода. Причем эксперименты на установке Eagle — это подготовительная часть для более крупного реакторного эксперимента. Если проводить эксперименты сразу на реакторе — это опаснее и дороже, поэтому все моменты вначале отрабатываются здесь.
Проводимые здесь эксперименты призваны смягчить последствия тяжелой аварии на реакторе IV поколения. Результаты данных экспериментов уже нашли применение как на действующих, так и на проектируемых реакторах Японии.
К примеру, последняя серия экспериментов направлена на отработку режимов охлаждения при застывающем расплаве, когда уже наступает последняя стадия тяжелой аварии.
Также журналистам продемонстрировали и рассказали о работе электрофизической установки — токамака КТМ. С помощью него ученые научились управлять термоядерным синтезом, а это неиссякаемый, экологически чистый источник энергии будущего.
В 2019 году успешно провели заключительный этап физического пуска установки КТМ и комплекс КТМ введен в эксплуатацию. Благодаря этому Казахстан вошел в клуб развитых в технологическом отношении стран, обладающих термоядерными исследовательскими установками подобного масштаба.
На установке КТМ достигнуты параметры плазмы, существенно превышающие параметры, полученные на физическом пуске. Создана уникальная плазменно-пучковая установка, с использованием которой проведены исследования воздействия плазмы на различные кандидатные материалы термоядерного машиностроения.
«Идея создания комплекса зародилась в 1997 году, — говорит руководитель комплекса «Токамак КТМ» Дмитрий Ольховик.— На тот момент в Казахстане не было установок для изучения термоядерного синтеза, для физики плазмы. Строительство токамака длилось до 2010 года, установка введена в эксплуатацию в 2019 году. Ее уникальность заключается в том, что здесь есть транспортно-шлюзовое устройство, которое необходимо для перегрузки образцов в вакуумной камере, без ее разгерметизации. Наша установка выходит на проектные параметры, в ближайшие годы будут проводиться работы по материаловедческим исследованиям».
Сегодня национальный ядерный центр фактически обеспечивает научно-техническую поддержку подготовки к строительству АЭС в Казахстане. В этом направлении уже выполнен большой объем работ и исследований, в которых предприятие является одним из основных участников. В исследованиях определен оптимальный тип реакторной установки для строительства в условиях Казахстана, рассмотрены необходимые аспекты безопасности АЭС, анализировалась имеющаяся и необходимая инфраструктура, обращение с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом, возможные схемы строительства и управления проектом.
В преддверии Дня Республики коллектив ученых во главе с директором национального ядерного центра удостоился государственной премии.
«Это уже вторая госпремия национального ядерного центра. Первую получили специалисты за работы, которые проводились в Институте ядерной физики, тогда институт входил в состав НЯЦ. В этом году госпремия была нам присуждена за работы, которые выполняли специалисты на установках Института атомной энергии», — рассказал генеральный директор НЯЦ РК Эрлан Батырбеков.
Особое внимание уделяется вопросам безопасности современной атомной энергетики. Одной из главных компетенций ученых национального ядерного центра являются работы по повышению безопасности перспективных и используемых в настоящее время ядерных энергетических реакторов, которые проводятся практически со всеми мировыми разработчиками и поставщиками атомно-энергетических технологий.
В частности, НЯЦ РК успешно провел уникальный комплекс исследований по совершенствованию процедуры управления тяжелыми авариями на легководных ядерных реакторах с тепловыми нейтронами, доля которых составляет сегодня более 80% от всех используемых типов реакторов в мире. Реализовано несколько крупных научно-исследовательских проектов совместно с японскими партнерами —Toshiba Corporation и Marubeni Utility Services. Результаты этих исследований уже нашли реальное применение в проектах действующих и проектируемых реакторов Японии.
«Особое место в наших исследованиях занимают работы по безопасности перспективных реакторов IV поколения на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. Полученные уникальные экспериментальные данные легли в основу обоснования технических решений, направленных на смягчение последствий в случае возникновения тяжелой аварии с расплавлением активной зоны будущих перспективных ядерных реакторов», — пояснил Эрлан Батырбеков.
В центре получило развитие новое стратегическое направление — водородная энергетика, ведутся разработки инновационных технологий, материалов и устройств для получения и хранения водорода. Также НЯЦ создан участок развития альтернативной энергетики.
На данном участке реализуется большое количество программ и проектов по разработке и исследованию инновационных технологий, материалов и устройств для получения, хранения водорода и генерации электроэнергии, а также по разработке материалов — аккумуляторов водорода. Одна из основных задач — получение новых материалов накопителей водорода.
Что касается радиационной безопасности и экологии Казахстана, то здесь решаются две задачи — проблемы бывшего Семипалатинского испытательного полигона и обеспечение радиационной безопасности на всей территории республики.
В 2021 году к 30-летию закрытия полигона полностью завершилось комплексное экологическое обследование территории СИП (18,5 тыс квадратных километров). Проведенные работы позволили выделить земли, доступ к которым должен быть ограничен, и земли, пригодные для ведения хозяйственной деятельности.
