В сердце ядерного реактора

Сегодня в стране проходят общественные слушания по вопросу, касающемуся целесообразности строительства в республике атомной электростанции. Окончательное решение казахстанцы примут на референдуме, а пока специалисты разъясняют суть всего того, что входит в понятие «мирный атом».

В Семее слушания должны были состояться 15 ноября, но накануне общественный совет области распространил сообщение об их переносе. Пока же в небольшом городке Курчатове, который ранее был абсолютно секретным и носил название Семипалатинск-21, специалисты Национального ядерного центра решили организовать пресс-тур для журналистов.

Попасть сюда без специального допуска и многочисленных предварительных согласований невозможно. Именно здесь казахстанские ученые-ядерщики занимаются исследованиями в сфере использования атома в мирных целях.

В ходе пресс-тура журналисты смогли побывать на объектах, куда раньше, кроме сотрудников, никто не мог попасть. Конечно, не все здесь разрешено фото­графировать, да и камеру сюда просто так не пронесешь. Именно на этих площадках сегодня идут разработки, направленные в том числе на обеспечение безопаснос­ти атомной энергетики.

Еще с середины 50-х годов прошлого века в СССР проводилась работа по созданию ядерных ракетных двигателей. Для их испытаний и наземной отработки на Семипалатинском полигоне была создана база, где разместили реакторные комплексы ИГР и «Байкал-1».

В 1962–1991 годах, вплоть до закрытия полигона, здесь проходили испытания, связанные с разработкой ядерных ракетных двигателей и ядерных энергодвигательных установок для космических систем вооружений.

Заместитель директора филиа­ла «Институт атомной энергии» РГП НЯЦ РК Вячеслав Гныря рассказал об особенностях реактора ИВГ.1М и показал саму установку, которую ученые называют уникальной. Именно на ней проводятся испытания по программе развития атомной энергетики с обоснованием ее безопасности.

Совсем недавно здесь завершились работы по конверсии реактора, теперь он работает на низкообогащенном урановом топливе.

– Одна из главных целей, которых нам удалось достичь, – улучшение характеристик реактора. По сути, мы увеличили его экспериментальные возможности с точки зрения выполнения более сложных экспериментов. Это расши­ряет спектр задач, экспериментальных реакторных исследований, – рассказал Вячеслав Гныря. – В нас­тоящее время решена задача по «разбавлению» свежего ядерного топлива. Главная цель – конверсия и минимизация использования урана. Это делается для того, чтобы не допустить и в перспективе снизить риски распространения высокообогащенного уранового топлива, которое может быть использовано для производства оружия массового поражения.

Одно из главных достижений НЯЦ – это то, что мы не только сохранили экспериментальную базу, доставшуюся нам со времен союзного государства, но и модернизировали, приспособив ее для проведения экспериментальных работ в актуальных областях атомной науки и техники. Мы широко используем эти возможности, проводя различные эксперименты. Разработками отечественных ученых-ядерщиков заинтересовались коллеги из России, США, Франции и Японии.

Показали журналистам и установку ЛАВА-Б, которая нахо­дится на площадке стенда «Ангара». Сам стенд не реакторный, но его установка ядерная. С ее помощью имитируются тяжелые аварии на действующих и строящихся реакторах поколения III и III+.

Здесь можно увидеть знаменитую «ловушку расплава» – одну из локализующих систем бе­зопасности. Обычно ее устанавливают под реактором. В случае аварии при расплаве топлива и конструкционных материалов ловушка не допустит попадания радиоактивных веществ в те же грунтовые воды.

Именно на этой установке проведен интересный эксперимент с японской компанией Toshiba – был получен расплав, идентичный тому, который образовался после аварии на Фукусиме.

– Образовавшийся материал – кориум – очень тверд, его сложно разделить. По своим свойствам он напоминает керамику. С помощью установки удалось получить параметры, которые были согласованы с японскими коллегами. Они смогли повторить этот расплав, изучить его физико-механические свойства и дать рекомендации по ликвидации последствий аварии на Фукусиме, – рассказал Вячеслав Гныря.

И это не единичный случай реа­лизации совместных проектов с учеными из Страны восходящего солнца. Сотрудничество началось еще в 90-х годах прошлого века.

Eagle

Экспериментальный стенд, носящий название хищной птицы, был создан в 2000 году как экс­периментальная база для проведения научных исследований в области безопасности атомной энергетики.

– Наш отдел отвечает за методическое обеспечение вне­реакторной части экспериментов. Мы находимся на экспериментальном стенде Eagle, где размещена одноименная установка. Здесь проводятся исследования в рамках казахстанско-японского сотрудничества. С мая 2000 года, когда комплекс был запущен в эксплуатацию, и по сегодняшний день проведено около 70 экспериментов, – рассказал начальник отдела внереакторных испытаний Асан Акаев.

Каждый эксперимент по-своему уникален. Чтобы провести один 15-секундный опыт, на подготовку требуется от двух месяцев до полугода.

– Проводимые здесь эксперименты призваны в потенциале смягчить последствия тяжелой аварии на реакторе четвертого поколения. Результаты опытов уже нашли применение как на действующих, так и на проектируемых реакторах Японии, – сообщил Асан Акаев.

К примеру, последняя серия экс­периментов была направлена на отработку режимов охлаждения при застывающем расплаве, когда уже наступает последняя стадия тяжелой аварии.

Энергия будущего

Также журналистам продемонстрировали и рассказали о работе электрофизической установки «Токамак КТМ». С ее помощью физики-ядерщики учатся управлять термоядерным синтезом, а это неиссякаемый, экологически чис­тый источник энергии будущего.

В 2019 году был успешно проведен заключительный этап физического пуска установки КТМ. Ее ввели в эксплуатацию. Благодаря этому Казахстан вошел в клуб развитых в технологическом отношении стран, обладающих термоядерным исследовательским оборудованием подобного класса.

На установке КТМ достигнуты параметры плазмы, существенно превышающие параметры, полученные при физическом пуске. Создана уникальная плазменно-пучковая установка, при использовании которой проведены исследования воздействия плазмы на различные кандидатные материалы термо­ядерного машиностроения.

– Идея создания комплекса зародилась в 1997 году на встрече Нурсултана Назарбаева с академиком Евгением Велиховым, – рассказал руководитель комплекса «Токамак КТМ» Дмитрий Ольховик. – На тот момент в Казахстане не было установок для изучения термоядерного синтеза, физики плазмы.

Ее строительство длилось до 2010-го, установка была введена в эксплуатацию в 2019 году. Уникальность «Токамака КТМ» 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, – добавил Дмитрий Ольховик.

Сегодня Национальный ядерный центр фактически обеспечивает научно-техническую поддерж­ку подготовки к строительству АЭС в Казахстане. В этом направлении выполнен большой объем работ и исследований, в которых центр является одним из основных участников.

В ходе исследований определен оптимальный тип реакторной установки для строительства в условиях Казахстана, рассмот­рены необходимые аспекты безо­пасности АЭС, проанализирована имеющаяся и необходимая инфраструктура, рассмотрен вопрос обращения с радиоактивными отходами и отработанным ядерным топливом, возможные схемы строительства и управления проектом.