Ни одной аварии за полвека: как работают первые ядерные реакторы Казахстана

Чуть больше недели осталось до исторического события для Казахстана – референдума по вопросам строительства атомной электростанции. Это важное событие вызывает живой интерес и волнения среди населения, многие граждане высказывают опасения относительно безопасности ядерной энергетики и возможных последствий. Однако в обсуждении этого вопроса важно рассмотреть и позитивный опыт, который Казахстан накопил за десятилетия работы с атомными реакторами. Подробнее об этом в материале BaigeNews.kz.

Казахстан – одна из немногих стран, обладающих значительными запасами урана и развитой атомной промышленностью. В истории нашей страны уже есть успешные примеры эксплуатации действующих атомных реакторов, которые на протяжении многих лет работали стабильно и безаварийно. Отсутствие крупных инцидентов в этом секторе свидетельствует о высоком уровне подготовки специалистов и строгих системах безопасности, принятых для минимизации рисков.

Так, уже 57 лет эксплуатируется водно-водяной реактор под Алматы. На протяжении 25 лет успешно отработал реактор БН-350 в Актау. В Курчатове используют научно-исследовательские импульсные реакторы.

Институт ядерной физики

Ещё в начале 50-х годов ХХ века учёные Казахстана начали развитие фундаментальных и прикладных научных исследований в области ядерной физики и использования атомной энергии в народном хозяйстве. С тех пор Институт ядерной физики стал важной научной базой для страны.

В Институте есть восемь базовых установок. В том числе единственный в стране стационарный исследовательский водно-водяной реактор (ВВР-К) и критический стенд, а также шесть ускорителей заряженных частиц.

"Горячие" камеры

Реактор ВВР-К можно считать прототипом АЭС, который очень подходит для Казахстана. Этот тип АЭС признан самым безопасным в мире.

"Наш исследовательский реактор ВВР-К демонстрирует непревзойденную надежность: за 57 лет его безупречной эксплуатации не было зафиксировано ни одного инцидента. Это является наглядным свидетельством высочайшего уровня инженерных решений, строгого соблюдения международных стандартов безопасности и постоянного контроля со стороны МАГАТЭ. Благодаря многоуровневой системе защиты и профессиональному техническому обслуживанию, ВВР-К продолжает стабильно выполнять важнейшие научные задачи, подтверждая свой статус одного из самых безопасных исследовательских реакторов в мире", - сказал директор Института ядреной физики Саябек Сахиев.

Он отметил, что водо-водяной исследовательский реактор разработан с применением передовых технологий и высоких стандартов безопасности, используемых в мирной атомной энергетике. Он активно используется для различных  научных исследований, в том числе для испытаний материалов, разработки инновационных решений в ядерной физике и получения радиоизотопов, необходимых для медицины, промышленности и других областей.

Газо-вакуумная петлевая установка

Помимо этого, на базе института активно функционируют три учебных центра при поддержке МАГАТЭ, которые занимаются подготовкой кадров для атомной отрасли. На сегодняшний день уже подготовлено около 300 кандидатов и докторов наук, что свидетельствует о высоком уровне научной деятельности института.

Национальный ядерный центр в Курчатове

После закрытия Семипалатинского испытательного полигона в 1991 году перед Казахстаном встали актуальные задачи, требующие серьёзного внимания и проработки. Необходимо было правильно ликвидировать инфраструктуру и последствия испытаний ядерного оружия, а научно-технический потенциал – направить на мирные цели.

В ответ на эти вызовы, 15 мая 1992 года Указом Президента был создан Национальный ядерный центр РК, который объединил усилия научных организаций и объектов, связанных с ядерной физикой и энергетикой. На сегодняшний день НЯЦ стал мощной научной структурой с высоким кадровым потенциалом – около 1800 сотрудников – и уникальной экспериментальной базой.

Исследовательский реактор ИВГ.1М

Национальный ядерный центр активно занимается вопросами нераспространения ядерного оружия и развитием атомной энергетики. Его достижения имеют значение, как на национальном, так и на международном уровнях. Заместитель главного инженера НЯЦ Денис Зарва отметил, что одной из ключевых компетенций центра являются исследования в области безопасности атомной энергетики.

НЯЦ разработал уникальные методы исследований, направленных на моделирование тяжелых аварий с расплавлением активной зоны водо-водяных реакторов. Эксперименты по взаимодействию расплава активной зоны с водой, бетоном и металлическими конструкциями уже вызывают интерес у крупнейших производителей ядерных технологий.

Исследования проходят на двух исследовательских ядерных реакторах ИГР и ИВГ.1М, экспериментальных стендах и установках, хранилище ампульных источников ионизирующего излучения, а также – казахстанском материаловедческом токамак КТМ.

Про опыт Центра в области обращения с отработавшим ядерным топливом рассказал заместитель генерального директора по науке НЯЦ Владимир Витюк. По словам специалиста, это самый высокорадиоактивный материал, который, сегодня воспринимается не как отходы, а как ценный ресурс, обладающий значительным энергетическим потенциалом.

"Процедура обращения с отработанным топливом на АЭС включает несколько этапов. Сразу после выгрузки из реактора топливо помещается в специальный бассейн выдержки на территории АЭС. Поскольку оно продолжает выделять энергию, его помещают в водный бассейн, где его энерговыделение снижается до приемлемого уровня. После этого топливо перемещается в контейнеры для сухого хранения на территории станции, где оно может храниться под контролем в течение десятилетий без какого-либо воздействия на окружающую среду и персонал", - сказал Владимир Витюк.

В отработавшем топливе остаётся значительное количество полезного урана, который можно переработать и использовать повторно в новых топливных элементах. Такая концепция успешно реализуется в некоторых странах, эксплуатирующих АЭС, обеспечивая повторное использование и сокращая объемы ядерного топлива, требующего хранения.

Исследовательский реактор ИГР

Как выяснилось, у Национального ядерного центра такой опыт есть. Здесь обеспечивается долговременное безопасное хранение отработавшего топлива реактора БН-350, который в прошлом работал в Казахстане.

Также Центром разработана и в ближайшее время будет реализована технология переработки высокообогащенного отработавшего ядерного топлива, которая получила положительное экспертное заключение экспертов МАГАТЭ.

То есть можно сказать, что в вопросах обращения с отработавшим ядерным топливом у казахстанских специалистов есть достаточный опыт и компетенции, которые в будущем могут быть применены при решении вопроса обращения с отходами казахстанской АЭС.

Что касается непосредственно радиоактивных отходов, то в процессе эксплуатации АЭС нарабатывается определенное количество, в основном, низкоактивных радиоактивных отходов. На стандартном ядерном энергоблоке мощностью около 1000 МВт в год образуется около 50 кубических метров таких радиоактивных отходов.

Следует отметить, что радиоактивные отходы образуются не только при работе предприятий атомной отрасли. Радиоактивные источники применяются во многих отраслях: медицине, промышленности, геологии, науке. После истечения срока своей службы эти источники должны быть безопасно утилизированы и в последующем необходимо обеспечить их хранение в контролируемых условиях.

Владимир Витюк рассказал, что Национальный ядерный центр на протяжении многих лет осуществляет работу по обращению с радиоактивными отходами, образующимися в различных отраслях, эксплуатирует хранилища для долговременного хранения радиоактивных источников с истекшим сроком эксплуатации.

"Мы имеем необходимую инфраструктуру, которая позволяет безопасно транспортировать и утилизировать такие отходы. Хранилища соответствуют требованиям нормативной базы Республики Казахстан и международным нормам МАГАТЭ, функционируют в нормальном режиме и не представляют какой-либо опасности для персонала, населения и окружающей среды. Эти знания и технологии безусловно будут востребованы и при работе АЭС", - заметил Зарва.

Мангистауский атомный энергетический комбинат

История реакторной установки БН-350 началась в 1960 году. Советом Министров СССР было принято решение о строительстве реакторной установки на территории Мангистау. Это было связано с двумя основными вопросами. Первый: близ города Актау были открыты очень большие карьеры, урановые рудники. Кроме этого, начали разрабатывать нефтяные месторождения. Все эти месторождения необходимо было обеспечить электроэнергией. Второй момент – полуостров Мангышлак не имеет природных источников пресной воды. Поэтому необходимо было обеспечить его пресной водой. Для решения этих двух вопросов было принято решение о строительстве атомной электростанции на этой территории. В 1972 году был осуществлен физический запуск. Спустя полгода в 1973 году был осуществлен энергетический запуск.

По словам директора реакторной установки БН-350 Марата Молдагулова, основным продуктом реактора является пар. Этот пар дальше передаётся на ТЭЦ. На турбинах ТЭЦ уже вырабатывается электроэнергия. Определённый объём пара передаётся на завод приготовления дистиллята и питьевой воды. Там из этого пара получается дистиллированная вода. А затем посредством добавления соответствующих солей получается уже питьевая вода. Таким образом, атомный реактор сам вырабатывает пар. Дальнейшие действия осуществляются на ТЭЦ и ЗПД.

"Атомный реактор работал с 1973 по 1998 годы. За эти 25 лет он обеспечивал электрической энергией Мангистаускую и Атыраускую области, питьевой водой – город Актау. Фактически Актау вырос благодаря работе реакторной установки БН-350. Вывод из эксплуатации был осуществлен в 1998 году. Было принято постановление РК о выводе из эксплуатации реакторной установки. Таким образом, эксплуатационный жизненный цикл БН-350 был завершен", - рассказывает директор установки.

Что сейчас сделано с радиоактивными отходами? По словам Марата Молдагулова, имеется три вида отходов: отработанные ядерные топлива, жидкие радиоактивные отходы, твёрдые радиоактивные отходы.

Так как это был экспериментальный реактор, у мирового сообщества не было опыта вывода из эксплуатации аналогичных реакторов и опыта работы по полному циклу вывода из эксплуатации.

Отработанное ядерное топливо сегодня полностью выгружено с реактора. Оно полностью стабилизировано, герметизировано и фактически выделения тепла на этом отработанном топливе на сегодняшний день не происходит. Топливо находится за пределами БН-350, на долгосрочном хранении и под контролем.

Что касается жидких радиоактивных отходов, то сейчас идёт процесс их обработки.

"Эти отходы будут полностью дезактивированы, приведены в инертные состояния. По завершению этих работ будут захоронены, то есть заложены на долгосрочное хранение. Приведение в инертные состояния – это приведение в твердое не текучее состояние, которое не будет оказывать никаких воздействий ни на окружающую среду, ни на персонал, ни на грунтовые воды, ни на флору, ни на фауну. Так как жидкие радиоактивные отходы будут переведены в класс твердых радиоактивных отходов в дальнейшем совместно с накопленными твердыми радиоактивными отходами будет осуществлена работа по их сортировке, переработке, а также приведение их в нейтральное состояние и захоронению", - пояснил Молдагулов.

Он подчеркнул, что за время работы реактора никаких аварий или инцидентов не было.

"Реактор проработал 25 лет без единой аварии и без единого инцидента. Несмотря на то, что он был первым в мире, был фактически экспериментальным производственным реактором, он показал свою очень высокую надёжность, высокое качество исполнения, как по эксплуатационным параметрам, так и по параметрам контроля и надзора. Естественно на реакторе были отработаны и соблюдены все стандарты по безопасности и охране труда, по минимизации влияния на окружающую среду, контролю воздуха, территории, грунтовых вод. Контроль осуществлялся и осуществляется в полном объеме. Практически реактор как внутри, так и за пределами имеет такой же радиационный фон, как и окружающая среда. Поэтому мы можем с уверенностью заверить, что реактор проработал без единой аварии и без каких-либо инцидентов", - заявил директор установки.

Сейчас ведутся все работы и соблюдаются все требования и стандарты по обращению с радиоактивными отходами. В МАЭК обещают, что они тоже будут выполнены в полном объёме. Какие-либо моменты воздействия на окружающую среду или на персонал будут исключены.

В завершение стоит отметить, что наличие опыта в области ядерных технологий, развитая научная база и высококвалифицированные кадры создают все условия для дальнейшего развития атомной энергетики.