Над чем работают и что производят в казахстанском Институте ядерной физики

Институт ядерной физики в Алматы (ИЯФ) является одним из ведущих научных учреждений в Казахстане, занимающимся исследованиями в области ядерной физики. Однако мало кто знает, что помимо фундаментальных исследований, ИЯФ также занимается производством радиофармпрепаратов для медицинских целей. Подробнее об этом корреспонденту BaigeNews.kz рассказал начальник отдела радиационной физики твёрдого тела ИЯФ профессор Сергей Кислицын.

Заведующий отделом, заведующий лабораторией прикладного и теоретического материаловедения Института ядерной физики, кандидат физико-математических наук и профессор Сергей Кислицин более 40 лет трудится в ИЯФ. За годы своей профессиональной деятельности в институте он преподавал, писал научные работы и обучал специалистов, умеющих обращаться с атомными реакторами. 

Сергей Борисович руководит отделом радиационной физики природного тела, который изучает и производит материалы для ядерных и термоядерных реакторов, распределяет обязанности по выполнению программ между лабораториями отдела.

Основным направлениями с момента образования этого отдела были работы по изучению воздействия нейтронов и заряженных частиц, температуры на конструкционные материалы ядерной и термоядерной техники. С 2002 года отделом ведутся исследования, направленные на модификацию свойств материалов методами радиационных технологий. 

"Мы занимаемся материаловедением. Все материалы, которые эксплуатируются, где угодно (ядерной технике, авиатехнике, космической технике), со временем деградируют, то есть их свойства изменяются. Кроме всяких атмосферных явлений, облучение на них влияет ещё сильнее. Вот мы изучаем влияние радиации на свойства материалов и ядерных установок и пытаемся сделать так, чтобы негативное влияние облучения как можно меньше влияло на свойства материалов. То есть одна часть нашей работы – разрабатывать принципы создания материалов для ядерных энергетических установок. Вторая часть заключается в том, что с помощью облучения мы можем модифицировать материал и придавать ему новые свойства: прочность, эрозионную стойкость, трибологичские свойства (уменьшить или увеличить трение)", – рассказывает учёный. 

Он также рассказал, как работает реактор в Институте ядерной физики. На территории института больше 30 зданий, в том числе и рабочий ядерный реактор, где проводят научные исследования. Это водо-водяной реактор бассейнового типа, вокруг которого есть защита из тяжёлого бетона, поэтому в зале с реактором можно спокойно находиться.

Топливная сборка сделана из алюминиевого сплава, а сам алюминий с ураном находится в колбочках, между которыми протекает жидкость, охлаждающая топливо. Когда топливо вставляют в активную зону, происходит ядерная реакция. Сборка греется, охлаждается водой, а потом используется на энергетических станциях и крутит турбину. Само топливо можно трогать руками, пока оно не загружено в активную зону, а вот после отработки оно становится опасным. 

Реактором управляют через пульт управления, дистанционно. Всего таких пульта два – непосредственно управление самим реактором и пульт службы радиационной безопасности. Ведётся жёсткий контроль за радиационной безопасностью и выбросами, соблюдаются все гигиенические нормативы. На самом реакторе установлены определённые уровни, при превышении которых срабатывает сигнал-код.

Служба радиационной безопасности следит за тем, чтобы не было выбросов и радиоактивного загрязнения.

Реактор в ИЯФ – первый в Казахстане перешёл с высокообогащённого топлива на низкообогащённое. Сейчас он работает на 19,7% по содержанию урана-235, раньше было 36,6%. По словам Сергея Борисовича, любой реактор работает на уране, но в качестве замедлителя и теплоносителя используются разные вещи. Теплоносителем может быть вода, жидкий натрий, свинцовая, висмутовая смесь, замедлителем – тяжёлая вода.

Вода нагревается до кипения, пар крутит турбину, и она уже производит электричество. Воду можно греть и дровами, но ураном получается чище и дешевле.

Какие разработки и исследования проводятся в ИЯФ

По словам Сергея Кислицина, было много интересных исследуемых вещей, которые получили и открыли в институте. Там ведутся работы по безопасности ядерной энергетики, материаловедческие работы. Материалы, находясь под действием излучения, деградируют. И изначально одной из основных задач института было сделать такие материалы или модифицироватьих так, чтобы они как можно дольше не теряли свои свойства под действием радиации. 

"Мы занимаемся исследованиями материалов, исследованиями ядерного топлива, разрабатываем новые виды ядерного топлива для атомных электростанций", – рассказывает Сергей Борисович.

Но институт занимается не только исследованиями. В ИЯФ есть и производство, которое приносит уже сейчас достаточно большую выгоду не только институту, но и Казахстану. Институт ядерной физики вносит значительный вклад в развитие медицины через производство радиофармпрепаратов. ИЯФ создаёт средства диагностики и лекарства для лечения самых различных заболеваний, в том числе онкологических.  

"Радиофармпрепараты – это лекарственные препараты, содержащие радиоактивные изотопы, которые используются для диагностики и лечения различных заболеваний. Они позволяют проводить точные и надёжные исследования организма пациента, выявлять заболевания на ранних стадиях и проводить целенаправленное лечение. Так вот мы приводим работы по производству радиофармпрепаратов – это лекарства и методы диагностики онкологических заболеваний, заболеваний щитовидной железы и других внутренних органов. Мы создаём лекарства, которые можно получить только с помощью радиации, с помощью реактора", – рассказывает Сергей Кислицин. 

Произведённые институтом лекарства используются в нескольких медицинских учреждениях страны, в том числе в Казахском научно-исследовательском институте онкологии и радиологии в Алматы. Но ИЯФ производит средства для лечения онкозаболеванийне только для Казахстана: 90% препаратов поставляются за рубеж, сейчас, например, в Кыргызстан. Сергей Борисович считает, что такие лекарства можно было отправлять в Европу, Китай и Японию, но для этого нужно быстрое сообщение и специальная лицензия на перевозку, ведь препараты живут всего сутки. 

"Мы не только исследуем, но и производим вещи, которые несут коммерческую ценность. Я считаю, что это очень большое достижение, которым может гордиться не только наш институт, но и вся страна. Ведь даже не все передовые страны могут это делать", – говорит Сергей Борисович.

Большую роль в производстве лекарств сыграла помощь Международного агентства по атомной энергии. МАГАТЭ помогало приобрести необходимое оборудование для производства и исследования, организовывало стажировки для казахстанских сотрудников, которые набирались опыта на зарубежных предприятиях. Нельзя сказать, что Институт ядерной физики в Алматы первым в мире начал производство радиофармпрепаратов, но наша страна успешно подхватила эту инициативу. 

Также в ИЯФ производятся радиоизотопы, которые активно используются в отечественной промышленности, например, в нефтяной – здесь самая большая сфера применения. 

Какие специалисты работают в ИЯФ 

В Институте ядерной физики работают самые разные отделы и специалисты. Например, отдел радиационной безопасности, следит за тем, чтобы соблюдали правила и не получили дозу облучения. Есть также ядерщики, специалисты по физике твёрдого тела и по металлу. 

Есть отдел неразрушающих методов контроля. Материалы, из которых сделан реактор, со временем приходят в негодность. Поэтому нужны работники, занимающиеся исследованиями и прогнозами. По правилам МАГАТЭ необходимо обследовать реактор один раз в два года. Этим занимается специальный отдел, но Сергей Борисович тоже принимает в этом участие. Раз в 12 лет производится полное обследование реактора и в случае положительного результата его срок службы продлевается. 

Есть отдел энергетики. Охлаждение ядерного реактора осуществляется водой, для этого нужны соответствующие специалисты. 

Почему нужен мирный атом

В конце 1970-х годов, когда он пришёл работать в ИЯФ, был период рассвета ядерной науки и реакторостроения в мире. В то время активно строились и эксплуатировались атомные станции в США, Англии, Франции, Швейцарии. И сейчас Франция является главным поставщиком электроэнергии в пиковые часы для Европы. А Германия покупает и экспортирует электроэнергию из Франции. 

Китай, Индия и другие страны Юго-Восточной Азии в те годы практически не развивали атомную промышленность. 

"Это были отсталые страны в плане развития атомной энергетики. Но всё в мире меняется, и сейчас основное развитие атомной промышленности идёт с Юго-Восточной Азии. Наибольшее количество атомных объектов строятся в Китае, Индии, Японии и Корее. Эти страны вышли на передовой уровень в плане изучения и использования атомной энергии в мирных целях – для производства электроэнергии и других самых разных вещей", – говорит Сергей Борисович.

По его мнению, если Казахстан будет развивать атомную энергетику, у него будет передовая наука и технологии. Плюсов от этого, на его взгляд, много. Во-первых, стабильное производство электроэнергии и обеспечение потребностей Казахстана будет двигателем для развития промышленности. Во-вторых, современные атомные реакторы достигли такого уровня безопасности, что производство электроэнергии на АЭС сопровождается с гораздо более минимальными выбросами вредных веществ в атмосферу, чем у газовых и угольных электростанций.

Сергей Борисович считает, что параллельно с АЭС необходимо развивать и ВИЭ. В его отделе ведутся работы и исследования, направленные на повышение эффективности солнечных батарей, водородной энергетики. 

"Эксперты по всему миру считают, что нельзя рассчитывать на получение электроэнергии только от ВИЭ, работа которых всё-таки зависит от природных условий. Соотношение базового производства электроэнергии на атомных и гидроэлектростанциях, которые не зависят от климатических условий, должно составлять примерно 60% к 40% от производства электроэнергии на возобновляемых источниках энергии. Я считаю, что так и должно быть. Не нужно противопоставлять ВИЭ и атомную энергетику, наоборот, применение одного и другого позволит качественно обеспечить страну энергией", – говорит Сергей Борисович.

По его мнению, развитие этих двух направлений позволит устранить дефицит производства электроэнергии и обеспечить тем самым прогресс Казахстана.

Фото предоставлено Институтом ядерной физики