Корреспондент @Pavlodarnews.kz посетил центр казахстанской науки в области ядерных исследований, где узнал об особенностях создания современных АЭС.

Наш собеседник – заместитель директора по испытаниям филиала института атомной энергии Национального ядерного центра Вячеслав Гныря рассказал, что в центр входят институт атомной энергии, институт радиационной безопасности и экологии, институт геофизических исследований.

– Я ходил на общественные слушания по строительству АЭС и понял: у людей сложилось мнение, что в Казахстане нет своих кадров, – заметил Вячеслав Гныря. – А на самом деле три тысячи казахстанцев работают именно в научно-исследовательских институтах, в том числе и с реакторами. Экспериментальные группы ученых занимаются значительно более сложными вещами, чем работа на станции. Поэтому не стоит сомневаться в компетентности и в наличии кадров в Казахстане для атомной отрасли. Кузница кадров – государственный университет имени Шакарима города Семей. На кафедре «Техническая физика и теплоэнергетика» инженерно-технологического факультета есть направление «Ядерные реакторы и энергетические установки».

Возвращаясь к теме деятельности ученых национального ядерного центра, спикер сообщил, что зарубежные партнеры из России, Франции, Японии отдают должное компетенции казахстанских физиков. В распоряжении ученых – уникальный импульсный графитовый реактор, который позволяет проводить эксперименты для обоснования безопасности атомной энергетики. Реакторы топлива будущего исследуют в режиме серьёзных аварий, чтобы понять, как минимизировать последствия и сделать топливо толерантным и стойким.

– Франция разрабатывает реактор на быстрых нейтронах, и французский комиссариат по атомной энергии обратился к нам для того, чтобы мы провели полностью комплекс испытаний, – сообщил Вячеслав Гныря. – То есть мы создадим установку, включая экспериментальное устройство и натриевую петлю, чтобы в натурных условиях испытать не только проектные, но и запроектные режимы работы реактора.

Обращались за помощью и японцы, которые  поставили задачу получить кориум – лавоподобный материал, что образуется в активной зоне ядерного реактора во время тяжёлой аварии, изучить его физико-механические свойства и дать рекомендации, как с ним обращаться по факту ликвидации разлива. Выяснилось, что кориум застывает в разных формах, извлечь целиком его не получится, только фрагментированно. Результаты десяти полномасштабных экспериментов с зачетным расплавом топлива взяты за основу и помогли заказчикам применить дополнительные меры безопасности на японских реакторах.

– Можно сказать, что мы – признанные корифеи в этом деле, – не без гордости заявил физик. – Вопросам безопасности при проектировании реакторов отдается превалирующее место.

По его словам, реакторы первого поколения, по сути, это были  экспериментальные установки, призванные продемонстрировать возможность получения электроэнергии с помощью энергии деления ядра. К реакторам второго поколения подключилась экономика, которая заложила рост мощности энергоблока: вкладываешь больше, но в ответ и получаешь в разы больше: 800, 1000 и т.д. мегаватт в час энергии. Тогда же задумались над вопросом безопасности. Придумывали ловушки, жертвенные материалы и все остальное. В том числе приняты меры для использования топлива более высокого обогащения, что создает более безопасные условия его использования.

– Ни одна страна не хоронит отработанное топливо, а только хранит, ибо все понимают, что там лежит энергетический потенциал. Топливо активно перерабатывают и используют вторично Франция и Россия, у которой есть проект «Прорыв», по нему создается реактор Брест-300. Несмотря на то, что у «Росатома» хватает компетенций, для испытания нового топлива они обратились в Национальный ядерный институт Казахстана. Результаты экспериментов легли в обоснование безопасности.  В концепции будущего реактора, который уже строится, заложено, что на одной площадке – реактор, чтобы вырабатывать энергию, тепло, а на другой – комплекс по переработке топлива станции. Это и будет замкнутый цикл работы, так и должна работать атомная энергетика будущего.

В реакторах нынешнего поколения 3 и 3+ обобщили опыт прошлого и добавили настоящие разработки по безопасности.

– В современном реакторе заложена отрицательно обратная связь, грубо говоря, при повышении мощности в физике реактора заложено, что он сам себя гасит, это позволяет максимально предотвратить возможные нештатные ситуации. Предусмотрены всевозможные системы пассивной и активной безопасности с учётом инцидента на Фукусиме, – поделился информацией собеседник. – Если помните, резервные источники питания оказались затопленными водой и не смогли охлаждать реактор. Сейчас пассивная система сделана так, что за счёт сил гравитации вода стекает сама. То есть реактор может охлаждаться без электричества. Добавьте к этому, что все системы продублированы. Вероятность серьезной аварии на современном реакторе – одна за 10 миллионов лет. При такой низкой вероятности аварии безопасностью практически можно пренебречь, но не пренебрегли.

Вячеслав Гныря отмечает: реактор атомной станции – самый защищённый промышленный объект в мире.

– В современных АЭС применяется принцип глубокоэшелонированной защиты. Радиоактивные вещества не могут выйти в окружающую среду из-за системы барьеров, – перечисляет спикер. – Первый барьер – это керамическая топливная матрица, представляющая собой ядерное топливо, спеченное в виде маленьких таблеток. Во время работы реактора керамика накапливает в себе продукты ядерного деления, в частности гамма-излучения. Структура матрицы такова, что большая доля продуктов деления остается внутри матрицы и лишь малая часть выходит наружу. Второй барьер – топливные таблетки находятся в герметичной оболочке, ее целостность в процессе эксплуатации контролируется. При отклонении параметров следует автоматическая остановка реактора. 

Третий барьер – толщина корпуса ректора 20 сантиметров стального сплава. Если что-то случится,  то топливо останется внутри «коробки» корпуса. Под ним располагается бетонный «поддон» ловушки. Если во время тяжелой аварии расплавятся ядерное топливо, замедлитель, теплоноситель и другие части активной зоны реактора, а вслед за ними еще и толстенный корпус, то эта лава стечет в ловушку. В ней предусмотрительно рассыпан жертвенный материал, который снизит тепловую нагрузку на бетон и удержит расплав в пределах ловушки.

Четвертый барьер железобетонный фундамент двухслойный и имеет внутреннюю герметичную оболочку. Фундамент выдерживает 8-9-балльное землетрясение. Стены блока реактора рассчитаны выдержать наводнение, силу ураганного ветра более 200 км/ч и даже прямое попадание 400-тонного самолета летящего со скоростью 750 км/ч.

А если прибавить к этому систему физического контроля и мониторинга прилегающей территории – современная АЭС, по сути, это атомная крепость, обеспечивающая энергетическую безопасность страны.