В мире из года в год возрастает актуальность использования альтернативных и возобновляемых источников энергии.
По данным всемирной энергетической ассоциации, глобальные выбросы CO2 в 2022 году выросли на 0,9%, достигнув нового исторического максимума в 36,8 млрд тонн. Наибольший прирост объёма выбросов отмечен в отрасли производства электроэнергии и тепла, где выбросы увеличились на 1,8%, достигнув исторического максимума в 14,7 млрд тонн. Очевидно, что без существенных структурных преобразований в мировой энергетике проблема эмиссии парниковых газов будет только возрастать.
Республика Казахстан последовательно реализует сбалансированную политику, направленную на достижение углеродной нейтральности к 2060 году. Соответствующая Стратегия утверждена Указом Президента Республики Казахстан Касым-Жомарта Кемелевича Токаева. В этом вопросе важная роль отведена активному развитию альтернативных и возобновляемых источников энергии.
Отметим, что в качестве альтернативной энергии рассматривается развитие атомной энергетики. Для Республики Казахстан – это не новое направление. У нас большой опыт, в том числе, эксплуатации АЭС, исследовательских ядерных реакторов, и, что, немаловажно, обширных научных исследований с использованием ядерных установок, результаты которых востребованы на самом высоком международном уровне.
Сегодня одной из ведущих научных организаций Казахстана, имеющей большой опыт и компетенции по данному вопросу, является Национальный ядерный центр Республики Казахстан. Результаты исследований НЯЦ РК, направленные на развитие и повышение безопасности атомной и термоядерной энергетики, широко применяются ведущими мировыми научными организациями, внедряются при реализации создаваемых проектов или модификации действующих крупнейших установок, атомных станций.
За последние годы получен представительный объем, выполненных и экспериментально подтвержденных расчетно-аналитических обоснований, разработана методология проведения различного рода экспериментов, построенных на основе строгого физико-математического аппарата и верифицированной доказательной базы. Особо хочу отметить применение специалистами НЯЦ РК комплексного и всеобъемлющего подхода к продвижению современных атомных и термоядерных технологий и повышению их безопасности как на фундаментальном, так и на прикладном уровне.
Экспериментальная часть исследований состоит из полного цикла: от подготовки и проведения экспериментов до анализа, интерпретации и апробации его результатов. В этом большую роль играет как наличие исследовательской базы, так и высокий уровень компетенций специалистов.
В то же время, при проведении исследований большое внимание уделяется модернизации имеющихся и созданию широкого ряда принципиально новых ядерных и электрофизических научных экспериментальных установок, стендов, лабораторных комплексов и даже уникальной установки управляемого термоядерного синтеза класса Mega-science – не имеющего аналогов казахстанского термоядерного материаловедческого токамака КТМ. Эта сложнейшая работа была реализована для решения поставленной глобальной научной задачи.
Значимые результаты получены по направлению повышения безопасности и развития атомных энергетических технологий, по которому реализованы испытания элементов и материалов активной зоны, а также образцов инновационного ядерного топлива реакторов как существующего, так и перспективного 4-го поколения, работающих в тепловом и быстром нейтронном спектре с традиционным водным и специфическим жидкометаллическим теплоносителем. По результатам внереакторных и реакторных экспериментов со строгим аналитическим обоснованием получены ценные для мировой науки данные. Они необходимы не только для обоснования безопасности реакторных технологий, но и, что немаловажно, для предотвращения и смягчения последствий возможной аварийной ситуации.
Особый вопрос – конверсия исследовательских реакторов ИВГ.1М и ИГР. Детальные результаты нам были представлены на 3-м собрании казахстанского физического общества, которое проходило в этом году в городе Курчатов. Специалистам НЯЦ РК удалось решить сложнейшую задачу - без существенного вмешательства в конструкцию реактора ИВГ.1М проведена замена его активной зоны с целью перевода реактора на топливо с пониженным обогащением. В результате кропотливой работы к тому же удалось в 2 раза повысить запас реактивности реактора. Таким образом, удалось решить проблему распространения компонента ОМУ и при этом существенно расширить экспериментальные возможности данного уникального исследовательского ядерного реактора. Т.е. сегодня реактор готов к новым исследованиям уже с более широкими экспериментальными возможностями.
Еще одни масштабные перспективные исследования, на которые надо обратить внимание, направлены на преобразование ядерной энергии в энергию оптического когерентного и спонтанного излучений. Это легло в основу последующей практической разработки и создания оптического детектора нейтронного потока на основе газовых смесей, востребованного в современной и перспективной атомной энергетике, в системах управления и защиты реакторных установок.
Отдельный пласт работ реализован по разработке и апробированию способов радиационной обработки материалов, применяющихся в атомном и энергетическом машиностроении с целью повышения их радиационной стойкости и ресурса в целом.
Еще один вид альтернативной энергии – термоядерная. Невозможно переоценить заслуги Национального ядерного центра по созданию не имеющей аналогов не только в РК, но и в мире, первой специализированной термоядерной установки для проведения материаловедческих исследований – казахстанского токамака КТМ. Исключительно продвинутые в технологическом отношении страны мира обладают подобными инструментами для проведения широкого круга научных изысканий в области управляемого термоядерного синтеза, признанного в настоящее время мировой научной общественностью одним из основных вариантов решения глобальных экологических и энергетических проблем человечества. С вводом в эксплуатацию токамака КТМ наша страна стала одной из немногих стран, обладающих современными технологиями управляемого термоядерного синтеза. Благодаря использованию данной установки получены востребованные термоядерным сообществом экспериментальные данные по физике плазмы и токамаков в целом.
Наряду с этим, в направлении материаловедческих исследований для будущей термоядерной энергетики, в качестве вспомогательного инструмента для КТМ, была создана специализированная плазменно-пучковая установка, позволяющая проводить предварительную оценку поведения поверхности конструкционных материалов при воздействии на них потоков высокотемпературной плазмы. При помощи данной установки были проведены эксперименты по исследованию влияния высоких плазменных нагрузок на структурно-фазовое состояние и физико-механические свойства вольфрама, бериллия и молибдена. Данные материалы предполагается использовать для внутрикамерных устройств термоядерных реакторов будущего. Вместе с этим, одним из ярких результатов работы в данном направлении является создание прототипа литиевого дивертора для токамака КТМ, позволяющего обосновать перспективность использования литиевых технологий для изготовления энергонагруженных внутрикамерных элементов.
Более того, активно проводятся научные изыскания по исследованиям оборудования и материалов, применяющихся при создании сложнейшего и одного из самых ресурсоемких проектов человечества – термоядерного реактора ITER. С использованием собственной материально-технической базы получены ценные данные по исследованию влияния нейтронного и гамма облучения на оптические диагностические системы установки, а также данные необходимые для выбора конструкционного бетона, используемого в проекте.
Благодаря достигнутым результатам, созданной научной-методической и технической базе, Национальный ядерный центр сегодня является центром интереса ведущих мировых производителей ядерных реакторов, которые заказывают проведение таких исследований и испытаний элементов активных зон перспективных реакторов собственной разработки на базе предприятия. Каждый последующий контракт на выполнение таких работ не только расширяет компетенции казахстанских специалистов, но и обеспечивает приток существенных финансовых средств из-за рубежа на выполнение научных исследований. Сегодня это одна из немногих, а может и единственная в Казахстане научная организация, которая обеспечивает до 80% доходной части из привлеченных средств.
Эти значимые полученные результаты покрывают практически весь спектр основных вопросов применения атомной энергии в мирных целях. По итогам этой масштабной деятельности в этом году коллектив Национального ядерного центра Республики Казахстан, непосредственных участников всех работ, в составе Батырбекова Э.Г., Бакланова В.В., Витюка В.А., Зарвы Д.Б., Коянбаева Е.Т., Скакова М.К., Тажибаевой И.Л., Чектыбаева Б.Ж номинирован на присуждение Государственной премии Республики Казахстан в области науки и техники имени Аль-Фараби с работой «Исследования и разработки мирового уровня для создания атомно-энергетической отрасли и реализации Стратегии достижения углеродной нейтральности Республики Казахстан». Этот труд заслуживает высочайшего признания и без сомнения рекомендуется к присуждению Государственной премии Республики Казахстан в области науки и техники имени Аль-Фараби в 2023 году.
| Скачать газету | Т.А. Кожамкулов, |