Атомные умы. Над чем работают казахстанские физики-ядерщики

Корреспонденты Tengrinews.kz поговорили с учеными из Института ядерной физики в Алматы (о нем мы уже рассказывали). И узнали, над чем они работают и что думают о будущем казахстанской энергетики.

Полвека в науке

Старший научный сотрудник Института ядерной физики и начальник критического стенда Шамиль Гизатулин прошел путь от рабочего до руководителя крупномасштабных экспериментов. В начале 70-х он, будучи еще студентом физического факультета Казахского государственного университета (ныне КазНУ имени Аль-Фараби), впервые попал в лабораторию ИЯФ. 

"Я пришел в эту лабораторию в 1972 году, когда критический стенд только запустился. Параллельно учился. Время было такое, что просто грызть гранит науки не получалось, нужно было и деньги зарабатывать. Работа затянула, она оказалась увлекательной и со временем превратилась в мое хобби. У кого-то увлечение – собирать марки, а у меня – проводить эксперименты на критическом стенде", – говорит Шамиль Хайрулович.

Критический стенд, как объясняет ученый, это уникальный объект, играющий ключевую роль в проведении безопасных испытаний перед их реализацией на более крупных реакторах. Если еще проще, это тот же ядерный реактор, с тем же топливом - ураном, но масштабы его очень малы.

"Это небольшой реактор с тепловой мощностью не более 100 ватт. Но его мощности хватает, чтобы проводить эксперименты. Все методики и исследования в целях безопасности сначала отрабатываются на критическом стенде, а уже потом переносятся на основной реактор", - поясняет Шамиль Хайрулович.

Ученый за время своей работы участвовал в двух запусках атомного реактора ВВР-К, расположенного на территории института. Реактор был введен в эксплуатацию в 1967 году. В 80-х его остановили в связи с сейсмическим усилением. В течение нескольких лет реактор не работал, и Шамиль Гизатулин участвовал в проекте по его повторному запуску в качестве помощника руководителя. В 90-х годах, после того как Казахстан подписал Конвенцию о нераспространении ядерного оружия, реактор пришлось остановить еще раз, чтобы снизить обогащение топлива. В этот раз ученый полностью руководил программой.

"Изначально наш реактор имел обогащение урана более 36 процентов, но в целях международной программы, направленной на обеспечение глобальной безопасности, мы снизили его до 19,7 процента. Все исследования, конечно, сначала проводились на критическом стенде", - поясняет собеседник.

Помимо работы с реакторами, в лаборатории критического стенда ведутся и другие значимые проекты. Один из них – отработка метода бор-нейтронозахватной терапии для лечения рака.

"Данный метод предполагает целенаправленное уничтожение только раковых клеток без хирургического вмешательства. Сейчас мы готовим очередной эксперимент, чтобы улучшить точность пучка нейтронов", – делится ученый.

Также в лаборатории занимаются окрашиванием топазов. В природе камню нужно около 100 лет, чтобы приобрести насыщенный цвет, но с помощью атомного реактора этот процесс занимает всего сутки.

"Раньше для такой работы в реакторе была слишком высокая активность, но мы разработали и испытали на критическом стенде устройство, которое снижает эту активность и позволяет безопасно работать с камнями, изменяя их цвет в нужную сторону, делать его менее или более насыщенным", – добавляет Шамиль Хайрулович.

Ученый также занимается разработкой топлива для высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (подобный уже построен в Японии). Совместно с японскими физиками-ядерщиками лаборатория в Алматы под руководством Шамиля Гизатулина проводит испытания различных элементов этого реактора и исследование его топлива.

Кроме того, специалист рассказал нам о перспективах термоядерной энергетики, над развитием которой сейчас ведется совместная работа казахстанцев с учеными из Германии и Японии. Во Франции строится демонстрационный термоядерный реактор, а в нашей лаборатории испытываются его элементы. Ученый отмечает, что термоядерная энергетика - это будущее атомной энергетики, поскольку она обеспечит еще более высокий уровень безопасности и низкую выработку высокоактивных долгоживущих ядерных отходов.

На вопрос об атомных электростанциях в Казахстане Шамиль Гизатулин отвечает однозначно.

"АЭС нам необходима. У нас есть собственный уран, который мы отправляем за рубеж, хотя могли бы использовать его для получения собственной электроэнергии. АЭС - безопасная и чистая энергетика, которая нужна для будущего наших детей".

Наука и технологии

Физик-математик Сергей Кислицин переехал в Алматы в 1977 году. В ИЯФ он занимает должность руководителя отдела радиационной физики твердого тела. Ученый и его команда занимаются многоплановыми исследованиями, в том числе испытаниями материалов на реакторе ВВР-К. Одним из главных направлений его работы является изучение воздействия радиации на материалы.

Ученый разделяет исследования с использованием радиации на несколько классов, первый из которых - это изучение воздействия ионизирующего облучения на структуру и свойства материалов.

"Материал со временем портится и деградирует, а если на него действует облучение - процесс многократно ускоряется. Одна из наших задач - выяснить закономерность воздействия облучения на материалы и на базе этого построить физическую модель для создания более новых продвинутых материалов для ядерной техники", - поясняет Сергей Борисович.

По словам физика, облучение может не только ухудшать, но и улучшать свойства материалов.

"Например, ионная имплантация может упрочнять поверхность материала, давать ей новые свойства, коррозионную стойкость и так далее. В лаборатории мы прямым облучением либо нанесением защитных покрытий разрабатываем технологии для улучшения свойства материалов", - говорит Кислицин.

Одной из актуальных задач для науки является развитие альтернативных источников энергии, включая водородную энергетику. Разработкой чистой энергии заняты и ученые Института ядерной физики.

По убеждению Сергея Кислицина, альтернативная энергия может быть только комплиментарным, то есть дополнительным источником энергии к основным, базовым, в качестве которой может служить атомная энергия.

"Энергия, вырабатываемая на атомных электростанциях, - это постоянный и ни от чего не зависящий источник энергии. Он, с моей точки зрения и с точки зрения многих ученых, должен быть базовым, то есть обеспечивать потребности населения и развитие страны в целом", - отмечает эксперт.

По его мнению, "зеленая", то есть альтернативная энергетика, может составлять 30-40 процентов от выработки всей электроэнергии в стране. Ведь это та энергия, которая зависит от природных, климатических условий, то есть она нестабильна.

"Возьмем одну АЭС с мощностью в 2,5 гигаватт. Чтобы покрыть запросы в таком количестве электроэнергии, необходимо установить солнечные панели на поле невообразимых масштабов. Причем эти панели будут постоянно забиваться грязью и пылью. Из-за этого эффективность выработки электроэнергии будет не такой достаточной. Я хочу сказать, что все это надо как-то чистить, а это - огромные затраты. Также солнечная и ветровая энергии - это ненакапливаемые источники энергии, ее надо сразу использовать. Хранить в аккумуляторах? Тоже дело так себе, так как производство литиевых аккумуляторов считается очень неэкологичным процессом, похуже радиации будет. Ветрогенераторы работают только при скорости ветра четыре метра в секунду, при меньшей - они не крутятся. Перестали вращаться лопасти - нет у вас электроснабжения", - считает Кислицин.

Ученый также указал на ряд преимуществ атомной энергетики над возобновляемыми источниками. Так, гарантийный срок АЭС составляет 60 лет с возможностью продления до 100 лет, в то время как у ветряков и солнечных элементов он не превышает 15-18 лет.

Читайте также:
 
Атомный реактор уже есть в Алматы. Как он устроен и для чего нужен
 

Тект: Олеся Савченко.

Фото: Алихан Сариев, пресс-служба РГП "Институт ядерной физики".