ИВГ.1М ЖӘНЕ ИГР ЯДРОЛЫҚ ЗЕРТТЕУ РЕАКТОРЛАРЫН КОНВЕРСИЯЛАУ

Ұлттық ядролық орталықтың 30 жылдығына – 30 жоба!

№ 17 жоба. 2010-2022 жж. ИВГ.1М ЖӘНЕ ИГР ЯДРОЛЫҚ ЗЕРТТЕУ РЕАКТОРЛАРЫН КОНВЕРСИЯЛАУ

Әлемде көптеген зерттеу реакторлары жоғары байытылған уранмен (ЖБУ) жұмыс істейді, бұл ядролық қарудың таралу қаупін тудырады, өйткені ЖБУ-ды қару жасау үшін пайдалануға болады. 1978 жылдан бастап осы проблемаларды шешу үшін зерттеу реакторларын пайдаланатын әртүрлі елдер зерттеу реакторларын төмен байытылған уран (ТБУ) отынына конверсиялау туралы МАГАТЭ қолдаған халықаралық келісімдерге қол қойды. 2000 жылдардың басында Қазақстан аталған елдердің қатарына кірді. 

2010 жылы Қазақстан Республикасының ядролық қаруды таратпау саласындағы халықаралық міндеттемелерін орындау шеңберінде Қазақстан Республикасының Ұлттық ядролық орталығы ИВГ.1М және ИГР зерттеу реакторларын ТБУ-отынға конверсиялау жөніндегі ауқымды жобаны бастады. Бұл жұмыстардың негізгі мақсаты – ҚР ҰЯО зерттеу реакторларында отынды байытуды 20%-дан төмен деңгейге дейін азайту және осы реакторлардың пайдаланылған ЖБУ-отынын қайта өңдеу немесе кәдеге жарату.

ИВГ.1М және ИГР ядролық зерттеу реакторлары ҚР ҰЯО эксперименттік базасының маңызды элементтері болып табылады және қазақстандық ғылыми-техникалық бағдарламалар, сондай-ақ ірі халықаралық жобалар шеңберінде ғылыми-эксперименттік қызметке белсенді енгізілген. Бұл реакторларда жүргізілетін озық зерттеу жұмыстарының қатарында ядролық реакторлардың актив аймақтарының бұзылуы мен балқуын қамтитын авариялық процестердегі отын мен конструкциялық элементтердің әрекетін зерттеу, реакторлық техника материалдарын нейтрондық-активациялық талдау, ИТЭР термоядролық реакторын құру жөніндегі халықаралық бағдарламаны қолдау жұмыстары, ядролық толтырылған газ лазерлерін зерделеу, медициналық-биологиялық эксперименттер және т. б. бар. Сондықтан реакторларды конверсиялауды жүргізудің маңызды критерийі олардың пайдалану сипаттамаларын сақтау және (мүмкіндігінше) жақсарту болып табылады.

Реакторларды конверсиялаудың өзін шартты түрде бірнеше кезеңге бөлуге болады: конверсиялауды жүргізу мүмкіндігінің есептік-талдамалық негіздемесі, эксперименттік ТБУ-отынды сынау, штаттық ТБУ-отынды дайындау, жаңа отыны бар реакторларды пайдалануға беру, пайдаланылған ЖБУ-отынды кәдеге жарату.

Есептік негіздемені жүргізу үшін реакторлардың компьютерлік модельдерін құру талап етілді. Модельдерді құру кезінде конструкциялық сызбалардың жүздеген парағы цифрлық форматқа ауыстырылды. ТБУ-отыны бар реакторлардың нейтрондық-физикалық, жылу-гидравликалық параметрлері есептеліп, реакторлардың кинетикалық процестері модельденді және есептелді. Реакторларды конверсиялау мүмкіндігінің есептік негіздемесі есептеу техникасының жаңа құралдарын пайдалана отырып және АҚШ-тың Аргон ұлттық зертханасының мамандарымен тығыз ынтымақтастықта жүргізілді, ол осы мақсат үшін ТБУ-отыны бар реакторлардың компьютерлік модельдерін пысықтауды орындау және есептеулердің үлкен көлемін жүргізу үшін суперкомпьютердің есептік кластерін бөлді.

ИВГ.1М реакторының ерекшеліктері актив аймақтың құрылымына өзгерістер енгізбей, отын жинақтарының құрамын өзгертумен ғана шектеліп, оның оңтайлы орналасуын таңдауға мүмкіндік берді. Бұл ретте ИГР реакторын төмен байытылған отынға конверсиялау ИВГ.1М реакторын конверсиялауға қарағанда анағұрлым проблемалы және күрделі міндет болып шықты, есептеулер ИГР реакторын ЖБУ-дан ТБУ-отынға ауыстыру нәтижесінде пайдалану сипаттамаларының айтарлықтай төмендеуі болатынын көрсетті. Қазіргі уақытта осы мәселенің қолайлы шешімін табу мақсатында есептеу-теориялық зерттеулер жалғасуда.

ҚР ҰЯО мамандары ИВГ.1М реакторын конверсиялау мүмкіндігі туралы қажетті теориялық қорытындыларды алып, таңдап алынған НОУ-отыны композициясының жарамдылығын эксперименттік тексеруге кірісті.

Қазіргі уақытта ТБУ-отыны бар реакторды пайдалануға берудің бірінші кезеңі, атап айтқанда ИВГ.1М реакторын физикалық іске қосу кезеңі іске асырылуда. Келесі кезең – реакторды энергетикалық іске қосу аяқталғаннан кейін және жаңа актив аймақтың барлық қажетті сипаттамаларын эксперименттік айқындау аяқталғаннан кейін ИВГ.1М реакторы пайдалануға берілетін болады.  Аталған жұмыстарды орындау 2022-2023 жылдарға жоспарланған.

Конверсиялау бойынша белсенді қызметтен басқа ҚР ҰЯО мамандары Айдахо ұлттық зертханасының (АҰЗ, АҚШ) қолдауымен ИВГ.1М және ИГР реакторлары алаңдарындағы ЖБУ-отынымен жұмыс істеу мәселелері бойынша бірлескен жұмыстар жүргізуде. Жұмыстар Ресей зерттеу реакторларының (RRFR) пайдаланылған отынын қайтарудың халықаралық бағдарламасы шеңберінде жүргізіледі. Осы бағдарламаны іске асыру шеңберінде ИВГ.1М және ИГР реакторларын ЖБУ-отынымен жұмыс істеуге дайындауға бағытталған ҚР ҰЯО зерттеу реакторлары кешендерінің инфрақұрылымын жаңғырту міндеттері айқындалып, олар қазіргі уақытта дәйекті түрде іске асырылуда.

2022 жылғы 6 мамырда төмен байытылған уран отыны бар ИВГ.1М реакторын физикалық іске қосу ойдағыдай жүргізілді. Осылайша, Қазақстан Республикасының Ұлттық ядролық орталығы ИВГ.1М және ИГР ядролық зерттеу реакторларын конверсиялау ісінде айтарлықтай прогреске қол жеткізді.

Процестің барлық қатысушыларының қосқан айтарлықтай күш-жігері осы маңызды халықаралық міндетті шешуде оң нәтижеге қол жеткізуге – ТБУ-отыны бар ҚР ҰЯО-ның жаңартылған реакторларын пайдалануды бастауға деген сенімді арттырады.