ШАПШАҢ НЕЙТРОНДАРДАҒЫ ФРАНЦУЗ РЕАКТОРЫ ЖОБАСЫНЫҢ ҚАУІПСІЗДІГІН ҚОЛДАЙТЫН ЗЕРТТЕУЛЕР КЕШЕНІ

Ұлттық ядролық орталықтың 30 жылдығына – 30 жоба!

№ 25 жоба. 2019-2022 жж. ШАПШАҢ НЕЙТРОНДАРДАҒЫ ФРАНЦУЗ РЕАКТОРЫ ЖОБАСЫНЫҢ ҚАУІПСІЗДІГІН ҚОЛДАЙТЫН ЗЕРТТЕУЛЕР КЕШЕНІ

Актив аймақтың балқуымен қатар жүретін шапшаң нейтрондардағы ядролық реакторлардың авариялары кезіндегі қауіпсіздік аспектілері оларды жобалау және пайдалану кезінде талқылаудың басты тақырыбы болды және болып қала береді, ал реакторлардың қауіпсіздігіне қойылатын талаптар жылдар өткен сайын күрделене түсуде және ауыр аварияның салдарын төмендету іс-шараларын әзірлеу үшін егжей-тегжейлі зерделенуі тиіс факторлардың бірі қайталама қауіптілік болып табылады.

Актив аймақтың балқуы және кориумдағы отын мен қатты сіңіргіштердің қайта бөлінуі кезінде реакторда нейтрондардың көбеюі бойынша қауіпті жағдайлардың пайда болу қаупі бар, яғни қайталама қауіптіліктің пайда болуы, өз кезегінде, зақымдалған реактордың қосымша қызып кетуіне және радиоактивтіліктің қорғаныш тосқауылдары шегінен тыс жаппай шығуына әкелуі мүмкін. Қайталама қауіптіліктің туындауы энергетикалық реакторлардың басқа типтерімен салыстырғанда, пайдаланылатын отынның анағұрлым жоғары байытылуына байланысты шапшаң нейтрондардағы реактордың ауыр авариясы жағдайында неғұрлым ықтимал оқиға болып табылады.

Реактор отынының өтпелі және авариялық жұмыс режимдеріндегі әрекеті туралы эксперименттік деректер алудың ең қолайлы әдісі реакторлық эксперименттер болып табылады, оларды жүргізу кезінде нақты пайдалану режимдеріне барынша жақындауға қол жеткізуге болады, сондықтан отынның әрекеті ең жоғары дәрежеде нақтыға сәйкес келуі мүмкін.

Мұндай зерттеулерді жүргізу қажеттілігі әлемдік атом энергетикасы көшбасшыларының бірі болып табылатын және АЭС-та өндірілетін энергия мөлшері бойынша екінші, ал елдің энергетика секторындағы атом энергетикасының үлесі бойынша әлемде бірінші орын алатын Франция үшін де ерекшелік болған жоқ. Францияның атом саласындағы жетекші ғылыми-зерттеу ұйымы Атом энергиясы және баламалы энергия көздері жөніндегі Комиссариат болып табылады. Комиссариаттың негізгі міндеті – ядролық энергияны пайдалану саласында іргелі және қолданбалы зерттеулер жүргізу. Ұйымда төртінші буын реакторларына, соның ішінде тұйық отын циклінде тиімді жұмыс істейтін шапшаң нейтрондардағы реакторларға арналған зерттеу бағдарламаларын іске асыруға көп көңіл бөлінеді.

Францияның перспективалық ядролық энергия қондырғыларын дамыту бағдарламасында натрий жылу тасығышы бар шапшаң нейтрондардағы реакторлар негізге алынды. Бұл бағдарламаның көрсеткіштік нәтижесі алғашқы демонстрациялық ASTRID (Advanced Sodium Technological Reactor for Industrial Demonstration – өнеркәсіптік демонстрацияға арналған жетілдірілген натрий технологиялық реакторы) реакторы болуы тиіс.

ASTRID реакторының авариялық жағдайлар дамыған кезде реактордың актив аймағы элементтерінің әрекетін зерделеуді қоса алғанда таңдалған конструкцияның қауіпсіздігін растауға бағытталған, қосымша зерттеулердің үлкен көлемін жүргізуді талап ететін бірқатар өзіне тән ерекшеліктері бар.

Перспективалық реактордың модельді ЖБЖ-сына сынаулар жүргізу үшін анағұрлым қолайлылардың бірі ИГР импульстік графитті реакторы болып табылады, оның техникалық сипаттамалары берілген энергия бөлінудің кең диапазонында ауыр аварияларды модельдеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді, ал реактордың динамикалық сипаттамалары мен оның ілмекті қондырғылары параметрлерінің үйлесімі әртүрлі жобалық және жобадан тыс авариялар кезінде ядролық техника объектілерін сынаудың кең эксперименттік мүмкіндіктері мен шарттарын қамтамасыз етеді.

2011 жылғы желтоқсанда ASTRID реакторының жобасын қолдау үшін  ИГР реакторында эксперименттік зерттеулер дайындау және өткізу мәселелері бойынша Француз комиссариаты қызметкерлерінің Курчатов қаласына алғашқы сапары өтті. Жұмыс кездесуі барысында Қазақстан тарапы ауыр авария жағдайындағы реактор отынының әрекетін зерделеу бойынша бұрын жүргізілген зерттеулердің негізгі нәтижелерін ұсынып, француздық мамандар ASTRID реакторының актив аймағының элементтеріне қатысты осындай сынаулар жүргізу мүмкіндігін қарауға мүдделілік білдірді.

2012 жылғы қазанда Курчатовта өткен келесі жұмыс кездесуіне Франциядан келген команда ASTRID реакторының модельді ЖБЖ бар реакторында ауыр аварияның даму процестерін, реакторлық эксперимент жағдайында зерделеуге бағытталған эксперименттік бағдарламаны іске асыру мүмкіндігін негіздеп, техникалық-экономикалық зерттеулер жүргізу бойынша нақты ұсыныстар дайындады. Қазақстандық тарап бұл ұсынысты қабылдап, 2013 жылы қайталама қауіптіліктің туындау ықтималдығын азайту нұсқасын зерттеуге бағытталған, SAIGA (Severe Accident In-pile tests for Generation IV reactors and ASTRID project) шартты атауын алған бағдарлама бойынша эксперименттер жүргізу мүмкіндігін негіздеуге арналған зерттеулер басталды.

Техникалық-экономикалық зерттеулердің нәтижелерін қазақстандық мамандар 2014 жылғы мамырда «Кадараш» зерттеу орталығында өткен жұмыс кездесуінде ұсынды. ИГР реакторында реакторішілік эксперименттерді орындау мүмкіндігін негіздеудің алынған нәтижелерін француздық тарап оң бағалады және кездесу қорытындысы бойынша тараптардың ИГР реакторында қауіпсіздікті негіздеуде эксперименттер дайындау және өткізу мәселелерін талқылау ниеті туралы хаттамаға қол қойылды.

Негізгі және қосымша зерттеулердің міндеттерін француздық тарап 2015 жылдың ортасына қарай тұжырымдады және сол жылдың соңына дейін SAIGA бағдарламасын іске асыру мүмкіндігін негіздеу бойынша жұмыс аяқталды. 2016 жылғы ақпан айының соңында – наурыз айының басында қазақстандық мамандар командасы техникалық-экономикалық зерттеулердің орындалған қосымша бөлігінің нәтижелерін талқылау үшін Кадарашқа барып, оның нәтижелері бойынша SAIGA келісімшартын жасасу конкурсына қатысу үшін тендерлік құжаттаманы дайындау туралы шешім қабылданды. 2017 және 2018 жылдары келіссөздер белсенді жүргізілді, онда келісімшарт бойынша жұмыстарды орындау тәртібі, көлемі мен шарттары талқыланып, тендерге қатысу үшін құжаттар пакеті дайындалды. Нәтижесінде 2019 жылғы маусымда келісімшартқа қол қойылып, шілде айының басында ҚР ҰЯО-ға алғашқы (келісімшарт аясында) техникалық кездесуге қатысу үшін француздық мамандар командасы келді, онда эксперименттік құрылғыны, натрий контурын әзірлеу және эксперимент шарттарын негіздеу үшін бастапқы деректер мен техникалық талаптар ұсынылды.

SAIGA келісімшарты жеті жылға есептелген және екі бөліктен тұрады. Бірінші бөлігі 2019-2020 жылдар аралығында орындалды және бірнеше міндеттерді шешуге бағытталды, олар: эксперименттік құрылғының және натрий контурының техникалық жобаларын әзірлеу; эксперименттік құрылғының және натрий контурының нейтрондық-физикалық және жылу-гидравликалық сипаттамаларын есептік-теориялық талдау, зерттеу реакторында сынау режимдерін негіздеу. 2021 жылдан бастап Қазақстан Республикасының Ұлттық ядролық орталығы SAIGA бағдарламасының зерттеу бөлігін орындайды.