Шағын модульдік реакторлар әлемдік атом энергетикасын дамытудың ең перспективті бағыттарының бірі
Шағын модульдік реакторлар бүгінде әлемдік атом энергетикасының ең перспективалы бағыттарының бірі саналады. Қазақстан да бұл технологияны ұлттық энергетикалық жүйені жаңғырту мен энергетикалық қауіпсіздікті нығайтудың маңызды құралы ретінде қарастырып отыр. Осыған орай Ядролық физика институтының бас директоры Саябек Сахиев шағын және жетілдірілген модульдік реакторлардың ерекшеліктері, оларды елімізде енгізу мүмкіндіктері, сондай-ақ Ядролық физика институтының Қазақстанның атом саласын дамытудағы стратегиялық рөлі туралы айтып берді, деп хабарлады Вairaqmedia.kz.
Шағын модульдік реакторлардың (SMR) қуаты, құрылымы және салыну тәсілі тұрғысынан дәстүрлі ірі ауқымды энергия блоктарынан түбегейлі айырмашылығы неде?
Шағын модульдік реакторлар (ШМР, немесе SMR) бүгінгі таңда әлемдік атом энергетикасын дамытудың ең перспективті бағыттарының бірі болып саналады. Бұл технологияға деген қызығушылық қарқынды түрде артып келеді: қазіргі уақытта әлемде ШМР 80-нен астам жобасы әзірленуде. Бұл бағытқа атом энергиясын пайдалануда көпжылдық тәжірибесі бар мемлекеттер де, ядролық саласын енді ғана дамыта бастаған елдер де атсалысуда. Шағын модульдік реакторлар дегеніміз не? АЭХА (МАГАТЭ) анықтамасына сәйкес, ШМР – бір энергия блоктың электрлік қуаты 300 МВт дейін жететін заманауи ядролық реакторлар, бұл дәстүрлі атом энергия блоктары қуаттылығының шамамен үштен бір бөлігін құрайды.
ШМР негізгі артықшылығы олардың ықшам және модульдік конструкциясы. Өлшемдерінің салыстырмалы түрде кіші болуының арқасында мұндай реакторларды ірі атом электр станциялары құрылысына сәйкес келмейтін алаңдарда орналастыруға болады. Жабдықтардың айтарлықтай бөлігі зауытта дайын модульдер түрінде жасалып, кейін құрылыс алаңына жеткізіледі және сол жерде құрастырылады. Мұндай тәсіл құрылыс мерзімін қысқартуға, күрделі шығындарды азайтуға және ауқымды инфрақұрылымдық жобаларды іске асыруға байланысты тәуекелдерді төмендетуге мүмкіндік береді. Көбіне нақты бір алаңның ерекшеліктерін ескере отырып, жобаланатын және құрылыс кезінде жиі кідірістерге тап болатын қуаты жоғары дәстүрлі энергия блоктарына қарағанда, ШМР жоғары стандарттау деңгейіне ие және электр энергиясына деген сұраныстың артуына қарай кезең-кезеңімен пайдалануға берілуі мүмкін.
Технологияның белсенді даму сатысында тұрғанына қарамастан, әлемде қазірдің өзінде жұмыс істеп тұрған ШМР жобалары бар. Олардың қатарына Қытайдағы HTR-PM жоғары температуралы газбен салқындатылатын атом электр станциясын және Ресейдегі «Академик Ломоносов» қалқымалы атом жылу-электр станциясын жатқызуға болады.
Сонымен қатар, шағын модульдік реакторларды өнеркәсіптік пайдалану тәжірибесі әзірге шектеулі болып қалып отыр. Осы себепті де көптеген мемлекеттер бұл технологияны енгізуге әлі де сақтықпен қарап, қауіпсіздік, экономикалық тиімділік және нормативтік реттеу мәселелеріне баса назар аударуда. Қазіргі уақытта жаһандық деңгейде ШМР технологияларын жетілдіруге, олардың сенімділігін растауға және кең ауқымды коммерциялық қолданысқа енгізуге бағытталған ҒЗТҚЖ қарқынды жүргізіліп жатыр.
Шағын модульдік реакторлар Қазақстанның 2050 жылға дейінгі ядролық энергетиканы дамытудың ұзақ мерзімді стратегиясында (ірі АЭС кейін) қандай орын алады?
Қазақстан Республикасы Президентінің 2026 жылғы 15 сәуірдегі № 1233 Жарлығымен бекітілген Қазақстан Республикасының атом саласын дамытудың 2050 жылға дейінгі стратегиясына сәйкес, елімізде ШМР технологияларын белсенді дамыту қарастырылған.
Стратегияның негізгі бағыттарының бірі жалпы қуаттылығы 1200 МВт дейінгі ШМР базасында атом электр станцияларын салу болып табылады. Бұл жобаны іске асыру оның экономикалық тиімділігі расталған жағдайда және Қазақстан Республикасының Ұлттық энергетикалық желісін дамыту келешегін ескере отырып жүзеге асырылатын болады.
Сонымен қатар стратегияда ШМР саласы бойынша бірқатар жүйелі міндеттерді шешу қарастырылған, оның ішінде:
- өңірлік ерекшеліктерді, энергиямен жабдықтаудың сенімділігіне қойылатын талаптарды және жобалардың экономикалық тиімділігін ескере отырып, ұлттық жағдайларда ШМР қолданудың техникалық-экономикалық талдауын жүргізу;
- ШМР технологияларын әзірлеу және жобалаумен байланысты ғылыми-зерттеу қызметіне қатысу;
- ШМР орналастыру бойынша қолайлы аудандарды анықтау, оның ішінде энергия тапшылығы байқалатын өңірлерде және электр желілік инфрақұрылымы нашар дамыған аумақтарда орналастыру, сондай-ақ ескірген жылу электр станцияларын заманауи ядролық қуат көздерімен алмастыру мүмкіндігін қарастыру.
Бұдан бөлек, құжат аясында ШМР әзірлеумен айналысатын мамандандырылған бюро құру, сондай-ақ салалық институттар негізінде өнеркәсіптік реакторлар мен ШМР персоналын даярлауға арналған жаттығу кешендерін қалыптастыру көзделген. Бүгінгі таңда Ядролық физика институты өз аумағында ШМР симуляторын орнатудың түрлі нұсқаларын пысықтап жатыр.
Аталған шаралардың жиынтығы Қазақстанның ШМР технологияларын дамытуға жүйелі әрі ұзақ мерзімді көзқарас ұстанатынын көрсетеді. Мемлекет ШМР эксперименттік бағыт ретінде емес, елдің болашақ энергетикалық теңгерімінің маңызды құрамдас бөлігі ретінде қарастырады. Бұл технология тұтынушыларды үздіксіз электр қуатымен қамтамасыз етіп, ұлттық энергия жүйесінің тұрақтылығын нығайтады, сондай-ақ шалғайдағы және энергияға мұқтаж аймақтардың инфрақұрылымын заманауи үлгіде жаңғыртуға жол ашады.
Қазақстанда SMR/AMR технологияларын енгізу арқылы қандай түйінді міндеттер көзделіп отыр: көмірмен жұмыс істейтін станцияларды алмастыру, генерация көздерін орталықсыздандыру, шалғай өңірлерді энергиямен қамтамасыз ету, сутегі/тұщыландыру өндірісі және т.б.?
Жалпы алғанда, ШМР қолдану аясы кең, әмбебап энергия көзі болып табылады. Ықшамдылығы, модульдік құрылымы және пайдаланудағы икемділігі арқасында оларды электр энергетикасы мен өнеркәсіптің түрлі міндеттерін реттеуге мүмкіндік береді.
Қазақстанның демографиялық және географиялық өзіндік сипатын ескерсек, ШМР жобалары Қазақстан үшін зор стратегиялық маңызға ие. Аумақтың ауқымдылығы, халықтың орналасу тығыздығының төмендігі, сондай-ақ шалғайдағы елді мекендер мен өнеркәсіптік нысандардың болуы ірі генерациялау қуаттарын салуды және ауқымды электр желілік инфрақұрылымды дамытуды барлық жағдайда экономикалық тұрғыдан ақтамайды. Осындай жағдайларда ШМР энергия тапшылығы бар және қол жеткізу қиын аймақтар үшін тиімді электр энергиясының көзіне айналып, энергиямен жабдықтаудың сенімділігін және ұлттық энергия жүйесінің жалпы тиімділігін арттыруға септігін тигізеді.
Бүгінгі таңда әлемде ШМР бірнеше технологиялық бағыттары әзірленіп жатқанын да ескеру қажет, олардың әрқайсысының өз артықшылықтары мен әлеуетті қолдану салалары бар. Сонымен, жоғары температуралы газбен салқындатылатын реакторлар (ЖТГР) электр энергиясын өндірумен қатар, төмен көміртекті сутегін өндіруге қажетті жоғары температуралы технологиялық жылуды да қамтамасыз ете алады. Мұндай сутегі өнеркәсіптің әртүрлі салаларында, соның ішінде металлургияда, химия өнеркәсібінде және көлік секторында қолданылуы мүмкін.
Сонымен қатар, ШМР ірі өнеркәсіптік кәсіпорындардың тікелей маңына орналастырып, оларды тұрақты әрі төмен көміртекті энергиямен қамтамасыз етуге болады. Бұл әсіресе электр энергиясын үздіксіз жеткізу өндірістің бәсекеге қабілеттілігін айқындайтын негізгі факторлардың бірі болып саналатын энергияны көп қажет ететін өндірістер үшін өзекті.
Осылайша, шағын модульдік реакторлардың Қазақстан үшін болашағы зор. Ел аумағының кеңдігі, халықтың орналасу тығыздығының төмендігі, шалғай өңірлерді дамыту қажеттілігі мен өнеркәсіптік инфрақұрылымды жаңғырту қажеттілігінің ұштасуы ШМР технологияларын отандық атом энергетикасын дамытудың ең перспективті бағыттарының біріне айналдырады. Олардың экономикалық тиімділігі мен технологиялық дайындығы расталған жағдайда, ШМР болашақта елдің энергетикалық теңгерімінің маңызды элементіне айналып, ірі атом электр станциялары мен басқа да электр энергиясын өндіру көздерін толықтыра алады.
Қазақстанның шағын модульдік реакторлар бойынша бағдарламаларға қатысуы ЯФИ озық ядролық технологиялар саласындағы ұлттық және өңірлік деңгейдегі құзыреттер орталығы ретіндегі рөлін қалай нығайтады?
Қазақстан FIRST бағдарламасының қатысушысы болып табылады және оның аясында өткізілетін іс-шараларға белсенді түрде қатысады. Ел үшін бұл, ең алдымен, ШМР саласындағы халықаралық тәжірибені зерделеуге, атом энергетикасын дамытудағы заманауи тәсілдерге қол жеткізуге және отандық мамандардың кәсіби құзыреттілігін нығайтуға мүмкіндік береді.Мемлекеттік органдардың, ғылыми-зерттеу ұйымдарының және болашақ атом электр станциясы операторының өкілдері бағдарлама шеңберінде ұйымдастырылатын семинарларға, конференцияларға, техникалық кеңестерге, жұмыс кездесулері мен таныстыру сапарларына тұрақты түрде қатысып келеді. Өзара әрекеттестіктің осы үлгісі алдыңғы қатарлы технологиялық шешімдерді зерделеумен қатар, атом саласындағы жетекші әлемдік сарапшылармен және ұйымдармен кәсіби байланыстар орнатуға мүмкіндік береді.
Қазақстанның ШМР саласындағы құзыреттерін дамытуда ЯФИ рөлі ерекше. Институттың түрлі экономика салалары үшін ядролық және радиациялық технологияларды зерттеу мен әзірлеу бағытында 70 жылға жуық мол тәжірибесі бар. Осы уақыт ішінде ЯФИ ядролық ғылым мен техника саласындағы ауқымды міндеттерді шешуге мүмкіндік беретін заманауи ғылыми және эксперименттік базаны қалыптастырды.
ШМР технологияларын дамыту тұрғысынан ЯФИ Жапонияның ғылыми ұйымдарымен ЖТГР әзірлеуді қолдауға бағытталған көпжылдық бірлескен зерттеу жұмыстарының маңызы ерекше. Бүгінде ЖТГР жоғары тиімділігі, қауіпсіздік деңгейінің жоғарылығы және сутегі өндіруде, сондай-ақ басқа да өнеркәсіптік процестерде қолданылатын жоғары температуралы технологиялық жылуды өндіру мүмкіндігінің арқасында ШМР дамытудың ең перспективті бағыттарының бірі ретінде қарастырылуда.
Сонымен қатар, ЯФИ-да қолданыстағы және болашақ буындағы ядролық реакторлардың қауіпсіздігін негіздеуге пайдаланылатын есептік және эксперименттік деректердің елеулі қоры жинақталған. Бұл зерттеулер озық реакторлық технологияларды одан әрі дамыту үшін берік ғылыми негіз қалыптастырады. Институттың ядролық инфрақұрылымын кеңейту жұмыстары тұрақты негізде жүргізіліп келеді.
Болашақта ЯФИ ғылыми зерттеулерді, кадрлар даярлауды және халықаралық ынтымақтастықты біріктіретін озық ядролық технологиялар бойынша ұлттық құзыреттер орталығына айнала алады. Тиісті инфрақұрылымның дамуы мен тәжірибенің жинақталуына қарай мұндай орталық атом энергиясын бейбіт мақсатта пайдалану саласындағы адам капиталы мен ғылыми-техникалық құзыреттерді дамыту бойынша жетекші өңірлік алаңдардың біріне айналу әлеуетіне ие.
Қазақстанның атом энергетикасын дамыту стратегиясында, оның ішінде шағын модульдік реакторлар бойынша перспективті жобаларды іске асыруда Алматы қаласындағы Ядролық физика институты қандай орын алады?
Қазақстан Республикасының 2050 жылға дейінгі атом саласын дамыту стратегиясын іске асыру аясында ЯФИ атом энергиясын бейбіт мақсатта пайдалану саласында 70 жылға жуық ғылыми-зерттеу тәжірибесі, дамыған зерттеу инфрақұрылымы мен жоғары білікті мамандардан құралған кадрлық әлеуеті бар елдің жетекші ғылыми орталығы ретінде басты рөлдердің бірі беріледі.
Институттың эксперименттік базасының негізін Қазақстандағы бірден-бір көп мақсатты стационарлық ССР-Қ зерттеу реакторы құрайды. Оның мүмкіндіктері іргелі және қолданбалы зерттеулердің кең ауқымын жүргізуге, сондай-ақ атом энергетикасына арналған ядролық отын мен құрылымдық материалдарды сынақтан өткізіп, сипаттамаларын анықтауға мүмкіндік береді. Мұндай зерттеулер жұмыс істеп тұрған энергетикалық реакторлардың қауіпсіз жұмыс істеуін ғылыми-техникалық тұрғыдан сүйемелдеудің және жаңа буындағы реактор қондырғыларын әзірлеудің маңызды құрамдас бөлігі болып табылады.
ЯФИ тағы бір бірегей объектісі нөлдік қуаттағы ядролық реактор – сындық стенд. Аталған қондырғы реактор физикасы саласында зерттеулер жүргізуге пайдаланылады және атом саласы үшін инженерлік және ғылыми кадрларды даярлаудың тиімді оқу-эксперименттік алаңы болып табылады. Қазіргі уақытта Институт болашақ мамандардың практикалық дайындық сапасын арттыруға мүмкіндік беретін сындық стендтің мүмкіндіктерін білім беру үдерісіне белсенді түрде енгізуде.
ЯФИ перспективті реакторлық технологияларды дамытуға ерекше назар аударады. ШМР дамытудың ең перспективті бағыттарының бірі ретінде қарастырылатын ЖТГР саласындағы зерттеулермен қатар (нақтырақ айтқанда, ЖТГР жетілдірілген модульдік реакторларға (AMR) жатады), Институт сұйық тұзды реакторлар (сондай-ақ AMR санатына кіреді) бойынша ғылыми-зерттеу және жобалау жұмыстарын бастауды жоспарлап отыр. Бүгінгі таңда бұл технология қауіпсіздік саласындағы жоғары әлеуетінің, ядролық отынды тиімді пайдаланудың және атом энергиясын өнеркәсіпте қолдану аясында кеңейту мүмкіндіктері тұрғысынан IV буынды ең перспективті реакторлар қатарына жатады.
Халықаралық ғылыми ынтымақтастықтың үздік үлгісі ретінде ЯФИ мен Жапонияның атом энергиясы агенттігімен (JAEA) көпжылдық серіктестігін атап өтуге болады. Аталған ұйымдар 15 жылдан астам уақыт бойы ЖТГР технологияларын дамытуға бағытталған ғылыми-техникалық тұрғыдан қолдауға, ең алдымен олардың қауіпсіздігін арттыруға бағытталған ҒЗТКЖ бірлесіп жүзеге асырып келеді.
Осы кезең ішінде Жапония Үкіметінің қаржылық қолдауымен ЖТГР типті реакторларға арналған перспективті үш құрылымды изотропты ядролық отынды (TRISO) және функционалдық материалдарды зерттеуге бағытталған бірегей және техникалық күрделі реакторішілік эксперименттер сәтті орындалды. Алынған нәтижелер жаңа буын реакторларының технологияларын жетілдіру үшін қажетті ғылыми базаны дамытуға елеулі үлес қосты.
Жүргізілген зерттеулердің жоғары сапасы халықаралық деңгейде кеңінен мойындалды. Осака қаласында өткен EXPO 2025 дүниежүзілік көрмесі аясында ЯФИ ғылыми ұжымы ЖТГР технологияларын дамытуға қосқан көпжылдық үлесі үшін Жапония Үкіметі мен Халықаралық ғылыми-техникалық орталықтың арнайы марапатына ие болды. Бұл марапат қазақстандық ғалымдардың кәсібилігіне және олардың зерттеу жұмыстары нәтижелерінің халықаралық ғылыми қоғамдастық үшін маңыздылығына берілген жоғары бағаның айқын дәлелі болды.
Қазақстан Республикасының Президенті Қасым-Жомарт Тоқаев 2025 жылғы 26 қыркүйектеҒылым және технологиялар жөніндегі ұлттық кеңестің отырысында сөйлеген сөзінде Ядролық физика институтының базасында көп мақсатты зерттеу реакторын құрудың стратегиялық маңыздылығын ерекше атап өтті. Мемлекет басшысы Институттың ғылыми әлеуетін ескере отырып, бұл нысан еліміздегі жаңа ғылым қалашығының өзегіне айналуы мүмкін екенін айтты.
Жаңа зерттеу реакторының іске қосылуы есептік және эксперименттік зерттеулердің толық кешенін орындау үшін заманауи ғылыми-техникалық базаны қалыптастыруға мүмкіндік береді. ЯФИ ғалымдары мен инженерлері жаңа зерттеу реакторының активті аймағының есептеулерін өз күштерімен орындауды жоспарлап отыр. Бұл жұмыстардың күрделілік деңгейі қазіргі заманғы шағын модульдік реакторлардың (ШМР) ядролық бөлігін жобалау кезінде шешілетін міндеттермен салыстыруға болады. Сондықтан аталған жобаны іске асыру болашақта еліміздің осы бағыттағы ұлттық құзыреттерін қалыптастыруға, Қазақстанда ШМР жобалау мектебін дамытуға және шетелдік технологияларға тәуелділікті едәуір төмендетуге мүмкіндік береді.
Қазақстан Республикасының атом саласын дамытудың 2050 жылға дейінгі стратегиясын іске асыру аясында ЯФИ отандық атом энергетикасын дамытуды ғылыми-техникалық сүйемелдеуді қамтамасыз ететін жетекші ғылыми орталықтардың біріне айналып отыр. Эксперименттік базаны одан әрі дамыту, перспективті реакторлық технологиялар бойынша зерттеулер жүргізу, халықаралық ғылыми жобаларға қатысу және жоғары білікті мамандарды даярлау Институтқа Қазақстанның заманауи, қауіпсіз әрі бәсекеге қабілетті атом саласын қалыптастыруға елеулі үлес қосуға мүмкіндік береді.
SMR/AMR технологияларының дамуы аясында, әсіресе олар орналастырылатын өңірлерде, ірі АЭС салыстырғанда ядролық энергетикасына қоғамдық көзқарас қалай өзгеруде?
Соңғы жылдары атом энергетикасына деген қоғам көзқарасынан біртіндеп өзгеруін байқауға болады. Егер бұл тақырып салыстырмалы түрде жақында ғана қоғам тарапынан сақтықпен қабылданса, бүгінгі күнде атом саласын дамытуға деген қызығушылық айтарлықтай артып келеді. Бұл үрдіс Қазақстанға ғана емес, әлемдік атом энергетикасының жаңа даму кезеңіне қадам басқан көптеген елдерге де тән.
Мұндай қызығушылық бірнеше факторға байланысты туындап отыр. Ең алдымен, заманауи ядролық технологиялар алдыңғы буын технологияларынан едәуір ерекшеленеді. Жаңа буынреакторлары, соның ішінде шағын модульдік реакторлар пассивті қорғаныс жүйелерін, заманауиматериалдарды және цифрлық басқару технологияларын қолдануға негізделген қауіпсіздіктіңжоғары деңгейіне ие. Сонымен қатар, электр энергиясына жаһандық сұраныстың өсуі, экономиканы көміртексіздендіру қажеттілігі және энергетикалық қауіпсіздікті арттыру жағдайында көптеген мемлекеттер атом энергетикасын өздерінің ұзақ мерзімді энергетикалық теңгерімінің негізгі элементтерінің бірі ретінде қайта қарастырып отыр.
Көптеген елдердің тәжірибесі көрсеткендей, ірі энергетикалық объектілер, соның ішінде атом электр станциялары жұмыс істейтін немесе салынуы жоспарланып отырған өңірлердің тұрғындары мұндай бастамаларға көбінесе оң баға береді. Себебі, мұндай ауқымды жобаларды іске асыру аумақтардың кешенді дамуына ықпал ететіндігімен байланысты: жаңа жұмыс орындары ашылып, көліктік және инженерлік инфрақұрылым жүйелері дамиды, жергілікті бизнес қызметтеріне сұраныс артады, сондай-ақ инвестициялар тартылып, өңірдің әлеуметтік-экономикалық дамуына қосымша мүмкіндіктер ашылады.
Сондықтан бүгінгі таңда атом энергетикасы туралы талқылау тек технологиялық мәселелермен шектелмейді. Мұнда электр энергиясын өндіру туралы ғана емес, сонымен бірге экономиканы ұзақ мерзімді дамыту, мемлекеттің энергетикалық тәуелсіздігін нығайту, өнеркәсіптің бәсекеге қабілеттілігін арттыру және елдің ғылыми-технологиялық дамуы үшін жаңа мүмкіндіктер жасау туралы айтылып отыр.
