Бейбіт атом – орнықты даму кепілі

Бұл орайда Ұлттық ядролық орталығының Атом энергия институты филиалы директорының материалтану зерттеулері жөніндегі орынбасары Ерболат ҚОЯНБАЕВТЫ әңгімеге тартып, базалық қуат көздерін арттыруға қатысты тың мәліметтерге қанықтық. 

Реакторды таңдауда мұқияттылық қажет

– Жуырда Мемлекет басшысы халыққа арнаған Жолдауында Үкімет пен «Самұрық-Қазына» ұлттық әл-ауқат қорына бір жылдың ішінде атом энергетикасын дамытудың жолдарын қарастырып, нақты ұсыныстарды әзірлеуді тапсырған еді. Ерболат Тайтөлеуұлы, бұл бағытта біріншіден қандай мәселелерге көңіл бөлу қажет?

– Атом стансасын салмас бұрын табиғи және техногенді процестерді, құбылыстар мен факторларды ескеріп, оның қауіпсіз пайдаланылуын қам­тамасыз ету үшін орналасатын ауданы мен алаңы анықталуы тиіс. Сондай-ақ қазіргі қауіпсіздік және экономикалық тиімділік талаптарына сәйкес келетін реакторлық технологияны таңдау мәсе­лесі де аса мұқияттылықты қажет етеді. Реакторлық технологияның орна­ла­сатын ауданын таңдау ісінде өңір­лер­дің дамыту перспективалары және қол­даныстан шығарылатын энергия қуат­тарының алмастырылуы ескеріліп, бұл еліміздегі энергетикалық қуаттар теңгеріміне жасалатын талдау негізінде жүргізілуі тиіс. Бұл орайда атом стансасын электр жүктемелерінің орта тұсына орналастырған тиімді екенін айта кеткен орынды. Сонымен бірге стан­са тоқ­татылған кезде резервті энер­гети­каның мүмкіндіктерін ұмытпау қажет. Бұдан бөлек, АЭС-тің құрылыс дайын­дығы­на реттеушілік және заңнамалық база тұрғысынан қарап, ұлттық атом энергетикасын дамытуға қажетті жоғары білікті мамандарды даярлауға жіті мән берген абзал.

Инфрақұрылымның талапқа сай болуы маңызды

– Ресми мәліметтерге сүйенсек, Қазақ­станда электр желілерінің орташа тозуы шамамен 60%-ды (Бірнеше өңірде электр желілерінің тозу деңгейі 70%-дан асады. Әсіресе күрделі жағ­дай Шығыс Қазақстанда – 81%, Батыс Қазақ­станда – 80%, сондай-ақ Қос­танай об­лысында 74% деңгейінде бай­қа­лады) құ­райды. Осы ретте Атом электр стан­сасын салмас бұрын, әуелі қа­жет­ті инфра­құрылымды дамытуға назар ау­дар­ған дұрыс емес пе деген сауал туын­дайды. Бұған қандай ой қосасыз?

– Еліміздегі электр желілерінің тозуы шартты атом стансасының құрылысы тұрғысынан ғана емес, тұтастай қазіргі энергия өндіруші стансалар үшін де өзекті мәселе. Әлбетте, АЭС-тің ерекшелігіне бай­ланысты инфрақұрылымның талап­қа сай болуы айрықша маңызды. Өйт­кені бұл энергетикалық генерация құ­­ры­­лымындағы базалық қуат көзі са­нал­­ғандықтан, стансада өндірілетін электр энергиясы тұтынушыларға үз­дік­­сіз әрі сенімді жеткізілуі тиіс. Бұған қоса реактор тоқтатылғанда немесе элек­тр желісіндегі апатқа байланысты қа­жетті энергияның берілуі шектелсе, ре­зерв­тегі қуат көзі дереу іске қосы­луы қажет. Сондықтан еліміздің энергети­ка­лық жүйесінің үздіксіз жұмыс істеу мүм­кі­ндігі АЭС салудағы маңызды мәсе­лелердің бірі.

Бірақ та АЭС-ті салу туралы шешім қабылданған күннің өзінде оны іске асыру процесі он жылға дейін созылуы мүмкін. Оның ішінде тиісті іздестіру жұмыстарын жүргізу, жобаны әзірлеу, құрылыс және басқа да кезеңдерді қамтитын жұмыстар бар. Осы уақыт, қажетті қаржыландыру болған жағдайда, ескірген энергия желілерінің проблемасын шешуге, сондай-ақ болашақ АЭС-ке арналған қосымша желілерді тартуға жеткілікті десек те болады.

Су көзінің болуы негізгі талаптың бірі

– Атом электр стансасы қалыпты жұмыс істеу үшін үлкен көлемдегі судың қажет екені белгілі. Осы орайда шартты АЭС еліміздің қай өңірінде орналасқаны тиімді?

– АЭС-тің жылдық су қажеттілігі шамамен 80 млн текше метрге дейін бағаланады. Бұл көлем Қазақстандағы ірі өзендер мен су қоймаларының ағын­дарымен оңай қамтамасыз етілуі мүмкін. Егер де осы энергетикалық нысан Шы­ғыс Қазақстанда салынған жағдайда оны сумен жабдықтау мәселесін Ертіс өзені­нің ағынымен шешуге болады. Оның жылдық нормасы шамамен – 22 млрд текше метр. Атом стансасының болашақ орны ретінде Үлкен кенті (Алматы облысы) таңдалса, онда елді мекенге таяу жатқан Балқаш көлінің көлемі 105 млрд текше метр судан тұратынын айта кеткен жөн. Көлді ағынмен қамтитын негізгі қайнар көзі Іле өзені екенін ескерсек, оның жылдық нормасы шамамен 12,3 млрд текше метрге тең. Нәтижесінде, АЭС-тің жылдық су қажеттілігі Ертіс және Іле сынды өзендердің жылдық нормасы 0,4-0,65% аралығында болады. Сөз орайы келгенде айта кетейін, аталған энергетикалық нысанның жанында су көзінің болуы болашақ стансаның орналасатын ауданын таңдау кезіндегі негізгі талаптардың бірі саналады. Десе де түпкілікті таңдау, ықтимал ауданның АЭС құрылысының барлық талабына сай келгенде жасалады.

Реакторлардың кең ауқымды түрі ұсынылған

– Әлемде Қазақстанның энерге­тикалық қажеттілігін өтей алатын реактор бар ма? Тұтастай алғанда, еліміздің сұранысына сай қанша мегаваттық реактор қажет?

– Бүгінде әлемдік реакторлық тех­но­логиялар нарығында заманауи қауіп­сіздік жүйелерімен жабдықталған 3 және 3+ буынындағы реакторлардың бірқатар жобасы ұсынылған. Оның қатарында «Росатом» корпорациясының ВВЭР-1200, Франция мен Жапонияның бірлесіп шығарған ATMEA1 реакторы­ның жобасы, Қытайдың HPR-1000 жобасы, Оңтүстік Кореяның APR-1400 жобасы, сондай-ақ америкалықтар мен жапондықтардың AP-1000 жобасы бар.

Сонымен қатар әлемде қуаты 50-ден 300 мегаватқа дейінгі шағын модуль­дік реакторлардың технологиялары да дамып жатыр. Демек нарықта реак­тор­лардың кең ауқымды түрі ұсы­ныл­ған. Қазақстан үшін реакторлық технологияны таңдау критерийлерінің бірі – оның рефе­рент­тілігі. Былайша айтқан­да, уақыт­пен тексерілген, қауіпсіздігі практикада дәлелденген технологиялармен салынған, қолданыста бар АЭС таң­дау қажет. Өкінішке қарай, шағын модуль­ді реакторлар енді ғана дамып келе жат­қандықтан төмен көлемді қуат диа­па­зонындағы референтті блоктар жоқ десек те болады. Қазақстанның энер­гетикалық қажеттіліктерін өтей алатын реакторды таңдау ісі еліміздің энер­гетикалық теңгеріміне жасалатын талдау нәтижесіне байланысты. Energy System Researches-тің бағалауына сүйенсек, реа­листік сценарий бойынша 2030 жыл­ға қарай электр тұтыну деңгейі артып, АЭС-тің ең төменгі қуат көлемі 1,2 гигаватт шамасында қалыптасады. Бұл сұраныс жоғары қуатты АЭС-тің бір блогының салынуымен жабылады. Ал ЖЭС қондырғыларының қосымша істен шығарылуына қатысты ықтимал тәуекелдерді ескерсек, 2030 жылға қарай АЭС-тің қуаты 2,7 гигаватт мөлшерін­де қалыптасуы мүмкін. Яғни бұл екі блоктан тұратын стансаны салуды талап ететінін аңғартады.

Еліміз атом энергетикасына толық көшкен жағдайда болашақтағы тұтыну көлемінің өсімін ескере отырып, электр генерациясына деген қажеттілікті өтеу үшін 10 блоктан тұратын қуаты 12 гига­ваттық АЭС-ті салуға тура келеді.

Экологиялық тұрғыда таза және қауіпсіз энергия көзі

– Жасыратыны жоқ, қазіргі жаһан­дық климат проблемасы әлем елдері­нің күн тәртібіндегі негізгі мәселеге айналды. Сол себепті адамзат эколо­гиялық тұрғыда таза әрі қауіпсіз энергия көздерін дамытуды қарастырып жатқаны мәлім. АЭС осы талаптарға сай келеді деп айтуға негіз бар ма?

– Атомдық генерацияның басқа энергетикалық технологиялардан парник газдары сынды зиянды қалдықтар бойынша артықшылығы айқын. Атом электр стансасы мен Жылу электр стансасын экологиялық қауіпсіздік жағынан қысқаша салыстырсақ, АЭС-тен алынған бір гигаватт қуат жылына 5,9 мегатонна көмірді немесе 2,2 мегатонна мазут пен 26 мың текше метрге дейін газды үнемдеуге мүмкіндік беретінін көреміз. Бұл органикалық отынды жағу кезінде шығатын көптеген газдың таралуына, қатты қалдықтардың пайда болуына жол бермейді. Көмір өнімдерін тазар­татын заманауи жүйелерімен жаб­дық­талған жылу стансасының өзі бір жылда атмосфера­ға түрлі бағалауларға сәйкес, 7-ден 120 мыңға дейін күкірт тотығын, 2-20 мың тоннаға дейін азот тотығын, сондай-ақ 700-1500 тоннаға дейін күл (тазартусыз екі-үш есе көп) мен 3-7 млн тоннаға дейін көмірқышқыл газын шығарады.

Бұдан басқа кадмий, қорғасын және сынап секілді улы металдардан тұра­тын шамамен 400 мың тоннаға дейін зиян­ды қалдық пен 300 мың тоннадан артық күл пайда болады екен. Қуат­ты­лығы АЭС-пен бірдей ЖЭС салыс­тыр­малы түрде атмосфераға әлдеқай­да көп радиоактивті қалдық шығара­ды. Бұл көмірдің құрамында әртүрлі радио­активті элементтердің, атап айтқанда радий, торий және полоний сынды элементтердің болуымен байланысты.

Қауіпсіздік мәселесіне тоқталсақ, реакторлардың қазіргі жобаларында қауіпсіздікті арттыратын, физика қағидаттарына негізделген реакторды жеңілдетіп, арзандататын пассивті қорғаныс тетіктері, сондай-ақ реактор корпусындағы бірінші контур жабдықтарының интегралды орналасуы қолданылады. Бұл салқындату тетігі істен шыққанда үлкен ақауға жол бермейді және апаттың мөлшері мен салдарын едәуір азайтады. Осы реакторлардың басты ерекшелігі – «жобалау кезінде апат­ты алдын алу» тұжырымдамасына сәйкес, жобалау сатысының өзінде реак­тор­дың активті аумағының балқуы­мен өтетін гипотетикалық ауыр апат­ты жағдайларды болдырмау жол­дары қарастырылған. Демек осы реактор­лардағы ауыр апаттардың ықтималдығы онның минус жеті дәрежесін (10^-7) құрайды. Бұл МАГАТЭ-нің жаңадан жобаланатын стансаларға белгілеген көрсеткіштен 100 есеге төмен шама.

3+ буынындағы реакторлардың артық­шылығы – ықтимал апатты жағ­дайда стансаның маңындағы аумақтан адам­дарды эвакуациялау секілді төтен­ше шараларды жоспарлауды қажет етпейді. Мұның бәрі атом энергетикасын экологиялық тұрғыда таза және қауіпсіз энергия көзі ретінде бағалауға негіз береді.

Қалдықтармен жұмыс істеу мәселесі өзекті

– Кез келген энергетикалық станса қажетті отынмен жұмыс істейтіні белгілі. Осыған байланысты елімізде АЭС-тің өндірістік қалдықтарын сақтайтын орын қарастырылған ба?

– Рас, АЭС іске қосылған кезде радио­активті қалдықтардың белгілі бір мөлшері, сондай-ақ реакторда пай­даланылған ядролық отынның қалдығы пайда болады. Өкінішке қарай, бүгінде Қазақстанда радиоактивті қалдықтармен жұмыс істеу проблемасы толығымен шешілмеген.

Елімізде аталған стансаны салу туралы шешім қабылданған жағдайда бұл мәселе міндетті түрде қарастырылуы тиіс. Әлемдік тәжірибеге сүйенсек, әдет­­­те ра­диоактивті қалдықтар мен пай­­­да­ланылған ядролық отын станса­ға қа­рас­­ты арнайы алаңдарда немесе қой­ма­­­лар­да түпкілікті көмбеге шығарыл­ған­ға дейін сақталады. Демек тапсырыс беру­шінің талабына сәйкес стансаның аума­ғында қалдықтарды өндірістік мер­зімі аяқталғанға дейін сақтайтын орын қарастырылуы мүмкін.

Мамандар даярлаудың мемлекеттік жүйесін құру керек

– Мамандар мәселесіне келсек, Қазақстанда тиісті салада жұмыс істей алатын энергетиктер жеткілікті ме?

– Атом стансасы үшін мамандарды даяр­лау мәселесі оны тиімді және қауіпсіз басқару мен қызмет көрсетуге әсер ете­тін негізгі факторлардың бірі. Осыған байланысты АЭС-ті басқа­ратын, пайдаланатын және жөндейтін операторлар, инженерлер мен техниктер секілді қызметкерлер қажеттілігіне алдын ала бағалау жүргізілуі тиіс. Бір блоктан тұратын АЭС-ті алып қарасақ, оған шамамен 700-дей қызметкер керек. Екі блоктан тұратын стансаның құрамы бір мыңдай қызметкерден жасақталуы тиіс.

Қазір республика аумағында үш зерттеу реакторы, оның екеуі Курчатовта және біреуі Алматыда пайдаланылып жат­қа­нын айта кету керек. Аталған қон­дыр­ғыларды басқара алатын қажетті мамандар Ұлттық ядролық орталығында да, Ядролық физика институтында да бар. Әлбетте, бұл мамандар АЭС-ке қа­жет­ті ауысымдық жұмысшыларды то­лық қамтамасыз ете алмайды. Әйтсе де олар­дың ядролық реакторларды пайдалану­да нақты тәжірибесі бар білікті мамандар екенін естен шығармағанымыз жөн.

Сонымен қатар АЭС жобалаушыларына қызметкерлерді міндетті түрде оқыту­дан өткізу шарты қойылуы керек. Қыз­мет ұсынушы болашақ ауысымдағы пер­соналды құрылыс кезеңінде оқытуы тиіс. Өйткені бұл қызметкерлер АЭС пай­да­лануға берілгенге дейін қажет болады.

АЭС-тің қызметіне жарайтын негіз­гі мамандарды қазақстандық жоғары оқу орындары даярлап жатыр. Бұл фи­зиктер, энергетиктер, электриктер, автоматтандыру және бақылау-өлшеу аспаптары саласындағы мамандар. Яғни елімізде техникалық тұрғыдан білімді азаматтар жоқ емес, бірақ олар АЭС-те жұмыс істеу үшін қосымша білім алғаны маңызды.

Атомдық энергетиканы тиімді дамыту мақсатында ұзақ мерзімді негізде мамандар даярлаудың мемлекеттік жүйе­сін құру қажет, оған бірнеше ұрпақ­ты қамтитын еңбек ресурстары енгізілетін болады. Мұндай инфрақұрылымды АЭС-тің жұмысын қамтамасыз етіп, оны пайдаланудан шығару мен қалдықтармен жұмыс істеу үшін кемінде 100 жыл бойы ұстап тұру қажет.

Сутегі реакторлары АЭС-ті алмастыра ала ма?

– Атом электр стансасының баламасы ретінде тағы қандай энер­гетиканы қарастыруға болады? Мы­салы, Қытай елі салқындатуға суды қажет етпейтін әлемдегі алғашқы тәжірибелік торий ядролық реакторын салуды көздеп отыр. Бұл туралы не ойлайсыз?

– Торий реакторларын дамыту тұйық ядролық отын циклі болған жағдайда ғана маңызды. Ол үшін бірнеше типті ядролық реакторлар мен радиохимия­лық қайта өңдеу зауыттары болуы қажет. Сонымен қатар торийге балама ретінде U-238-ді (уранның тұрақты изотобы) қарастыруға болады. Қазіргі ядролық реакторларда U-235 изотобындағы (радиоактивті изотоп) отын пайдаланылып жүр. Қолданыстағы реакторлық технологиялардың заңды жалғасы болып қазір жобалаудың түрлі сатыларында тұрған IV буындағы реакторлар саналады. Көмірқышқыл газының таралуын азайту жөніндегі шаралардың күшейтілуін ескерсек, бүгінде базалық қуатты өндіретін АЭС-ке балама жоқ. Болашақта оны сутегімен жұмыс істейтін қондырғылар алмастыруы мүмкін.

Қазір сутегі энергетикасы тек маневр­лі станса ретінде қарастырылады. Алай­да сутегі өндірісі жоғары температуралы жылу көздерін қажет етеді. Сол себепті ғылыми ортада жоғары температуралы газбен салқындатылатын IV буындағы реакторлар қарастырылуда. Бұл бағыттағы жұмыстар қазір Ресей, Жапония және Оңтүстік Корея сияқты елдерде жүргізіліп жатыр.

Ал ұзақ мерзімді жоспарда Басқа­ры­латын термоядролық синтезді қарас­тыруға болады. Мұндай алғашқы қон­дырғы – «Токамак ИТЭР» қазір Фран­цияда салынуда. Бұл қондырғыны 2035 жылға қарай жобалық қуатқа шығару жоспарланып отыр.