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.
