Мәди Азбергенов: Атом энергетикасы не үшін қажет?

Уранның кен орнынан электр желісіне дейінгі жолы – ядролық отын циклі деп аталатын бірізді технологиялық тізбектен тұрады. Реакторға түскенге дейін шикізат өндіру, өңдеу, конверсиялау, байыту және отын дайындау кезеңдерінен өтеді. Атом электр станциясында ядролардың бөліну энергиясы алдымен жылуға айналады, кейін турбинаны қозғалысқа келтіріп, соңында электр энергиясына түрленеді. Реакторда пайдаланылғаннан кейін циклдің қорытынды кезеңі басталады. Ол пайдаланылған ядролық отынды сақтау және одан әрі кәдеге жарату үдерістерін қамтиды.

Қазақстанда уран жер асты ұңғымалық шаймалау әдісімен өндіріледі. Ұңғымалар арқылы кенді қабатқа технологиялық ерітінді жіберіледі. Ол уран қосылыстарын ерігіш күйге айналдырады. Түзілген құрамында уран бар ерітінді өндіру ұңғымалары арқылы өңдеуге жіберіледі. Химиялық жолмен уранды бөліп алу, тұндыру, сүзу және кептіру кезеңдерінен кейін табиғи уран концентраты алынады. Ол отын циклідің келесі кезеңдеріне арналған бастапқы шикізат ретінде пайдаланылады.

Бұдан кейін уран концентраты тазартылып, уран гексафторидіне айналдырылады. Бұл қосылыс газ центрифугаларында пайдаланылуы мүмкін. Табиғи уранның құрамында Уран-235 изотопы шамамен 0,72 пайызды құрайды. Энергетикалық реакторлардың басым бөлігінде бұл изотоптың үлесі, әдетте, 5 пайыздан аспайтын деңгейге дейін арттырылады. Байытылғаннан кейін уран уран диоксиді түрінде қатты күйге келтіріледі. Алынған ұнтақтан таблеткалар престеліп, күйдіріледі. Таблеткалар жылу бөлетін элементтер деп аталатын герметикалық металл түтікшелерге орналастырылады. Олардан жылу бөлетін жинақтар құрастырылады. Қазақстанда Үлбі металлургиялық зауыты уран таблеткаларын өндіреді, ал «Үлба ТВС» зауыты отын жинақтарын шығарады. Отын конструкциясы әрдайым реактордың түріне сәйкес болуы тиіс.

Жылу бөлетін жинақтар реактордың белсенді аймағына орналастырылады. Уран-235 ядролары бөлінген кезде жылу және басқарылатын тізбекті реакцияны қамтамасыз ететін нейтрондар бөлінеді. Оның қуаты басқару жүйелері арқылы, соның ішінде нейтрондарды жұтатын өзектердің көмегімен реттеледі. Отыннан бөлінген жылу жылутасымалдағышқа беріледі. «Балқаш» АЭС-і үшін қарастырылған ВВЭР-1200 реакторларында су жылутасымалдағыш әрі нейтрондарды баяулатқыш ретінде пайдаланылады.

ВВЭР реакторларында екі негізгі су контуры жұмыс істейді. Бірінші контурдағы су белсенді аймақ арқылы өтіп, жоғары қысым жағдайында қызады және жылуды бу генераторына жеткізеді. Бұл ретте су тұйық жүйеде қалады. Бу генераторының түтікшелері арқылы жылу екінші контурдағы суға беріледі. Нәтижесінде су буға айналады. Бұл ретте екі контурдағы су бір-бірімен араласпайды. Бу турбинаны айналдырады, ал онымен жалғанған генератор механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіреді. Турбинадан кейін бу конденсаторда салқындатылып, қайтадан суға айналады да, циклге қайтарылады. Өндірілген электр энергиясының кернеуі трансформаторда жоғарылатылып, содан кейін энергетикалық жүйеге беріледі. Осылайша, ядролардың бөліну энергиясы жылуға, одан әрі турбинаның механикалық энергиясына және электр энергиясына ретімен түрленеді.

Мерзімді түрде реактордағы отын жинақтарының бір бөлігі шығарылып, орнына жаңалары салынады. Пайдаланылған отын жинақтары жылу бөлуді жалғастырады және жоғары радиоактивтілігін сақтайды. Алдымен олар су салқындатуды және радиациялық қорғанысты қамтамасыз ететін арнайы сақтау бассейніне орналастырылады. Кейін пайдаланылған ядролық отын құрғақ сақтау қоймасына жіберілуі, қайта өңделуі немесе түпкілікті көмуге дайындалуы мүмкін. Одан әрі пайдалану тәсілін таңдау мемлекет қабылдаған стратегияға байланысты.

Қазақстан Республикасы ядролық отын циклінің негізгі буындарына қазірдің өзінде қатысып келеді. Қазақстан табиғи уранды өндіреді және өңдейді, отын таблеткалары мен жинақтарын шығарады, ал қажетті қосымша қызметтерді халықаралық ынтымақтастық аясында алады. Өз атом энергетикасын құру осы қалыптасқан құзыреттерді электр энергиясын өндірумен байланыстыруға мүмкіндік береді.

Мәди АЗБЕРГЕНОВ,
«ҚАЭС» ЖШС энергетика тобының жетекші инженері