От лечения рака до подготовки кадров для АЭС: как работает ядерный реактор под Алматы

Казахстан готовится к строительству атомных электростанций, но для их работы нужны не только технологии, но и специалисты. Одним из основных мест для подготовки таких кадров может стать Институт ядерной физики под Алматы, где почти 60 лет работает исследовательский реактор ВВР-К. Во время пресс-тура сотрудники института показали, как здесь производят радиофармпрепараты, помогают археологам и исследуют новые материалы. Корреспондент Orda.kz побывал на объекте и узнал, какую роль старый советский реактор может сыграть в развитии атомной отрасли Казахстана.

Институт ядерной физики находится в посёлке Алатау под Алматы. Его начали возводить в 1957 году одновременно с будущим научным городком. Инициаторам проекта стали академики Каныш Сатпаев, Игорь Курчатов и Жабага Такибаев.

Через десять лет здесь запустили исследовательский водо-водяной реактор ВВР-К. С этого времени на его базе проводят фундаментальные исследования в области ядерной физики и материаловедения, а также испытывают различные материалы.

Реактор, который работает почти 60 лет

ВВР-К — не энергетический, а исследовательский реактор: электричество он не вырабатывает, зато создаёт поток нейтронов для экспериментов, испытаний материалов и производства радиоизотопов. В 2016 году его перевели с высокообогащённого на низкообогащённое урановое топливо.

По словам генерального директора института Саябека Сахиева, Казахстан первым перевёл такой реактор на топливо с обогащением ниже 20 %. Топливо для ВВР-К производят в Новосибирске, поскольку установку построили ещё в советское время и её шестигранные топливные сборки имеют особую конструкцию.

«С одной стороны, это наше счастье. С другой стороны, это немного неудобно, потому что мы зависим от единственного производителя»,  сказал Сахиев. 

Реактор работает циклами: несколько недель находится в работе, затем останавливается на профилактику, а летом перерыв длится около двух месяцев. Во время таких остановок специалисты меняют расположение топливных сборок, чтобы использовать их как можно эффективнее. По словам директора, институт добился выгорания топлива до 45 %, что он назвал мировым рекордом.

В активной зоне реактора происходит управляемая цепная реакция, а нейтроны направляют в экспериментальные каналы. По словам Сахиева, за последние три года практически все доступные каналы задействовали. Здесь проводят исследования, получают медицинские и промышленные изотопы и меняют свойства материалов. 

Руководство института утверждает, что за всё время на ВВР-К не произошло ни одной чрезвычайной ситуации:

По его словам, институт ежемесячно передаёт данные казахстанскому регулятору, а МАГАТЭ может приехать даже без предупреждения. Последняя такая проверка, как рассказал директор, прошла примерно полтора месяца назад: представители МАГАТЭ позвонили уже со двора и попросили открыть объект.

Что будет со старым реактором?

Несмотря на возраст установки, институт готовится продлить её работу ещё на 10–15 лет. Подавать документы для этого планируют в ближайшие три-четыре года, после очередного обследования и обоснования безопасности. 

«Каждая технология и каждая техника имеет свой ресурс. Если примерно в 2030 году мы ещё на 10–15 лет продлим, то это будет уже 2040–2045 год. А дальше видно будет», сказал Сахиев.

Он подчеркнул, что закрывать ВВР-К институт пока не намерен.

Параллельно институт ждёт строительства нового исследовательского реактора. По словам Сахиева, такое поручение президент Касым-Жомарт Токаев дал правительству в сентябре 2025 года. Новый объект нужен для исследований и бесперебойного производства радиофармпрепаратов. Сейчас ВВР-К останавливают на профилактику и летний перерыв, а две установки позволили бы распределить нагрузку.

«Старый реактор мы будем использовать для подготовки кадров для атомных электростанций и атомной промышленности. Останавливаться мы не собираемся»,  сказал Сахиев. 

По его словам, второй реактор позволит развести графики так, чтобы производство медицинских препаратов не прерывалось. Институт также рассчитывает привлечь зарубежных исследователей, которые смогут проводить эксперименты на его базе. Уже сейчас отдельные иностранные организации обсуждают установку своего оборудования на каналах ВВР-К.

От диагностики рака до проверки труб

На базе реактора ВВР-К и циклотрона Cyclone-30 институт производит три радиофармпрепарата, в том числе на основе йода-131 и молибдена-99/технеция-99m. Йод-131 применяют при лечении заболеваний щитовидной железы, включая онкологические, а технеций-99m используют для диагностики заболеваний разных органов и систем.

Технологию производства генераторов технеция-99m разработали и запатентовали в самом институте.  По данным ИЯФ, его препараты ежегодно используют при диагностике и лечении более 18 тысяч пациентов, а само предприятие закрывает около 85 % потребности страны в радиофармпрепаратах. 

Один из таких генераторов журналистам показали прямо в центральном зале реактора. Устройство весит около 20 кг и служит источником технеция-99m для медицинской диагностики. 

«Это 80 % ранней диагностики онкобольных. Генератор полностью разработали и собрали в Институте ядерной физики. Более того, в прошлом году мы выиграли тендер и за счёт средств МАГАТЭ поставили его в Кыргызстан. Эксперты МАГАТЭ подтвердили высокое качество нашей продукции. То есть Институт ядерной физики имеет опыт экспорта радиофармпрепаратов за рубеж», сказал Сахиев. 

Помимо медицины, ИЯФ выпускает источники ионизирующего излучения для промышленности. Их используют для неразрушающего контроля сварных соединений трубопроводов: источник просвечивает металл, а детектор помогает увидеть дефект, не разрезая конструкцию. 

«Если при сварке допустили ошибку толщиной в половину волоса, мы можем её обнаружить», объяснил Сахиев. 

Такой контроль особенно важен для будущих АЭС, где оборудование работает при высокой температуре и давлении, а даже небольшой дефект может привести к серьёзным последствиям.

Кадры для будущих АЭС

Напомним, что в Казахстане к 2050 году планируют ввести в эксплуатацию не менее трёх атомных электростанций. Необходимость развития атомной энергетики власти объясняют увеличением нагрузки на энергосистему и постепенным износом угольных электростанций. Новые АЭС должны обеспечить стабильное энергоснабжение и снизить зависимость от традиционной генерации, а также сократить выбросы.

После решения о строительстве атомных электростанций Институт ядерной физики всё активнее предлагает свои мощности для подготовки будущих специалистов. На его базе работают учебные центры по радиационной безопасности, неразрушающему контролю и ядерной безопасности, которые открылись в 2000, 2003 и 2017 годах при поддержке МАГАТЭ. За это время они подготовили более 4,5 тысячи специалистов. 

Заместитель генерального директора по науке Асхат Бекбаев считает, что действующий реактор, критический стенд и ускорители дают стране необходимую базу для полноценного обучения кадров.

«Реактор работает почти 60 лет. Помимо наших установок, в Национальном ядерном центре есть ещё исследовательские реакторы и опыт эксплуатации БН-350. Всё это говорит о компетенции Казахстана в использовании атомной энергии в мирных целях», утверждает Бекбаев. 

Институт рассчитывает готовить не только специалистов с высшим образованием, но и технические кадры, которые понадобятся во время строительства и эксплуатации станций. Сахиев уверен, что при наличии ИЯФ дефицита кадров в отрасли быть не должно.

Отдельное направление связано с неразрушающим контролем оборудования будущих АЭС. Заместитель генерального директора по производству Евгений Ермаков рассказал, что центр такого контроля работает в институте с 2003 года. Две недели назад он посетил Ухань, где осмотрел китайскую базу испытаний и подготовки специалистов. По его словам, стороны уже достигли предварительных договорённостей о создании совместного центра.

«Качество работы реактора зависит от качества металлоконструкций. Неразрушающий контроль позволяет оценить готовое изделие»,  объяснил Ермаков. 

Археология и новые материалы

Реактор используют не только для атомной энергетики и медицины. На установке нейтронной радиографии и томографии учёные исследуют внутреннюю структуру предметов, которые нельзя вскрывать, очищать или разбирать.

Асхат Бекбаев рассказал журналистам о старинном мече, покрытом ржавчиной: владельцы не знали, что внутри проходит трещина, а снимки показали разлом и помогли не повредить находку во время дальнейшей работы. Сейчас институт сотрудничает с Институтом археологии имени Маргулана, Центральным государственным музеем и Казахским национальным университетом.

«Мы облучаем объект нейтронами и получаем его внутреннюю структуру. Если меч покрыт ржавчиной и на него нельзя воздействовать физически, мы можем увидеть, что находится внутри, какие там есть надписи или дефекты», сказал Бекбаев. 

Другие проекты связаны с анализом геологических проб, поиском редких металлов и изменением свойств материалов.

Начальник отдела радиационной физики твёрдого тела Сергей Кислицин рассказал, что институт также работает с более плотным урансилицидным топливом. На ускорителях учёные обрабатывают поверхности инструментов, чтобы сделать рабочую кромку прочнее. 

«Радиация — это не только то, что ухудшает материал. С её помощью можно придавать материалам новые свойства», сказал он.

Наукоград и деньги

Институт по-прежнему зависит от государственного финансирования, хотя за последние четыре года эта доля снизилась. По словам Сахиева, сейчас около 65 % средств поступает от государства, ещё примерно 35 % институт зарабатывает самостоятельно. Четыре года назад соотношение составляло 80 % к 20 %. 

«Проблемы с финансированием действительно есть. С чем они связаны, я не могу ответить», сказал Сахиев. 

При этом руководство считает, что институт постепенно движется к более независимой финансовой модели за счёт производства, экспорта и коммерческих исследований. ИЯФ сотрудничает более чем с 30 зарубежными и международными организациями, а его промышленные изотопы поставляют в страны Европы, США и Центральной Азии.

Ещё один крупный проект — Наукоград, который планируют строить рядом с институтом. Сахиев надеется, что работы начнутся уже в этом году, но деньги будут проходить не через ИЯФ. За инфраструктуру отвечают местные исполнительные органы, а институт должен сосредоточиться на научных и технических объектах. 

«Большинство проектов у нас готово, и если они будут профинансированы, мы можем приступить к ним уже сейчас», сказал директор.

Отметим, что сегодня в 54 странах работают около 220 исследовательских реакторов, ещё примерно 25 установок строят или проектируют. Их используют не только для развития атомных технологий, но и в медицине, промышленности, экологии и научных исследованиях. По словам специалистов, реакторы помогают решать практические задачи — улучшать качество жизни, защищать окружающую среду и двигать науку вперёд.

Ранее редакция рассказывала о том, что Казахстан пока начинает строить свою первую полноценную атомную станцию. И активно присматривается к зарубежному опыту. Один из наглядных примеров — АЭС «Аккую», которую возводят на юге Турции. Какие технологии использует «Росатом»? Безопасна ли АЭС для окружающей среды? И как строительство атомной станции влияет на экономику? Подробнее — в эксклюзивном репортаже с АЭС «Аккую».

Читайте также:

• В Казахстане утвердили площадку для второй АЭС
• «Здесь будет прекрасный город»: в Казахстане официально начали строить первую атомную электростанцию
• Строительство АЭС создаст до 10 тысяч рабочих мест и повысит спрос на инженеров