Экономика

«Ядролық технологиялар» дегенді естігенде, бірден атом электр станциясы (АЭС) ойға келеді. Алайда атом энергиясы энергетикадан тыс салаларда да бұрыннан қолданылып келеді. Ол ауруларды анықтауға, онкологиялық дерттерді емдеуге, пайдалы қазбаларды іздеуге және адам өміріне тікелей әсер ететін маңызды бұйымдардың сапасын тексеруге көмектеседі. Қазақстанда бұл технологиялардың қайсысы қолданылады және қауіпті қалдықтарды пайдалы ресурсқа айналдыруға мүмкіндік беретін қандай идея бар? Бұл туралы NUR.KZ тілшісіне Ядролық физика институтының (ЯФИ) ядролық физика бөлімінің басшысы Тимур Жолдыбаев айтып берді.

Бүгінде гамма-сәулелену, нейтрондар ағыны және зарядталған бөлшектер әртүрлі салаларда қолданылады. Олардың көмегімен өндірістік процестерді автоматты түрде басқаруға, материалдардың қасиеттерін өзгертуге, өнеркәсіптік зиянды шығарындыларды азайтуға, маңызды бұйымдардың сапасын бұзбай тексеруге және пайдалы қазбаларды іздеуге болады. Сонымен қатар бұл технологиялар медицинада түрлі ауруларды диагностикалау және емдеу үшін пайдаланылады.

«Атом энергиясын бейбіт мақсатта пайдалану – қазіргі адамзаттың технологиялық даму платформасының ажырамас бөлігі әрі тұрақты дамудың маңызды құрамдас бөлігі», – деп атап өтті Тимур Жолдыбаев.

Қазақстанда бұл технологиялар Ядролық физика институтында дамытылып келеді. Сарапшының айтуынша, ВВР-К зерттеу реакторы мен Cyclone-30 циклотроны негізінде медициналық радиоизотоптар мен радиофармацевтикалық препараттар өндіріледі. Олар онкологиялық ауруларды диагностикалау және емдеу үшін қажет.

2025 жылдың қорытындысы бойынша отандық препараттардың көмегімен шамамен 19 мың ПЭТ/КТ зерттеуі жүргізіліп, 900-ге жуық пациент радиоактивті йодпен ем қабылдаған.

Алайда институттың қызметі тек медицинамен шектелмейді. Мұнда өнеркәсіпке арналған сәулелену көздері, тректік мембраналар мен гидрогельді таңғыштар шығарылады. Өнімдердің бір бөлігі шетелге экспортталады. Мысалы, кобальт-57 радиоизотопы Франция, Германия және Ресейге жеткізіледі.

Мәселенің екінші жағы

Кез келген технологияның өз құны бар. Сарапшының айтуынша, радиоактивті қалдықтардың жиналуы – атом энергиясын бейбіт мақсатта пайдаланудағы басты мәселелердің бірі. Мұндай қалдықтар тек ядролық қондырғылардан ғана емес, өнеркәсіп пен медицинада қолданылатын пайдаланудан шыққан сәулелену көздерінен де пайда болады.

«Қазақстан аумағында жыл сайын айналымда шамамен 60 мың жабық сәулелену көзі болады. Олардың ішінде гамма-сәулелену көзі ретінде кобальт-60 пен цезий-137 сияқты жасанды радиоактивті элементтер қолданылады», – дейді сарапшы.

Алдағы уақытта бұл мәселеге тағы бір міндет қосылуы мүмкін. Қазақстанда атом энергетикасы дамыған сайын пайдаланылған ядролық отынды кәдеге жарату мәселесі де өзекті бола түседі. Тимур Жолдыбаевтың айтуынша, әлем ғалымдары радиоактивті қалдықтардың көлемін азайтудың жолдарын іздестіріп жатыр. Институтта бұл бағытта белгілі бір жұмыстар атқарылуда.

«Біз ұзақ мерзімді сақтауға берілген пайдаланылған сәулелену көздерінің радиоактивті бөлігін пайдаланып, жаңа сәулелену көздерін шығарамыз. Сонымен қатар өнеркәсіптік сәулелену көздерінің қызмет ету мерзімін ұзарту мақсатында олардың техникалық жай-күйін тексереміз. Бұл да қалдықтардың көлемін азайтуға мүмкіндік береді», – деп түсіндірді сарапшы.

XXI ғасырдың алхимиясы

Ғалым сөз еткен ең қызықты бағыттардың бірі – ядролық трансмутация. Бұл – бір химиялық элементті немесе изотопты басқа элементке айналдыру процесі.

Соңғы онжылдықтарда радиоактивті заттарды тұрақты немесе жартылай ыдырау кезеңі қысқа изотоптарға айналдыру технологиялары зерттеліп келеді. Ол үшін радиоактивті қалдықтардың кейбір түрлері гибридті ядролық қондырғыларда нейтрондармен сәулелендіріледі. Нәтижесінде ұзақ өмір сүретін радиоактивті элементтердің белсенділігін төмендетуге болады.

Бұл процесті технеций-99 мысалында түсіндіруге болады. Ол – уранның бөлінуі нәтижесінде пайда болатын өнім және кез келген АЭС жұмысы кезінде түзіледі. Оның жартылай ыдырау кезеңі – 210 мың жыл.

«Трансмутация кезінде атом ядросындағы протондар немесе нейтрондар саны өзгереді. Бар болғаны бір нейтронның өзі бәрін өзгерте алады: технеций-99 ядросы нейтронды қармап, технеций-100-ге айналады. Оның жартылай ыдырау кезеңі небәрі 15,8 секунд. Содан кейін ол тұрақты рутений-100 изотопына дейін ыдырайды», – дейді сарапшы.

Қауіпті қалдықтан бағалы металға дейін

Бұл процестің нәтижесінде алынатын рутений жай ғана қауіпсіз қалдық емес, бағалы платина тобына жататын металл. Ол электрондық және электротехникалық өнеркәсіпте қолданылады. Тимур Жолдыбаевтың айтуынша, АҚШ нарығында рутенийдің бір грамының құны шамамен 10 долларды құрайды.

Бұл металдың табиғи кен орындарындағы қоры шектеулі. Оның әлемдік қоры шамамен 3 100 тонна деп бағаланады, ал жыл сайынғы жаһандық сұраныс 7,4 тоннаны құрайды.

Қазіргі уақытта гибридті ядролық қондырғылар саласындағы зерттеулер көптеген елде қарқынды жүргізілуде. Бұл бағыттағы халықаралық үйлестіруді Атом энергиясы жөніндегі халықаралық агенттік (МАГАТЭ) және Ядролық энергетика агенттігі (NEA) жүзеге асырады.

Сарапшының түсіндіруінше, мұндай күрделі міндетті бір ғана маманның шешуі мүмкін емес. Ол үшін ядролық физиктер, қатты дене физикасының мамандары, ядролық реакторлардың кинетикасын зерттеушілер, үдеткіш техникасы, атом және радиациялық қауіпсіздік саласының мамандары, химиктер мен басқа да ғылыми бағыт өкілдерінің бірлескен жұмысы қажет.

Қазақстанда мұндай ғылыми әлеует Ядролық физика институтында шоғырланған. Зерттеу инфрақұрылымы, ғалымдардың тәжірибесі және халықаралық ынтымақтастық іргелі ғылымды нақты қолданбалы міндеттермен ұштастыруға мүмкіндік береді.

Осылайша, атом энергиясын бейбіт мақсатта пайдалану ғылыми әлеуетті адамдардың денсаулығын жақсартуға және елдің технологиялық дамуына бағытталған нақты шешімдерге айналдырып келеді.