О способах использования мирного атома и его перспективах мы поговорили с Бакытжаном Уразбековым, кандидатом физико-математических и технических наук, старшим преподавателем кафедры международной ядерной физики, новых материалов и технологий Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
– Как нам известно, в университете вы занимаетесь теоретическим моделированием ядерных реакций. Вы также читаете студентам лекции на тему ядерных реакторов, которые играют ключевую роль на атомных электростанциях. Как, по вашему мнению, молодежь воспринимает атомную энергетику в настоящее время?
– Число студентов, изучающих и выполняющих задания по этой теме, значительное. В наше время, когда информация доступна как никогда, существует множество открытых источников о атомной энергетике. Поэтому молодежь обращает внимание на информацию об АЭС и хорошо осведомлена о их преимуществах и недостатках.
– Как вы планируете сосредоточиться на своих исследованиях в области атомной ядерной физики?
– Я занимаюсь моделированием ядерных реакций, в частности, мы глубоко изучаем процессы, происходящие в ядерных реакторах. Кроме того, нас интересует физика нейтрино — область науки, которая помогает ответить на фундаментальные вопросы о происхождении мира, независимо от того, связаны ли они со Стандартной моделью частиц или нет.
– Теперь давайте перейдем к основному вопросу: как началось извлечение энергии из атома?
– В 1954 году в подмосковном городе Обнинске началось мирное использование атомной энергии: там заработала первая в мире атомная электростанция.и
– Что представляет собой атомная электростанция и как она функционирует?
– Энергия на атомной электростанции (АЭС) вырабатывается за счет ядерных реакций в реакторах. В гидроэлектростанциях поток воды вращает турбину, создавая электрическое поле, которое затем преобразуется в электрический ток и подается потребителям. Солнечные панели используют свойства полупроводников, которые проводят ток в одном направлении. Ветряные установки генерируют электроэнергию за счет вращения больших лопастей, а затем сохраняют и распределяют её среди потребителей.
Атомная электростанция представляет собой сложное сооружение, обычно состоящее из одного, двух или трех блоков, каждый из которых включает свой реактор. В отличие от других источников энергии, ядерная реакция происходит в реакторе, который является сердцем АЭС. Для поддержания цепных ядерных реакций необходим источник нейтронов, например, уран-235, который используется в качестве основного топлива. Энергия на АЭС преобразуется в три этапа: атомная энергия превращается в тепловую, тепловая энергия — в механическую, а механическая энергия — в электрическу
– Проще говоря, в результате ядерной реакции уран выделяет тепло. Это тепло используется для испарения воды, что в свою очередь активирует реакторы. Верно?
– Вы правы, в ядерной физике существует понятие критической массы. Цепные ядерные реакции начинают происходить только после достижения определенной массы уранового топлива, которая называется критической массой. Для эффективного протекания реакции требуется не менее 13 кг урана, так как 5-8 кг урана недостаточно. Тепло, необходимое для производства энергии, получается именно в результате такого ядерного процесса.
– Реактор — это сердце атомной электростанции. Как вы можете объяснить его функцию?
– Работа реакторов осуществляется через два контурных цикла. Рассмотрим, например, водяной реактор. Первый контур содержит воду-теплоноситель, которая поглощает тепло, выделяемое в результате ядерных реакций внутри реактора. Это тепло передается циркулирующей воде во втором контуре. Вода во втором контуре затем направляется к генераторам и турбинам, где преобразуется в электрическую энергию. Полученная энергия может быть либо сохранена, либо распределена для дальнейшего использования.
– Существуют различные мнения о безопасности атомных электростанций. Как вы оцениваете их безопасность?
– Беспокойство людей понятно. В прошлом советские ученые стремились собрать уран и достигнуть того, что сделали ведущие государства, что привело к проведению многочисленных ядерных испытаний на территории Семипалатинска. В период с 1949 по 1989 годы Семипалатинск служил ядерным полигоном. Позже произошли аварии на Чернобыльской и Фукусимской АЭС, что также могло способствовать возникновению страха среди населения.
Сейчас атомная энергетика сделала значительный шаг вперед. Меры безопасности были существенно усилены, а в эксплуатацию введены АЭС 3-го и 3+ поколения. Современные технологии позволяют эффективно предотвращать возможные аварийные ситуации. Эти достижения в области атомной техники и архитектуры существенно повышают уровень безопасности.
– Когда мы говорим об АЭС, важно учитывать мировой опыт. Изучали ли вы примеры атомных станций в развитых странах?
– В 1950-х годах, на фоне растущей международной обеспокоенности по поводу ядерного оружия, было создано МАГАТЭ. Эта международная организация содействует и контролирует развитие ядерной энергетики, науки и технологий в мирных целях.
Под строгим контролем МАГАТЭ страны мира активно развивают атомную энергетику. Лидерами по количеству и мощности атомных электростанций являются США, Франция и Китай. Россия, Канада и Южная Корея также обладают значительным опытом в этой области. Кроме того, Турция, Объединенные Арабские Эмираты, Беларусь, Бангладеш и Египет активно строят новые АЭС.
По состоянию на 2022 год в мире функционируют 439 энергетических реакторов общей мощностью около 391 ГВт, и еще 52 реактора мощностью 55 ГВт находятся в стадии строительства.
– Мы часто используем выражение «мирный атом». Какие преимущества дает развитие мирной атомной энергетики на бытовом уровне?
– Человечество научилось извлекать энергию из атомов, и в настоящее время активно исследуются различные пути применения «мирного атома» в различных сферах общественной жизни с использованием современных технологий.
– Вы говорите, что не надо бояться атомной энергетики.
– Атомная энергетика хорошо развита, и в настоящее время эксплуатируются атомные электростанции третьего и третьего плюс поколения, что обеспечивает высокий уровень безопасности.
С каждым годом население растет, особенно в южных регионах, где наблюдается высокая рождаемость. В экономическом плане мы продолжаем развиваться. Для удовлетворения потребностей населения необходимо строить новые предприятия и развивать малый и средний бизнес. Все это требует стабильного электроснабжения.
Развитие невозможно без энергии, и в условиях постоянно меняющихся геополитических ситуаций мы зависим от электроэнергии, поступающей из соседних стран. В будущем, с ростом населения в соседних странах и увеличением их потребностей в энергии, может возникнуть дефицит электроэнергии, что усложнит нашу энергетическую безопасность и усилит критику нашей независимости.
Чтобы избежать таких проблем, необходимо строительство не одной, а нескольких атомных электростанций. Это стратегическая необходимость для обеспечения устойчивого развития и реализации наших долгосрочных планов. Строительство АЭС – это необходимость.
Нұрлат Байгенже
