Атом энергетикасы. Бұл қандай энергетика?

XXI ғасырдың басында дүние жүзінде 460-қа жуық ядролық реакторлар жұмыс істеуде. Ядролық энергетикамен 31 мемлекет түпкілікті айналысады. Бірінші орында Франция мен Литва келеді, өйткені оларда электр және жылу энергиясының 80 пайызына жуығын атом электр станциялары (АЭС) береді. Ары қарай атом энергиясының барлық пайдаланылатын энергияның ішіндегі үлесі жөнінде мына елдер келеді: Болгария, Швеция, Бельгия, Ұлыбритания, Жапония, Оңтүстік Корея, Чехия, Словакия, Ресей, АҚШ.

40-тан аса мемлекеттер атом энергетикасын дамытуға арналған бағдарламаларды қабылдап, іске асырып жатыр. Бұл мәселеге әсіресе АҚШ, Қытай, Ресей, Үндістан өте көп көңіл аударуда.

Сондықтан бұл жөнінде мүмкіндіктері мол елдердің (Мысалы, Қазақстан) кейбір топтары ядролық энергетикадан бойын алып қашу үшін шу көтеріп жатқанына бір жағынан таңғаласың, екінші жағынан күлкің келеді. Табиғи үйреншікті отын көздері — мұнай, газ керемет қарқынмен өндіріліп, таяу 20-30 жылдардың ішінде сарқылып бітпекші, көмірқышқылы газының көбейуі соншалықты, оның әсерінен Жер беті бұрынды-сонды болып көрмеген жылынуға душар болып, керемет табиғи катаклизмдер жиіленіп кетті.

Оның соңы неге соғатынын болжау қиын. Осындай қатерлі және үрейлі жағдайды ескере отырып, осы кітап өз алдына атом және термоядролық энергетиканың адамзат үшін келешекте пайдасы өте зор екендігін түсіндіру мақсатын қойып отыр. Адамдардың бір-екі күн ғана электр энергиясынсыз қалуының өзі қандай қиыншылыққа әкеліп соққаны АҚШ-та (Калифорния, 2003), Ресей Федерациясының Мәскеу қаласы мен Мәскеу облысында (2005 жылғы мамыр) электр жүйесінің істен шығуынан, Англия, Германия, Голландия және Польшада 2007 жылдың қаңтарында болған дауылдан болған жағдайлардан көруге болады.

Қазірдің өзінде, асып кетсе 30-50 жылдан кейін мұнай, газ, көмірдің орнына электр энергиясы тасымалданатынын болжау қиын емес сияқты. Ал электр энергиясы, оны беретін көздердің жеткілікті қорлары — тау өзендерін, көмір, биоотын, уран, торий, плутоний тағы басқа бөлінгіш материалдар, антиматерия қолданатын елдерде өндірілетін болар. Ең арзан және таза энергия көздері — тау өзендері, теңіз толқындары. Бірақ бұл ресурстар белгілі бір аймақтарда ғана орналасқан. Уақыт өткен сайын энергия беретін ресурстар шарықтап қымбаттай береді, өйткені олардың қоры жылдам қарқынмен азаяды.

Сонымен, ең қолайлы, экология жағынан ең таза ядролық энергияға жақын ғасырда қарсы қоятын энергияның басқа көздері жоқ болып шығады. Атомшы ғалымдардың болжауынша, ядролық энергия көздері бұкіл адамзатқа кем дегенде бірнеше ғасырға жетеді екен! Бастапқы кезде көбейткіш-реакторларынан, ядролық қаружарақтан алынатын плутонийды, реакторларда пайдаланылған, қолданудан шыққан ядролық отындарды (ҚШЯО) қайта өңдеп, реакторлардың жаңа буынында қолдану керек болар. Осы айналым (цикл) ядролық отынды толық жағуға әкелмекші. Қазіргі заман реакторлары уран-235-тің тек 2-3 пайызын, уран-238-дің тек 10 пайызын жағады екен! Бұның өзі ядролық энергия көзі іс жүзінде шексіз екендігін көрсетеді. Осыған қарамастан, атом энергиясы қондырғыларының қауіп-қатерсіз жұмыс істей алатындығы адамдардың табиғи қорқынышын тудырады.

Сондықтан қарапайым оқырманға түсінікті болу үшін мына жағдайды айта кеткен жөн болар. Атом энергетикасының ең басты буыны ядролық реактор болып табылады: онда уран изотоптары, плутоний және торий элементтері жарылу (ыдырау) нәтижесінде энергия бөліп шығарады. Ядролық энергияның бөлінуі реактордың жұмыс аймағында жоғарыда аталған ядролық отындарды нейтрондармен атқылау арқылы пайда болады. Осының нәтижесінде басқа да нейтрондар көптеп бөліне бастайды, олар тізбекті ядролық реакция тудырады. Ең жауапты жұмыс — сол тізбекті реакцияны шектен шығармай басқару болып табылады! Бұл аса жауапты басқару операциясы арнаулы басқару және қорғау өзектері арқылы іске асырылады. Ол өзектер сұйықталған бор элементінің ерітінділерімен толтырылған. Олардың керемет қасиеті — артық, шектен тыс көбейген нейтрондарды сорып алу, соның нәтижесінде реактордың қызуын белгілі бір деңгейде ұстау, тіпті тоқтатып тастау. Осының нәтижесінде реактор жүйесіндегі су не сұйық металл қызып, бойындағы қызуын айналу (циркуляция) нәтижесінде судың буын өндіретін бу генераторларына береді. Өндірілген бу турбииаларды айналдырып, турбиналар электр генераторларын айналдырады. Осының нәтижесінде электр қуаты өндіріледі. Бір қарағанда өте қарапайым процестер сияқты. Алайда іс жүзінде өте жауапты және күрделі процестер.

Сондықтан атом энергиясы саласындағы мамандардың зор міндеті — атом станцияларының мызғымас (абсолюттік) қауіпсіздігін қамтамасыз ету болып отыр. Ондай жобалар талайдан бері зерттелуден, сынақтан өтуде. Бұл бір күндік не бір жылдық іс емес.

Олардың алдыңғы қатарында торий отынын қолданатын энергия „қодырғылары деп жорамалдауға болады. Екіншіден, атом энергетикасының электр-ядролық ішкі саласы, басқаша айтқанда, өз бетімен ядролық тізбекті реакция тудырмайтын, шегінен шығуға жақын (подкритичный) торий отынымен толтырылған реактор мен реакторды атқылап тесіп өтетін бөлшектердің жылдамдатқышы бірігіп істейтін ядролық қондырғы. Егерде бөлшектерді жылдамдатқыштың жұмысы тоқтататын болса, торий реакторындағы тізбектелген реакция өзінен-өзі тоқтайды екен. Түсінікті болу үшін былай деуге болады: егер өз бетімен электрон, не нейтрон шығаратын генератордың жұмысы тоқтатылса, атом реакторының жұмысы өзінен өзі тоқтап қалады. Түбінде, ядролық және радиациялық қауіпсіздікті тұрғылықты қамтамасыз ету үшін, осыдан артық ештеңенің қажеті жоқ шығар!

Осы тамаша бейбіт энергияның көзі торий (Тһ), атомдық нөмірі 90 және атомдық массасы 232 химиялық элемент — ең келешегі зор энергия тегі деп айтуға да болар. Ең кереметі торий-232 уран-233 изотопына айналып, тағы да ядролық энергия көзі бола алады. Торий реакторы туралы ақпарат XX ғасырдың 90-жылдары Ресей басылымдарында пайда болған еді.

Алайда Интернет-сайттардағы ақпараттарға қарайтын болсақ, торий пайдаланатын ядролық реакторларды іске қосу бойынша бүгінгі күні (2007) Үндістан елі алдына жан салмай келеді екен. Бұл мемлекет алдағы жылдары торий қолданатын реакторлары бар сегіз АЭС-ті іске қосуды жоспарлап отыр. Какрапардағы АЭС-тің 1-ші және 2-ші блоктары 500 килограмм торий отынымен, Кайгадағы АЭС-тің 1-ші және 2-ші блоктары, Раджастандағы АЭС-тің 3-ші және 4-ші блоктары осындай отынмен толтырылмақшы. Үндістан ядролық ғалымдары мен инженерлері уран -плутоний-торий ядролық отындар қоспасын пайдалану жолдарын іздестіріп жатқан көрінеді.

Еуропадағы АЭС-терде торий отынын пайдалану идеясымен норвег өнертапқышы Эгиль Лиллестол табандылықпен айналысып жүр.

2003 жылы АҚШ-тың Массачусет технологиялық институтының мамандары Америка Үкіметі үшін «Алгом энергетикасының болашағы» атты зерттеуді бітірді. Онда көмірқышқыл газын ауаға тарату жолдарын азайту үшін алдағы 50 жылда 1000-нан 1500-ге дейін әрқайсысының қуаты 1000 Мвт (эл) реакторларды іске қосуды болжайды.

Енді ядролық реакторлардың түрлеріне тоқтала кетейік: олар халықаралық анықтамаға сәйкес өздерінің физикалық қасиеттеріне лайықты урандық, плутонийлық және торийлық болып бөлінеді.

Қазақстандық ядролық ғалымдар Г.А.Батырбеков, У.М.Маханов, Р.А.Резникова «Кейбір елдердегі қазіргі заманның атом электр станциялары мен ядролық отын айналымы жобаларының салыстырмалы талдауы» (Алматы, 2004) атты шектеулі таралыммен шыққан кітабында алдыңғы қатардағы Франция, Германия, Канада, АҚШ, Ресей, Жапония, Корея және Қытай сияқты елдердің ядролық, радиациялық және экологиялық қауіпсіздік, сенімді және экономикалық сайыс талаптарына сай келетін жиырма шақты жобаларын сарапқа салады.

Пайдаланылған әдебиеттер: Татамбаев С.А., Атом империясының радиоактивті мұрасы немесе радиациялық экология: Анықтамалар, түсініктемелер, әңгімелер. – Алматы: «Қайнар» баспасы, 2008. – 272 бет.