Образование и наука

Национальная академия наук Украины (НАНУ)

На ядерно-физических установках НАНУ выполняются фундаментальные исследования в области ядерной и радиационной физики, реакторного материаловедения, физики конденсированного состояния, геологии, экологии, биологии и т. п. Они также используются в производстве радиоизотопов для медицины и промышленности, радиационной стерилизации, обработки полупроводниковых структур, изучения наноструктур, сохранения артефактов. Важную роль эти установки играют в решении задач современной ядерной энергетики, разработке реакторов будущих поколений и термоядерных установок.

На Национальную академию наук Украины (НАНУ) возложена обязанность научно-технического сопровождения атомной энергетики. С целью ее эффективного выполнения по инициативе Б. Е. Патона создано Отделение ядерной физики и энергетики НАНУ. Одной из его важнейших задач является активное изучение перспективных направлений развития атомной энергетики в Украине и наработка соответствующих предложений для Энергетической стратегии.

В 2004 году была принята Государственная программа фундаментальных и прикладных исследований по проблемам использования ядерных материалов и ядерных и радиационных технологий в области развития отраслей экономики на 2004—2010 гг. (утверждена постановлением КМУ от 8 сентября 2004 года № 1165).

Главная цель программы — выполнение фундаментальных и прикладных исследований в области использования ядерных материалов и радиационных технологий для нужд атомной энергетики и других сфер экономики, их развития с целью реализации.

Над выполнением 283 проектов этой программы работали более 40 научных учреждений НАНУ, высших учебных заведений и организаций других министерств. Были получены важные результаты для научно-технического сопровождения ключевой для экономики Украины отрасли — атомной энергетики. Часть из них уже внедрена, другая начнет практическую реализацию в ближайшее время.

Кроме того, выполнение Программы способствовало укреплению связей учреждений НАНУ с Министерством энергетики и угольной промышленности Украины, Госатомрегулирования Украины, НАЭК «Энергоатом». Более активным стало участие НАНУ в выработке государственных решений по развитию атомно-энергетического комплекса страны.

Были получены интересные перспективные результаты исследований, готовые для дальнейшего внедрения. Это касается, в том числе, технологий получения новых металлогидридных материалов на основе титана для контейнеров отработавшего ядерного топлива, а также производства гафния ядерной чистоты для нейтронопоглощающих элементов. Принимая во внимание успешность в целом работ по Программе, в Академии возникла поддержанная Советом национальной безопасности и обороны Украины инициатива по ее продлению.

Перечень организаций Отделения ядерной физики и энергетики НАНУ, выполняющих научные фундаментальные и прикладные исследования для ядерной отрасли:

73.10.0 — Исследования и разработки в области естественных и технических наук:

• Опытный завод ННЦ ХФТИ;
• Институт геохимии окружающей среды НАН и МЧС Украины;
• Институт плазменной электроники и новых методов ускорения ННЦ ХФТИ;
• Институт теоретической физики им. А. И. Ахиезера ННЦ ХФТИ;
• Институт физики твердого тела, материаловедения и технологий ННЦ ХФТИ;
• Институт физики высоких энергий и ядерной физики ННЦ ХФТИ;
• Институт физики плазмы ННЦ ХФТИ;
• Учебно-научный центр «Физико-химическое материаловедение» Киевского национального университета им. Тараса Шевченко и НАН Украины;
• Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»;

73.10.1 — Исследования и разработки в области естественных наук:

• Институт электрофизики и радиационных технологий;

73.10.2 — Исследования и разработки в области технических наук:

• Государственное предприятие «Научно-технологический центр «Бериллий» НАНУ»;
• Институт прикладной физики НАНУ;
• Институт ядерных исследований.

Институт ядерных исследований НАНУ

Исследовательский ректор ВВР-М Института ядерных исследований НАНУ является одним из первых исследовательских реакторов, построенных и введенных в эксплуатацию во времена СССР. Он был создан по инициативе академика И. В. Курчатова в рамках программы обеспечения ядерных региональных центров исследовательскими реакторами, которые стали базой для многих научных, научно-технических и образовательных учреждений.

В мае 2002 года в соответствии с действующим законодательством на основании заявления Института ядерных исследований (ИЯИ) была выдана лицензия на право осуществления деятельности «эксплуатация ядерной установки» в составе исследовательского реактора ВВР-М и хранилища отработавшего ядерного топлива. Согласно лицензии срок эксплуатации исследовательского ядерного реактора ВВР-М ограничивался 31.12.2008.

Согласно Закону Украины «О разрешительной деятельности в области  использования ядерной энергии» 31.10.2008 ИЯИ подал в Госатомрегулирования Украины заявление о внесении изменений в лицензию на осуществление деятельности «эксплуатация ядерной установки» в составе исследовательского реактора ВВР-М и хранилища отработавшего ядерного топлива. В заявлении предлагалось продлить срок эксплуатации реактора
ВВР-М до 31.12.2017.

Однако постановлением Коллегии Госатомрегулирования от 19.12.2008 была остановлена эксплуатация исследовательского реактора, поскольку объем предоставленной заявителем информации не позволил сделать выводы о возможности продления срока его эксплуатации.

Институт ядерных исследований провел определенную работу по устранению полученных замечаний, прошел государственную экспертизу ядерной и радиационной безопасности. Для проверки готовности ИЯИ к продлению срока эксплуатации исследовательского ядерного реактора комиссия Госатомрегулирования провела инспекционное обследование. Все это дало основания Государственной инспекции ядерного регулирования Украины принять решение о возможности вернуться к рассмотрению вопроса о продлении срока эксплуатации до 31.12.2013 указанного реактора.

Срок эксплуатации исследовательского ядерного реактора проектом не определен, но Институт планирует продолжить эксплуатацию реактора до 31.12.2023. Институтом разработана и согласована с регулирующим органом «Программа снятия с эксплуатации исследовательского реактора ВВР-М». Отработавшего ядерного топлива на сегодняшний день на территории института нет.

Также правительством Украины была одобрена разработанная специалистами НАНУ концепция создания нового многоцелевого исследовательского ядерного реактора.

За годы независимости созданы новые ядерно-физические установки:

• электростатический перезарядный ускоритель (тандем) ЭГП-10К Института ядерных исследований НАНУ, введенный в эксплуатацию в 1996 году. С его помощью можно получать пучки протонов и дейтронов с энергией в пределах 3—10 МэВ и α-частиц — 5—15 МэВ. Тандем дает возможность ускорять тяжелые ионы в широком диапазоне масс. Ток пучка достигает 5 мкА, монохроматичность — 10—3;
• ускорители с микропучками в Институте прикладной физики НАНУ;
• мощные ускорители электронов в диапазоне энергий 10—100 МэВ в Национальном научном центре «Харьковский физико-технический институт» НАНУ (ННЦ ХФТИ). Активно используется в исследовательских программах Украины и Европы ускоритель ELIAS, который был построен в ННЦ ХФТИ с помощью Центра ядерных исследований (г. Юлих, Германия).

В Институте прикладной физики НААНУ осуществляется монтаж ускорителей Pelletron-b и CV-28, переданных Украине немецкими научно-исследовательскими учреждениями.

Электростатический перезарядный ускоритель ЭГП-10К

Исследовательский реактор ВВР-М

Исследовательский реактор ДР-100

Исследовательский реактор ДР-100 тепловой мощностью 200 кВт эксплуатируется Севастопольским национальным университетом ядерной энергии и промышленности (далее — СНУЯЭиП) на основании лицензии Госатомрегулирования серии ЕО № 000131 от 24.06.2003 на право осуществления деятельности «эксплуатация ядерных установок» (далее — лицензия ЕО № 000131). Физический пуск реактора осуществлен 18 апреля 1967 года, а в 1977 году была модернизирована система управления защитой ДР-100.

Реактор ДР-100 тепловой мощностью 200 кВт предназначен для проведения научно-исследовательских и учебных работ в области ядерной и молекулярной физики, радиационной химии, производства радиоактивных изотопов для изучения свойств материалов, приборов и оборудования, облученных в полях нейтронов и гамма-квантов, а также для подготовки специалистов по управлению ядерными реакторами

Строительство реакторного комплекса выполнено в соответствии с совместным решением ГК ВМФ СССР, Министерства среднего машиностроения и Государственного комитета по использованию ядерной энергии от 21 апреля 1961 года. Реактор введен в эксплуатацию приказом ГК ВМФ СССР от 18.10.67 № 0318. Предприятие-проектант и изготовитель реактора — Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники (г. Москва).

В начале 2012 года, в связи с окончанием обоснованного срока эксплуатации «критических» элементов, Госатомрегулирования с целью определения новых сроков и условий дальнейшей безопасной эксплуатации ДР-100 обязал эксплуатирующую организацию выполнить переоценку безопасности ДР-100 и предоставить Отчет по периодической переоценке безопасности (далее — ОППБ).

В течение 2013-2014 гг. СНУЯЭиП успешно продолжал работы по обоснованию безопасности дальнейшей эксплуатации ДР-100 и доработке ОППБ по замечаниям государственной экспертизы ядерной и радиационной безопасности. К сожалению, работы по доработке ОППБ не были завершены из-за аннексии АР Крым Российской Федерацией.

16.06.2014, учитывая отсутствие какого-либо реагирования лицензиата на обращение регулирующего органа и внедрения каких-либо корректирующих мер, согласно установленному порядку ОСТАНОВЛЕНО действие лицензии серии ЕО № 000131, о чем сообщено лицензиату письмом, в котором также указано об условиях возобновления действия лицензии. По состоянию на 01.01.2015 ни одно из условий, установленных для возобновления действия лицензия серии ЕО № 000131, не выполнено.

Отдельно следует отметить, что вопрос по ядерным установкам СНУЯЭиП находится на контроле МАГАТЭ, которое во время неоднократных встреч и консультаций подтверждало, что признает радиоактивные материалы, а также ядерные установки, расположенные в Крыму и Севастополе, собственностью Украины.

Источник нейтронов (ННЦ «ХФТИ»)

Ядерная подкритическая установка «Источник нейтронов, основанный на подкритической сборке, управляемой линейным ускорителем электронов» («Источник нейтронов») создается на базе Национального научного центра «Харьковский физико-технический институт» (ННЦ ХФТИ) в соответствии с договоренностями Вашингтонского саммита, изложенными в совместном заявлении президентов Украины и США в апреле 2010 года, и «Меморандумом о взаимопонимании между Правительством Украины и Правительством Соединенных Штатов Америки относительно сотрудничества по вопросам ядерной безопасности», подписанным 26 сентября 2011 года. Реализация проекта по созданию Источника нейтронов осуществляется при поддержке Аргоннской национальной лаборатории США.

Источник нейтронов по терминологии МАГАТЭ относится к ядерным подкритическим системам, управляемым ускорителями (Sub-critical аccelerator driven systems). Предложения по использованию подкритических сборок в ядерной энергетике появились в середине 50-х годов прошлого века. Однако применение таких систем длительное время сдерживалось отсутствием мощных возможностей генерации нейтронов. Повышенная активность в мире по исследованию и использованию подкритических сборников связана, с одной стороны, с развитием ускорительной физики и техники, с другой — с ростом ядерной энергетики и необходимостью проведения исследования подкритических систем и исследований в различных областях науки и медицины.

Источник нейтронов ННЦ ХФТИ является инновационной ядерной установкой с энерговыделением в активной зоне до 300 кВт. Существующие в настоящее время установки в Бельгии, Китае, Беларуси являются так называемыми подкритическими системами нулевой мощности. В то же время, консорциум европейских стран (Бельгия, Франция, Швеция, Германия) планирует создание подкритической системы Myrrha с тепловой мощностью 100 МВт, а в Китае планируется строительство установки Venus III с тепловой мощностью 60 МВт.

Источник нейтронов ННЦ ХФТИ предназначен для проведения научных и прикладных исследований в области ядерной физики, радиационного материаловедения, биологии, химии и для производства медицинских радиоизотопов.

Принцип получения интенсивного потока нейтронов в Источнике нейтронов основан на размножении нейтронов внешнего источника в среде, содержащей ядерный материал. Геометрия размещения и масса используемого ядерного материала определяется так, чтобы эффективный коэффициент размножения нейтронов (К_эф max, главный показатель состояния ядерной системы на физическом языке) был меньше 1 при любых исходных событиях, т. е. таким, чтобы исключалась возможность возникновения самоподдерживающейся цепной реакции деления. Для нормальных условий эксплуатации, нарушений нормальных условий эксплуатации и проектных аварий К_эф max должен быть менее 0,98.

Сооружение этой ядерной установки осуществляется в соответствии с условиями лицензии Госатомрегулирования серии ЕО № 001018 на осуществление деятельности по строительству и вводу в эксплуатацию ЯПУ «Источник нейтронов», выданной 10.10.2013. Согласно условиям вышеуказанной лицензии эксплуатирующая организация ННЦ ХФТИ в течение 2013-2014 гг. осуществила работы по строительству ЯПУ «Источник нейтронов», а также разработку и согласование с Госатомрегулирования рабочей документации (технических условий и технических спецификаций на оборудование, важное для безопасности).

Источники:

1. Постановление Президиума НАНУ № 96 от 09.04.2010.
2. Материалы Государственного научно-технического центра по ядерной и радиационной безопасности.
3. Материалы Госатомрегулирования Украины.