Когда мы слышим «ядерные технологии», в голове сразу возникает картинка АЭС. Между тем за пределами энергетики у атома давно есть другая работа: он помогает ставить диагнозы, лечить онкологию, искать полезные ископаемые и проверять детали, от которых зависят жизни. Что из этого делают в Казахстане и какая идея может превратить опасные отходы в ресурс, NUR.KZ рассказал начальник отдела ядерной физики Института ядерной физики (ИЯФ) Тимур Жолдыбаев.
Гамма-излучение, потоки нейтронов и заряженных частиц сегодня работают в самых разных сферах. Их используют, чтобы автоматически управлять производством, менять свойства материалов, сокращать вредные промышленные выбросы, проверять ответственные изделия без их разрушения и искать полезные ископаемые. Их применяют и в медицине, для диагностики и лечения различных заболеваний.
«Мирное использование атомной энергии – неотъемлемая часть технологической платформы существования современного человечества и важный компонент его устойчивого развития», – подчекривает Тимур Жолдыбаев.
В Казахстане эти технологии развивают в Институте ядерной физики. На базе исследовательского реактора ВВР-К и циклотрона Cyclone-30 там производят медицинские радиоизотопы и радиофармпрепараты, объясняет эксперт. Они нужны для диагностики и лечения онкологических заболеваний. Цифры за 2025 год показывают масштаб наглядно: с отечественными препаратами выполнили около 19 тыс. ПЭТ/КТ-исследований, а около 900 пациентов прошли терапию радиоактивным йодом.
Но медициной дело не ограничивается. Институт изготавливает источники излучения для промышленности, выпускает трековые мембраны и гидрогелевые повязки. Часть продукции уходит за границу: например, радиоизотоп кобальт-57 поставляется во Францию, Германию и Россию.
Обратная сторона медали
У любой технологии есть цена. Спикер отмечает, что накопление радиоактивных отходов – одна из главных проблем мирного использования ядерной энергии. Их оставляют не только атомные установки, но и закрытые источники излучения, которые применяют в промышленности и медицине.
«Только на территории Казахстана ежегодно в обороте находятся порядка 60 000 единиц закрытых источников. В них в качестве гамма-излучателей служат искусственные радиоактивные элементы, например, кобальт-60 и цезий-137», – приводит данные эксперт.
Со временем к этому добавится еще одна задача. С развитием ядерной энергетики в стране появятся и вопросы утилизации отработавшего ядерного топлива, отмечает Тимур Жолдыбаев. Мир ищет, как сократить объем отходов, и в институте часть этой проблемы уже решают.
«Мы производим новые источники излучения, используя радиоактивную часть отработавших, которые передали на долговременное хранение. Кроме того, мы проводим техническое освидетельствование промышленных источников, чтобы продлить срок их эксплуатации. Это тоже снижает количество отходов», – объясняет эксперт.
Алхимия XXI века
Самое интересное направление, о котором говорит ученый – ядерная трансмутация. Это превращение одного химического элемента или изотопа в другой. Последние десятилетия рассматривают перспективы технологий, которые превращают радиоактивные вещества в стабильные или короткоживущие изотопы. Для этого некоторые виды отходов облучают нейтронами в гибридных ядерных установках. Так снижается радиоактивность долгоживущих элементов.
Принцип можно показать на примере технеция-99. Это продукт деления урана, он образуется при работе любой АЭС. Период его полураспада – 210 000 лет.
«При трансмутации меняется число протонов или нейтронов в ядре. Достаточно одного нейтрона, чтобы все изменилось: ядро технеция-99 захватывает его и становится технецием-100. Его период полураспада всего 15,8 секунды. Затем он распадается до стабильного рутения-100», – рассказывает эксперт.
Из опасных отходов в ценный металл
Рутений, который получается в итоге – это ценный платиноид, а не просто безопасный остаток. Его используют в электронной и электротехнической промышленности. Рыночная стоимость рутения в США составляет около 10 долларов за грамм, отмечает Тимур Жолдыбаев.
Запасы этого металла в рудах ограничены: их оценивают примерно в 3 100 тонн, при том что мировая потребность составляет 7,4 тонны в год.
Исследования в области гибридных установок сейчас интенсивно ведутся во многих странах. Международную координацию осуществляют МАГАТЭ и Агентство по ядерной энергии (NEA). Одному специалисту такая задача не под силу: нужны усилия физиков-ядерщиков, специалистов по физике твердого тела, кинетике ядерных реакторов, ускорительной технике, атомной и радиационной безопасности, химиков и представителей других дисциплин, объясняет эксперт.
В Казахстане такие компетенции сосредоточены в Институте ядерной физики. Исследовательская инфраструктура, опыт ученых и международное сотрудничество позволяют объединять фундаментальную науку с прикладными задачами. Так научный потенциал мирного атома превращается в конкретные решения для здоровья людей и технологического развития страны.
