60 лет без сбоев и ошибок
Институт ядерной физики (ИЯФ) — единственная научно-исследовательская организация в Казахстане в области использования атомной энергии в мирных целях, где проводится полный цикл научных исследований и опытно-конструкторских работ. В их числе фундаментальные и прикладные исследования, а также разработка технологий и производство. Институт занимается испытаниями материалов для ядерных реакторов нового поколения и термоядерных установок, применяет ядерные технологии в промышленности, научных исследованиях и медицине, включая производство жизненно важных радиофармпрепаратов для диагностики и лечения онкологических заболеваний.
В целом линейка охватывает ключевые изотопы для диагностики онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний и лечения рака щитовидной железы, при этом институт обеспечивает около 85 процентов потребности страны в радиофармпрепаратах. Cyclone-30 предназначен для промышленного производства радиоизотопов и в настоящее время практически полностью загружен выпуском фтора-18 для ПЭТ-диагностики, потребность в котором в Казахстане стабильно растет.
«Реактор ВВР-К был запущен в 1967 году и является единственным многоцелевым реактором в Казахстане, на базе которого помимо фундаментальных ядерно-физических и материаловедческих исследований и внутриреакторных испытаний проводятся работы по производству медицинских радиоизотопов, гамма-источников для промышленности, нейтронно-активационному анализу и модификации материалов нейтронным облучением», — поясняет генеральный директор ИЯФ Саябек Сахиев.
Эксперт добавил, что до 2016 года ВВР-К работал на ячейках из высокообогащенного урана. Степень обогащения — около 38 процентов, после чего перешел на низкообогащенный уран с процентным содержанием около 19 процентов. Принципиальная разница заключена в безопасности: из высокообогащенного урана можно сделать грязную бомбу, в свою очередь при низкой концентрации химического элемента — нет. На сегодняшний день весь мир за исключением двух стран перешел на работу с низкообогащенным ураном. Комиссия Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) имеет право посетить любой исследовательский реактор или АЭС как по графику, так и спонтанно, что значительно повышает результативность контролирующего органа.
На базе исследовательского реактора ВВР-К и циклотрона Cyclone-30 налажено единственное в Казахстане производство реакторных радиофармпрепаратов, аккредитованное по международному стандарту GMP. В настоящее время Институт выпускает и поставляет в медицинские центры Казахстана три радиофармпрепарата, в том числе на основе йода-131 и молибдена-99/технеция-99m.
«Йод-131 применяется для лечения заболеваний щитовидной железы, включая онкологические, а технеций-99m используется для диагностики заболеваний практически всех органов и систем человека. Генераторы технеция-99m также производятся в ИЯФ, технология их изготовления запатентована институтом», — поясняет Сахиев.
Сегодня на базе ИЯФ функционируют 12 базовых экспериментальных установок, включая исследовательский реактор ВВР-К (водо-водяной реактор Казахстана), критический стенд, хранилища радиоактивных отходов и отработавших источников ионизирующего излучения, а также шесть ускорительных комплексов заряженных частиц.
Экспортный потенциал
Эксперты рассказали, что сегодня Институт показывает хороший рост, расширяя как техническую базу, так и кадровый потенциал. В частности, в мае текущего года институт получил циклотронную установку Cyclone-18/9, которая прежде хранилась в Парке ядерных технологий (г. Курчатов).
«Этого удалось добиться благодаря ранее достигнутым договоренностям по развитию производства радиофармацевтических препаратов и укреплению инфраструктуры ядерной медицины при содействии Агентства РК по атомной энергии. Переданная установка стала двенадцатой базовой установкой института, что позволит расширить его научно-технологический и производственный потенциал. Ввод в эксплуатацию Cyclone-18/9 откроет перспективы для увеличения объемов производства и бесперебойного выпуска радиофармацевтических препаратов, предназначенных для диагностики онкологических заболеваний», — сообщил глава ИЯФ.
Сахиев добавил, что этот шаг позволит увеличить число ПЭТ-диагностик еще на 150 пациентов в сутки. Это очень хороший показатель. Отметим, что сегодня сроки ожидания проведения ПЭТ-диагностики в Казахстане составляют около 14 дней, прежде приходилось ждать от нескольких месяцев до полугода.
Сегодня Институт ядерной физики является одним из ведущих отечественных производителей диагностических радиофармпрепаратов и единственным в Казахстане производителем радиофармпрепаратов для терапии. Последовательно наращивая производственные мощности и расширяя ассортимент продукции, институт вносит значительный вклад в развитие ядерной медицины страны. Также имеется потенциал экспорта РФП, производимых институтом, в различные страны СНГ и Азии.
Продукция ИЯФ применяется для лечения и диагностики более 18 тысяч пациентов ежегодно, а промышленные радиоизотопы экспортируются в страны Европы, США и Центральной Азии. Также институт реализует инвестиционные проекты по локализации производства стратегически значимых радиоизотопов, включая молибден-99 осколочным способом и лютеций-177.
«Институт является единственным производителем источников ионизирующего излучения (кобальт-57, иридий-192, сурьма-124). Кобальт-57 сегодня поставляется на экспорт в Германию, Францию, Россию. На сегодня ИЯФ сотрудничает более чем с 30 организациями, включая ЦЕРН, МАГАТЭ, MIT, ОИЯИ и другие. В институте действуют учебные центры, подготовившие более 4,5 тысячи специалистов, и планируется открытие в 2026 году регионального учебного центра по ядерной криминалистике», — анонсировал Сахиев.
Право на ошибку
На протяжении ряда лет ИЯФ выполняет значительный объем работ в области радиационной экологии и разработки, внедрения и применения ядерно-физических методов анализа. Важный кластер — Центр комплексных экологических исследований (ЦКЭИ). Это крупное подразделение института, которое осуществляет деятельность в области радиационной экологии, проводит исследования и мониторинг радиационноопасных объектов Казахстана.
«Центр обладает опытом ликвидации последствий ядерных испытаний и деятельности предприятий урановой промышленности, разработки технологий радиационной безопасности при добыче и переработке урана, углеводородного сырья и других полезных ископаемых. Также научно-технической экспертизы ядерных и радиоактивных материалов, изъятых в ходе борьбы с незаконным оборотом», — рассказала начальник ЦКЭИ Мария Севериненко.
Применяемые аналитические методы позволяют определять содержание элементов и радионуклидов в объектах окружающей среды на уровне фоновых концентраций и глобальных выпадений, благодаря чему фиксируются даже незначительные изменения радиоэкологической обстановки. В настоящее время центр ведет исследования по нескольким основным направлениям — радиоэкологический мониторинг бывших ядерных полигонов и территорий размещения ядерных установок, аналитическое сопровождение научно-практических исследований в геологии, экологии и археологии, ядерной криминалистике.
ЦКЭИ многие годы сотрудничает с ведущими международными организациями — МАГАТЭ, МНТЦ, ОИЯИ, научными институтами Кыргызстана, а также с отечественными партнерами, включая Национальный ядерный центр и передовые институты страны.
Отдельная тема — подготовка кадров. Ведь, согласно стратегии развития атомной отрасли Казахстана, к 2050 году в стране планируется построить не менее трех АЭС, куда потребуются специалисты самых разных квалификаций. Институт имеет очень большой опыт подготовки кадров для атомной отрасли РК. На базе ИЯФ есть вся необходимая инфраструктура для подготовки специалистов для АЭС, в частности исследовательский стационарный реактор, критический стенд, ускорители различного типа.
«На базе института функционируют три учебных центра при поддержке МАГАТЭ. Это учебный центр по радиационной безопасности с 2000 года, учебный центр по неразрушающему методу контроля с 2003 года, учебный центр по ядерной безопасности с 2017 года. Их деятельность заключается в подготовке кадров для атомной отрасли. За это время было подготовлено более 4,5 тысячи специалистов», — сказал Сахиев.
Здесь на помощь тем, кто только набирается опыта, приходит упомянутый критический стенд. Он был запущен в эксплуатацию еще в 1972 году и является физическим реактором малой мощности (всего 100 Вт), который прощает ошибки. Взорваться критический стенд физически не может. Физика процесса исключает ядерный взрыв, так как обогащение урана и масса делящегося вещества слишком малы для цепной реакции взрывного типа. Таким образом критический стенд предназначен для нейтронно-физических исследований критических сборок различной конфигурации и всевозможных экспериментальных устройств, устанавливаемых в активную зону. Критическая сборка критстенда позволяет моделировать активную зону различных водо-водяных исследовательских реакторов, в частности активную зону реактора ВВР-К.
На критическом стенде проводятся исследования в части обоснования безопасности исследовательских реакторов указанного типа. Отрабатываются различные реакторные методики, исследуются характеристики экспериментальных устройств и так далее.
Ученые отмечают, что реактор ИЯФ планируют эксплуатировать как минимум до 2040 года, параллельно с этим, возможно, будет начато строительство еще одного на территории института, но об этом мы расскажем в последующих публикациях.