Бұл жұмыста Қазақстан Республикасындағы ядролық материалдарды есепке алу және бақылау саласындағы құқықтық реттеуі қарастырылған. Қазақстан Республикасының атом энергиясын бейбіт мақсатта пайдалану саласындағы заңдары мен нормативтік актілері талданады. Республикада атом энергиясын пайдалануға арналған қолданыстағы ядролық қондырғылар мен объектілердің тізімі келтірілген.

Ықтимал қауіптілігіне байланысты заңнамалық және нормативтік-құқықтық негізге, сондай-ақ бейбіт мақсаттарда ғана қолдануға болатын қосарлы мақсаттағы материалдар мен технологиялардың болуына ерекше назар аударылды.

1995 жылы 11 тамызда күшіне енген ядролық қаруды таратпау туралы шарт негізінде Қазақстан Республикасы мен Атом энергиясы жөніндегі халықаралық агенттік арасындағы келісімге байланысты халықаралық кепілдіктерді қолдану қарастырылды.

Қазақстан Республикасының Энергетика министрлігінің бөлімі ретінде атом энергетикасы және электр энергетикасы саласындағы бақылау және іске асыру функцияларын жүзеге асыратын атомдық және энергетикалық қадағалау мен бақылау комитетінің қызметі талданады.

Ядролық гамма-резонанстық спектроскопия (МС), рентгендік дифракция (РДА) және рентгенфлуоресценттік талдау (РФТ) әдістері арқылы Қазақстанның Екібастұз, Шұбаркөл және Қаражыра кен орындарындағы көмірді зерттеу жұмыстары жүргізілді. Көмірдегі темір екі- және үшвалентті күйлерде болатындығы анықталды. Еківалентті темір сидерит минералын FeCO₃, ал үшвалентті темір – пирит минералын FeS₂ қалыптастырады. Көмірді жаққан кезде, ~500 °С температурада пирит те, сидерит те Fe, күкірт тотығына SO₂ және көміртектің қостотығына CO₂ ыдырайды. Көмірді жағу процесі жоғары температуралар жағдайында жүргізіледі, сондай-ақ бұл процесс барысында ферро- және ценосфералар құрамында жаңадан түзілген – магнетит Fe₃O₄, гематит α-Fe₂O₃, муллит Al₆Si₂O₃, герценит FeAl₂O₄ минералдары бар күл түзіледі.

Осы жұмыста конверсиялық электрондар мессбауэрлік спектроскопия, рентгенография және сканерлеуші микроскопия әдістерін қолдана отырып, 12Х18Н10Т, AISI 316 және AISI 304 аустениттік тоттанбайтын болаттардағы ионды-индукцияланған құрылымдық-фазалық түрленулерге зертттеулер жүргізілді. AISI 304 және AISI 316 тоттанбайтын болаттардағы мессбауэрлік атомдардың электрондық құрылымының айырмашылығы жоқ екені анықталды. Демек, AISI 316 болаттағы ⁵⁷Fe жақын ретіне молибден ықпал етпейді. AISI 316 болатқа (⁵⁷Fe) меншікті атомдарын енгізу AISI 304 және 12Х18Н10Т болатпен болған жағдайдағы сияқты мартенситтік түрлендірулерге алып келеді. Осы үш болаттың ішінде ионды-индукцияланған құрылымдық-фазалық түрленулерге ең тұрақты AISI 316 болат болып шықты.

Радиациялық эрозияны зерттеу өткен ғасырдың 50–70 жылдарында басталды. 10²–10⁴ эВ энергиясымен тездетілген иондардың төменгі ағымдық сәулелерімен сәулелендірілген кезде бетіндегі атомдар мен молекулалардың алыну жылдамдығы бөлшектердің атомдарымен жұптасқан соқтығысу нәтижесінде орын алады, яғни, соқтығысқан шашырау деп аталатын. Ғарыштық сәулелердің мюоны да жоғары энергиялы зарядталған бөлшектер болып табылады, сондықтан олар соққы кезінде қатты бөлшектердің құрылымын бұзуы мүмкін. Мюондардың бұл қасиеті сейсмикалық белсенді аймақтардағы жер сілкіністерін болжау және бақылау үшін пайдалануға болады. Жер қыртысына түсіп жатқан мюондар түрлі бөлшектердің ағындарын тудырады, кейбір заттар атомдары өзара әрекеттесуі кезінде олардың құрылысын бұзады және нәтижесінде бұл бұзылу (жарықтар) акустикалық әсерлермен қатар жүреді.

Қазіргі уақытта ғарыштық сәулелерде 1015 эВ-тан жоғары энергияларда белгілі бір құбылыстар көбінесе атмосферадағы ядролық каскадты процестің дәстүрлі тұжырымдамасына сай келмейтін кең әуедегі нөсер магистральдық аймағында байқалады. Егер КӘН құрастырған бөлшектердің бірінші өзара әрекеттесу нүктесінен 20–30 км қашықтықта 10 метрге дейінгі радиусы бар магистральдық аймақ үдеткішке қол жеткізе алмайтын псевдостерстік аймағына жататын болса, онда КӘН орталық бөлігін зерттеу үдеткіш эксперименттеріне жақсы қосымша болып табылады. Космостық сәулелену эксперименттеріндегі байқалған ауытқушылық құбылыстарының негізгі себебі болып табылатын және олардың қасиеттеріне байланысты үдеткіш эксперименттерінде байқалмайтын 1015 эВ-тан жоғары энергиялардағы ғарыштық сәулелер ағынында ерекше бөлшектер болуы мүмкін. «ADRON-55» кешенді қондырғысы теңіз деңгейінен 3340 метр биіктікте орналасқан және Тянь-Шань биік ғылыми станциясында ғарыш сәулелерінің бөлшектерін тіркеудің бірыңғай жүйесіне кіреді. «ADRON-55» қондырғысы бірнеше астрофизикалық және ядролық физиканың проблемаларын шешуге бағытталған: жоғары энергиялық адрондардың КӘН-ның орталық бөлігінде өзара әрекеттесуін зерттеу, жоғары энергиялық ғарыш сәулелерінің көздерін іздеу.

Зерттеу реакторларының белсенді аймағы мен сәулелендіру каналдарындағы нейтрондар өрісі таралуының әркелкілігі (биіктігі бойынша және радиалдық) жартылай өткізгіштерді нейтрондық-трансмутациялық қоспалау кезінде шешілуі қажетті маңызды міндеттердің бірі болып табылады. 2017 жылдан бастап ҚР Алматы қаласы Ядролық Физика Институтының сындық стендінде Chiyoda Technol Corporation (Жапония) бірлесе отырып биіктіктегі әркелкілікті максималды түрде түзетуге мүмкіндік тудыратын сәулелендіру құрылғысын әзірлеу бойынша жұмыстар жүргізіліп жатыр. Бүгінгі таңда әзірленген құрылғы биіктіктегі әркелкілікті 18%-дан 4%-ға дейін төмендетуге мүмкіндік берді.
Осы жұмыста нейтрондар өрісі тығыздығының биіктік бойынша таралуын өлшеу және сындық стендте қойылған эксперименттердің нәтижелері ұсынылған. Жылулық нейтрондарды жұту үшін кадмий пайдаланылды. Сәулелендіру құрылғысы қалыңдығы 0,5 мм және биіктігі 3 мм-ден 5 мм-ке дейін жететін кадмий жолақтарынан құралған кадмий экранынан тұрады.

2019 жылдан бастап Атом энергиясы институтында «EAGLE» эксперименттік стендінің ақпараттық-басқару жүйелерін жаңғырту бойынша жұмыстар жүргізілуде. Осы кезде жаңғырту нәтижесінде шешілетін міндеттер қалыптастырылды, алғашқы түрлендіргіштерден деректерді өңдеу алгоритмдері, ақпараттарды визуалдау және пульт операторларының экрандарында көрсеру тәсілдері әзірленуде. Бақылау, тіркеу, эксперименттік ақпараттарды «EAGLE» стендінде көрсету үдірісін жетілдіру - осы жұмыстың қорытындысы болып табылады.

БН-350 ядролық реакторының активті аймағының ортасынан биіктігі бойынша әртүрлі белгісінде пайдаланылған жылу бөлгіш жинамаларының алты қырлы қапшықтары қабырғаларынан кесіліп алынған 12X18H10T конструкциялық реакторлық болат үлгілерінің құрылымдық-фазалық күйінің, магниттенгендік, ісіну және коррозиялық қасиеттерінің пайдаланудан кейінгі өзгерістерін салыстырмалы зерделеу жүргізілді. Жоғары сәулелендірілген коррозияға төзімді аустенитті болаттың ескіру процестерін зерттеу, 400÷450 ºС аумақта изохрондық күйдіру нәтижесінде магниттенгендігінің жоғарылау эффекті байқалатыны, әртүрлі морфология-дағы ақаулардың туындау процестері, олардың ісіну деңгейін анықтайтын тығыздығы мен өлшемдерінің өзгеруі басталатыны көрсетілді. Радиациялық ісінудің аустениттік болаттың ақаулы құрылымның эволюциясымен, тығыздығымен, магниттелуімен және коррозияға төзімділігімен өзара байланысы анықталды.

КТМ қондырғысындағы ғылыми зерттеулердің тиімділігін қамтамасыз ету бағдрламасының мақсатына сәйкес 2008 жылы ҚР ҰЯО РМК АЭИ филиалының базасында плазмалық-шоқты эксперименттік сынақтық еліктегіш стенді құрылған болатын, оның ролі перспективалық құрылымдылық материалдардан алынған кіші көлемді үлгілерді сынау және термоядролық реакторлардың диагностикалық жабдықтарын реттеуге негізделген. Қондырғы түрлі арнайы міндеттерді шешуге арналған әмбебаптылыққа және жылдам қайта реттеу мүмкіндігіне бағытталған, сонымен қатар оның үлкен мүмкіндіктері бар және материалдарды кешендік жағдайларда оларға плазмалық ағынмен де және қуатты жылу жүктемесімен де әсер ету жағдайында сынауға мүмкіндік береді.

Термоядролық қондырғыларға сәйкес беті бар плазманың өзара әрекеттесуін зерттеу және оларды қабырғалық плазмаға модельдеу үшін пайдаланылатын плазманың стационарлық жүйелік симуляторларға шолу жүргізілді. Плазманың бетімен өзара әрекеттесуі Халықаралық Термоядролық Эксперименттік Реакторы (ITER) үшін қорғау материалдарын құрудың маңызды мәселесі болады. Плазмаға айналдырған компоненттердің негізіне бірінші қабырға және дивертор жатады. Дивертордың негізгі функциясы термоядролық синтез реакциясында жану өнімі болатын гелийді айыру және қабырғалық плазмадан шығатын жылу ағымын сіңіру болады. Қуаты диагностиканың түрлі құралдарымен бірнеше оңдаған кВт ірі жүйелік симуляторлар және шектеулі мүмкіндіктері бар бірнеше өлшемдеріне қатысты қондырғылары жеке қарастырылды. Қазіргі желілік симуляторларда тудырылған плазманың температурасы және тығыздығы SOL (scrap-off layer) плазмаға жақын, сонымен қатар бетінің атомдарын тозаңдату және эрозиясын зерттеу, бөтен бөлшектердің бетін енгізу немесеьшаңдату, үстінгі рельефті түрлендіру, блистер пайда болу ретінде компоненттердің материалдарына әсер ететін тікелей процесстерін белсенді зерттеу.

Мақалада жергілікті шикізат негізінде жоғарывольттық фарфорлы керамика дайындалды. МЕМСТ 7025-91 бойынша тығыздығы, су сіңіргіштігі, көлемдік шөгуі анықталды, құрылымы растрлы электронды микроскопия көмегімен талданып, рентген-фазалық талдау жасалды. Бастапқы күйде негізі гекцагоналды (SiO₂) және аз мөлшерде моноклинді тордан, 1150 °С-тан жоғары негізі гекцагоналды (SiO₂) және муллит (Al₂Si₂O₁₃) орторомблы тордан тұратындығы анықталды.

Қазақстанда елімізді индустриялық дамыту үшін атом энергиясын пайдалану мүмкіндіктерін негіздеу бойынша жұмыстар ұзақ уақыттар бойына жүргізілуде. Осы мақалада Қазақстан Республикасында атом станциясы құрылысын технико экономикалық негіздеудің маркетинг бөлімін әзірлеу бойынша, әсіресе реакторлық технологиялар нарығында бар салыстырмалы талдауларға қатысты жасалған жұмыстарға шолу келтірілген. Қазақстан Республикасындағы потенциалды мүмкін болатын құрылысқа арналған реакторлар жобасын талдау «ҚР Ұлттық ядролық орталығы» РМК мамандарымен әзірленген бағалау критерилері жүйесі бойынша жүргізілді. Жүргізілген бағалау барысында Қазақстан Республикасындағы потенциалды мүмкін болатын құрылысқа арналған реакторлардың неғұрлым перспективті жобалары ұсынылған болатын.

Негізгі жұмыс реакторлардың отындық материалдарына арналған табиғи шикізатты жоғары пайдалану тиімділігін қамтамасыз ететін реакторларын құру мәселелеріне, жақын келешекте атом энергетикасын дамыту екпіндерін арттыру мүмкіндігіне арналған. Осы мақсаттарға жету кезеңдері және жолдары, соның ішінде ҚР ҰЯО қызметкерлерінің жұмыстарының мысалы ретінде көрсетілген. Алғашқы кезеңдегі пайдаланылатын техникалық шешімдері ²³³U бөлуші заттар ретінде қолдануға, жылу реакторларда нейтрондардың азаюын төмендетуге негізделген. ²³²U тізбегінде нуклидтердің белсенділігін төмендету мәселелерін шешімі жылу реакторының отынында жылдам нейтрондарда бөліну бөлігін арттыру мүмкіндігіне әкелді. Жылдам-жылы реакторының құрылған келешек типі жылу реакторы үшін тән, құрамында үлкен мөлшерде емес бөлінетін заттары бар, жылдам нейтрондарда 30% дейін бөлу бөлігін арттыруды қамтамасыз етеді.

Ғарышкерліктің қазіргі даму кезеңінде өзекті болып Айға және геостационарлық орбитаға ұшу болады. Осындай ұшулардың талап етілетін энергиясымен жарақталуының өсуі инновациялық технологияларды құруды талап етеді. Осындай технологиялардың арасында ядролық зымыран қозғалтқыштары және күн энергиясын пайдалану қозғалтқыштары қарастырылады. Күн қозғалтқыштары технологиясын бағалау бойынша, экономикалық және экологиялық мәселелерде де пайда табатыны белгілі. Бірнеше жобаларда осындай қозғалтқыштар жылу энергиясының аралық аккумуляторларын пайдаланады, бұл конструкциясын күрделендіреді және қымбаттатады. Қарастырылатын нұсқада күнге қатысты күшінің бағытының кез келген іс бағытында күн қозғалтқышының жұмысының мүмкіндігін қамтамасыз ететін сұлба қолданылады. Жұмыс денесінің (сутегі) максимальды қыздыру температурасынан осындай қозғалтқыштың үлесті тартымның тәуелділігі көрсетілді. Осындай қозғалтқыштар 11 км/с орнына 8 км/с жылдамдықта Жерге қайта қайту мүмкіндігін қамтамасыз етеді, бұл ұшу қауіпсіздігін арттырады және қозғалтқыш қондырғыны қайта пайдалануды тиімді етеді.

Ауыр ядроларды бөлу негізіндегі ядролық реакторлар нейтрондардың әрекетінде уранның бөлінуін ашқаннан кейін он жыл өткеннен соң құрылды. Жеңіл ядролар синтезінің негізінде реакторларды құру әрекеттері жетпіс жылдан артық жалғастырылуда. Оларды іске асырудың негізгі бағытын табиғи технологиялар қайталайды – жоғары (жұлдызды) температуралардың әсерімен реакцияларды іске асыру. Бұл бағыт көптеген мәселермен қайшы келді және қазіргі түсінікте толық іске асыру үшін үлкен қаржы салуды талап етеді. Үдеткіш техниканы пайдалану негізінде әзірлемелер бар. Ұсынылған жұмыста D-D, D-T, D-3He реакция иондарының қарсы шоқтарды пайдаланумен синтез реакторларын құру мүмкіндігін бағалау жүргізілді. Оларды іске асыру үшін қолданылатын техникалық шешімдер, термоядролық реакторлардың алдында осындай реакторлардың басымдылығы, оларға арналған отынның атқарымдар мүмкіндігі және пайда болатын мәселелер көрсетілген.

Авиацияның 20-шы ғасырдың қырқыншы жылдары белсенді басталған турбореактивті қозғалтқыштарға ауысуы, үлкен жылдамдықтарда пропеллер жұмысының ерекшеліктерімен байланысты мәселелерді жою арқылы ұшу жылдамдықтарын едәуір арттыруға мүмкіндік берді. Аз жылдамдықтағы турбореактивтілік қозғалтқыштармен ұшу, ұзақ жылдар бойы піспекті пропеллерлік ұшақтарға қарағанда азүнемді (500 ден 700 км/сағ) болды. Авиациялық турбиналар технологиясын дамыту көп жағдайда үнемділік саласында ақауларды жойды. Бірақ, қозғалтқыштардың өзі күрделі және қымбат болды, ал соңғы жылдары үнемділігін арттыру екпіндері үлкен емес. Тасымалдаудың мөлшерінің өсуіне байланысты отынның жалпы шығындары артады. Осы бағыттағы көп мәселелер үнемді роторлы-жапырақты іштей жану қозғалтқыштарын пайдалану кезінде шешілуі мүмкін болады. Осы бағытты дамыту мүмкін болатын техникалық шешімдері көрсетілді.

Бұл мақалада осындай материалдардың бірі ретінде 12Х18Н10Т тотбаспайтын болаты таңдалып және оның бетіне детонациялық әдіспен жағылған жабынды зерттеу негізгі мақсат етілді. CCDS детонациялық жабындау кешені, Xpert PRO рентген-фазалық талдау (U = 40 kv, I = 30 mA CuKα), Phenom ProX сканерлеуші электрондық микроскобы (SEM) және DuraScan-20 микроқаттылығы анықтау әдістері қолданылды. Болаттың бетіне детонациялық әдіспен, 500 µm және 1100 µm қалыңдықта Al₂O₃ және ZrO₂ жабыны алынды. Жабынның қалыңдығы өлшеніп, элементтік талдау жүргізді. Әдеби шолулар мен зерттеулер негізінде металдың түрлі жабындармен қапталуы физико-механикалық және трибологиялық қасиеттерін арттыратыны анықталды.

Жұмыста ИВГ.1М реакторының жылутасымалдағышты салқындату жүйесінің құбыр жолдарының дәнекерлеу қосылудағы ақауларды талдау нәтижелері берілген. Салқындату жүйесінде дәнекерлеу қосыларының сапасына неғұрлым әсер көрсететін ақаулардың (жарық, жіктерінің түбіндегі балқымай қалулар) жоқ екендігі анықталды. Құбыр жолдарды дәнекерлеу технолгиясы келтірілді.

БН-350 реакторында нейтрондық сәулеленуден және «дымқыл» сақтаудан кейінгі ОТВС қаптамасы фрагменттерінің беттерінің коррозиялық зақымдануының нәтижелері ұсынылған. ТВС қабының радиациялық ісіну және сырғу нәтижесінде фрагменттерінің майысуының салыстырмалы мәні анықталды.

2015 жылдан бастап Атом энергиясы институтында рентген құрылымдылық зерттеулер Panalytical фирмасының «Empyrean» қазіргі рентген дифрактометрінде жүргізіледі. «Empyrean» – классикалық ұнтақты және зерттеулік дифрактометрінің мүмкіндігін байланыстыратын ажырату қабылеті жоғары тік орналасқан гениометрі бар өзінің мүмкіндіктері бойынша бірегей рентгендік дифрактометр. Бюджеттік бағдарламалар, коммерциялық және гранттық жобалар бойынша жұмыстардың қатары өзіне рентген құрылымдылық зерттеулерді жүргізуді енгізеді. Әр бір жұмыста үлгілер дифрограммаларды түсіру кезінде есепке алуды қажет ететін сипаттамалық ерекшеліктері бар (геометриялық өлшемдер, қалындығы, материалдың радиобелсенділігін және т.б.). Бірнеше үлгілерге арналған дифрограммалардың жаңғыртылуын, сынаманы дайындау тәсілінің жеңілділігін, радиациялық қауіпсіздігі көзқарасынан жұмысқа арналған тиімділігін қамтамасыз ету маңызды. Дифрактограммалардың сапасын құрастырушыларды қамтамасыз ету, және де рентген құбырының ресурсының экономиясының мақсаттарында дифрактограммалардың минималды саны бойынша қажетті ақпаратты алу үшін ұмтылу керек. Мақалада конструкциялық және отындық материалдарды зерттеу кезінде сәтті қолданылатын рентген фазалық талдау әдістемесінің бөлігі ұсынылған.

Аталған жұмыста термиялық және электрондық сәулелену кезіндегі титан нитриді (TiN) жабындарының құрылымдық және фазалық өзгерістерін зерттеудің эксперименттік нәтижелері берілген. Жабындық үлгілерді үздіксіз электрондық сәулелендіру ЭЛВ-4 үдеткішінде жүргізілді. 1,3 МэВ электрондар энергиясымен және 0.52·10¹⁹ e⁻/см² интегралды сәулелену дозасымен электрондық сәулелендіру TiN жабындары микроқаттылығының 20%-ға артуына әкелетіні анықталды. Жоғарыда көрсетілген режимдерде электрондық сәулеленуден кейін жабынның микроқаттылығын арттырудың негізгі факторы жаңа фазалардың, атап айтқанда Co²Ti интер-металлидінің пайда болуы болып табылатындығы анықталды.

Бұл жұмыста, радиациялық ахуалының нақты сипаты бойынша ерекшеленетін жерасты ядролық сынақтары іске асырылған № 1301 және № 1077 (бұрынғы «Балапан» сынақ алаңы) – екі ұңғыманың аумағында радиоактивті түсу іздерінде топырақтың агрегаттық фракциялары бойынша жасанды радионуклидтердің таралуын зерттеу нәтижелері келтірілген. Жарылыстың радиоактивті өнімдерінің атмосфераға күтпеген шығарындылары ілескен жерасты ядролық жарылыс жасалған № 1301 ұңғыманың аумағында ¹³⁷Cs және ⁹⁰Sr кішігірім аккумуляциясы көлемі 250 бастап 1000 мкм дейінгі аралықтағы фракцияларда өтеді. ²⁴¹Am және ^239+240Pu таралуы – басым күйде іздің жақын жатқан аймағында (250 м дейін) көлемі 250 бастап 1000 мкм дейінгі фракциялармен байытылған және басым күйде іздің алыс жатқан аймағында (700 бастап 2500 м дейінгі аралықта) 5–8 мкм және <1 мкм дейінгі фракциялармен байытылған бір-бірінен ерекшеленетін үрдіспен сипатталады. Жерасты жарылыстары радиоактивті инертті газдардың өтуі ілескен деп болжанған № 1077 ұңғыманың аумағында ¹³⁷Cs және ⁹⁰Sr басым түрде көлемі 5 мкм төмен фракцияларда, ²⁴¹Am және ^239+240Pu – көлемі 8–40 мкм және <1 мкм фракцияларда шоғырланған.