Актуальность
Идея программы состоит в выборе и реализации технологии переработки твердых радиоактивных отходов (ТРО), образованных в результате вывода из эксплуатации реакторной установки (РУ) БН-350. Для обоснования выбора и реализации технологии переработки ТРО РУ БН-350, на первом этапе, необходимо провести прогнозную оценку количества наработанных твердых радиоактивных отходов на РУ БН-350, классифицировать их по видам и активности. На втором этапе, выработать предложения по выбору технологии переработки твердых радиоактивных отходов. На третьем этапе, выбрать состав матрицы для разных видов твердых отходов и выработать рекомендации по оптимизации этапов технологии иммобилизации твердых отходов реактора БН-350.
Актуальность данной программы заключается в том, что в результате решения поставленных задач появятся методики исследования физико-химических свойств твердых отходов, наработанных на реакторной установке БН-350, согласно их классификации (активности и объему), а также результаты исследования по разработанным методикам. Будут определены основные требования к составу, структуре и физико-механическим свойствам матрицы для иммобилизации ТРО, разработана методология получения кандидатных составов матриц и их испытаний на соответствие установленным требованиям. Определен состав матрицы для разных видов твердых отходов и выработаны рекомендации по оптимизации этапов технологии иммобилизации твердых отходов реактора БН-350. В дальнейшем это позволит приступить к решению общей проблемы атомной промышленности в области обращения с РАО, обеспечить научный подход к переработке ТРО, наработанных на реакторной установке БН-350.
Выполнение работ по Программе позволит повысить компетенции РГП НЯЦ РК в области обращения с ТРО, расширить нормативно-правовую базу по обращению с ТРО, в частности, для приведения их в условно-безопасное состояние. В результате выполнения программы в НЯЦ РК будут подготовлены группы сотрудников, обладающих необходимыми знаниями в области технологии обращения с ОЯТ. Все это позволит повысить конкурентоспособность казахстанской науки в атомной отрасли.
Цель программы
Обоснование выбора и реализации технологии переработки твердых радиоактивных отходов (ТРО) реакторной установки (РУ) БН-350.
Ожидаемые результаты
Прямые результаты:
по направлению 1. «Оценка количества наработанных твердых радиоактивных отходов на реакторной установке БН-350, их классификация по видам и активности»:
- проведена классификация твердых отходов, наработанных на реакторной установке БН-350 по видам, активности и объему;
- разработаны методики исследования физико-химических свойств твердых отходов, согласно их классификации;
- получены результаты исследования физико-химических свойств разных видов твердых отходов.
по направлению 2. «Выработка предложений по выбору технологии переработки твердых радиоактивных отходов»:
- определены основные требования к составу, структуре и физико-механическим свойствам матрицы для иммобилизации;
- выработана методология получения кандидатных составов матриц и их испытаний на соответствие установленным требованиям.
по направлению 3. «Выбор метода иммобилизации твердых радиоактивных отходов, наработанных на реакторе БН-350»:
- определен состав матрицы для разных видов твердых отходов;
- выработаны рекомендации по оптимизации этапов технологии иммобилизации твердых отходов реактора БН-350.
Конечный результат:
по направлению 1. «Оценка количества наработанных твердых радиоактивных отходов на реакторной установке БН-350, их классификация по видам и активности»
Будет получен комплекс данных по видам, объему и физико-химическим свойствам ТРО РУ БН-350.
по направлению 2. «Выработка предложений по выбору технологии переработки твердых радиоактивных отходов»:
Будут выработаны предложения по оптимизации технологии иммобилизации ТРО РУ БН-350 с учетом их актуализированных свойств.
по направлению 3. «Выбор метода иммобилизации твердых радиоактивных отходов, наработанных на реакторе БН-350»:
Будут определен/определены составы/состав матрицы и рекомендации по оптимизации технологии иммобилизации твердых отходов реакторной установки БН-350.
Экономический эффект будет заключаться в получении собственной технологии по иммобилизации твердых радиоактивных отходов, наработанных в результате эксплуатации реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем. Оптимизация имеющейся технологии иммобилизации ТРО будет направлена на ее упрощение, без потери качества матрицы, что позволит удешевить стоимость технологического процесса.
Экологический эффект заключается в снижении негативного влияния РАО на людей и окружающую природную среду, путем сбора информации, классификации и разработке матриц для надежной изоляции отходов, принимая во внимание особенности агрегатного состояния, радионуклидного состава, физико-механических, химических и биологических свойств.
Предложения по концепции обращения с РАО, наработанных на ядерных установках Республики Казахстан, будут являться базой для разработки технических подходов к иммобилизации, хранению и захоронению отходов.
Социальный эффект заключается в:
- расширении нормативно-правовой базы по обращению с ТРО, в частности, для приведения их в условно-безопасное состояние;
- участии в международных программах по обращению с РАО, повышении компетенций в данной области;
- повышении конкурентоспособности казахстанской науки в атомной отрасли.
Область применения результатов – обращение с РАО, обеспечение радиационной безопасности населения и окружающей среды, подготовка специалистов для атомной отрасли.
В результате реализации программы будут обеспечены:
Публикация не менее 6 (шести) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях по научному направлению программы, входящих в 1 (первый), 2 (второй) и (или) 3 (третий) квартиль по импакт-фактору в базе данных Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе данных Scopus не менее 50 (пятидесяти). Публикация не менее 7 (семи) статей в журналах, рекомендованных КОКНВО.
Публикация не менее 1 (одной) монографии или учебных пособии в казахстанских издательствах.
Получение не менее 1 (одного) патента в зарубежных патентных бюро (европейском, американском, японском) или не менее 1 (одного) зарубежного или международного патента, включенного в базу данных Derwent Innovations Index (Web of Science, Clarivate Analytics) либо не менее 3 (трех) объектов интеллектуальной собственности, зарегистрированных в Национальном Институте интеллектуальной собственности Республики Казахстан.
Основные результаты НИР
В 2024 году получены следующие результаты:
– Выполнена классификация твердых отходов наработанных на реакторной установке БН-350 по видам, активности и объему,
– Выполнено описание характеристик отходов, подлежащих включению в матрицу (осадки, шламы, ионно-обменные смолы или просыпи облученного материала), согласно технической документации,
– Собрана информация о твердых отходах, наработанных на реакторной установке БН-350,
– Разработаны методики исследования физико-химических свойств твердых отходов, согласно их классификации,
– Выполнен обзор методик переработки твердых радиоактивных отходов, которые могут быть применимы к отходам, наработанным на реакторной установке БН-350,
– Разработаны методики исследования физико-химических свойств твердых отходов, согласно их классификации,
– Получены результаты исследования физико-химических свойств разных видов твердых отходов,
– Отобраны образцы из разных видов твердых отходов с территории «Мангистауского атомного-энергетического комбината»,
– Получены результаты исследования физико-химических свойств разных видов твердых отходов,
– Подготовлены технические справки по характеризации каждого вида отходов, реакторной установке БН-350.
В 2025 году получены следующие результаты:
– Сформулированы основные требования к составу, структуре и физико-механическим свойствам матрицы для иммобилизации,
– Выработаны предложения по методологии получения кандидатных составов матриц и их испытаний на соответствие установленным требованиям,
– Составлена программа исследований и испытаний составов матриц, в которые заключены твердые радиоактивные отходы,
– Разработана программа испытания по подбору соотношений компонентов матрицы для иммобилизации твердых отходов, на основании разработанной методологии,
– Разработана программа НИР по тестированию образцов матрицы на соответствие требованиям к составу, структуре и физико-механическим свойствам.
В 2026 году ожидается получение следующих результатов:
– Будут получены результаты исследований матриц, полученных в лабораторных условиях,
– Будут подобраны научно обоснованные соотношения компонентов кандидатных матриц,
– Будут созданы стандартные образцы кандидатных матриц для тестирования,
– Будут получены результаты тестирования матриц и проверки их соответствия требованиям к составу, структуре и физико-механическим свойствам,
– Будут сформулированы рекомендации по оптимизации этапов технологии иммобилизации твердых отходов реактора БН-350,
– Будут выбраны матрицы, с наиболее высокими показателями соответствия установленным требованиям,
– Будет выполнена оценка стоимости сырья для матриц,
– Будет выполнена оценка стоимости материалов и оборудования для реализации этапов иммобилизации,
– Будет предложен оптимальный метод иммобилизации твердых отходов с учетом полученных результатов.
По результатам работ в 2024 – 2025 гг опубликованы:
Статьи в журналах, входящих в базы данных Scopus /WoS
1. Mukhamedov N.; Toleubekov K.; Vityuk G.; Bekmuldin M.; Dolzhikov S. Decommissioning of the BN-350 Fast Neutron Reactor: History Review and Current Status. Energies 2025, 18, 3486. https://doi.org/10.3390/en18133486
2. Mukhamedov N.; Baklanov V.; Moldagulov M.; Toleubekov K.; Surayev A.; Yagudin A.; Kanatnikov S. The BN-350 Reactor Decommissioning: Quantitative Analysis and Prospects for Solid Radioactive Waste Management. Energies 2025, 18, 4651. https://doi.org/10.3390/en18174651
Статьи в журналах, рекомендованных КОСНВО
1. Витюк Г.А., Мухамедов Н.Е., Витюк В.А., Иркимбеков Р.A., Жанболатов О.М., Куздеубай А.А., Мухамедиев А.К. Обоснование безопасности транспортировки отработавшего ядерного топлива реактора ИВГ.1М // Вестник НЯЦ РК, 2025. – Вып. 3(103). – С. 37-49. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2025-3-37-49
2. Қабдылқақов Е.А., Сураев А.С., Мухамедов Н.Е., Должиков С.А., Пахниц А.В. Моделирование омического нагрева электрода установки электрошлакового переплава в программном пакете ANSYS // Вестник НЯЦ РК. – 2025. – Вып. 3(103). – С.147-155. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2025-3-147-155
3. Секен Д.М., Сураев А.С., Мухамедов Н.Е., Иркимбеков Р.А., Жанболатов О.М. ВВЭР-1000 РЕАКТОРЫНЫҢ ЖБҚ ІШІНДЕ БІРІНШІ ОТЫНДЫҚ ЦИКЛДАН КЕЙІНГІ РАДИОНУКЛИДТЕРДІҢ ЖИНАЛУЫН ЕСЕПТЕУ // Вестник НЯЦ РК. – 2025. – Вып.4(104). – С.119-126. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2025-4-119-126
Патенты
1. Патент РК на полезную модель №11611 Защитно демпфирующий кожух для транспортировки и хранения ампульных облучательных устройств / Мухамедов Н.Е., Витюк В.А., Пахниц А.В., Сураев А.С., Витюк Г.А., Должиков С.А., Богомолова И.Н. заявитель и патентообладатель РГП НЯЦ РК – № 2025/1389.2; заявл. 17.09.2025; опубл. 26.12.2025; Бюл № 52.
Материалы НИР были апробированы на XI международной конференции «Семипалатинский испытательный полигон: наследие и перспективы развития научно-технического потенциала» которая прошла в г. Курчатов с6 по 10 октября 2025 г., а также на XI Международной конференции «Современные проблемы ядерной энергетики и ядерных технологий», состоявшейся в г. Ташкент (Республика Узбекистан) с 14 по 16 октября 2025 г.