Шағын реакторлардың дәуірі: АҚШ тәжірибесі Қазақстанға қаншалықты тиімді

Ескі реакторлардан жаңа технологияға

Тарихқа үңілсек, АҚШ-та атом электр станцияларында энергия өндіру 1958 жылы басталды. Бүгінде елдің 28 штатындағы 57 атом электр станциясында 96 коммерциялық ядролық реактор жұмыс істейді. Атом энергетикасы жалпы электр өндірісінің 18,2%-ын немесе шамамен 98 ГВт қуатты қамтамасыз етіп, табиғи газдан кейінгі екінші ірі энергия көзі саналады.

Алайда бүгінде сала жаңа сын-қатерлерге тап болып отыр. Елдегі реакторлардың орташа пайдалану мерзімі 44 жылға жеткен. Ал қолданыстағы атом электр станцияларының басым бөлігі 1970–1990 жылдары салынған. Осыған байланысты ел атом энергетикасын жаңғыртуға кіріскенімен, бұл процесс баяу жүріп жатыр.

Соңғы бірнеше онжылдықта елде небәрі екі жаңа реактор – Джорджия штатындағы Vogtle АЭС-інің №3 және №4 энергоблоктары ғана іске қосылды. Құрылысы 2024 жылы аяқталған жоба бірнеше жылға кешігіп, бастапқы сметадан әлдеқайда қымбатқа түскені тағы бар.

Сонымен қатар ескірген қуаттар кезең-кезеңімен істен шығарылуда. АҚШ-тың Ядролық реттеу комиссиясының мәліметінше, қазіргі таңда 15 алаңдағы 19 коммерциялық реактор жабылудың алдында тұр.

Соған қарамастан, Вашингтон атом энергетикасының рөлін күшейтуді көздейді. Биыл 23 маусымда АҚШ Энергетика министрлігі Westinghouse компаниясының AP1000 реакторларын салуға арналған бес жобаны қолдайтынын жариялады. Бұл жобалар 2030 жылға дейін елде 10 жаңа атом реакторын іске қосуды мақсат етеді.

Дегенмен АҚШ-тың басты басымдығы дәстүрлі ірі атом электр станцияларын салуда емес. Ел құрылыс мерзімі қысқа, құны төмен әрі икемділігі жоғары шағын модульдік реакторларды (SMR) дамытуға басымдық беріп отыр. Дәл осы технология АҚШ атом энергетикасының келесі даму кезеңінің негізіне айналмақ.

SMR – АҚШ-тың энергетикалық таңдауы

АҚШ-тың атом энергетикасы бүгінде бірнеше күрделі мәселемен бетпе-бет келіп отыр. Ең алдымен, дәстүрлі атом электр станцияларын салу орасан зор қаржы мен ұзақ уақытты талап етеді. Жобалар көбіне бастапқы сметадан асып, құрылысқа рұқсат алу мен лицензиялау рәсімдері жылдарға созылады.

Мәселен, жаңа реакторлардың құрылысына рұқсатты АҚШ-тың Ядролық реттеу комиссиясы (NRC) береді. Өтінімді қарау бес жылға дейін жалғасса, станцияның құрылысына тағы бес жыл немесе одан да көп уақыт қажет. Соның салдарынан ондаған жыл ішінде елде жаңа ядролық қуаттар өте аз көлемде ғана іске қосылды.

Бұл жағдай АҚШ әкімшілігінің алға қойған мақсатымен үйлеспейді. Дональд Трамптың әкімшілігі 2050 жылға қарай елдегі атом энергетикасының жалпы қуатын төрт есе арттырып, 400 ГВт-қа жеткізуді жоспарлап отыр. Мұндай ауқымды міндетті тек дәстүрлі ірі атом электр станциялары арқылы орындау қиын.

Сондықтан АҚШ шағын модульдік реакторларға (SMR) ерекше назар аудара бастады. Дәстүрлі реакторлардың қуаты әдетте 550–1500 МВт аралығында болса, SMR реакторларының қуаты 300 МВт-тан аспайды. Ал микрореакторлардың қуаты 20 МВт-қа дейін жетеді.

SMR технологиясы модульдік қағидатқа негізделген. Тарқата айтсақ, реактордың негізгі бөліктері зауытта дайындалып, құрылыс алаңына дайын күйінде жеткізіледі. Соның арқасында құрылыс мерзімі қысқарып, шығын мен жобалық тәуекелдер азаяды. Сонымен қатар мұндай реакторларды әртүрлі өңірлерде орналастыру әлдеқайда оңай.

Мұндай технологияға қызығушылықтың артуына тағы бір себеп – электр энергиясына сұраныстың өсуі. АҚШ үкіметінің мәліметінше, 2024 жылы деректерді өңдеу орталықтары елдегі өндірілген электр энергиясының 4–5%-ын тұтынған. Ал 2028 жылға қарай көрсеткіш шамамен үш есеге ұлғаюы мүмкін.

Сарапшылардың болжамынша, алдағы он жылда АҚШ-та электр энергиясын тұтыну шамамен 20%-ға артады. Өсімнің негізгі драйвері – жасанды интеллект пен цифрлық экономиканың дамуына қызмет көрсететін деректерді өңдеу орталықтарының көбеюі.

Технологияның қандай түрлері бар?

Қазіргі уақытта АҚШ-та шағын модульдік реакторлардың (SMR) бірнеше технологиялық бағыты қатар дамып келеді. Олар бір-бірінен салқындату тәсілімен, құрылымдық ерекшелігімен және қолданылу саласымен ерекшеленеді.

Ең кең таралғаны – сумен салқындатылатын реакторлар. Бұл – дәстүрлі атом реакторларының ықшамдалған нұсқасы. Олар ірі атом электр станцияларында қолданылып жүрген, тиімділігі дәлелденген технологияларға негізделген.

Ал жоғары температуралы газбен салқындатылатын реакторларда (HTGR) нейтрондарды баяулатқыш ретінде графит, ал жылутасымалдағыш ретінде гелий пайдаланылады. Жұмыс температурасының жоғары болуы мұндай реакторларды электр энергиясын өндіруге ғана емес, сутегі өндірісі секілді энергияны көп қажет ететін өнеркәсіптік процестерде де қолдануға мүмкіндік береді.

Бұдан бөлек, балқытылған тұзды реакторлар (MSR) да қарқынды дамып келеді. Олар жоғары температурада жұмыс істеп, бір мезгілде электр энергиясы мен өнеркәсіпке қажетті жылу энергиясын өндіре алады.

Тағы бір перспективалы бағыт – натриймен салқындатылатын реакторлар (SCR). Бұл технологияда су орнына сұйық натрий қолданылады. Соның нәтижесінде реактордың тиімділігі артып, ядролық отын барынша толық пайдаланылады.

Осылайша, АҚШ әртүрлі технологиялық шешімдерді қатар дамыта отырып, шағын модульдік реакторларды энергетикамен қатар өнеркәсіп, сутегі өндірісі және басқа да салаларда тиімді пайдалануға мүмкіндік беретін әмбебап платформа ретінде қалыптастыруды көздейді.

Мемлекеттік қолдау

АҚШ-та шағын модульдік реакторларды (SMR) дамыту мемлекеттік саясаттың басым бағыттарының біріне айналды. Соңғы жылдары федералдық билік салаға қомақты қаржы бөліп, жаңа технологияларды өндіріске енгізуді жеделдетуге күш салып келеді.

Соның бір дәлелі – 2025 жылғы наурызда АҚШ Энергетика министрлігінің (DOE) SMR жобаларын қолдауға 900 млн доллар бөлетінін жариялауы. Қаржы жаңа реакторлық технологияларды дамытуға, оларды коммерциялық секторда және Қорғаныс министрлігінің нысандарында пайдалануға бағытталған. Бағдарламаға Aalo Atomics, Antares Nuclear, Deep Fission, Last Energy, Oklo секілді жетекші америкалық компаниялар қатысып жатыр.

Әсіресе, SMR технологиясын әскери инфрақұрылымда қолдануға ерекше көңіл бөлінуде. Осы мақсатта өткен жылы АҚШ Қорғаныс министрлігі Janus бағдарламасын іске қосты. Жоба аясында тоғыз әскери базаны электр энергиясымен қамтамасыз ететін тасымалданатын микрореакторлар желісін құру жоспарланған. Ол әскери нысандардың энергетикалық тәуелсіздігін арттырады.

Сонымен қатар АҚШ Әскери-әуе күштері де өз бағдарламасын жүзеге асыруда. Оның аясында Аляска штатындағы Эйельсон әскери-әуе базасында елдегі алғашқы ядролық микрореактор іске қосылмақ. Жобаны Oklo компаниясы жүзеге асырады. Компания қуаты 1–5 МВт болатын, натриймен салқындатылатын Aurora реакторын әзірлеп жатыр. Оны пайдалануға беру 2027 жылға жоспарланған.

АҚШ тәжірибесі Қазақстанға не береді?

Қазақстан да шағын модульдік реакторларды (SMR) дамытуға бағытталған халықаралық бастамаларға белсенді қатысып келеді. Соның бірі – АҚШ-тың FIRST (Foundational Infrastructure for Responsible Use of Small Modular Reactor Technology) бағдарламасы. АҚШ Мемлекеттік департаментінің Қарусыздану және таратпау бюросының қауіпсіздікке жәрдем бағдарламалары жөніндегі мемлекеттік хатшының орынбасарының көмекшісі Шона Уилсонның айтуынша, Қазақстан осы бағдарламаға қатысатын 50 елдің бірі. Бағдарлама серіктес мемлекеттерге SMR технологияларын қауіпсіз енгізуге қолдау көрсетуді көздейді.

Вашингтонда өткен Trans-Caspian Forum 2026 форумында Шона Уилсон Қазақстанның бұл бағыттағы маңызды серіктес екенін атап өтті.

– Қазақстан FIRST бағдарламасына төрт жылға жуық уақыттан бері қатысып келеді. Біз техникалық-экономикалық негіздеме әзірлеуді, сондай-ақ Алматыда SMR диспетчерлік қызметінің оқу тренажерін орналастыруды жоспарлап отырмыз. Ол болашақта сала мамандарын даярлайтын оқу орталығына айналады, – деді ол.

Ал New Lines Institute for Strategy and Policy институтының аға ғылыми қызметкері Джастин Берк SMR технологиялары Қазақстан үшін бірнеше бағытта тиімді болуы мүмкін екенін айтады.

Ең алдымен, бұл – су тапшылығы мәселесі. Сарапшының айтуынша, шағын модульдік реакторлар ірі атом электр станцияларына қарағанда салқындатуға әлдеқайда аз су пайдаланады, ал кейбір жаңа үлгілері мүлде суды қажет етпейді. Бұл – Қазақстан үшін басты артықшылық.

– Алдағы бірнеше жылда су пайдаланбайтын SMR технологиялары кеңінен қолданыла бастайды деп ойлаймын, – деді Джастин Берк.

Сарапшының пікірінше, SMR цифрлық экономиканы дамытуға да серпін бере алады. Мысалы, олар Nvidia мен Firebird компаниялары Қазақстан Үкіметімен бірлесіп Павлодар облысында салуды жоспарлап отырған деректерді өңдеу орталықтарын энергиямен қамтамасыз етуге қолайлы. Жобаға шамамен 125 МВт қуат қажет болса, бір SMR реакторы 300 МВт-қа дейін электр өндіре алады. Сонымен қатар мұндай реакторларды жылдам салуға, қажет болған жағдайда қуатын кезең-кезеңімен арттыруға болады.

Джастин Берктің айтуынша, бір немесе екі ірі деректерді өңдеу орталығын бір ғана шағын модульдік реактор энергиямен қамтамасыз ете алады. Бұл электр энергиясын тұтынушыға жақын жерде өндіруге мүмкіндік беріп, ұлттық электр желісіне түсетін жүктемені азайтады.

SMR технологиясының тағы бір еркшелігі – климаттық мақсаттарға қол жеткізуге ықпал етуі. Бүгінде Қазақстандағы электр энергиясының басым бөлігі көмір станцияларында өндіріледі. Сондықтан шағын модульдік реакторларды пайдалану көмірге тәуелділікті біртіндеп азайтып, энергетиканы экологиялық тұрғыдан жаңғыртуға мүмкіндік береді.

Сарапшының пікірінше, Қазақстан мен АҚШ арасындағы ядролық энергетика саласындағы ынтымақтастық екі тарапқа да тиімді.

– Қазақстан ядролық энергетикадағы әріптестерін әртараптандыруға мүдделі. Ал АҚШ стратегиялық маңызды пайдалы қазбалармен қатар, ядролық энергетика саласындағы ынтымақтастықты дамытуға қызығушылық танытып отыр, – деді Джастин Берк.

Жалпы, АҚШ тәжірибесі шағын модульдік реакторлардың ұлттық электр желісі үшін ғана емес, шалғай елді мекендерді, өндіріс орындарын, деректерді өңдеу орталықтары мен басқа да стратегиялық нысандарды тұрақты энергиямен қамтамасыз етудің тиімді шешімі екенін көрсетті. Қазақстан үшін де бұл технология өсіп келе жатқан электр энергиясына сұранысты қамтамасыз етуге, цифрлық экономиканы дамытуға және көміртегі шығарындыларын азайтуға мүмкіндік беретін маңызды бағыттардың біріне айналуы мүмкін.