«Росэнергоатом» планирует наращивать объемы производства кобальта-60

Почти половина всех произведенных в мире одноразовых медицинских изделий стерилизуют гамма-излучением. Необходимые для этой процедуры гамма-лучи возникают вследствие распада радиоактивного изотопа — кобальта-60. Его же активно используют для диагностики и лечения онкозаболеваний. «Росэнергоатом» — один из основных производителей Co-60 в мире и планирует наращивать объемы. К программе производства кобальта-60 недавно подключили еще один энергоблок на Курской АЭС.

На полтора года быстрее

На российских АЭС успешно используют уникальную способность канальных энергетических реакторов вместе с выработкой электроэнергии производить источники излучения, применяемые в медицине, сельском хозяйстве и многих отраслях промышленности.

На Курской АЭС практическим началом этой работы стала загрузка в ноябре 2018 года дополнительных кобальтовых поглотителей (ДКП) в реакторную установку четвертого энергоблока в рамках реализации проекта «Росэнергоатома» по промышленному производству кобальта-60.

«Процесс загрузки ДКП ничем не отличается от загрузки штатных дополнительных поглотителей с карбидом бора, а их использование не меняет нейтронно-физические характеристики реакторной установки. Кобальтовый, как и борный, поглотитель, образно говоря, держит в узде паровой коэффициент реактивности. Все работы по кобальту-60 проводятся с обеспечением высокого уровня ядерной и радиационной безопасности», — говорит заместитель главного инженера по безопасности и надежности Курской АЭС Денис Перегуда.

До июня 2019 года на станции произведена загрузка 27 ДКП с никелированным природным кобальтом-59. Плановый срок их «созревания» (трансформации в изотоп кобальт-60) был назначен в пять лет. Однако благодаря усилиям ученых и специалистов-практиков кобальтовые сборки на Курской АЭС будут извлечены гораздо раньше.

Из-за отсутствия горячих камер на этой станции невозможно выполнять прямые измерения уровня готовности продукта. Их производят расчетным путем с использованием программного обеспечения, разработанного НИКИЭТ. Оно введено в промышленную эксплуатацию 30 июня прошлого года. Программа обсчитывает мощности соседних топливных каналов, возле которых размещены дополнительные кобальтовые поглотители. Если скорость накопления активности недостаточна, специалисты имеют возможность сделать перегрузку ДПК или загрузить в соседний топливный канал свежую кассету с топливом. Есть и другие возможности для маневра.

Контроль активности ведут специалисты отдела ядерной безопасности и надежности ядерно-энергетической установки и отдела радиационных технологий Курской АЭС. Благодаря их точным расчетам выгрузка дополнительных кобальтовых поглотителей здесь прогнозируется раньше, чем планировалась изначально.

Кухня изотопа

Процесс производства Cо-60 довольно прост. Металлический кобальт-59 специалисты помещают в мишень (капсулу) из циркония или нержавеющей стали, устанавливают в облучательное устройство и опускают в технологический канал реактора РБМК.

После выдержки до нужной активности мишени извлекают, вскрывают в горячей камере, кобальт-60 сортируют по активности и отгружают заказчику.

Так и только так процесс протекал до сих пор на Ленинградской АЭС — флагмане промышленной выработки Со-60. С апреля 2022 года на Курской и Смоленской АЭС он изменен в самой существенной части — вскрытии (разборке) мишени.

Кобальт-60 — высокоактивный материал, он требует соответствующей защитной изоляции. Поэтому при вскрытии сборки с мишенями используют специальные горячие камеры. На российских АЭС с РБМК они есть только на ЛАЭС, чем и объясняется исключительное положение этого предприятия как единственного производителя промышленного кобальта-60 на атомных станциях страны до 2017 года.

Сейчас совместными усилиями ученых НИКИЭТ и специалистов концерна и «Атомэнергопроекта» найдено техническое решение проблемы. С 2018 года разработана уникальная технология разборки мишеней в приреакторном бассейне выдержки, в которой роль поглотителя гамма-излучения играет толща воды.

Выгрузка таким способом возможна благодаря монтажу специального оборудования, которое сейчас находится в стадии изготовления. Специальными штангами кобальтовые поглотители разбирают на звенья, и затем персонал, прошедший специальное обучение, извлекает их из бассейна выдержки.

«С помощью специально разработанного контейнера мы перегружаем звенья в транспортный контейнер для последующей их разборки на ЛАЭС, окончательной подготовки продукта и передачи его заказчику», — поясняет начальник отдела радиационных технологий Курской АЭС Николай Кушковой.

Объемы растут

Программа производства кобальта-60 на Курской АЭС сегодня значительно расширилась, в проекте задействован и реактор третьего энергоблока. Первый стержень дополнительного кобальтового поглотителя со стартовым материалом для наработки кобальта-60 загружен в него в мае. Всего при постоянном контроле нейтронно- физических характеристик реакторной установки будет загружено столько же, сколько и на четвертом блоке, — 27 ДКП. Каждый дополнительный кобальтовый поглотитель — это 1152 таблетки никелированного природного кобальта-59.

«С момента загрузки кобальтовых поглотителей на четвертом энергоблоке команда Курской станции приобрела большой опыт, подтвердила безопасность и надежность работ. Проект зарекомендовал себя исключительно положительно, — комментирует Николай Кушковой. — Кобальт-60 имеет стабильно высокий коммерческий спрос на российском и мировом рынках. Объемы планируемого к наработке кобальта-60 на третьем энергоблоке Курской АЭС уже законтрактованы на весь период эксплуатации энергоблока».

Помимо кобальта-60, на Курской АЭС начали подготовку к производству медицинских изотопов. «Производство изотопов — перспективное направление, за ним будущее, — подчеркивает заместитель главного инженера по безопасности и надежности Денис Перегуда. — Но главная цель нашей деятельности в этом направлении — благополучие и здоровье сограждан. Атом служит им не только своей энергетической составляющей. Он помогает обеззараживать продукты питания, стерилизовать медицинские изделия, нейтрализовать раковые клетки, выполнять другую полезную для человека работу».

НА ПОДХОДЕ ЙОД, МОЛИБДЕН И ЛЮТЕЦИЙ

К 2025 году «Росэнергоатом», используя свои компетенции и парк канальных реакторов РБМК-1000, планирует более чем в два раза увеличить наработку наиболее востребованных медицинских изотопов одновременно на трех АЭС: Ленинградской, Смоленской и Курской. Это нужно для обеспечения основными сырьевыми медицинскими изотопами российских производителей радиофармпрепаратов. Уже с 2023 года на Ленинградской АЭС расширится номенклатура производимых изотопов — появится новый перспективный продукт лютеций-177. С 2024 года станет возможной наработка изотопов йода-131, молибдена-99 и лютеция-177 на Смоленской и Курской АЭС.