Ұлыбритания атомдық энергия агенттігі: термоядролық энергияны дамыту және ядролық технологиялар эволюциясы

Ұлыбритания атом энергия агенттігі – термоядролық энергияны дамытатын мемлекеттік ұйым. Еуропалық зерттеулерге қатысады, JET құрылғысында рекордты нәтижелерге қол жеткізді.

6 мин оқу

100%

Дереккөз: United Kingdom Atomic Energy Authority — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Ұлыбританияның үкіметтік зерттеу ұйымы

Ұлыбританияның Атом энергиясы жөніндегі басқармасы – синтез энергиясын дамытуға жауапты Ұлыбританияның үкіметтік зерттеу ұйымы. Ол Энергия қауіпсіздігі және таза нөлдік (DESNZ) департаментінің атқарушы, ведомстволық емес мемлекеттік органы болып табылады. Басқарма Оксфордширдегі Калхамда Ұлыбритания мен Еуропалық синтез энергиясын зерттеу бағдарламаларына, соның ішінде әлемдегі ең қуатты жұмыс істейтін синтез құрылғысы – Joint European Torus (JET) бағдарламасына бағытталған. Зерттеудің мақсаты – термоядролық энергияны болашақта коммерциялық тұрғыдан тиімді, экологиялық жағынан жауапты энергия көзі ретінде дамыту. 2021 жылдың желтоқсан айында JET-те жұмыс істейтін ғалымдар мен инженерлер тұрақты синтез энергиясының рекордтық 59 мегаджоулін көрсетті. JET-тің соңғы дейтерий-тритий эксперименттерінде (DTE3) жоғары синтез қуаты 5 секунд бойы тұрақты түрде өндірілді, нәтижесінде 0,2 миллиграмм отынды пайдалану арқылы 69 мегаджоульдік рекорд орнатылды. JET жұмысын тоқтатты және оны жою жұмыстары басталды. Ұлыбританияның Атом энергиясы жөніндегі басқармасы Калхам ғылыми орталығына ие және Харвелл кампусындағы үлесіне қатысады, сондай-ақ екі орынды ғылым мен инновацияға негізделген бизнес үшін дамытуға қатысады. 1954 жылы құрылған кезде басқарма Ұлыбританияның азаматтық және қорғаныс салаларындағы барлық ядролық бағдарламасына, сондай-ақ ядролық объектілерді бақылауға жауапты болды. Ол ядролық (фиссиондық) энергияны дамытуға үлкен үлес қосты, ядролық технологияның дамуын қадағалады және көптеген ғылыми зерттеулер жүргізді. Алайда, 1970 жылдардың басынан бастап оның жұмыс салалары біртіндеп қысқартылды, функциялар басқа мемлекеттік ұйымдарға және жеке секторға берілді. UKAEA сонымен қатар, ядролық саладағы ұзақ тәжірибесіне байланысты, сыртқы ұйымдар үшін қауіпсіздік пен сенімділік туралы бағалау жүргізуге қатысты.

21 ғасыр

2004 жылғы Энергия туралы заңға сәйкес, 2005 жылдың 1 сәуірінде Ұлыбританияның арнайы ядролық полиция күштері – Ұлыбритания Атом Энергиясы Агенттігінің (UKAEA) констебли, Азаматтық Ядролық Констебли ретінде қайта құрылды. Күштің жауапкершілігі де агенттік шеңберінен алынып, Азаматтық Ядролық Полиция Органына берілді. 2004 жылғы заң сондай-ақ 1 сәуір 2005 жылы Ұлыбританияның ядролық объектілерін жоюға байланысты міндеттемелерді қабылдаған және жауапкершілікке алған Ядролық Объектілерді Жою Органын (NDA) құрды. Агенттік Dounreay, Harwell, Windscale, Winfrith және Culham-дағы JET объектілерін жою жұмыстары бойынша NDA-ның мердігері болды. 2008 жылдың 1 сәуірінде Агенттік NDA-мен өзара міндеттемелерін орындау үшін ірі қайта құрылымдау жариялады. Қазіргі компанияның тәжірибесіне негізделген, жаңа толыққанды еншілес компания UKAEA Limited құрылды, ол Ұлыбритания мен халықаралық нарықтарда ядролық объектілерді жою және қоршаған ортаны қалпына келтіру саласындағы басқару және консалтингтік қызметтерге бағытталды. Сонымен қатар, Dounreay Site Restoration Limited (DSRL) Dounreay-дегі Агенттіктің қолданыстағы командасынан құрылды және денсаулық сақтау және қауіпсіздік жөніндегі атқарушы органнан лицензия алды. DSRL Ұлыбритания Атом Энергиясы Агенттігінің еншілес компаниясы болды. Осы өзгерістермен қатар, Камбриядағы Windscale объектісі Sellafield Ltd компаниясына берілді, ол NDA-мен келісімшарт бойынша лицензия алған компания, және денсаулық сақтау және қауіпсіздік жөніндегі атқарушы орган мен қоршаған ортаны қорғау және қауіпсіздік реттеуші органдарының тығыз тексерулерінен өтті. Объектідегі Агенттіктің қызметкерлерінің көп бөлігі Sellafield Ltd компаниясына ауысты. 2009 жылдың 2 ақпанында Агенттік қайта құрылымдаудың келесі кезеңін жариялады. Research Sites Restoration Limited (RSRL) Оксфордширдегі Harwell және Дорсеттегі Winfrith командаларынан құрылды және Денсаулық сақтау және қауіпсіздік атқарушы органынан осы объектілерді пайдалануға лицензия алды. RSRL Harwell және Winfrith объектілерін жою бағдарламаларын NDA атынан жалғастырды. RSRL сондай-ақ UKAEA Limited-тің еншілес компаниясы болды. 2009 жылдың қазан айында Babcock International Group plc компаниясы Агенттіктің ядролық объектілерді жоюға арналған еншілес компаниясы UKAEA Limited-ті, соның ішінде оның еншілес компаниялары DSRL және RSRL-ді сатып алды. 2009 жылы Құлхам синтез энергиясы орталығы (CCFE) Ұлыбританиядағы синтез зерттеулерінің жаңа атауы ретінде іске қосылды. 2014 жылы UKAEA JET үшін жасалған қашықтан басқару жүйесінен алынған тәжірибе негізінде жаңа зерттеу саласын құру туралы хабарлады, ол күрделі жағдайлардағы қашықтықтан қолдану (RACE) атты робототехника орталығын құрды. Агенттік соңғы жылдары Калхамдағы объектілерін кеңейтуді жалғастырды, 2016 жылы Материалдарды зерттеу объектісі ашылды және Оксфордширдің жоғары білікті шеберлерін оқыту орталығы құрылды.

Following the Energy Act 2004, on 1 April 2005 the UK's specialist nuclear police force, the UK Atomic Energy Authority Constabulary, was reconstituted as the Civil Nuclear Constabulary. Responsibility for the force was also removed from the authority and transferred to the Civil Nuclear Police Authority. The 2004 Act also established the Nuclear Decommissioning Authority (NDA), which on 1 April 2005 took ownership and responsibility for the liabilities relating to the cleanup of UK nuclear sites. The authority became a contractor for the NDA for the decommissioning work at Dounreay, Harwell, Windscale, Winfrith and the JET facilities at Culham. On 1 April 2008, the Authority announced a major re structuring to meet its decommissioning obligations with the NDA. A new wholly owned subsidiary, UKAEA Limited, was formed with established expertise from the existing company, to focus on nuclear decommissioning and environmental restoration management and consultancy in the United Kingdom and international markets. At the same time, Dounreay Site Restoration Limited (DSRL) was formed out of the existing Authority team at Dounreay and was licensed by the Health and Safety Executive to operate the site and carry out its decommissioning under the Authority's management. DSRL became a subsidiary of United Kingdom Atomic Energy Authority Limited. In parallel with these changes, the site at Windscale in Cumbria was transferred to Sellafield Ltd, a site licence company under contract to the NDA, following close review and scrutiny by the Health and Safety Executive and environmental and security regulators. The majority of authority employees at the site transferred to Sellafield Ltd.

On 2 February 2009, the authority announced the next stage in restructuring. Research Sites Restoration Limited (RSRL), was formed from the existing teams at Harwell in Oxfordshire and Winfrith in Dorset and licensed by the Health and Safety Executive to operate those sites. RSRL continued the decommissioning programmes for Harwell and Winfrith on behalf of the NDA. RSRL also became a subsidiary of UKAEA Limited. In October 2009, Babcock International Group plc acquired UKAEA Limited, the nuclear clean up subsidiary of the authority, including its subsidiary companies DSRL and RSRL. In 2009 the Culham Centre for Fusion Energy (CCFE) was launched as the new name for the home of United Kingdom fusion research. In 2014 UKAEA announced the creation of a new branch of research, using expertise gained from the remote handling system created for JET to form a new centre for robotics known as RACE (Remote Applications in Challenging Environments). The Authority has continued to expand its facilities at Culham in recent years, with the opening of a Materials Research Facility in 2016 and creation of the Oxfordshire Advanced Skills apprentice training centre.

Ағымдағы қызмет

Біріккен Корольдіктің Атом энергиясы жөніндегі басқармасы өз миссиясын "Тұрақты термоядролық энергияны жеткізуді жетекшілік ету және ғылыми және экономикалық пайданы барынша арттыру" деп белгілейді. Оның ғылыми-зерттеу бағдарламаларына Калхамда орналасқан бірнеше зертханалар және басқа да объектілер кіреді.

Кулхам синтез энергиясы орталығы (CCFE)

Ұлыбританияның термоядролық зерттеулер жөніндегі ұлттық зертханасы CCFE болашақ термоядролық электр станцияларының физикалық негізін анықтау үшін плазма теориясы мен модельдеу саласында зерттеулер жүргізеді. Сондай-ақ, ол токамак термоядролық реакторларының материалдарын және инженерлік технологияларын зерттейді. CCFE бағдарламасының негізгі бөлігі – MAST құрылғысының ізбасары болып табылатын MAST Upgrade шар тәрізді токамақ эксперименті, ол 2019 жылы қолданысқа енгізілуі күтілуде. CCFE Еуропадағы зерттеу әріптестері үшін Joint European Torus (JET) құрылғысын пайдалануды және күтіп ұстауды жүзеге асырады, сондай-ақ EUROfusion консорциумы басқаратын үйлестірілген ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар бағдарламасының мүшесі болып табылады.

Материалдарды зерттеу мекемесі

UKAEA-ның Материалдарды зерттеу орталығы ядролық синтез және ядролық бөліну салаларындағы зерттеушілер үшін радиоактивті материалдарды микроскопиялық деңгейде зерттейді. Ол академиялық және коммерциялық ұйымдардың қолданушыларына ашық, университет зертханалары мен ядролық лицензиясы бар объектілер арасындағы қашықтықты қысқартуға бағытталған. Бұл Ұлттық ядролық қолданушылар желісінің құрамына кіреді және Генри Ройс институтынан қаржыландырылды. 2022 жылдың 14 қазанында Материалдарды зерттеу орталығының жаңа бөлімі ашылды.

Оксфордширдің жоғары біліктіліктері

Біріккен Корольдіктің Атом энергиясы жөніндегі агенттігі мен Ғылым және технологиялық құрылымдар кеңесі арасындағы серіктестік нәтижесінде құрылған Оксфордширдің жоғары білікті мамандар даярлау орталығы, Калхам ғылыми орталығында орналасқан тәлімгерлерді даярлау орталығы болып табылады. Ол инженерлік және жоғары технологиялық салалардағы техникалық мамандарды даярлайды, мақсаты – жұмыс берушілерге жұмысқа қабылдауға дайын, жоғары білікті кадрларды ұсыну. Оқу процесін Өндірістік технология орталығы жүзеге асырады.

Қате ортадағы қашықтықтан қолданылатын қолданбалар (RACE)

RACE – робототехника және автономды жүйелерді сынақтан өткізетін орталық. Ол 1990 жылдарға дейін сонатын UKAEA-ның JET ядролық синтез құрылымындағы қашықтықтан басқару операцияларынан өркендеді. Ұлыбритания үкіметі RACE орталығының құрылысын Culham-да JET-те жинақталған тәжірибені адамдардың жұмыс істеуі қиын "қиын жағдайлардағы" басқа салаларға енгізу мақсатымен қаржылады. RACE қазіргі уақытта ядролық синтез және ядролық бөліну салаларындағы ұйымдармен, ірі физикалық құрылыстармен және автономды көлік құралдарын әзірлейтін компаниялармен жұмыс істейді.

Энергия өндіру үшін шарлы токамақ (STEP)

220 миллион фунт стерлингтік STEP бағдарламасы энергия нарығына термоядролық қуатты жеткізуді үдетуге бағытталған. STEP – электр энергиясын өндіру үшін мүмкіндігі бар технология ретінде термоядролық синтезді демонстрациялай алатын энергетикалық стансаның прототипі болады. Ол Ұлыбритания атом энергиясы агенттігі (UKAEA) Кулхам термоядролық энергия орталығында әзірлеген ықшам "сфералық токамак" тұжырымдамасын пайдаланады. STEP қазіргі уақытта бес жылдық концептуалды жобалау кезеңінде және 2040 жылға дейін салынып, пайдалануға беріледі деп күтілуде.

H3AT және FTF

2017 жылдың желтоқсанында UKAEA тағы екі термоядролық зерттеу орталығын құру жоспарларын жариялады: Сутегі-3 жолAdvanced Technology (H3AT) және термоядролық технологиялық кешендер. H3AT, Кулхэмде орналасқан, коммерциялық термоядролық реакторларды қуатпен қамтамасыз ететін екі отынның бірі – тритийді өңдеу және сақтауды зерттейді. Кулхэмде және Оңтүстік Йоркширдегі Ротерхэм қаласындағы UKAEA Йоркширдің жаңа алаңында орналасқан термоядролық технологиялық кешендер термоядролық реакторлардың ішіндегі жағдайларды қайта жасайтын прототиптік компоненттерге жылулық, механикалық, гидравликалық және электромагниттік сынақтар жүргізеді.