Атомная наука: от первого пучка к технологиям будущего

Научная опора мирного атома

Особое значение имеет развитие ядерной медицины. Производство радиофармпрепаратов, начатое в 2019 году, способствует улучшению диагностики и лечения более десятков тысяч казах­станцев в год. Институт – единственная отечест­венная организация, обеспечивающая казахстанский рынок радио­фармацевтическими препаратами. Планируется их поставка в Кыргызстан и Пакистан.

К слову, в рамках проекта МАГАТЭ институт уже поставил в Кыргызскую Республику генератор молибдена-технеция, применяемый для диагностики онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний. Это пример того, как казахстанская атомная наука дает конкретный гуманитарный и социальный результат.

Не менее важна роль ИЯФ в подготовке кадров для будущей атомной отрасли, в том числе атомной энергетики. Согласно рекомендациям МАГАТЭ, исследовательские реакторы и критические стенды должны использоваться при подготовке специалистов с высшим образованием для АЭС. Такие установки – исследовательский реактор ВВР-К средней мощнос­ти и критический стенд низкой мощности – имеются только в Институте ядерной физики.

На его базе также действуют три учебных центра, созданные при участии международных партнеров, включая МАГАТЭ и Минис­терство энергетики США. В них подготовлено более 5 тыс. специа­листов не только для Казахстана, но и для стран Цент­ральной Азии.

Нам нужна атомная наука полного цик­ла – система, в которой фундаментальная идея проходит путь до инженерного решения, опытного образца, внедрения и подготовки специалистов. В этой архитектуре особое место занимает Астана как центр ускорительных технологий. Ключевым элементом направления является комплекс тяжелых ионов ДЦ-60. Его возможности позволяют развивать исследования в области ускорительной техники, радиацион­ных технологий, материаловедения, ядерной физики, а также готовить кадры нового поколения для науки и высокотехнологичных отрас­лей. Поэтому история Астанинского филиала Института ядерной физики – это пример того, как в столице была создана действующая инфраструктура, которая уже сегодня работает на будущую атомную систему страны.

Сегодня столичному филиалу ИЯФ исполняется 20 лет. Параллельно в Казахстане проходят Дни Объединенного института ядерных исследований, приу­роченные к 70-летию этой международной межправительственной научно-исследовательской организации. Это символичное совпадение. Две юбилейные даты в моменте, когда Казахстан выходит на новый этап развития атомной отрасли.

Стратегия развития последней до 2050 года определяет ее как долгосрочное направление, связанное с энергетической безопасностью, технологическим суверенитетом, кадровым обеспечением и интеграцией страны в мировую ядерную экосистему. На этом фоне Астанинский филиал и ДЦ-60 – пример того, как государственная политика уже сегодня напол­няется конкретным содержанием: инфраструктурой, лабораториями, молодыми исследователями, международными проектами, прикладными технологиями и коммерческими заказами.

За два десятилетия Астанинский филиал превратился в полноценную научно-технологическую площадку, где развиваются ядерная физика, радиационное материаловедение, ионно-лучевые технологии, новые материалы, трековые мембраны, сенсорика, прикладные исследования и подготовка кадров. В цент­ре этой площадки – ускорительный комп­лекс ДЦ-60, созданный в тесном сотрудничестве с Объединенным институтом ядерных исследований. Это позволило в сжатые сроки сформировать в Казах­стане современную научно-экспериментальную базу в области ускорительных технологий.

ДЦ-60 – платформа полного цикла

Ценность ДЦ-60 не только в техничес­ких характеристиках. Главное в том, что вокруг комплекса сложилась полноценная научно-технологическая экосистема. На его базе действуют лаборатории ядерной физики, физики твердого тела и технологическая лаборатория трековых мембран. Такая структура обеспечивает полный цикл – от фундаментального эксперимента и аналитического сопровождения до технологической проработки и прикладного результата. Здесь проводятся исследования по соз­данию нано- и микроструктур, модификации полимеров, металлов и полупроводников, ионной имплантации, а также радиацион­ному материаловедению.

Один из наиболее ярких прик­ладных результатов Астанинского филиала – развитие трековых мембранных технологий. Тут налажен выпуск облученной полимерной пленки, которая используется как исходный материал для производства ядерных трековых мембран. Уже реализовано более 400 тыс. кв. м такой пленки в Китай и Россию, что подтверж­дает устойчивый внешний спрос и экс­портный потенциал продукции. Такие мембраны применяются в очистке воды, мембранной дистилляции, прямом осмосе, сенсорике, катализе и других перс­пективных направлениях.

За последние годы это направление получило развитие. На базе комплекса разработаны электрохимические сенсоры на основе трековых мембран, которые могут применяться для экологического мониторинга, медицинской диагностики, контроля качества пищевой продукции и создания портативных аналитических устройств нового поколения.

Двадцать лет – серьезный срок для ускорительного комплекса. Но устойчивость ДЦ-60 определяется не только качеством первоначального проекта, но и постоянной модернизацией. В 2014–2015 годах была обновлена часть оборудования, отвечающего за работу источника ионов. Это повысило надежность комплекса, стабильность пучка тяжелых ионов и качество проведения экспериментов. В 2025 году модернизация была продолжена. Обновлены ключевые элементы источника ионов и автоматизированная система управления циклотроном. В результате установка стала работать стабильнее, а интенсивность получаемых ионов увеличилась.

За последние пять лет количество проектов в деятельности Астанинского филиала увеличилось в 4,5 раза. Сама за себя говорит и публикационная динамика. За 2015–2025 годы количество статей в базе Web of Science выросло с 7 до 36 в год. Суммарно за пос­ледние десять лет опубликовано более 500 статей в журналах, индексируемых в Web of Science и Scopus. В 2019–2024 годах около 73% публикационного массива пришлось на журналы первого и второго квартилей.

Одна из самых убедительных характеристик любой крупной науч­ной установки – ее фактическая загрузка. Пучковое время ДЦ-60 находилось в диапазоне от 2 976 до 4 978 часов в год. Научная результативность сопровождается экономической отдачей: за последние пять лет доходы филиала выросли в 4,5 раза, с 15,5 млн тенге в 2021 году до 70,07 млн тенге в 2025-м.

Международное сотрудничество на базе ДЦ-60 носит устойчивый и многолетний характер. В 2007–2026 годах на площадке Астанинского филиала выполнялись совместные исследования и прикладные работы с участием зарубежных партнеров, включая США, Германию, Италию, Польшу, Латвию, Эстонию, Россию, Узбекистан, Беларусь и Австралию. Совместные работы охватывают радиационное материаловедение, изучение свойств кристаллов и тонких пленок, облучение кремниевых пластин и полимерных материалов, разработку трековых мембран.

Долгосрочное партнерство

Особое место в международной истории Астанинского филиала занимает Объединенный институт ядерных исследований. Именно сотрудничество с ОИЯИ позволило создать ДЦ-60 в сжатые сроки и заложить основу современной ускорительной базы Казахстана. Однако за 20 лет это партнерство переросло рамки одного проекта.

ОИЯИ сегодня не просто парт­нер РК, а институциональное окно в мировую науку высшего уровня. Участие республики в деятельности ОИЯИ обеспечивает доступ к ведущим исследовательским центрам, крупным международным коллаборациям и проектам мирового уровня.

Особая ценность ОИЯИ заключается в том, что это фактически единственная международная межправительственная научная организация, где сотни казахстанских специалистов работают на постоянной основе на протяжении десятилетий. Это не краткосрочный обмен, а устойчивая кадровая школа, которая возвращает в Казахстан научные, инженерные и управленческие компетенции.

Это сотрудничество также дает значимый образовательный эффект. Двудипломная программа, реализуе­мая с участием ОИЯИ, подготовила более 150 казахстанцев, которые сегодня работают в Агентстве РК по атомной энергии, министерствах энергетики, науки и высшего образования, а также в национальной компании «Казатомпром», ИЯФ, НЯЦ, цент­рах ядерной медицины, национальных университетах и так далее.

На этапе создания комплекса Казахстан получил компетенции, поддержку и инженерную школу. Но сегодня филиал уже сам вносит вклад в развитие экспериментальной базы партнеров.

Один из таких примеров – сис­тема быстрого прерывания пучка ускоренных ионов, или «чоппер», предложенная сотрудниками Астанинского филиала и используемая в экспериментах ОИЯИ. Ее разработка показывает зрелость партнерства: филиал выступает не только получателем научно-технических компетенций, но и полноценным участником совместного развития экспериментальных методов и исследовательской инфраструктуры.

Сегодня проведение Дней ОИЯИ в Казахстане, приуроченных к 20-летию Астанинского филиала, имеет несколько важных смыслов. Это признание долгосрочного партнерства с ОИЯИ, подтверж­дение международного уровня филиала и возможность показать обществу, что атомная наука – не абстрактная и закрытая сфера. Она связана с водой, медициной, новыми материалами, сенсорами, промышленностью, экологическим мониторингом, подготовкой инженеров и развитием технологий.

Следующий этап развития Астанинского филиала связан с переходом к более прикладной модели работы. В ближайшие 5–10 лет филиалу предстоит усилить роль ДЦ-60 как научно-технологической платформы, ориен­тированной на задачи атомной отрасли, промышленности, экологии и новых материалов.

Ключевыми направлениями станут прикладные исследования с переходом к более высоким уровням технологичес­кой готовности, сотрудничество с промышленными партнерами, развитие трековых мембран, сенсорных систем, радиа­ционно-модифицированных материалов, цифрового моделирования и применения искусственного интеллекта в научных процессах. Особое значение будет иметь подготовка молодых исследователей и инженеров, а также расширение международных проектов с ОИЯИ, зарубежными университетами, исследовательскими центрами и промышленными партнерами.