27 Nisan 1946’da Laboratuvar B kod adlı bir araştırma laboratuvarı olarak kurulan Enstitü’nün görevi, elektrik üretimi için bir nükleer reaktör geliştirmekti. 1946 – 1947’de araştırmacılar “zenginleştirilmiş uranyum ve hafif su esasıyla çalışan uranyum makinesi” oluşturma olasılığı üzerine düşündüler. Laboratuvar B’nin ilk çalışanları arasında, daha sonra Fizik ve Elektrik Mühendisliği Enstitüsü’ne adını veren Alexander Leipunsky ve Laboratuvar B’nin ilk müdürü Dmitri Blokhintsev bulunuyordu.
Alexander Leipunsky, 1940’ların sonlarında ve 1950’lerin başlarında farklı çekirdeklere, soğutuculara, kontrollere vb. sahip reaktörler için hesaplar yapıyordu. Çalışmaları, laboratuvarın kilit araştırma alanlarından biri olan hızlı nötron ve ara nötron reaktörleri üzerinde bir araştırma için temel oluşturdu.
Dmitri Blokhintsev, Igor Kurchatov’un laboratuvarı ilk nükleer üretim istasyonu için bir Ar-Ge merkezine dönüştürme önerisini kabul etti. Temmuz 1951’de Laboratuvar B, su soğutmalı bir nükleer güç santralinin mühendisliğini yapmak ve Obninsk’e inşa etmek üzere görevlendirildi. İnşaat aynı yılın sonlarına doğru başladı. 26 Haziran 1954’te dünyanın ilk nükleer güç santrali şebekeye bağlandı.
Obninsk Nükleer Santrali faaliyete geçtikten sonra Laboratuvar B, Kuzey Kutbu için bir nükleer santral tasarımı geliştirme işine girişti. Bu tasarımın ilk pratik uygulaması Bilibino NGS idi. Santral üzerinde çalışma 1963’te başladı. Bilibino NGS, 1974-1976 arasında devreye alınan dört adet 12 MWe güç ünitesinden oluşuyor. Laboratuvar B’de, Kuzey Kutbu nükleer santrallerine özgü EGP-6 reaktörleri geliştirildi. Onları diğer reaktör tasarımlarından ayıran şey, doğal soğutucu akışkan sirkülasyonuna sahip olması. Doymuş buhar, süper ısıtıcıda değil, çekirdek kanallarda üretilir. Aslında, Bilibino güç üniteleri, küçük çaplı üretime olan büyük çapta ilgiyi gösteren 50 yıl önce yapılmış küçük modüler reaktörlere bir örnek oluşturur. Halen faaliyette ancak yakında kapatılacak olan santralin yerini Rosatom tarafından geliştirilen bir başka SMR olan dünyanın tek yüzen nükleer santrali alacak.
Hızlı nötron reaktörleri uzun zamandır laboratuvarın bir markası ve sembolü haline geldi. 1950’de Alexander Leipunsky, araştırmaya yön veren ve gelecekteki çalışmaların bir alanının taslağını çizen ‘Hızlı Nötron Sistemleri’ başlıklı bir bildiri hazırladı. 1955’te pilot bir hızlı nötron reaktörü faaliyete geçirildi. İkinci modifikasyonu BR-5, sodyumu soğutucu olarak kullanılan ilk reaktördü ve hızlı nötron reaktörlerinin malzemelerini ve fiziksel özelliklerini inceleme için bir fırsat oluşturdu.
Laboratuvar, 1960 yılında Fizik ve Elektrik Mühendisliği Enstitüsü olarak yeniden adlandırıldı. 1960’ların ilk yarısında enstitü, sodyum soğutmalı bir güç reaktörü BN-350 ve bir araştırma reaktörü BOR-60 geliştiriyor ve BN-600 için hesaplamalar yapıyordu.
BN-350 reaktörü Shevchenko şehrinde (Bugünkü Aktau-Kazakistan Cumhuriyeti) inşa edildi ve Temmuz 1973’te işletmeye alındı. Bu reaktörün üç amacı vardı: Elektrik ve ısı üretmenin yanı sıra, bir tuz arıtma ünitesini çalıştırmak. Şehir, büyük bir tuz gölü havzası olan Hazar Denizi kıyısında bulunuyor ve bu nedenle tatlı suyun artması oradaki yaşam kalitesini artırdı.
BOR-60, sadece elektrikle çalışan ilk hızlı nötron reaktörü olan BN-600’e doğru atılan ilk adımdı. 8 Nisan 1980’den bu yana BN600, Beloyarsk Ünitesi 3 olarak elektrik üretiyor.
Fizik ve Elektrik Mühendisliği Enstitüsü, denizaltı tahrik üniteleri için su ve sıvı metal soğutmalı nükleer reaktörlerin geliştirilmesi ile de uğraştı.
Leipunsky Enstitüsü’nde Bugün
Enstitünün hızlı reaktörlerdeki en son projesi, 2007’den bu yana Fizik ve Elektrik Mühendisliği Enstitüsü’nün bilimsel rehberliği altında geliştirilmekte olan çok amaçlı bir hızlı nötron reaktörü olan MBIR’dir. MBIR, farklı soğutucularla birlikte yeni yakıt türlerini ve yapısal malzemeleri test etmek ve hızlı nötron ve termal nötron reaktörleri olan nükleer santraller için güvenlik, güvenilirlik ve verimlilik iyileştirme çözümleri üzerinde çalışmak için tasarlanmıştır. 150 MW tasarım kapasitesine sahip olmasıyla yapım aşamasında olan en güçlü araştırma reaktörüdür. Karşılaştırmak gerekirse, Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı’na(IAEA) göre, Fransa ve Arjantin’de inşa edilen iki araştırma reaktörünün her biri 100 MW kapasiteye sahip olacak. Böyle büyük kapasiteli bir reaktör, yüksek yoğunluklu hızlı nötron akışı sağlayacak. Yüksek yoğunluklu akışı ile, hızlı reaktörler için yapısal malzemelerdeki değişikliklerin incelenmesi üç ila beş yıl sürecek. Benzer çalışmalarda BOR-60’ın kullanılması durumunda ise on yıllar sonra sonuç alınabilir.
Enstitü faaliyetlerinin bir başka önemli alanı, tedavi edici uygulamalar için radyoaktif izotopların imalatı. Leipunsky Enstitüsü, aktinyum-225 (Ac-225) bazlı alfa parçacıkları jeneratörü geliştirmek için çalışıyor. Tıpta, Ac-225, metastatik prostat kanserinin tedavisi için yüksek potansiyeli olan bir radyofarmasötik olarak görülüyor. Ac-225’in kardeş izotopu olan Berilyum-213, nöroendokrin metastazları ve kemik iliği kanserini tedavi etmek için kullanılıyor.
Üçüncü araştırma alanı ise güvenli hidrojen üretimi. Bu düşüncenin amacı, sıvı metal soğutucuların ve suyun etkileşimini kullanmak. Enstitü, ısı kaynağı olarak sıvı metal soğutmalı reaktörlerin (doğal ve ilgili gazların yanı sıra) kullanıldığı sabit ve hareketli hidrojen üretim üniteleri geliştirmeyi amaçlıyor.
Leipunsky Fizik ve Elektrik Mühendisliği Enstitüsü, temel olarak diğer maddelerin yanı sıra iterbiyum katkılı sıvı lazerlerin geliştirilmesi ile de ilgileniyor. Bunun katı hal lazerlerine göre avantajları ise ısı gidermelerinin daha etkili olması ve fiyatlarının daha düşük olması.
Leipunsky Fizik ve Elektrik Mühendisliği Enstitüsü, Korona virüs salgınıyla mücadeleye de katkıda bulunuyor. Enstitüdeki araştırmacılar, virüslere karşı COVID-19’un tedavisinde yardımcı olması muhtemel olan yeni bir tedavi geliştirdiler. Leipunsky Enstitüsü Müdürü Andrei Goverdovsky’nin Strana Rosatom gazetesine verdiği röportajda belirttiği gibi bilim adamları yeni yöntemi ‘ışıldayan gaz’ olarak adlandırıyorlar. Korona virüs hastalarının akciğerleri içeriden ultraviyole ışınla dezenfekte edilerek tedavi edilebiliyor.
Andrei Goverdovsky, “Bilim adamları solunduğunda aktif kalan ve akciğerlerde ultraviyole ışın yayan bir molekül ve gaz bileşeni kombinasyonu seçtiler” diyor. Ona göre, yeni yöntem diğer tüberküloz ve onkolojik hastalıkların tedavisinde de kullanılabilir. Andrei Goverdovsky Strana Rosatom’a verdiği röportajda şöyle konuştu: “Özlediğimiz pek çok şey geri döndü – Rus Nükleer Şirketi ve tüm ülke için isim yapacak fikir ve ürünleri ortaya koyan en ilginç bilim ve araştırma.”
Alexander Leipunsky (1903-1972) kimdir?
Alexander Leipunsky bir Sovyet deneysel fizik uzmanıdır. 1939 yılında, uranyum fisyon araştırmalarının başına getirilen ve zincir reaksiyonunda nötronların rolü üzerinde çalışan Leipunsky, bir SSCB Bilimler Akademisi Nükleer ve Uranyum Komisyonları üyesiydi. 1949’dan itibaren hızlı nötron reaktörleri oluşturma olasılığı üzerinde çalıştı.
Igor Kurchatov (1903-1960) kimdir?
Igor Kurchatov, önde gelen bir Sovyet nükleer fizikçisi ve Sovyet nükleer projesinin babasıydı. 1930’ların başında Sovyetler Birliği’nde nükleer fizik üzerinde çalışan ilklerden biriydi. Nükleer araştırmalara devam etmek için kullanılan ilk Sovyet siklotronunun gelişimine katkıda bulundu. 1943’te Igor Kurchatov, SSCB Bilimler Akademisi’ne üye oldu.
1942’den itibaren nükleer enerji üzerinde çalıştı. 1945’te Sovyet nükleer silah projesini yöneten bir hükümet kurumu olan Birinci Genel Direktörlüğe bilimsel danışman olarak atandı. İlk Sovyet atom ve termonükleer (hidrojen) bombalarının geliştirilmesine ve test edilmesine öncülük etti. Ayrıca, Sovyetler Birliği’ndeki sivil nükleer programları da denetledi. Obninsk’te bulunan dünyanın ilk nükleer santrali onun önderliğinde tasarlandı ve inşa edildi.
