რა მოხდება, თუ არსებობს გზა ბირთვული ენერგიის გამოყენების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი დაბრკოლების — მაღალი დონის ბირთვული ნარჩენების (HLW) განკარგვის — გადასაჭრელად? MIT-ის ბირთვული მეცნიერებისა და ინჟინერიის დეპარტამენტის (NSE) მესამე კურსის დოქტორანტი დაურენ სარსენბაევი ამ გამოწვევას თავისი კვლევის ფარგლებში აგვარებს. სარსენბაევი ყურადღებას ამახვილებს HLW-თან დაკავშირებულ ერთ-ერთ მთავარ პრობლემაზე: რადიოაქტიური ნარჩენების მიერ გამოყოფილ დაშლის სითბოზე. მისი გადაწყვეტის ძირითადი წინაპირობაა სითბოს ამოღება დახარჯული საწვავიდან, რაც ერთდროულად ორ მიზანს ემსახურება: არსებული ნახშირბადისგან თავისუფალი რესურსიდან მეტი ენერგიის მოპოვებას და HLW-ის შენახვასა და დამუშავებასთან დაკავშირებული გამოწვევების შემცირებას. „ნახშირბადისგან თავისუფალი ენერგიის ღირებულება ყოველწლიურად იზრდება და ჩვენ გვინდა მისი მაქსიმალური რაოდენობის მოპოვება“, — განმარტავს სარსენბაევი. მიუხედავად იმისა, რომ HLW-ის უსაფრთხო მართვამ და განკარგვამ მნიშვნელოვან პროგრესს მიაღწია, ნარჩენების მართვისა და გამოყენების უფრო კრეატიული გზები არსებობს. ასეთი ნაბიჯი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი იქნება საზოგადოების მიერ ბირთვული ენერგიის მიღებისთვის. „ჩვენ ბირთვული ნარჩენების პრობლემას ხელახლა ვაფორმებთ, ვცვლით მას ტვირთიდან ენერგიის წყაროდ“, — ამბობს სარსენბაევი. ბირთვული ენერგიის ნიუანსები სარსენბაევს თავადაც მოუწია გადაეფასებინა ბირთვული ენერგიის მიმართ საკუთარი აღქმა. ყაზახეთის უდიდეს ქალაქ ალმათიში გაზრდისას, საბჭოთა ბირთვული გამოცდების კოლექტიური ტრავმა საზოგადოებრივ ცნობიერებაში ღრმად იყო ფესვგადგმული. ქვეყანა, რომელიც ოდესღაც საბჭოთა კავშირის ნაწილი იყო, არა მხოლოდ ბირთვული იარაღის გამოცდების ნაწიბურებს ატარებს, არამედ ყაზახეთი ურანის უმსხვილესი მწარმოებელია მსოფლიოში. რთულია თავი დააღწიო ასეთი მემკვიდრეობის კოლექტიურ ფსიქიკას. ამავდროულად, სარსენბაევი ხედავდა, როგორ იხრჩობოდა მისი მშობლიური ალმათი მძიმე სმოგში ყოველ ზამთარს, წიაღისეული საწვავის წვის გამო. დეკარბონიზაციის პროცესის დასაჩქარებლად საკუთარი წვლილის შეტანის სურვილით, სარსენბაევი ყაზახეთ-გერმანიის უნივერსიტეტში გარემოს ინჟინერიის საბაკალავრო პროგრამაზე ჩაირიცხა. სწორედ ამ დროს მიხვდა სარსენბაევი, რომ პრაქტიკულად ყველა ენერგიის წყაროს, თუნდაც პერსპექტიულ განახლებად წყაროებს, საკუთარი გამოწვევები მოჰქონდა, და გადაწყვიტა, რომ ბირთვული ენერგია საუკეთესო გზა იყო მისი საიმედო, დაბალნახშირბადოვანი სიმძლავრის გამო. „ბავშვობიდან ჰაერის დაბინძურებასთან მქონდა შეხება; ჰორიზონტი უბრალოდ შავი იქნებოდა. ჩემთვის ბირთვული ენერგიის ყველაზე დიდი სტიმული ის იყო, რომ თუკი ამას სწორად გავაკეთებდით, ადამიანებს სუფთა ჰაერის სუნთქვა შეეძლოთ“, — ამბობს სარსენბაევი. რადიონუკლიდების ტრანსპორტის შესწავლა „ბირთვული ენერგიის სწორად კეთების“ ნაწილი მოიცავს რადიონუკლიდების გრძელვადიანი ქცევის შესწავლას — და საიმედოდ პროგნოზირებას — გეოლოგიურ საცავებში. სარსენბაევმა ბირთვული ნარჩენების მართვის შესწავლით დაინტერესება აღმოაჩინა ლორენს ბერკლის ეროვნულ ლაბორატორიაში სტაჟირებისას, როდესაც საბაკალავრო პროგრამის უმცროსი სტუდენტი იყო. ბერკლიში ყოფნისას, სარსენბაევი ფოკუსირებული იყო რადიონუკლიდების ტრანსპორტის მოდელირებაზე ბირთვული ნარჩენების საცავის ბარიერული სისტემიდან მიმდებარე მასპინძელ ქანში. მან აღმოაჩინა, როგორ გამოეყენებინა დარგის ინსტრუმენტები გრძელვადიანი ქცევის პროგნოზირებისთვის. „როგორც ბაკალავრიატის სტუდენტი, ნამდვილად მოხიბლული ვიყავი იმით, თუ რამდენად შორს მომავალში შეიძლებოდა რაღაცის პროგნოზირება. ეს ჰგავს იმის განჭვრეტას, თუ რას შეხვდებიან მომავალი თაობები“, — ამბობს სარსენბაევი. ბერკლის სტაჟირების დრო მოულოდნელად წარმატებული აღმოჩნდა. სწორედ ამ ლაბორატორიაში მუშაობდა ის ჰარუკო მურაკამი უაინრაითთან, რომელიც თავად იწყებდა მუშაობას MIT-ის NSE-ში. (უაინრაითი არის მიცუის კარიერული განვითარების პროფესორი თანამედროვე ტექნოლოგიებში და NSE-ის, ასევე სამოქალაქო და გარემოს ინჟინერიის ასისტენტ პროფესორი). ბირთვული ნარჩენების მართვის სფეროში სამაგისტრო სწავლის გასაგრძელებლად, სარსენბაევი გაჰყვა უაინრაითს MIT-ში, სადაც მან შემდგომში გამოიკვლია რადიონუკლიდების ტრანსპორტის მოდელირება. ის არის პირველი ავტორი ნაშრომისა, რომელიც დეტალურად აღწერს რადიონუკლიდების ტრანსპორტის აღმწერი მოდელების მდგრადობის გაზრდის მექანიზმებს. ნაშრომი ასახავს ინჟინერირებული ბარიერის კომპონენტებს შორის ურთიერთქმედების სირთულეს, მათ შორის ცემენტზე დაფუძნებულ მასალებსა და თიხის ბარიერებს, რაც დახარჯული ბირთვული საწვავის შესანახად და განკარგვისთვის შემოთავაზებული ტიპიური საშუალებაა. სარსენბაევი კმაყოფილია მოდელის პროგნოზის შედეგებით, რომელიც მჭიდროდ ასახავს შვეიცარიის მონ ტერის კვლევით ობიექტზე ჩატარებულ ექსპერიმენტებს, რომელიც ცნობილია ცემენტსა და თიხას შორის ურთიერთქმედების შესწავლით. „მე გამიმართლა, რომ ვმუშაობდი დოქტორ კარლ სტიფელთან და პროფესორ კრისტოფ ტურნასატთან, რომლებიც კომპიუტერული გეოქიმიის წამყვანი ექსპერტები არიან“, — ამბობს ის. რეალური ტრანსპორტის მექანიზმები მოიცავს მრავალ ფიზიკურ და ქიმიურ პროცესს, რომელთა სირთულეები მკვეთრად ზრდის გამოთვლითი მოდელის ზომას. რეაქტიული ტრანსპორტის მოდელირება — რომელიც აერთიანებს სითხის დინების სიმულაციას, ქიმიურ რეაქციებს და ნივთიერებების ტრანსპორტს მიწისქვეშა გარემოში — მნიშვნელოვნად განვითარდა ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში. თუმცა,