Академик Рыкованов: «Росатом» укрепляет научные альянсы и не оставляет РАН

0
65

На каких направлениях развития атомной науки и техники маячат сегодня главные вызовы? Где и в чем достигают синергии научно-исследовательские и проектные организации «Росатома» и академические коллективы, работающие в контакте с ними? Об этом шел предметный разговор на научной сессии Общего собрания РАН, которое открылось во вторник в Москве и работает в смешанном очно-заочном формате. Кем формировалась научная программа и какие в ней приоритеты, рассказал «РГ» академик РАН Георгий Рыкованов, который возглавляет в «Росатоме» Научно-технический совет. Флагманом двухкомпонентной ядерной энергетики служит энергоблок БН-800 на Белоярской АЭС. Фото: Татьяна Андреева/ РГ Георгий Рыкованов: Как мы все понимаем, это Общее собрание Академии наук, посвященное 75-летию атомной отрасли, готовилось в особой обстановке, продиктованной пандемией. И пройдет, увы, без того, кто был инициатором нынешней научной сессии: неделю назад мы простились с руководителем отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН академиком Владимиром Евгеньевичем Фортовым.

Я знал его много лет и понимаю, какая это утрата для мировой и российской науки, нашей страны, академии и «Росатома».

При обсуждении повестки заседания договорились с академиком Фортовым не ограничиваться историей и ее анализом, а тематику докладов существенно расширить. Так, чтобы на обсуждение академическому сообществу были вынесены основные направления работ по подготовленной «Росатомом» программе «Развитие техники, технологий и научных исследований в области атомной энергии» (РТТН). Программа прошла необходимые согласования и является по существу четырнадцатым национальным проектом.

И где, на каких направлениях развития атомной отрасли маячат сегодня главные вызовы — научные и технологические?

Георгий Рыкованов: Речь в первую очередь об исследованиях и разработках, которые могут обеспечить и закрепить лидерство России в атомной и термоядерной энергетике. Именно такие направления сформулированы в упомянутой программе, которая подготовлена в соответствии с указом президента России и направлена в правительство для рассмотрения и утверждения. На Общем собрании РАН 8 декабря несколько докладов, что называется, прямо по теме: физика высоких плотностей энергии, двухкомпонентная ядерная энергетика, радиохимические технологии замыкания топливного цикла, термоядерная энергетика, новые материалы.

Должен сказать, что ведущие академические институты, давно и плотно взаимодействующие с атомной отраслью, принимали активное участие в подготовке программы и ее согласовании на разных стадиях. Мы провели совместное заседание НТС «Росатома» и президиума РАН.

Сверили часы?

Георгий Рыкованов: В известном смысле — да. В Российской академии наук подтвердили заинтересованность и готовность выполнять определенные работы по термоядерной энергетике,

физике плазмы и высоких плотностей энергии, двухкомпонентной атомной энергетике с тепловыми и быстрыми реакторами, малой атомной энергетике (мощностью 10 — 100 МВт), развитию радиохимических технологий для замыкания топливного цикла, обоснованию технологий безопасного захоронения радиоактивных отходов, созданию новых радиационно-стойких материалов для атомной энергетики и промышленности, развитию водородной энергетики.

По результатам того обсуждения были уточнены некоторые задачи и планы работ в рамках программы. Да и сама программа, которая называлась изначально «Атомная наука, техника и технологии», претерпела серьезные коррективы, что отразилось и ее нынешнем названии.

Да, теперь она называется очень длинно: «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года». Может, оттого что долго шло согласование? Когда, наконец, проект станет программой?

Георгий Рыкованов: Концептуально и технически она готова. Сейчас «Росатом» плотно работает с аппаратом правительства и министерствами, оттачивая и корректируя отдельные формулировки и положения программы. Надеюсь, в новый 2021 год мы вступим с уже утвержденной программой.

Какие невоенные применения своим знаниям, технологиям, наработкам и практическому опыту ищут и находят научно-исследовательские и проектные коллективы, входящие в контур управления самого «Росатома»?

Георгий Рыкованов: Если говорить об основных гражданских направлениях, то это, конечно, атомная энергетика. То, что «Росатом» является сейчас мировым лидером в этом направлении, не означает, что так будет всегда.

Очень интенсивно развивает атомную энергетику и ее различные направления Китай. Поэтому важны работы по развитию и совершенствованию существующих реакторных технологий в области тепловых и быстрых реакторов.

После споров и обсуждений в «Росатоме» принята стратегия развития двухкомпонентной ядерной энергетики, где тепловые и быстрые реакторы не противостоят, а взаимно дополняют друг друга.

В такой системе за счет вовлечения в топливный цикл урана-238 решаются вопросы топливообеспечения, появляется перспектива, если не полного решения проблемы ОЯТ, то, по крайней мере, заметного снижения объемов высокоактивных отходов.

Вы говорите сейчас о проекте «Прорыв»?

Георгий Рыкованов: Не только. В рамках проекта «Прорыв» предполагается создание быстрого реактора со свинцовым теплоносителем и определение, сравнительная оценка его экономических показателей. А параллельно ведутся работы по проекту «ВВЭР-С» — он направлен на модернизацию хорошо себя зарекомендовавшего реактора ВВЭР-1000…

Если хорошо себя зарекомендовал, зачем модернизировать?

Георгий Рыкованов: С той целью, чтобы была возможность на 100 процентов загрузить его смешанным уран-плутониевым топливом. А сам переход на двухкомпонентную энергетику связан с развитием радиохимических технологий и созданием новых радиационно стойких материалов.

Отмечу еще два направления, важные для развития нашей страны. Это цифровизация, в рамках которой специалисты «Росатома» разрабатывают продукты, которые облегчают взаимодействие и документооборот — например, «цифровое предприятие», «умный город». Предлагают к широкому гражданскому применению прежде закрытые (или — ограниченного использования) программные пакеты для компьютерного проектирования и моделирования сложных конструкций, расчета полей ионизирующего излучения, распространения нейтронов, гамма квантов и заряженных частиц.

И, конечно, ядерная медицина. Это направление сейчас на слуху. «Росатом» и ранее производил для медицины стабильные и радиоактивные изотопы, ускорители электронов. Но предприятия занимались этим по своей инициативе. Сейчас сформирована комплексная отраслевая программа развития ядерной медицины, включающая как развитие технологий, разработку и создание оборудования, так и строительство центров ядерной медицины.

А пересечения с фундаментальной наукой, с проектами разряда mega-science — их не становится меньше? Что об этом можно сказать?

Георгий Рыкованов: Приведу два примера, где российская наука в целом и, в первую очередь, РАН видят пользу от взаимодействия с «Росатомом». Многие знают о достижениях академика Юрия Оганесяна, который работает в Дубне, в Объединенном институте ядерных исследований, и занимается синтезом сверхтяжелых элементов с порядковыми номерами (Z) 114 — 118. На мой взгляд, результаты уровня Нобелевской премии. «Росатом» произвел стабильный изотоп кальций-48 — ядро, которым бомбардируется мишень, и материалы самой мишени — плутоний-242, -244, америций-243. Очень приятно, что Росатом внес свой небольшой вклад в эти достижения. Запланирован, насколько мне известно, дальнейший поиск сверхтяжелых элементов с атомным номером Z больше 120. За «Росатомом» — производство стабильных изотопов титана-50, никеля-64, с также актинидов кюрия-248, берклия-249 и калифорния-251.

При реализации проектов mega-science в Дубне и Новосибирске ученые заинтересованы в поддержке, технологиях и мощностях «Росатома»

Вы упомянули установки mega-science — одна из них там же, в Дубне. Это коллайдер NICA, который скоро должен заработать в полную силу. Вторая — СКИФ, Сибирский кольцевой источник фотонов.

Он станет основой центра синхротронного излучения, который задуман и создается учеными Сибирского отделения РАН. Установки такого уровня ранее в России не строились. При реализации этих проектов ученые и специалисты в Дубне и Новосибирске заинтересованы в технологиях и производственных мощностях «Росатома». Организации такого взаимодействия были посвящены три заседания секции ядерной физики РАН с участием представителей «Росатома». Достигнуто полное взаимопонимание.

Наш диалог, Георгий Николаевич, будет иметь явную недомолвку, если не задам еще один вопрос. Очевидно, что для Академии наук, которая лишилась прежнего влияния, организационных и финансовых возможностей, поддержка «Росатома» в нынешней ситуации очень важна и даже необходима. А чем нынешняя академия — по существу, сообщество ученых — может реально помочь госкорпорации? Какие заделы нарастить?

Георгий Рыкованов: Что касается влияния и возможностей — тут, с сожалением, вынужден с вами согласиться. Но не могу не подчеркнуть и другое: Российская академия наук по-прежнему остается структурой с высоким статусом в мировой науке, пользуется уважением и доверием большинства населения нашей страны. Членами РАН являются руководители лабораторий, отделов, институтов, где ведутся реальные научные исследования.

Взаимодействие «Росатома» и РАН также происходит на этом уровне — тут как было с начала формирования атомной отрасли, так и осталось.

Да, после того, как академические НИИ переподчинили — сначала ФАНО, а теперь Министерству науки и образования, в организационном плане стало сложнее — требуется одобрение совместных работ со стороны Академии наук, которая осуществляет научное руководство исследовательскими институтами, и со стороны Минобрнауки, в чьем непосредственном подчинении они находятся.

Теперь в отношении заделов — что и где необходимо нарастить. Тут поле для взаимодействия весьма широкое. Это работы в области физики лазеров, ускорителей и мощных электрофизических установок, термоядерных исследований, математического моделирования и создания высокопроизводительных суперЭВМ, радиохимических технологий, технологий ускоренной разработки и радиационных испытаний новых материалов. Как правило, по всем таким направлениям совместные работы уже ведутся.

Приведу только один совсем свежий пример. Решением правительства «Росатому» поручена организация работ по квантовому компьютеру и квантовым вычислениям.

Направление для госкорпорации новое. Специалистов, глубоко разбирающихся в этой области, и в «Росатоме», и в России крайне мало. А поручение надо выполнять. Куда и к кому идти? Для понимания уровня компетенций в этой области и потенциала различных институтов и групп — конечно, в Академию наук. В первую очередь. Потом — в Фонд перспективных исследований, который финансировал первоначальные работы в этом направлении. А уже оттуда — в Физико-технологический институт РАН, Физический институт РАН (оба в Москве), Институт физики твердого тела РАН (Черноголовка), Институт физики полупроводников СО РАН (Новосибирск) и столичные университеты — МИСИС, МГУ, МГТУ им. Баумана.

И еще, в заключение. Работа на новых направлениях не обходится без столкновений различных точек зрения на проблему. Поэтому не следует забывать также, что Российская академия наук — это высший в стране орган научной экспертизы.

Как, например, можно обойтись без экспертизы РАН в том, что касается обращения с отработанным ядерным топливом при замыкании топливного цикла? Когда нужно рассмотреть в комплексе вопросы геологии, мутаций генома, воздействия на биосферу, человека и оценить много всего другого.

Прямая речь

Евгений Адамов, научный руководитель проектного направления «Прорыв», профессор:

— Для ядерной энергетики в ее привычном, нынешнем исполнении нужно открыть второе дыхание. Но само собой это не произойдет. И назревшие проблемы, связанные с безопасностью, с отработанным ядерным топливом, сырьевыми возможностями и общей конкурентоспособностью, не решаются в рамках существующей технологической платформы. Требуемых результатов по всем перечисленным направлениям можно достичь только путем развития замкнутого ядерного топливного цикла и двухкомпонентной ядерной энергетики.

С этой целью в 2013 году в рамках федеральной целевой программы было открыто проектное направление «Прорыв» — чтобы решить сумму этих проблем во взаимодействии с уже существующей ядерной энергетикой. То есть не противопоставлять, а соединить АЭС с реакторами на тепловых нейтронах и АЭС с реакторами на быстрых нейтронах — при обязательном замыкании ядерного топливного цикла. При этом должен обеспечиваться такой уровень внутренней безопасности, когда при любых отказах и авариях на станции не потребуется эвакуация населения.

Второе по важности обстоятельство — мы сумеем использовать не 0,7 процента (как сейчас) энергетического потенциала уранового сырья, которое добываем, а 100 процентов. Потому что будем использовать не только изотоп урана-235, но и природный уран-238. И при этом отложенный выбор, которым считается во всем мире проблема отработанного ядерного топлива, мы переводим в решаемую плоскость уже сейчас. Как? Реакторы на быстрых нейтронах способны таким образом изменить, трансмутировать долгоживущие изотопы, что мы получим на выходе радиоактивности не больше, чем было в сырье, когда добывали из земли уран вместе с другими изотопами.

Одновременно решаем еще две задачи. Укрепляем и усиливаем технологически режим нераспространения — за счет того, что для реакторов на быстрых нейтронах уже не требуется обогащение урана. А во-вторых, решаем проблему конкурентоспособности. Поскольку реакторы на быстрых нейтронах должны иметь меньшие требования к эксплуатационному персоналу, а их технологические особенности — требовать меньших инженерных барьеров, мы сокращаем на этом издержки и повышаем экономические показатели.

Суммарно такая двухкомпонентная ядерная энергетика становится элементом зеленого квадрата. Потому что нет даже потенциальной угрозы тяжелых аварий, а налицо все преимущества «зеленой» энергетики — отсутствие парниковых и зольных выбросов, неограниченные запасы природного сырья, сохранение органики для внеэнергетического использования. Наряду с возобновляемыми источниками энергии ядерная генерация становится ключевым элементом энергетики будущего.