«На российских ученых сегодня смотрит вся страна»
НАУКА / #1_2023
Записала Надежда ФЕТИСОВА / Фото: Unsplash.com, Росатом
Отраслевая наука за последнюю пару лет заметно нарастила темпы развития. Об итогах 2022‑го, о том, чем уже можно гордиться, и о целях на ближайшую перспективу ученые и руководители Росатома говорили на традиционном Дне науки. Приводим расшифровку самых интересных выступлений.
Глава Росатома
Алексей Лихачев
Вступительное слово
Какое-то время назад я подходил к празднованию Дня науки с тяжелым чувством. C тревогой думал о том, как удовлетворить все потребности, существующие у отраслевой науки. Мы все время догоняли, не успевая отвечать на вызовы, имевшиеся в научном сообществе и госкорпорации, и страны в целом.
Но времена меняются. Несколько лет назад президент России принял ряд решений, направленных на поддержку отечественной науки. 2022 й, как вы помните, стал Годом науки и технологий, затем так было названо целое десятилетие. Государственная политика смещается в сторону поддержки научных направлений. Росатом стал двигаться более быстрыми, в некоторых вопросах — опережающими темпами в части развития науки.
Кратно растет и число стоящих перед нами задач. Новые геополитические реалии подразумевают необходимость еще большей эффективности нашей деятельности, еще более точных и своевременных ответов на существующие вызовы. Эти задачи мы, как всегда, решаем в кооперации с нашими многолетними партнерами: Академией наук, Курчатовским институтом, опорными вузами.
Не могу не напомнить, что в этом году нас ждет несколько юбилеев тех, кого по праву называют отцами отечественной атомной отрасли: это 120 летие со дня рождения Игоря Васильевича Курчатова и Анатолия Петровича Александрова, 125 летие со дня рождения Ефима Павловича Славского. Во время празднования этих замечательных дат хотелось бы подвести итоги сделанного, поговорить о планах на будущее. Кстати говоря, юбилеи будут не только у тех, чьи имена давно вошли в учебники истории. 90 лет в этом году исполняется Льву Дмитриевичу Рябеву -именно он перенял штурвал правления отраслью у Ефима Павловича Славского в сложнейшем 1986 году. Планируем также отпраздновать этот замечательный день рождения.
Хотел бы отдельно остановиться на достижениях наших ученых в прошлом году. Сразу пять сотрудников госкорпорации получили новые академические звания. Юрий Григорьевич Драгунов, научный руководитель космических ядерных установок, был избран академиком по специальности «Энергетика». Членами-корреспондентами Академии наук стали Николай Валентинович Завьялов, Виктор Игоревич Ильгисонис, Дмитрий Валентинович Петров, Рашит Мирзагалиевич Шагалиев. Трое сотрудников Радиевого института были удостоены престижной премии Г. Н. Флерова за выдающийся вклад в развитие ядерно-физических и ядерно-химических исследований и их прикладных аспектов: Александр Андреевич Римский-Корсаков (посмертно), Леонид Андреевич Плескачевский и Сергей Васильевич Хлебников.
От души поздравляем наших коллег с этими высокими достижениями!
Хочу отметить и растущую роль молодого поколения в развитии отраслевой науки. Не так давно мы запустили программу стажировок в научных институтах Росатома, которая помогает ребятам определиться с темами будущих научных исследований. За последние два-три года участниками этой программы стали более 300 человек, свыше 60 из них уже работают в исследовательских командах, в том числе на руководящих должностях. Благодаря этому мы почти достигли «золотого сечения» по возрасту работников научного дивизиона, когда треть кадрового состава — моложе 35 лет, треть — представители среднего возраста и треть — ветераны атомной отрасли.
Если говорить о достижениях отраслевой науки за прошедший год в целом, я бы отдельно выделил успехи в области ядерной медицины. Раньше наши технологии были не очень востребованы из-за большого количества импортных предложений. Однако в связи с последними событиями резко вырос спрос на наши продукты как в части радиофармпрепаратов, изотопной продукции, так и в части соответствующего оборудования для диагностики и лечения, в первую очередь, онкологических заболеваний.
У нас есть договоренности с вице-премьером Татьяной Голиковой и министром здравоохранения Михаилом Мурашко о возможном формировании госзаказа; Росатому поручено подготовить предложение по целому ряду импортозамещающих продуктов в интересах здравоохранения.
Похожая ситуация сложилась и в работе с промышленными отходами I и II классов опасности: есть персональное поручение председателя правительства взять под личный контроль данные экологические проекты и взаимодействовать с Академией наук, с ее региональными отделениями, ускорить работу в части ликвидации экологического наследия.
Конечно, говоря об итогах 2022 го, не могу не упомянуть и ускоренное развитие Национального центра физики и математики (НЦФМ). Два года назад мы только вышли на площадку. А в этом году филиал МГУ им. М. В. Ломоносова в Сарове — образовательное ядро НЦФМ — заканчивают первые выпускники: 50 специалистов идут работать на предприятия госкорпорации, в научно-исследовательские институты нашей страны. И здесь от быстрого старта, от спринтерской «стометровки» надо перейти к «марафону» — длительному, на десятилетия рассчитанному сценарию создания и развития НЦФМ. К концу 2020 х годов это должен быть научный центр мирового уровня. Еще раз хочу подчеркнуть, что всё это мы можем сделать только в кооперации с коллегами из Академии наук и Курчатовского института. У нас много планов на этот год. Уверен, что все они будут реализованы.
Подводя итог, хочу еще раз подчеркнуть главную мысль: сегодня на российских ученых, инженеров, технологов смотрит вся страна. Мы должны не просто лучше работать — мы должны четко понять, где критически важны наши победы, наши решения. Речь идет и о создании технологического суверенитета нашей страны, и о поддержке нашего влияния на планете, в глобальной атомной энергетике. Определив эти ключевые направления, эту амбициозную повестку, нам нужно разработать план действий.
Уверен, что научное сообщество Росатома справится со всеми вызовами. Мы, как всегда, сделаем чуть больше, чем планировали.
Алексей Лихачев
Вступительное слово
Какое-то время назад я подходил к празднованию Дня науки с тяжелым чувством. C тревогой думал о том, как удовлетворить все потребности, существующие у отраслевой науки. Мы все время догоняли, не успевая отвечать на вызовы, имевшиеся в научном сообществе и госкорпорации, и страны в целом.
Но времена меняются. Несколько лет назад президент России принял ряд решений, направленных на поддержку отечественной науки. 2022 й, как вы помните, стал Годом науки и технологий, затем так было названо целое десятилетие. Государственная политика смещается в сторону поддержки научных направлений. Росатом стал двигаться более быстрыми, в некоторых вопросах — опережающими темпами в части развития науки.
Кратно растет и число стоящих перед нами задач. Новые геополитические реалии подразумевают необходимость еще большей эффективности нашей деятельности, еще более точных и своевременных ответов на существующие вызовы. Эти задачи мы, как всегда, решаем в кооперации с нашими многолетними партнерами: Академией наук, Курчатовским институтом, опорными вузами.
Не могу не напомнить, что в этом году нас ждет несколько юбилеев тех, кого по праву называют отцами отечественной атомной отрасли: это 120 летие со дня рождения Игоря Васильевича Курчатова и Анатолия Петровича Александрова, 125 летие со дня рождения Ефима Павловича Славского. Во время празднования этих замечательных дат хотелось бы подвести итоги сделанного, поговорить о планах на будущее. Кстати говоря, юбилеи будут не только у тех, чьи имена давно вошли в учебники истории. 90 лет в этом году исполняется Льву Дмитриевичу Рябеву -именно он перенял штурвал правления отраслью у Ефима Павловича Славского в сложнейшем 1986 году. Планируем также отпраздновать этот замечательный день рождения.
Хотел бы отдельно остановиться на достижениях наших ученых в прошлом году. Сразу пять сотрудников госкорпорации получили новые академические звания. Юрий Григорьевич Драгунов, научный руководитель космических ядерных установок, был избран академиком по специальности «Энергетика». Членами-корреспондентами Академии наук стали Николай Валентинович Завьялов, Виктор Игоревич Ильгисонис, Дмитрий Валентинович Петров, Рашит Мирзагалиевич Шагалиев. Трое сотрудников Радиевого института были удостоены престижной премии Г. Н. Флерова за выдающийся вклад в развитие ядерно-физических и ядерно-химических исследований и их прикладных аспектов: Александр Андреевич Римский-Корсаков (посмертно), Леонид Андреевич Плескачевский и Сергей Васильевич Хлебников.
От души поздравляем наших коллег с этими высокими достижениями!
Хочу отметить и растущую роль молодого поколения в развитии отраслевой науки. Не так давно мы запустили программу стажировок в научных институтах Росатома, которая помогает ребятам определиться с темами будущих научных исследований. За последние два-три года участниками этой программы стали более 300 человек, свыше 60 из них уже работают в исследовательских командах, в том числе на руководящих должностях. Благодаря этому мы почти достигли «золотого сечения» по возрасту работников научного дивизиона, когда треть кадрового состава — моложе 35 лет, треть — представители среднего возраста и треть — ветераны атомной отрасли.
Если говорить о достижениях отраслевой науки за прошедший год в целом, я бы отдельно выделил успехи в области ядерной медицины. Раньше наши технологии были не очень востребованы из-за большого количества импортных предложений. Однако в связи с последними событиями резко вырос спрос на наши продукты как в части радиофармпрепаратов, изотопной продукции, так и в части соответствующего оборудования для диагностики и лечения, в первую очередь, онкологических заболеваний.
У нас есть договоренности с вице-премьером Татьяной Голиковой и министром здравоохранения Михаилом Мурашко о возможном формировании госзаказа; Росатому поручено подготовить предложение по целому ряду импортозамещающих продуктов в интересах здравоохранения.
Похожая ситуация сложилась и в работе с промышленными отходами I и II классов опасности: есть персональное поручение председателя правительства взять под личный контроль данные экологические проекты и взаимодействовать с Академией наук, с ее региональными отделениями, ускорить работу в части ликвидации экологического наследия.
Конечно, говоря об итогах 2022 го, не могу не упомянуть и ускоренное развитие Национального центра физики и математики (НЦФМ). Два года назад мы только вышли на площадку. А в этом году филиал МГУ им. М. В. Ломоносова в Сарове — образовательное ядро НЦФМ — заканчивают первые выпускники: 50 специалистов идут работать на предприятия госкорпорации, в научно-исследовательские институты нашей страны. И здесь от быстрого старта, от спринтерской «стометровки» надо перейти к «марафону» — длительному, на десятилетия рассчитанному сценарию создания и развития НЦФМ. К концу 2020 х годов это должен быть научный центр мирового уровня. Еще раз хочу подчеркнуть, что всё это мы можем сделать только в кооперации с коллегами из Академии наук и Курчатовского института. У нас много планов на этот год. Уверен, что все они будут реализованы.
Подводя итог, хочу еще раз подчеркнуть главную мысль: сегодня на российских ученых, инженеров, технологов смотрит вся страна. Мы должны не просто лучше работать — мы должны четко понять, где критически важны наши победы, наши решения. Речь идет и о создании технологического суверенитета нашей страны, и о поддержке нашего влияния на планете, в глобальной атомной энергетике. Определив эти ключевые направления, эту амбициозную повестку, нам нужно разработать план действий.
Уверен, что научное сообщество Росатома справится со всеми вызовами. Мы, как всегда, сделаем чуть больше, чем планировали.
Председатель НТС Росатома, академик РАН
Георгий Рыкованов
Итоги работы научного направления Росатома в 2022 году
Традиционно начну с информации о наиболее значимом мировом научном достижении в ушедшем году. Обычно, чтобы выбрать такое событие года, я обращаюсь за помощью к коллегам из Академии наук. В этом году мне не пришлось этого делать — было очевидно, что один из самых важных результатов был получен в области основных интересов Росатома — термоядерных исследованиях. 4 декабря 2022 года в США на лазерной установке NIF была получена термоядерная вспышка с коэффициентом усиления примерно в полтора раза: энергия лазерного излучения составляла порядка 2 МДж, а термоядерное энерговыделение оказалось приблизительно равным 3 МДж. В 1980‑х годах, когда работы по лазерному термоядерному синтезу только начинались, считалось, что для зажжения термоядерной мишени достаточно энергии лазера 1−10 кДж.
Коллеги из Ливерморской лаборатории шли к результату около полувека. Однако хочу напомнить, что использовать лазерное излучение для создания термоядерной плазмы впервые — в 1964 году — предложили советские ученые Николай Басов и Олег Крохин. Олег Николаевич Крохин, кстати, некоторое время работал в Средмаше — в нынешнем РФЯЦ-ВНИИТФе (входит в контур Росатома) в Снежинске, а потом переехал в Москву, в ФИАН.
Коротко расскажу о том, что такое установка NIF. Ее сердце — цилиндрический конвертор, в центре которого находится содержащая дейтерий — тритиевый лед — криогенная мишень диаметром 2 мм из нанокристаллического алмаза. В результате сжатия мишени, которая облучается 192 лазерными пучками в 48 модулях, начинается термоядерная реакция. Вся установка, строительство которой заняло 14 лет и обошлось более чем в $ 3,5 млрд, находится в здании высотой 30 метров и размером в три футбольных поля.
Опыты по облучению мишени начались в 2009 году. В 2016 году нейтронный выход, пропорциональный термоядерной энергии, составлял около 1015. Исследователи пробовали разные материалы оболочки: бериллий, пластик и так далее, но лучше всего подошел алмаз. За пять лет — с 2015 по 2021 год — энерговыделение мишени выросло на три порядка. Такой эффект был получен за счет значительного повышения качества материалов оболочки: приблизительно в 100 раз уменьшилось количество дефектов. Дефекты — такие, как углубления, полости, включения с высоким зарядовым числом (Z), — являются затравочными для образования турбулентного течения на границе оболочки и термоядерного горючего. Скорость и интенсивность развития турбулентности напрямую зависят от качества материала. (Это к слову, о важности проведения передовых материаловедческих исследований.)
В нашей стране, в саровском РФЯЦ-ВНИИЭФе, тоже создается установка, подобная NIF. В 2022 году был сдан в эксплуатацию Многоцелевой исследовательский комплекс (МИК), состоящий из 16 каналов лазерного излучения. Это установка двухцелевого назначения. Теперь у ученых нашей страны (и в первую очередь у работников ядерно-оружейного комплекса) появилась возможность экспериментально исследовать параметры веществ в ранее недоступной области давлений, приближающейся к 1 млн атмосфер.
Напрашивается вопрос: когда же появится управляемая, коммерчески выгодная термоядерная энергетика? Рискну предположить, что не скоро, возможно, не в нашем столетии. Ее создание требует повышения КПД лазерной системы с 1,5 (результат нашего времени) до примерно 60. В этом случае при переходе на диодную накачку лазеров может быть получено замыкание термоядерной энергетики, то есть вырабатываемая энергия будет превышать вложенную. Для нас важно понимать, что специалисты Росатома знают, как зажечь эту термоядерную мишень, и работают над технологиями, которые для этого необходимы.
Как известно, в термояде существует и другое — гораздо более известное широкой публике — направление: это магнитное удержание плазмы, в основе которого — токамак. Международный проект ИТЭР, реализуемый во Франции, будет работать именно по этому принципу. Все вы знаете, что Россия — один из ключевых участников проекта. Важный результат прошлого года для Росатома — поставка катушки полоидального поля PF1. Это крупнейший сверхпроводящий магнит, когда-либо изготовленный в России. Сама катушка изготовлена в НИИЭФА (входит в контур Росатома), сверхпроводящий материал для проволоки был сделан на Чепецком механическом заводе. Всего в 2022 году НИИЭФА отгрузил оборудование весом приблизительно 430 тонн.
Работы в области магнитного удержания плазмы ведутся, естественно, не только во Франции, но и в России. Так, в ушедшем году в ГНЦ РФ ТРИНИТИ (входит в Росатом) на токамаке Т‑11М были разработаны и протестированы устройства на основе жидкого лития, предназначенные для защиты первой стенки токамака. Эксперименты показывают резкое увеличение радиационных потерь плазмы, что подтверждает эффективность предлагаемого способа защиты.
Георгий Рыкованов
Итоги работы научного направления Росатома в 2022 году
Традиционно начну с информации о наиболее значимом мировом научном достижении в ушедшем году. Обычно, чтобы выбрать такое событие года, я обращаюсь за помощью к коллегам из Академии наук. В этом году мне не пришлось этого делать — было очевидно, что один из самых важных результатов был получен в области основных интересов Росатома — термоядерных исследованиях. 4 декабря 2022 года в США на лазерной установке NIF была получена термоядерная вспышка с коэффициентом усиления примерно в полтора раза: энергия лазерного излучения составляла порядка 2 МДж, а термоядерное энерговыделение оказалось приблизительно равным 3 МДж. В 1980‑х годах, когда работы по лазерному термоядерному синтезу только начинались, считалось, что для зажжения термоядерной мишени достаточно энергии лазера 1−10 кДж.
Коллеги из Ливерморской лаборатории шли к результату около полувека. Однако хочу напомнить, что использовать лазерное излучение для создания термоядерной плазмы впервые — в 1964 году — предложили советские ученые Николай Басов и Олег Крохин. Олег Николаевич Крохин, кстати, некоторое время работал в Средмаше — в нынешнем РФЯЦ-ВНИИТФе (входит в контур Росатома) в Снежинске, а потом переехал в Москву, в ФИАН.
Коротко расскажу о том, что такое установка NIF. Ее сердце — цилиндрический конвертор, в центре которого находится содержащая дейтерий — тритиевый лед — криогенная мишень диаметром 2 мм из нанокристаллического алмаза. В результате сжатия мишени, которая облучается 192 лазерными пучками в 48 модулях, начинается термоядерная реакция. Вся установка, строительство которой заняло 14 лет и обошлось более чем в $ 3,5 млрд, находится в здании высотой 30 метров и размером в три футбольных поля.
Опыты по облучению мишени начались в 2009 году. В 2016 году нейтронный выход, пропорциональный термоядерной энергии, составлял около 1015. Исследователи пробовали разные материалы оболочки: бериллий, пластик и так далее, но лучше всего подошел алмаз. За пять лет — с 2015 по 2021 год — энерговыделение мишени выросло на три порядка. Такой эффект был получен за счет значительного повышения качества материалов оболочки: приблизительно в 100 раз уменьшилось количество дефектов. Дефекты — такие, как углубления, полости, включения с высоким зарядовым числом (Z), — являются затравочными для образования турбулентного течения на границе оболочки и термоядерного горючего. Скорость и интенсивность развития турбулентности напрямую зависят от качества материала. (Это к слову, о важности проведения передовых материаловедческих исследований.)
В нашей стране, в саровском РФЯЦ-ВНИИЭФе, тоже создается установка, подобная NIF. В 2022 году был сдан в эксплуатацию Многоцелевой исследовательский комплекс (МИК), состоящий из 16 каналов лазерного излучения. Это установка двухцелевого назначения. Теперь у ученых нашей страны (и в первую очередь у работников ядерно-оружейного комплекса) появилась возможность экспериментально исследовать параметры веществ в ранее недоступной области давлений, приближающейся к 1 млн атмосфер.
Напрашивается вопрос: когда же появится управляемая, коммерчески выгодная термоядерная энергетика? Рискну предположить, что не скоро, возможно, не в нашем столетии. Ее создание требует повышения КПД лазерной системы с 1,5 (результат нашего времени) до примерно 60. В этом случае при переходе на диодную накачку лазеров может быть получено замыкание термоядерной энергетики, то есть вырабатываемая энергия будет превышать вложенную. Для нас важно понимать, что специалисты Росатома знают, как зажечь эту термоядерную мишень, и работают над технологиями, которые для этого необходимы.
Как известно, в термояде существует и другое — гораздо более известное широкой публике — направление: это магнитное удержание плазмы, в основе которого — токамак. Международный проект ИТЭР, реализуемый во Франции, будет работать именно по этому принципу. Все вы знаете, что Россия — один из ключевых участников проекта. Важный результат прошлого года для Росатома — поставка катушки полоидального поля PF1. Это крупнейший сверхпроводящий магнит, когда-либо изготовленный в России. Сама катушка изготовлена в НИИЭФА (входит в контур Росатома), сверхпроводящий материал для проволоки был сделан на Чепецком механическом заводе. Всего в 2022 году НИИЭФА отгрузил оборудование весом приблизительно 430 тонн.
Работы в области магнитного удержания плазмы ведутся, естественно, не только во Франции, но и в России. Так, в ушедшем году в ГНЦ РФ ТРИНИТИ (входит в Росатом) на токамаке Т‑11М были разработаны и протестированы устройства на основе жидкого лития, предназначенные для защиты первой стенки токамака. Эксперименты показывают резкое увеличение радиационных потерь плазмы, что подтверждает эффективность предлагаемого способа защиты.
Новое топливо, новые материалы
Теперь перейду к разработке нового топлива. После аварии на «Фукусиме 1» ученые неоднократно возвращались к проблеме предотвращения тяжелых последствий аварий с расплавлением активной зоны. Основная причина этого явления — пароциркониевая реакция. Было принято решение найти материалы оболочки твэлов, обладающие всеми необходимыми характеристиками, но при этом не содержащие циркония.
Сначала ученые ВНИИНМа им. А. А. Бочвара (входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») рассмотрели «паллиативные» варианты — покрытие циркония тонкой оболочкой из хрома или сплава хрома, никеля и марганца. В настоящее время на втором блоке Ростовской АЭС продолжается опытно-промышленная эксплуатация сборок ТВС 2 М с твэлами, изготовленными по такой технологии. Эти работы должны повысить привлекательность и конкурентоспособность реакторов разработки Росатома.
Однако радикальное предотвращение пароциркониевой реакции — это применение оболочки твэла из карбида кремния. Работы эти не новые, они проводились как за рубежом, так и в России. Нашим ученым долгое время не удавалось достичь пластичности и герметичности оболочки — и вот в прошлом году, наконец, это было сделано. Как оказалось, необходимо было существенно понизить содержание кислорода в материале. Сегодня экспериментальные элементы твэлов такой конструкции проходят облучение на реакторе в ГНЦ НИИАР (входит в научный дивизион Росатома). Будем надеяться на положительные результаты.
Еще одна важная работа ВНИИНМа им. А. А. Бочвара — исследование нитридного уран-плутониевого (СНУП) топлива. Продолжаются горячие дискуссии о возможности применения такого топлива в реакторных системах, о допустимой величине его выгорания. Экспериментальные результаты дают всё больше подтверждений того, что это направление имеет право на существование. Так, на экспериментальной сборке со СНУП-топливом, проходящей испытания в реакторе БН 600, достигнуто выгорание 9 %, что в полтора раза превышает требования ТЗ для стартовой загрузки БРЕСТ-ОД 300. Следующий этап — создание производства нитридного топлива на площадке Сибирского химического комбината (СХК, входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ»).
Теперь перейду к разработке нового топлива. После аварии на «Фукусиме 1» ученые неоднократно возвращались к проблеме предотвращения тяжелых последствий аварий с расплавлением активной зоны. Основная причина этого явления — пароциркониевая реакция. Было принято решение найти материалы оболочки твэлов, обладающие всеми необходимыми характеристиками, но при этом не содержащие циркония.
Сначала ученые ВНИИНМа им. А. А. Бочвара (входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») рассмотрели «паллиативные» варианты — покрытие циркония тонкой оболочкой из хрома или сплава хрома, никеля и марганца. В настоящее время на втором блоке Ростовской АЭС продолжается опытно-промышленная эксплуатация сборок ТВС 2 М с твэлами, изготовленными по такой технологии. Эти работы должны повысить привлекательность и конкурентоспособность реакторов разработки Росатома.
Однако радикальное предотвращение пароциркониевой реакции — это применение оболочки твэла из карбида кремния. Работы эти не новые, они проводились как за рубежом, так и в России. Нашим ученым долгое время не удавалось достичь пластичности и герметичности оболочки — и вот в прошлом году, наконец, это было сделано. Как оказалось, необходимо было существенно понизить содержание кислорода в материале. Сегодня экспериментальные элементы твэлов такой конструкции проходят облучение на реакторе в ГНЦ НИИАР (входит в научный дивизион Росатома). Будем надеяться на положительные результаты.
Еще одна важная работа ВНИИНМа им. А. А. Бочвара — исследование нитридного уран-плутониевого (СНУП) топлива. Продолжаются горячие дискуссии о возможности применения такого топлива в реакторных системах, о допустимой величине его выгорания. Экспериментальные результаты дают всё больше подтверждений того, что это направление имеет право на существование. Так, на экспериментальной сборке со СНУП-топливом, проходящей испытания в реакторе БН 600, достигнуто выгорание 9 %, что в полтора раза превышает требования ТЗ для стартовой загрузки БРЕСТ-ОД 300. Следующий этап — создание производства нитридного топлива на площадке Сибирского химического комбината (СХК, входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ»).
Изучение поведения трития в перспективных инновационных реакторных установках во ВНИИНМе им. А. А. Бочвара
Теперь поговорим о новых материалах. В программе РТТН, напомню, есть соответствующий федеральный проект.
В первую очередь речь идет о материалах для реакторных установок. Увеличение выработки электрической энергии на АЭС достигается огромным трудом сотрудников «Росэнергоатома» — за счет сокращения длительности регламентных работ, организационных мероприятий и повышения дисциплины. Всё это, безусловно, приводит к повышению выработки электроэнергии, но задача отраслевой науки — обеспечить рост выработки существенно выше, чем 2−3 %. Кроме того, для реакторов следующего поколения — например, проекта ВВЭР-СКД (сверхкритического давления) — применять существующие материалы будет невозможно.
Все это делает разработку новых материалов особенно актуальной. Ряд организаций Росатома предложили свои варианты. Перспективной выглядит новая марка стали с повышенными прочностными свойствами. Она позволяет перейти с давления 15 МПа на 26 МПа и выдерживает температуру до 450 °C. Это важный шаг на пути к созданию реакторов СКД, который позволит повысить КПД установки с нынешних примерно 35 % до 40−45 %.
Перейду к новостям радиохимии. В прошлом году мы говорили о развитии технологий выделения минорных актинидов, о технологии выделения короткоживущих фракций и требуемой степени их очистки от альфа-нуклидов. В 2022 году наиболее значимым достижением стали работы СХК, ВНИИНМа им. А. А. Бочвара и Радиевого института им. В. Г. Хлопина по отработке технологии остекловывания радиоактивных отходов при конверсии регенерированного урана. Так, создана установка, включающая холодный и горячий тигели.
На технологии переработки отработавшего ядерного топлива, я считаю, нужно обратить особое внимание, чтобы устранить ахиллесову пяту атомной энергетики — проблему обращения с радиоактивными отходами. Возможно, самый привлекательный путь — реализация концепции радиационной эквивалентности.
В первую очередь речь идет о материалах для реакторных установок. Увеличение выработки электрической энергии на АЭС достигается огромным трудом сотрудников «Росэнергоатома» — за счет сокращения длительности регламентных работ, организационных мероприятий и повышения дисциплины. Всё это, безусловно, приводит к повышению выработки электроэнергии, но задача отраслевой науки — обеспечить рост выработки существенно выше, чем 2−3 %. Кроме того, для реакторов следующего поколения — например, проекта ВВЭР-СКД (сверхкритического давления) — применять существующие материалы будет невозможно.
Все это делает разработку новых материалов особенно актуальной. Ряд организаций Росатома предложили свои варианты. Перспективной выглядит новая марка стали с повышенными прочностными свойствами. Она позволяет перейти с давления 15 МПа на 26 МПа и выдерживает температуру до 450 °C. Это важный шаг на пути к созданию реакторов СКД, который позволит повысить КПД установки с нынешних примерно 35 % до 40−45 %.
Перейду к новостям радиохимии. В прошлом году мы говорили о развитии технологий выделения минорных актинидов, о технологии выделения короткоживущих фракций и требуемой степени их очистки от альфа-нуклидов. В 2022 году наиболее значимым достижением стали работы СХК, ВНИИНМа им. А. А. Бочвара и Радиевого института им. В. Г. Хлопина по отработке технологии остекловывания радиоактивных отходов при конверсии регенерированного урана. Так, создана установка, включающая холодный и горячий тигели.
На технологии переработки отработавшего ядерного топлива, я считаю, нужно обратить особое внимание, чтобы устранить ахиллесову пяту атомной энергетики — проблему обращения с радиоактивными отходами. Возможно, самый привлекательный путь — реализация концепции радиационной эквивалентности.
Ядерная медицина
Перейдем к другим направлениям. Как вы знаете, в связи с последними событиями появились проблемы с поставками импортных радиофармпрепаратов (РФП). Так, компания Bayer прекратила поставки препарата Xofigo на основе изотопа 223Ra. ГНЦ НИИАР разработал и внедрил в производство технологию изготовления отечественного аналога — препарата 223RaCl2. С мая 2022 года получено девять партий этого препарата. Сейчас в Федеральном научно-клиническом центре медицинской радиологии и онкологии (ФГБУ ФНКЦРиО) ФМБА России ведутся клинические испытания. Заключен контракт на поставку 200 доз препарата в 2023 году.
Большая новость начала этого года — 20 января в Обнинске, на территории НИФХИ им. Л. Я. Карпова (также предприятие Росатома), началось строительство крупнейшего в Европе завода по производству радиофармпрепаратов. Будет работать 21 технологическая линия. Сейчас в НИФХИ производят РФП на основе 99Tc, 131I, эти препараты поставляются в МРНЦ им. А. Ф. Цыба. После запуска завода здесь будет производиться широкая номенклатура РФП на основе 131I, 153Sm, 99Mo, также завод представит перспективные РФП на основе 177Lu, 225Ac, 223Ra.
Есть и другие хорошие новости в области ядерной медицины: в НИИТФА (еще одно предприятие Росатома) зарегистрирован отечественный линейный ускоритель «Эллус‑6М» — это «рабочая лошадка» для радиолучевой терапии. Ранее такие установки поставлялись из-за рубежа. Отечественная установка находится на стадии клинических испытаний, в ближайшее время начнутся ее поставки в медицинские центры.
Если говорить о разработке приборов и техники для экспериментов, важно отметить работу РФЯЦ-ВНИИТФа им. Е. И. Забабахина (предприятие Росатома): здесь введена в эксплуатацию первая очередь комплекса импульсной томографии. Это линейный индукционный ускоритель электронов ЛИУ‑20, используемый для отработки и контроля спецпродукции. Прибор обладает лучшими в мире характеристиками. Ускорители такого типа есть в США, Франции и Китае, но по качеству пучка они уступают нашей разработке: диаметр пятна у зарубежных ускорителей — приблизительно 1,5−2 мм, у ЛИУ‑20 — меньше 1 мм. К 2025 году комплекс будет включать девять ракурсов и три импульса, это будет уникальная, не имеющая мировых аналогов установка. Коллектив, занимающийся разработкой этого комплекса, в 2022 году в рамках отраслевой программы признания «Человек года» получил спецприз от председателя наблюдательного совета Росатома Сергея Кириенко.
По альтернативному пути — развитию протонной радиографии — идут РФЯЦ-ВНИИЭФ совместно с Институтом физики высоких энергий. Работы ведутся на ускорителе — Подземном рентгенографическом комплексе (ПГРК‑100). По сравнению с предыдущей моделью он обладает большей просвечивающей способностью. Получены экспериментальные данные о формировании неустойчивости на границе существенно разноплотных сред (металлов и газа) при сферическом взрывном нагружении металлов в жидком и твердом состояниях. Также разработан новый метод «рафинирования», позволяющий получать более качественные изображения полостей.
И напоследок остановлюсь на работах, которые ведутся Росатомом для Объединенного института ядерных исследований в Дубне в части синтеза сверхтяжелых элементов. Необходимы мишени, состоящие из тяжелых атомов, имеющих большее число нуклонов. Перед ГНЦ НИИАР была поставлена задача создать технологии наработки необходимого количества изотопов 243Am, 248Cm, 249Bk, 251Cf. Институт с этим успешно справляется.
Вот вкратце основные итоги работы Росатома в области науки и технологий.
Перейдем к другим направлениям. Как вы знаете, в связи с последними событиями появились проблемы с поставками импортных радиофармпрепаратов (РФП). Так, компания Bayer прекратила поставки препарата Xofigo на основе изотопа 223Ra. ГНЦ НИИАР разработал и внедрил в производство технологию изготовления отечественного аналога — препарата 223RaCl2. С мая 2022 года получено девять партий этого препарата. Сейчас в Федеральном научно-клиническом центре медицинской радиологии и онкологии (ФГБУ ФНКЦРиО) ФМБА России ведутся клинические испытания. Заключен контракт на поставку 200 доз препарата в 2023 году.
Большая новость начала этого года — 20 января в Обнинске, на территории НИФХИ им. Л. Я. Карпова (также предприятие Росатома), началось строительство крупнейшего в Европе завода по производству радиофармпрепаратов. Будет работать 21 технологическая линия. Сейчас в НИФХИ производят РФП на основе 99Tc, 131I, эти препараты поставляются в МРНЦ им. А. Ф. Цыба. После запуска завода здесь будет производиться широкая номенклатура РФП на основе 131I, 153Sm, 99Mo, также завод представит перспективные РФП на основе 177Lu, 225Ac, 223Ra.
Есть и другие хорошие новости в области ядерной медицины: в НИИТФА (еще одно предприятие Росатома) зарегистрирован отечественный линейный ускоритель «Эллус‑6М» — это «рабочая лошадка» для радиолучевой терапии. Ранее такие установки поставлялись из-за рубежа. Отечественная установка находится на стадии клинических испытаний, в ближайшее время начнутся ее поставки в медицинские центры.
Если говорить о разработке приборов и техники для экспериментов, важно отметить работу РФЯЦ-ВНИИТФа им. Е. И. Забабахина (предприятие Росатома): здесь введена в эксплуатацию первая очередь комплекса импульсной томографии. Это линейный индукционный ускоритель электронов ЛИУ‑20, используемый для отработки и контроля спецпродукции. Прибор обладает лучшими в мире характеристиками. Ускорители такого типа есть в США, Франции и Китае, но по качеству пучка они уступают нашей разработке: диаметр пятна у зарубежных ускорителей — приблизительно 1,5−2 мм, у ЛИУ‑20 — меньше 1 мм. К 2025 году комплекс будет включать девять ракурсов и три импульса, это будет уникальная, не имеющая мировых аналогов установка. Коллектив, занимающийся разработкой этого комплекса, в 2022 году в рамках отраслевой программы признания «Человек года» получил спецприз от председателя наблюдательного совета Росатома Сергея Кириенко.
По альтернативному пути — развитию протонной радиографии — идут РФЯЦ-ВНИИЭФ совместно с Институтом физики высоких энергий. Работы ведутся на ускорителе — Подземном рентгенографическом комплексе (ПГРК‑100). По сравнению с предыдущей моделью он обладает большей просвечивающей способностью. Получены экспериментальные данные о формировании неустойчивости на границе существенно разноплотных сред (металлов и газа) при сферическом взрывном нагружении металлов в жидком и твердом состояниях. Также разработан новый метод «рафинирования», позволяющий получать более качественные изображения полостей.
И напоследок остановлюсь на работах, которые ведутся Росатомом для Объединенного института ядерных исследований в Дубне в части синтеза сверхтяжелых элементов. Необходимы мишени, состоящие из тяжелых атомов, имеющих большее число нуклонов. Перед ГНЦ НИИАР была поставлена задача создать технологии наработки необходимого количества изотопов 243Am, 248Cm, 249Bk, 251Cf. Институт с этим успешно справляется.
Вот вкратце основные итоги работы Росатома в области науки и технологий.
Научный руководитель Национального центра физики и математики (НЦФМ), академик РАН
Александр Сергеев
НЦФМ: первые результаты и перспективы развития
Росатом — это не только атомная энергетика и обеспечение ядерного паритета, это еще и развитие многих других направлений. Росатом сегодня решает задачу обеспечения технологического суверенитета нашей страны.
У госкорпорации есть все возможности для создания новых научных заделов, и в определенном смысле она имеет право считать себя крупнейшей отечественной научной организацией.
Миссия Национального центра физики и математики (НЦФМ) — понять, по каким научным направлениям (прежде всего в области физики и математики) стоит ждать новых прорывов, и трансформировать эти прорывы в технологические разработки. Разрабатывая научную программу НЦФМ, мы попытались предугадать основные направления физики и математики, по которым стоит ждать таких прорывов.
Расскажу о ней подробнее. Научная программа включает 10 направлений.
Александр Сергеев
НЦФМ: первые результаты и перспективы развития
Росатом — это не только атомная энергетика и обеспечение ядерного паритета, это еще и развитие многих других направлений. Росатом сегодня решает задачу обеспечения технологического суверенитета нашей страны.
У госкорпорации есть все возможности для создания новых научных заделов, и в определенном смысле она имеет право считать себя крупнейшей отечественной научной организацией.
Миссия Национального центра физики и математики (НЦФМ) — понять, по каким научным направлениям (прежде всего в области физики и математики) стоит ждать новых прорывов, и трансформировать эти прорывы в технологические разработки. Разрабатывая научную программу НЦФМ, мы попытались предугадать основные направления физики и математики, по которым стоит ждать таких прорывов.
Расскажу о ней подробнее. Научная программа включает 10 направлений.
10 научных направлений НЦФМ
- Национальный центр исследования архитектур суперкомпьютеров
- Математическое моделирование на супер-ЭВМ экса- и зеттафлопсной производительности
- Газодинамика и физика взрывов
- Физика высоких плотностей энергии
- Физика частиц и космология
- Ядерная и радиационная физика
- Исследования в сильных и сверхсильных магнитных полях
- Физика изотопов водорода
- Искусственный интеллект и большие данные в технических, промышленных, природных и социальных системах
- Экспериментальная лабораторная астрофизика и геофизика
Во-первых, как я уже сказал, эти направления демонстрируют наше понимание того, в какую сторону должна развиваться наука. Во-вторых, мы базируемся на уже имеющихся установках РФЯЦ-ВНИИЭФа и РФЯЦ-ВНИИТФа, поэтому направления определены таким образом, чтобы задействовать эти установки.
НЦФМ всего два года, но мы уже собрали под свои знамена 55 научных институтов, университетов и высокотехнологичных компаний страны. Эта кооперация была создана довольно быстро, и мы видим, с каким интересом и желанием ученые участвуют в выполнении программ Центра.
Если говорить об организационной модели НЦФМ, мы ориентируемся на Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН). В нем на постоянной основе работают несколько тысяч сотрудников, а в научной коллаборации состоят десятки тысяч ученых. Такая международная кооперация дает прекрасные результаты — достаточно посмотреть на сделанные там открытия, научные планы.
Все страны стремятся участвовать в работе ЦЕРНа. Сегодня эта организация — мировой научный центр, в котором правильно выстроен баланс интересов ядра и кооперации.
Мы бы хотели, чтобы к 2030 году на площадке НЦФМ был создан научный институт, в котором работало бы около 2 тыс. сотрудников, который бы активно взаимодействовал со всеми учеными нашей страны и был открыт для исследователей всего мира, для проведения совместных работ. Я понимаю, конечно, что нам не собрать такое количество ученых из российских НИИ. Это и не нужно — необходимо правильно поставить подготовку кадров у себя дома, в филиале МГУ им. М. В. Ломоносова в Сарове.
Первый двухлетний этап существования НЦФМ (2020−2022 годы) мы назвали этапом быстрого старта. За это время была запущена научная программа, создана кооперация научных организаций и начата работа с Институтом трансфера технологий АО «Русатом РДС», а также организован филиал вуза. В текущем году первые 46 человек заканчивают магистратуру. Мы с интересом и даже тревогой ждем, какой выбор они сделают: останутся ли на площадке НЦФМ (к этому мы прилагаем все усилия) или уйдут куда-то еще?
Сейчас начинается следующий этап — 2023−2025 годы. За это время мы должны получить первые результаты научной программы мирового уровня. Уже сейчас на площадке НЦФМ мы создаем необходимые лаборатории мидисайенс, хотим в течение ближайших лет провести институциализацию НЦФМ. Большие планы у нас и в отношении строительства: помимо новых общежитий для студентов и аспирантов, жилья для профессорско-преподавательского состава начинается возведение первых двух крупных научных зданий: Центра коллективного пользования и Конгресс-центра. Таким образом мы ближе подойдем к решению основной стратегической задачи НЦФМ — созданию к 2030 году центра мирового уровня с флагманскими установками класса мегасайенс.
НЦФМ всего два года, но мы уже собрали под свои знамена 55 научных институтов, университетов и высокотехнологичных компаний страны. Эта кооперация была создана довольно быстро, и мы видим, с каким интересом и желанием ученые участвуют в выполнении программ Центра.
Если говорить об организационной модели НЦФМ, мы ориентируемся на Европейский центр ядерных исследований (ЦЕРН). В нем на постоянной основе работают несколько тысяч сотрудников, а в научной коллаборации состоят десятки тысяч ученых. Такая международная кооперация дает прекрасные результаты — достаточно посмотреть на сделанные там открытия, научные планы.
Все страны стремятся участвовать в работе ЦЕРНа. Сегодня эта организация — мировой научный центр, в котором правильно выстроен баланс интересов ядра и кооперации.
Мы бы хотели, чтобы к 2030 году на площадке НЦФМ был создан научный институт, в котором работало бы около 2 тыс. сотрудников, который бы активно взаимодействовал со всеми учеными нашей страны и был открыт для исследователей всего мира, для проведения совместных работ. Я понимаю, конечно, что нам не собрать такое количество ученых из российских НИИ. Это и не нужно — необходимо правильно поставить подготовку кадров у себя дома, в филиале МГУ им. М. В. Ломоносова в Сарове.
Первый двухлетний этап существования НЦФМ (2020−2022 годы) мы назвали этапом быстрого старта. За это время была запущена научная программа, создана кооперация научных организаций и начата работа с Институтом трансфера технологий АО «Русатом РДС», а также организован филиал вуза. В текущем году первые 46 человек заканчивают магистратуру. Мы с интересом и даже тревогой ждем, какой выбор они сделают: останутся ли на площадке НЦФМ (к этому мы прилагаем все усилия) или уйдут куда-то еще?
Сейчас начинается следующий этап — 2023−2025 годы. За это время мы должны получить первые результаты научной программы мирового уровня. Уже сейчас на площадке НЦФМ мы создаем необходимые лаборатории мидисайенс, хотим в течение ближайших лет провести институциализацию НЦФМ. Большие планы у нас и в отношении строительства: помимо новых общежитий для студентов и аспирантов, жилья для профессорско-преподавательского состава начинается возведение первых двух крупных научных зданий: Центра коллективного пользования и Конгресс-центра. Таким образом мы ближе подойдем к решению основной стратегической задачи НЦФМ — созданию к 2030 году центра мирового уровня с флагманскими установками класса мегасайенс.
Финансы
Первые два года научная, строительная и в значительной степени образовательная программы НЦФМ реализовывалась за счет Росатома. С 2022 года НЦФМ стал получать федеральные средства на строительство объектов, в 2023 году он получит первые федеральные деньги на реализацию научной программы — это около 2,8 млрд руб., которые будут дополнены средствами Росатома.
Миди- и мегасайенс
Чтобы получить прорывные научные результаты и сделать выдающиеся открытия, необходимы новые уникальные установки, на которых можно достичь недостижимых ранее физических параметров.
В рамках развития НЦФМ предусмотрено создание трех флагманских установок класса мегасайенс. Первая — фотонный суперкомпьютер зеттафлопсного класса; вторая — экзаваттный лазер XCELS; третья — многофункциональный ускорительный комплекс.
Скажу пару слов о каждой из них.
В прошлом году в США, в одной из национальных лабораторий в Ок-Ридже, был запущен суперкомпьютер с производительностью около 1 экзафлопса. Задача НЦФМ — создать суперкомпьютер мощностью на несколько порядков более высокой: «зетта-» — это следующая приставка после «экза-», 1021. Сделать это можно, используя новые подходы, например, фотоны вместо электронов, с помощью которых можно будет обрабатывать, хранить, передавать информацию. Если правильным образом выстроить фотонные вычислители, это существенно ускорит работу вычислительных машин. Скорее всего, в наших суперкомпьютерах будет использоваться гетерогенная структура, состоящая из электронно-вычислительной и фотонно-вычислительной частей.
Именно с гетерогенностью современных вычислительных систем связывают прогресс, которого мы ожидаем в освоении следующих кристаллов по производительности вычислений.
При создании экзаваттного лазера XCELS ставится задача увеличить мощность и интенсивность лазерного излучения, на три-четыре порядка превысить параметры существующих в мире установок. С помощью этого лазера можно будет получить неизвестные ранее состояния вещества.
Многофункциональный ускорительный комплекс позволит создать источники вторичных излучений: прежде всего, источник гамма-квантов, с помощью которого можно будет существенно продвинуться в изучении свойств ядерной материи, а в дальнейшем — и нуклонной материи. Это так называемая ядерная фотоника — направление совершенно новое. Может быть, это как раз тот фронтир, который поможет перейти к новым источникам энергии.
Для того чтобы приступить к созданию этих трех мегасайенс-установок, уже в этом году мы сформируем семь лабораторий мидисайенс. Название показывает, что, с одной стороны, это уровень высокой науки, с другой — по затратам и времени гораздо более быстрый путь.
Чтобы получить прорывные научные результаты и сделать выдающиеся открытия, необходимы новые уникальные установки, на которых можно достичь недостижимых ранее физических параметров.
В рамках развития НЦФМ предусмотрено создание трех флагманских установок класса мегасайенс. Первая — фотонный суперкомпьютер зеттафлопсного класса; вторая — экзаваттный лазер XCELS; третья — многофункциональный ускорительный комплекс.
Скажу пару слов о каждой из них.
В прошлом году в США, в одной из национальных лабораторий в Ок-Ридже, был запущен суперкомпьютер с производительностью около 1 экзафлопса. Задача НЦФМ — создать суперкомпьютер мощностью на несколько порядков более высокой: «зетта-» — это следующая приставка после «экза-», 1021. Сделать это можно, используя новые подходы, например, фотоны вместо электронов, с помощью которых можно будет обрабатывать, хранить, передавать информацию. Если правильным образом выстроить фотонные вычислители, это существенно ускорит работу вычислительных машин. Скорее всего, в наших суперкомпьютерах будет использоваться гетерогенная структура, состоящая из электронно-вычислительной и фотонно-вычислительной частей.
Именно с гетерогенностью современных вычислительных систем связывают прогресс, которого мы ожидаем в освоении следующих кристаллов по производительности вычислений.
При создании экзаваттного лазера XCELS ставится задача увеличить мощность и интенсивность лазерного излучения, на три-четыре порядка превысить параметры существующих в мире установок. С помощью этого лазера можно будет получить неизвестные ранее состояния вещества.
Многофункциональный ускорительный комплекс позволит создать источники вторичных излучений: прежде всего, источник гамма-квантов, с помощью которого можно будет существенно продвинуться в изучении свойств ядерной материи, а в дальнейшем — и нуклонной материи. Это так называемая ядерная фотоника — направление совершенно новое. Может быть, это как раз тот фронтир, который поможет перейти к новым источникам энергии.
Для того чтобы приступить к созданию этих трех мегасайенс-установок, уже в этом году мы сформируем семь лабораторий мидисайенс. Название показывает, что, с одной стороны, это уровень высокой науки, с другой — по затратам и времени гораздо более быстрый путь.
Семь лабораторий мидисайенс в НЦФМ
- Лаборатория фотонных вычислительных устройств
- Лаборатория суперкомпьютерных двойников индустриальных объектов.
- Лаборатория сверхсильных оптических полей
- Лаборатория ядерной фотоники
- Лаборатория сильных магнитных полей
- Лаборатория нейроморфного искусственного интеллекта
- Лаборатория моделирования астрофизических и геофизических явлений
Коротко расскажу о каждой из них.
Лаборатория фотонных вычислительных устройств. Главная ее задача — освоение фотонной компонентной базы.
Лаборатория суперкомпьютерных двойников индустриальных объектов. Программирование на компьютерах экзафлопсного и зеттафлопсного классов — это высокое искусство. Создание цифровых двойников полного жизненного цикла высокотехнологичных изделий также требует новых подходов.
Лаборатория сверхсильных оптических полей. Здесь мы постепенно, работая с тераваттным и петаваттным излучением, будем формировать технологическую, ресурсную и кадровую базу для создания экзаваттного лазера.
Лаборатория ядерной фотоники. Это новая наука, и понять ее место проще, если сравнить с атомной оптикой — наукой, появившейся в 1960‑х годах в ответ на создание первых лазеров. Лазеры — это устройства, работающие в инфракрасной и ближней ультрафиолетовой областях (в оптическом диапазоне), где энергия кванта примерно равна 1 эВ. С помощью таких лазеров удобно изучать процессы, связанные с переходами в электронных оболочках атомов. Ядерная фотоника позволит изучать такие внутриядерные процессы, где энергия кванта равна единицам, десяткам, может быть, даже сотням МэВ.
Лаборатория сильных магнитных полей. С 1990‑х годов прошлого века Россия — мировой лидер по созданию установок с сильными магнитными полями. Мы обладаем установками с напряженностью магнитных полей в сотни тесла. Эти установки очень важны, потому что многие современные материалы и структуры, необходимые, прежде всего, для микроэлектроники и сверхпроводниковых технологий, исследуются именно путем помещения в сильные магнитные поля. В таких полях существенно меняется электронно-энергетическая структура, ее проще исследовать и делать выводы относительно свойств материалов. Этим и будет заниматься лаборатория сильных магнитных полей.
Лаборатория нейроморфного искусственного интеллекта. Искусственный интеллект сегодня — это на 99 % софт: специальные программы обучаются по большим данным и умеют обрабатывать и анализировать огромное количество информации. Нейроморфный интеллект — это нечто совсем иное. Его создание подразумевает изучение того, каким образом мозг человека обрабатывает информацию, и воплощение аналогичных схем на базе новых материалов.
Когда мать-природа создавала человека, у нее не было в распоряжении гетероструктур, новых магнитных материалов, поэтому скорость, с которой нервные импульсы бегают в мозге человека, очень далека от скорости электрического тока, скорости света. А если мы сможем создать такой же коннект, но импульсы, обрабатывающие информацию, будут двигаться со скоростью света, то мы добьемся гигантского увеличения мощности систем искусственного интеллекта. Это и есть направление нейроморфных технологий.
Лаборатория моделирования астрофизических и геофизических явлений позволит воссоздать процессы, идущие в космосе, в частности, исследовать влияние частиц лунной пыли на космические аппараты, множества астрофизических и геофизических факторов — на выращивание растений за пределами Земли.
Таковы наши планы. Мы очень благодарны правительству Российской Федерации, которое, начиная с этого года, поддерживает научную программу НЦФМ из средств федерального бюджета, и, конечно, Росатому.
Лаборатория фотонных вычислительных устройств. Главная ее задача — освоение фотонной компонентной базы.
Лаборатория суперкомпьютерных двойников индустриальных объектов. Программирование на компьютерах экзафлопсного и зеттафлопсного классов — это высокое искусство. Создание цифровых двойников полного жизненного цикла высокотехнологичных изделий также требует новых подходов.
Лаборатория сверхсильных оптических полей. Здесь мы постепенно, работая с тераваттным и петаваттным излучением, будем формировать технологическую, ресурсную и кадровую базу для создания экзаваттного лазера.
Лаборатория ядерной фотоники. Это новая наука, и понять ее место проще, если сравнить с атомной оптикой — наукой, появившейся в 1960‑х годах в ответ на создание первых лазеров. Лазеры — это устройства, работающие в инфракрасной и ближней ультрафиолетовой областях (в оптическом диапазоне), где энергия кванта примерно равна 1 эВ. С помощью таких лазеров удобно изучать процессы, связанные с переходами в электронных оболочках атомов. Ядерная фотоника позволит изучать такие внутриядерные процессы, где энергия кванта равна единицам, десяткам, может быть, даже сотням МэВ.
Лаборатория сильных магнитных полей. С 1990‑х годов прошлого века Россия — мировой лидер по созданию установок с сильными магнитными полями. Мы обладаем установками с напряженностью магнитных полей в сотни тесла. Эти установки очень важны, потому что многие современные материалы и структуры, необходимые, прежде всего, для микроэлектроники и сверхпроводниковых технологий, исследуются именно путем помещения в сильные магнитные поля. В таких полях существенно меняется электронно-энергетическая структура, ее проще исследовать и делать выводы относительно свойств материалов. Этим и будет заниматься лаборатория сильных магнитных полей.
Лаборатория нейроморфного искусственного интеллекта. Искусственный интеллект сегодня — это на 99 % софт: специальные программы обучаются по большим данным и умеют обрабатывать и анализировать огромное количество информации. Нейроморфный интеллект — это нечто совсем иное. Его создание подразумевает изучение того, каким образом мозг человека обрабатывает информацию, и воплощение аналогичных схем на базе новых материалов.
Когда мать-природа создавала человека, у нее не было в распоряжении гетероструктур, новых магнитных материалов, поэтому скорость, с которой нервные импульсы бегают в мозге человека, очень далека от скорости электрического тока, скорости света. А если мы сможем создать такой же коннект, но импульсы, обрабатывающие информацию, будут двигаться со скоростью света, то мы добьемся гигантского увеличения мощности систем искусственного интеллекта. Это и есть направление нейроморфных технологий.
Лаборатория моделирования астрофизических и геофизических явлений позволит воссоздать процессы, идущие в космосе, в частности, исследовать влияние частиц лунной пыли на космические аппараты, множества астрофизических и геофизических факторов — на выращивание растений за пределами Земли.
Таковы наши планы. Мы очень благодарны правительству Российской Федерации, которое, начиная с этого года, поддерживает научную программу НЦФМ из средств федерального бюджета, и, конечно, Росатому.
Участники цикла научных школ Национального центра физики и математики (НЦФМ). Школы НЦФМ — новая площадка, на которой студенты, молодые ученые и именитые профессора обмениваются знаниями и результатами работы по направлениям научной программы Национального центра
Польза уже сегодня
Когда мы говорим о грандиозных планах в среднесрочной и долгосрочной перспективе, возникает неизбежный вопрос: будут ли полезными разработки НЦФМ уже сейчас? Ответ, конечно, утвердительный. Мы совместно с партнерами разрабатываем технологии для микроэлектроники, космической навигации, систем искусственного интеллекта, промышленных лазеров. Каждое направление актуально сегодня.
Приведу пару примеров.
Начну с рентгеновского литографа. Для того чтобы рисовать современные микросхемы, необходимо рентгеновское излучение, потому что только излучение с маленькой длиной волны позволит создавать такие структуры на фоторезисте. Мировой лидер по производству литографических установок и монополист на рынке литографического оборудования для микроэлектронной промышленности сегодня нидерландская компания ASM Litography (ASML).
Работа с плазмой, рентгеновским излучением -направления, традиционно сильные в Средмаше и Росатоме. Кому, как не нам, заняться изготовлением такого оборудования? Уже разработан проект создания отечественного рентгеновского литографа, он будет реализован в кооперации институтов Росатома и РАН. Считаем, что такой литограф может быть изготовлен в течение ближайших пяти лет.
Следующий пример также связан с рентгеновским диапазоном и с коллаборацией научных организаций — в первую очередь я говорю о сотрудничестве с Институтом космических исследований РАН. Как вы знаете, уже три года в точке Лагранжа, на расстоянии полутора миллионов километров от Земли, работает орбитальная астрофизическая лаборатория «Спектр-РГ», задача которой — составить полную карту Вселенной в рентгеновском диапазоне. За это время уже четыре раза был сделан полный скан всего неба, получена информация о миллионах новых рентгеновских источников. Изучая излучение этих источников, ученые обнаружили среди них пульсары. Они светят ярко и периодически. Поскольку это гигантские объекты, стабильность и периодичность их свечения абсолютны. Эти пульсары могут быть использованы для определения не только местоположения космических объектов, но и скорости их движения.
Конечно, изначально, когда обсуждалась возможность использования рентгеновских пульсаров для навигации, говорили о далеких полетах в космос. Однако в последние два года в дискуссиях делается акцент на том, что такая навигация будет очень полезной в качестве альтернативы существующим навигационным системам.
Таким образом, просматривается возможность создания альтернативной навигационной системы, не зависящей от наличия точных часов на поверхности Земли, синхронизирующих работу ГЛОНАСС или GPS, работающей независимо от геополитической ситуации и не подверженной никаким воздействиям. Это еще одно направление, по которому научная коллаборация в рамках программы НЦФМ ведет активную работу.
Я думаю, что задача НЦФМ заключается в том, чтобы объединить как можно больше усилий и как можно больше интересов разных научных организаций. Приглашаем к сотрудничеству те институты Росатома, РАН, которые еще не задействованы в этих работах. Считаю, что Национальный центр физики и математики может вырасти в научный центр мирового уровня.
Когда мы говорим о грандиозных планах в среднесрочной и долгосрочной перспективе, возникает неизбежный вопрос: будут ли полезными разработки НЦФМ уже сейчас? Ответ, конечно, утвердительный. Мы совместно с партнерами разрабатываем технологии для микроэлектроники, космической навигации, систем искусственного интеллекта, промышленных лазеров. Каждое направление актуально сегодня.
Приведу пару примеров.
Начну с рентгеновского литографа. Для того чтобы рисовать современные микросхемы, необходимо рентгеновское излучение, потому что только излучение с маленькой длиной волны позволит создавать такие структуры на фоторезисте. Мировой лидер по производству литографических установок и монополист на рынке литографического оборудования для микроэлектронной промышленности сегодня нидерландская компания ASM Litography (ASML).
Работа с плазмой, рентгеновским излучением -направления, традиционно сильные в Средмаше и Росатоме. Кому, как не нам, заняться изготовлением такого оборудования? Уже разработан проект создания отечественного рентгеновского литографа, он будет реализован в кооперации институтов Росатома и РАН. Считаем, что такой литограф может быть изготовлен в течение ближайших пяти лет.
Следующий пример также связан с рентгеновским диапазоном и с коллаборацией научных организаций — в первую очередь я говорю о сотрудничестве с Институтом космических исследований РАН. Как вы знаете, уже три года в точке Лагранжа, на расстоянии полутора миллионов километров от Земли, работает орбитальная астрофизическая лаборатория «Спектр-РГ», задача которой — составить полную карту Вселенной в рентгеновском диапазоне. За это время уже четыре раза был сделан полный скан всего неба, получена информация о миллионах новых рентгеновских источников. Изучая излучение этих источников, ученые обнаружили среди них пульсары. Они светят ярко и периодически. Поскольку это гигантские объекты, стабильность и периодичность их свечения абсолютны. Эти пульсары могут быть использованы для определения не только местоположения космических объектов, но и скорости их движения.
Конечно, изначально, когда обсуждалась возможность использования рентгеновских пульсаров для навигации, говорили о далеких полетах в космос. Однако в последние два года в дискуссиях делается акцент на том, что такая навигация будет очень полезной в качестве альтернативы существующим навигационным системам.
Таким образом, просматривается возможность создания альтернативной навигационной системы, не зависящей от наличия точных часов на поверхности Земли, синхронизирующих работу ГЛОНАСС или GPS, работающей независимо от геополитической ситуации и не подверженной никаким воздействиям. Это еще одно направление, по которому научная коллаборация в рамках программы НЦФМ ведет активную работу.
Я думаю, что задача НЦФМ заключается в том, чтобы объединить как можно больше усилий и как можно больше интересов разных научных организаций. Приглашаем к сотрудничеству те институты Росатома, РАН, которые еще не задействованы в этих работах. Считаю, что Национальный центр физики и математики может вырасти в научный центр мирового уровня.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #1_2023