atomexp_04052022

№

4–5

(98)

МАЙ – ИЮНЬ 2022 atomicexpert.com Тема номера

Технологии

Обзор

Наука

Главная логистическая артерия

Ревизия быстрых реакторов

Полураспад рынка 99Mo

Экосистемы для стартапов

Технологии

Обзор

Внеклассное чтение

Нейроморфный интеллект

Большая литиевая гонка

Законы атомного нейминга

В номере: Тренды Российская электроэнергетика: проблемы, риски и поиск баланса в условиях санкционного кризиса. Заявления и комментарии участников отрасли. Стр. 8–11

Тема номера Развитие Северного морского пути и его место в освоении Арктики, укрепление атомного ледокольного флота, внедрение цифровых сервисов, запуск новых спутников, роль Росатома в управлении СМП — последние новости и все самое важное о Севморпути. Стр. 12–21

Технологии Интервью с экспертами о целях и первых результатах двух проектов программы РТТН. Один из них посвящен термоядерному синтезу и плазменным технологиям, второй направлен на разработку новых материалов и технологий.

онного облучения компонентов крови и биологических объектов. Стр. 50–53 Начальник научно-­экспериментального отдела ядерной спектроскопии и радиохимии Объединенного института ядерных исследований Евгений Якушев — о ​ новом нейтринном детекторе, темной материи и важности фундаментальной науки. Стр. 54–55 Росатом в сотрудничестве с зарубежными научными организациями продолжает реализацию уникального проекта Rhisotope, направленного на борьбу с уничтожением африканских носорогов. Об этапах реализации проекта и вкладе российских ученых рассказывает главный специалист Научно-­технического центра «Ядерно-­физические исследования» Сергей Чуваев.

Наука Университетское технологическое предпринимательство: что делают по этому направлению в России и в мире, и есть ли от этого польза? Стр. 84–93

Патенты Обзор самых интересных патентов, опубликованных в первом полугодии 2022 года. Стр. 94–97

В мире Массовые отключения реакторов во Франции: разбираемся в причинах и следствиях.

Стр. 56–59 Стр. 98–101

Обзор Литий-ионные аккумуляторы: растущий спрос, основные игроки на рынке и перспективы России.

В последние несколько лет наблюдается всплеск интереса инвесторов к технологиям прямого захвата воздуха. Рассказываем о самых заметных проектах.

Стр. 60–65

Стр. 102–105

Обманчивая тишина, установившаяся на рынке главных медицинских изотопов после былых волнений,— ​лишь затишье перед назревающей технологической революцией. Изменения на рынке 99 Mo/99mTc — ​в материале нашего аналитика Ингарда Шульги.

Бернар Биго: чем запомнился миру французский ученый, глава Международного проекта ИТЭР.

Стр. 22–35 На международной конференции МАГАТЭ участники обсудили дизайн перспективных быстрых реакторов, экономику, топливные циклы, расчетные коды, конструкционные материалы и многое другое. Разбираемся, какие из проектов имеют шансы на воплощение, а какие рискуют так и остаться «бумажными».

Стр. 66–75 Стр. 36–43 Росатом совместно с учеными и разработчиками чипов участвует в создании и обучении нейроморфных систем искусственного интеллекта. Рассказываем подробно о свой­ствах и преимуществах таких систем. Стр. 44–49 Вместе с экспертом, генеральным директором ФМБЦ им. А. И. Бурназяна Александром Самойловым, рассказываем о новой установке для радиаци-

Взгляд Очередной марафон общества «Знание» в этом году прошел под названием «Новые горизонты». Ученые, предприниматели и представители министерств рассказали молодежи о результатах по своим направлениям за последние годы и возможных перспективах в новых геополитических реалиях. Приводим выдержки из самых интересных лекций. Стр. 76–83

Стр. 106–107

Внеклассное чтение Урановый рудник, давший импульс развития Табошару во время атомного проекта, скоро станет частью горного ландшафта. Рассказываем историю древнего рудника в Таджикистане. Стр. 108–111 «Руслан» и «Людмила», «ПИК» и «МИР», французский «Феникс» и индийский «Апсара» — рассказываем о закономерностях номинации уникальных реакторов в атомной отрасли. Стр. 112–114

КОЛОНКА РЕДАКТОРА

От Арктики до носорогов Главная тема этого номера — ​Арктика и перспективы освоения Северного морского пути. Проект развития российского севера и раньше рассматривался руководством страны как один из системообразующих, а в этом году он стал еще более значимым из-за санкций, разрушения глобальных цепочек поставок и ограничений пропускной способности железнодорожных маршрутов страны. Росатом играет существенную роль в обеспечении развития Арктики и совсем скоро получит новые полномочия — в ​ Госдуме уже прошел первое чтение законопроект, возлагающий на госкорпорацию ответственность за навигацию и ледовую проводку всех судов в регионе. В рамках темы номера мы подробно расскажем о том, какие крупные игроки сегодня работают на СМП, какие проекты реализуются и готовятся к реализации, какие планы строит в этой связи Росатом. Еще одна объемная тема номера — и ​ тоги и планы программы развития техники и технологий атомной отрасли (РТТН). Представляем вниманию читателей общие результаты 2021 года по каждому из пяти проектов программы, освещаем детали по направлениям. Весной 2022 года в гибридном формате прошла долгожданная международная конференция по быстрым реакторам FR22. Попытаемся разобраться в том, какие из представленных там проектов имеют шансы на воплощение, а какие рискуют так и остаться «бумажными». В рубрике «Технологии» собраны на этот раз весьма разнообразные материалы: о нейроморфных системах искусственного интеллекта, установке по исследованию нейтрино на Нововоронежской АЭС, а также об изотопах, помогающих выжить носорогам в Африке. Летний выпуск журнала традиционно сдвоенный, так что в нем целых два аналитических обзора. Один посвящен литию, второй — м ​ ировому рынку 99Mo. В рубрике «Наука» разбираем, как работают университетские экосистемы поддержки инноваций и стартапов, и предсказываем, как на них могут отразиться тенденции 2022 года. Также в этом номере — м ​ атериал о компании EDF, испытывающей серьезные трудности в связи с резко выросшей долговой нагрузкой и снижением производства из-за массового отключения реакторов.

14 мая после продолжительной болезни ушел из жизни глава проекта ИТЭР Бернар Биго. Вспоминаем, чем запомнился атомному миру этот французский ученый. В качестве внеклассного чтения — ​увлекательная история уранового рудника «Табошар» в Таджикистане, который скоро станет частью горного ландшафта. Юлия ГИЛЕВА, и. о. главного редактора

№ 4–5 (98), май – июнь 2022 г. Информационно-­аналитическое издание, приложение к научному журналу «Атомная энергия» И.о. главного редактора: Ю. А. Гилева Шеф-редактор: Ирина Сухарева Выпускающий редактор: Надежда Фетисова Авторы: Н. Андреева, Д. Горчаков, Е. Данилова, И. Дорохова, М. Полякова, С. Романова, Е. Сидоров, Н. Фельдман, Н. Фетисова, И. Шульга Арт-директор: ИП Барей Н. М. Дизайн-­макет: Семен Мизюркин Учредители: Некоммерческая организация — ​Фонд «Центр корпоративной информации» (НО-Фонд «ЦКИ»), Некоммерческое партнерство содействия экспертному сообществу в развитии атомной отрасли «Эксперт» (НП «Эксперт») Издатель и редакция: ООО «Юг Медиа», 107078, Москва, ул. Новая Басманная, д. 14, стр. 4, тел.: +7 (499) 391–64–00 Журнал зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77–53618 от 10.04.2013. Распространяется по подписке на предприятиях атомной отрасли России. Выходит с октября 2011 г. Цена свободная Номер подписан в печать 23 июня 2022 г. Отпечатано в типографии: ОАО «Типография Р-Мастер», 125438, Москва, ул. Михалковская, д. 52, стр. 23 Тираж: 1000 экз. Распространение и размещение рекламы: +7 (499) 391–64–00, expert.atom@gmail.com Электронный портал журнала: atomicexpert.com

ATO M I C E X P E RT. C O M

3

НОВОСТИ Фото: Unsplash.com, Im-mining.com

РАЗВИТИЕ

Китайский атомный путь

СТРАТЕГИИ

REPowerEU на старте Еврокомиссия представила доработанный план REPowerEU, цель которого — о ​ тказаться от импорта российского ископаемого топлива к 2027 году. Новая версия плана базируется на плане Fit for 55, включавшем пакет мер по сокращению выбросов как минимум на 55 % к 2010 году и достижению нулевых выбросов к 2050 году. Ключевыми остались три направления: экономия энергии, диверсификация поставок, переход на «зеленую» энергетику. К ним добавилось еще одно: разумное сочетание инвестиций и ­реформ. «План REPowerEU не может работать без быстрой реализации всех предложений Fit for 55 и более высоких целевых показателей для возобновляемых источников энергии и энергоэффективности. В новой реальности роль газа как переходного топлива уменьшится, поскольку его потребление в ЕС будет сокращаться более быстрыми темпами, чем предполагалось ранее. Некоторые угольные мощности могут использоваться дольше, чем предполагалось, при этом определенную роль будут играть атомная энергетика и вну-

4

тренние газовые ресурсы», — ​говорится в документе. Ключевую роль в замене ископаемых источников сыграет водород: согласно REPowerEU, к 2030 году Евросоюзу нужно будет производить 10 млн тонн чистого водорода и столько же импортировать. Также план предусматривает сокращение импорта российского ядерного топлива, для чего европейским странам-­импортерам придется наращивать объемы по конверсии, обогащению и производству топлива на мощностях, «имеющихся в Европе или у глобальных партнеров Евросоюза», — ​говорится в документе. Генеральный директор Foratom Ив Десбазей заявил, что прекращение вывода из эксплуатации атомных электростанций может помочь снизить зависимость ЕС от российского газа. «Кроме того, Еврокомиссия ясно дает понять, что это принесет и экономические выгоды, поскольку приведет к снижению инвестиционных затрат. Учитывая это, мы твердо убеждены, что один из лучших способов обеспечения надежности поставок и снижения инвестиционных затрат сегодня — ​поддержание в рабочем состоянии как можно большего числа АЭС», — ​отметил И. Десбазей. Глава Foratom также подчеркнул необходимость развития новых атомных проектов, в частности малых модульных реакторов.

В Китае меньше ограничений для развития атомной отрасли, чем в других странах Азии, считают в международной рейтинговой компании S&P Global Ratings. Ожидается, что совокупная мощность китайских АЭС будет стабильно расти на 7 % в год. Это возможно благодаря политической определенности, относительно высокому уровню общественного признания и экономической эффективности, заявила Ву Юэхао, директор S&P Global Ratings, на мероприятии, посвященном развитию Азиатско-­Тихоокеанского региона. Власти КНР рассматривают ядерную энергетику как один из альтернативных низкоуглеродных источников энергии. В пятилетнем плане развития страны на 2021–2025 годы правительство призвало к увеличению общей мощности атомной энергетики до 70 ГВт в 2025 году. S&P Global Commodity Insights прогнозирует, что к 2035 году ядерные мощности достигнут 145 ГВт (10 % от общего объема производства электроэнергии). По мнению Ву, цель в 145 ГВт реалистична для Китая. Ву добавила, что финансовая поддержка со стороны государственных банков, институциональных инвесторов и фондовых рынков будет способствовать росту ядерного сектора. Компании этого сектора в Китае более рентабельны, чем в других секторах теплоэнергетики; причина, по мнению Ву,— ​последовательная госполитика в отношении ядерной энергетики, создающая мотивацию для инвесторов. По словам Ву, масштабные морские ветряные и солнечные электростанции не были реалистичным вариантом для прибрежных провинций Китая из-за нехватки природных ресурсов. Возможностями для использования ВИЭ в Китае обладают северные и западные регионы, в то время как спрос на энергию выше в восточных и южных прибрежных регионах из-за более высоких темпов экономического роста и большей плотности

№4–5 (98) 2022

НОВОСТИ

населения. Сейчас электроэнергия ВИЭ передается с севера и запада страны в прибрежные районы. Ву подчеркнула, что, по ее мнению, Китай не отдает предпочтения ­какому-то одному источнику энергии, стремясь развивать разные. К увеличению роли ядерной энергетики призывают и некоторые другие страны региона. Так, новый президент Южной Кореи Юн Сук Ёль выступил за то, чтобы повысить долю ядерной энергетики в энергетическом балансе страны.

СДЕЛКИ

Пополнение в семье Framatome Французская Framatome объявила о приобретении энергетических и оборонных дочерних компаний группы EFINOR, работающих в секторах атомной энергетики и военно-­морской обороны во Франции и Великобритании. Благодаря этому приобретению Framatome укрепит свои навыки в области промышленной сварки, а также приобретет опыт в производстве компонентов, инжиниринге и обслуживании, считают в компании. «Это приобретение в русле нашей стратегии, направленной на предоставление безопасных и высококачественных решений для долгосрочной эксплуатации существующих атомных станций и новых проектов»,— с​ казал Бернар Фонтана, генеральный директор Framatome. Б. Фонтана отметил также, что Framatome выиграет от инженерного и промышленного опыта энергетических и оборонных структур EFINOR. Также, по мнению главы Framatome, сделка укрепит отношения с партнерами во Франции и Великобритании. После недавней интеграции британской группы BHR это приобретение доказывает приверженность Framatome в качестве основного партнера британской ядерной программе. «Качественная сварка — з​ алог успеха нашей отрасли,— с​ казала Кэтрин Корнан, старший исполнительный вице-президент подразделения Framatome по работе с заказчиками.— ​

ATO M I C E X P E RT. C O M

Интеграция нового квалифицированного персонала повысит наш инженерный опыт». Энергетическое и оборонное подразделение группы EFINOR реализует широкий спектр проектов и услуг, поддерживающих программы в области сооружения новых ядерных реакторов, военно-­морской промышленности и других направлений.

ТЕХНОЛОГИИ

Безопасная обработка Росатом подписал с узбекской Gatter Group соглашение о строительстве Многоцелевого центра обработки в Узбекистане. Производственные мощности центра рассчитаны на обработку более 70 тыс. тонн плодоовощной продукции и 7 тыс. тонн медицинских изделий в год. Ежегодно Узбекистан производит 17–20 млн тонн плодоовощной продукции, при этом экспорт составляет всего 0,6–1,2 млн тонн, или 3–6 %. Сдерживает увеличение экспорта то, что доставка продукции в отдаленные регионы мира занимает много времени, и необработанные продукты могут испортиться. Обработанная продукция остается свежей в несколько раз дольше. «Многоцелевой центр обработки в Узбекистане — ​это первый проект Росатома по данному направлению за рубежом. Центр будет содействовать развитию сельского хозяйства и ритейла, что повлечет рост экономического потенциала страны»,— ​ считает Игорь Обрубов, гендиректор АО «Русатом Хэлскеа». В проекте принимает участие Институт ядерной физики АН Узбекистана: его сотрудники рассчитают толщину защиты и дозировку облучения для стерилизации, сформируют нормативную базу для радиационной обработки. Уже началось изготовление основного оборудования, ввод центра в эксплуатацию намечен на конец 2023 года. А для Бангладеш АО «НИИТФА» изготовит и поставит промышленную гамма-­установку и источники ионизирующего излучения для обработки

сельскохозяйственной продукции и медизделий. Соответствующий контракт по итогам открытого тендера уже заключен. В тендере, кроме АО «НИИТФА», приняли участие компании из России, Китая и Германии. Поставляемое оборудование включает транспортную систему, автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП), систему привода облучателя, исполнительные механизмы обеспечения технологического процесса облучения. В работе над проектом будут задействованы и другие предприятия Росатома. Результатом станет модернизированная гамма-­установка с номинальной активностью 400 кКи. Все работы будут выполнены в 2023 году.

ДОБЫЧА

Китайские урановые богатства Китайские ученые обнаружили на территории своей страны огромные запасы урана. Теперь предполагаемые общие запасы урана в Китае оцениваются более чем в 2 млн тонн — в ​ 10 раз больше, чем до открытия нового месторождения. Для сравнения, общие предполагаемые запасы самой богатой ураном страны — ​Австралии — ​оцениваются в 2055 тонн. Обнаруженные запасы урана находятся на очень больших глубинах — 3 ​ км, это в шесть раз глубже, чем другие китайские урановые рудники. Как сообщает китайская South China Morning Post, открытие стало возможным благодаря «передовым технологиям и оборудованию». Китайская национальная ядерная корпорация (CNNC) назвала это событие серьезным прорывом для страны. Директор Пекинского научно-­исследовательского института геологии урана Ли Цзыин заявил, что открытие бросает вызов господствующим теориям образования урановых месторождений. Считалось, что уран концентрируется только на сравнительно небольших глубинах. Пока нет информации о способе добычи урана и его конечной стоимости.

5

НОВОСТИ

6

ДОБЫЧА

СОГЛАШЕНИЯ

Возрождение Honeymoon

Водородное содружество

Австралия возобновит производство урана на руднике Honeymoon к концу 2023 года — о ​ б этом сообщила компания — в ​ ладелица месторождения Boss Energy. Рудник был законсервирован 10 лет назад. В пресс-­релизе компании планируемый объем выработки оцениввется на уровне 2,45 млн фунтов (1,1 тыс. тонн) 3O8U в год. В марте 2022 года Boss Energy получила за свои акции $98,6 млн и планирует вложить $81 млн из них в разработку рудника. Компания также имеет стратегический запас 1,25 млн фунтов (567 тонн) урана стоимостью $59,38 млн. Месторождение Honeymoon было открыто в 1972 году, строительство рудника началось в 2009‑м. В 2011 году Uranium One начала там добычу урана, но в 2013 году рудник был законсервирован из-за низких мировых цен на уран и, как следствие, неэффективных показателей. В 2015 году рудник приобрела австралийская Boss Resources. В Южной Австралии находятся три урановых рудника, включая второй в мире по объему добычи — ​ Olympic Dumb.

Westinghouse Electric Co. и Bloom Energy заключили соглашение о намерениях; его предмет — п ​ роизводство чистого водорода на рынке коммерческой ядерной энергетики; также компании заявили о том, что они «объединяются для создания и реализации проектов производства чистого водорода в ядерной промышленности». Как сообщает Platts, информация о стоимости работ и конкретных операторах АЭС не раскрывается.

Bloom Energy — п ​ убличная компания со штаб-квартирой в Калифорнии, занимающаяся производством и продажей твердооксидных топливных элементов. Из них собираются топливные ячейки, электричество же вырабатывается из различных «зеленых» видов топлива. Компания получает госсубсидии в рамках развития «зеленых» технологий. По состоянию на 2020 год она установила топливные элементы совокупной мощностью около 600 МВт.

Westinghouse и Bloom Energy совместно разработают оптимизированное высокотемпературное интегрированное решение по электролизу для атомной промышленности. Получаемый на АЭС перегретый водяной пар

подойдет для работы топливных ячеек производства Bloom Energy и для высокотемпературного электролиза. «Благодаря этому сотрудничеству мы сможем предоставить экономичное решение для крупномасштабного производства водорода в рамках атомной промышленности, что способствует дальнейшему продвижению к нулевым выбросам углерода»,— з​ аявил Пэм Коуэн, президент Westinghouse по обслуживанию действующих установок в Северной и Южной Америке.

ПОДПИСАНИЯ

Ядерная медицина для Египта АО «Русатом Хэлскеа» в начале июня подписало меморандум о сотрудничестве с ведущей египетской фармацевтической компанией Pharco Pharmaceuticals. В частности, стороны договорились о совместной разработке и производстве радиофармацевтических препаратов, проведении доклинических и клинических исследований, регистрации и выводе разработанных продуктов на рынки Египта, стран Евразийского экономического союза и других. Генеральный директор АО «Русатом Хэлскеа» Игорь Обрубов отметил: «Радиофармацевтическая

№4–5 (98) 2022

НОВОСТИ

отрасль сегодня одно из наиболее динамично развивающихся направлений в медицине. Причиной тому — в ​ ысокая востребованность радиофармпрепаратов врачами и пациентами. Я рад, что в лице компании Pharco Pharmaceuticals мы нашли партнеров и единомышленников. Совместно мы сможем не только наладить эффективное производство, но и разработать новые препараты, которых очень ждут врачи и пациенты во всем мире». «Мы высоко ценим сотрудничество с компанией “Русатом Хэлскеа” в области радиофармацевтики. Эта новая для Египта область важна для лечения онкологических заболеваний. Мы с нетерпением ждем начала совместных исследований и разработки новых вариантов лечения онкологических пациентов», — п ​ рокомментировал соглашение глава Pharco Pharmaceuticals доктор Шерин Хельми. Соглашение было подписано в рамках первой панафриканской выставки и конференции Africa Health ExCon 2022, собравшей участников из более чем 100 стран мира. Ключевым элементом выставочного стенда Росатома стала модель циклотронного комплекса. Кроме того, на стенде была представлена информация о медицинском оборудовании для лечения онкологических заболеваний: гамма-­терапевтическом комплексе «Брахиум» и комплексе лучевой терапии на базе ускорителя электронов «Оникс».

НАУКА

Перспективный синтез Реакторы, работающие на основе ядерного синтеза, могут производить гораздо больше энергии, чем предполагалось. Такой вывод содержится в исследовании, опубликованном в научном журнале Physical Review Letters. Как сообщает The Independent, ученые, проводившие исследование, показали, что токамак ИТЭР теоретически может работать со вдвое боль-

ATO M I C E X P E RT. C O M

шим количеством водорода и, следовательно, генерировать больше термоядерной энергии. Раньше считалось, что, если постепенно увеличивать плотность топлива, в ­какой-то момент произойдет сбой в работе реактора. «По сути, полностью теряется изоляция, и плазма может попасть куда угодно»,— ​ объяснил соавтор исследования из Швейцарского плазменного центра доктор Паоло Риччи. В 1988 году исследователь термоядерного синтеза Мартин Гринвальд вывел закон, связывающий плотность топлива с малым радиусом токамака и током, протекающим в плазме внутри него. «Предел Гринвальда» стал основополагающим принципом исследований в области термоядерного синтеза, на нем основывалась стратегия строительства токамаков ИТЭР. «Гринвальд вывел закон эмпирически, то есть исключительно на основе экспериментальных данных, без проверенной теории»,— о ​ бъясняет П. Риччи. Чтобы проверить эту теорию, ученые провели моделирование с использованием сложной технологии для точного контроля количества топлива, впрыскиваемого в токамак. Они обнаружили, что по мере добавления в плазму топлива части ее перемещались из внешнего холодного слоя токамака обратно в его ядро. «В отличие от электрического медного провода, который становится более устойчивым при нагревании, плазма становится более устойчивой при остывании», — ​пояснил П. Риччи. Исследователи вывели новое уравнение для ограничения топлива в токамаке. По их мнению, предел Гринвальда может быть увеличен по топливу почти в два раза без угрозы сбоев.

РЫНКИ

Накопили уран Запасы урана, принадлежащие американским брокерам и трейдерам, с 2019 года выросли на 160 % — т​ акие оценки содержатся в ежегодном отчете Управления энергетической

информации США (EIA) о рынке урана. Согласно документу, в 2019 году американские брокеры и трейдеры владели 9,39 млн фунтов эквивалента 3O8U. Однако в конце 2020 года их запасы почти удвоились — они выросли до 18,31 млн фунтов 3O8U, а в 2021 году — до 25,19 млн фунтов. По данным EIA, запасы урана в США в 2021 году составили 142,66 млн фунтов, что на 9 % выше, чем 131 млн фунтов, о которых сообщалось годом ранее. Из этих запасов ядерным компаниям США принадлежало 108,5 млн фунтов; брокеры и трейдеры накопили 25,19 млн фунтов; у предприятий, осуществляющих конверсию, обогащение и переработку, имелось 7,97 млн фунтов. Власти США прогнозируют, что ожидаемые потребности атомных станций страны в уране на ближайшие 10 лет составят 362,2 млн фунтов 3O8 U эквивалента. В прошлом году американские ядерные компании закупили у отечественных и зарубежных поставщиков в общей сложности 46,7 млн фунтов по средневзвешенной цене $33,91 за фунт. Это сопоставимо с общим объемом 48,9 млн фунтов по цене $33,27 за фунт в 2020 году. По данным EIA, как и в предыдущие годы, подавляющее большинство урана, поставленного американским ядерным компаниям в 2021 году, имело иностранное происхождение. Крупнейшим поставщиком прошлого года стал Казахстан (35 % от общего объема поставок), на втором месте — К ​ анада, на третьем — ​ Австралия.

7

ТРЕНДЫ

Заботься о потребителе своем Текст: Ирина ДОРОХОВА Фото: ТАСС

Российская электроэнергетика не вошла в число подсанкционных отраслей. Но под санкции Евросоюза, Великобритании и США, наложенные на Россию в связи с проведением специальной военной операции, попали потребители. Судя по заявлениям участников электроэнергетической отрасли, главное — ч​ тобы с последствиями санкций справились именно они.

Работу электроэнергетической отрасли в сложившихся условиях обсуждали на конференции «Ведомостей» «Российская энергетика: перезагрузка отрасли» в апреле 2022 года. По мнению представителей законодательной и исполнительной власти, острого кризиса в электроэнергетике пока нет, ее положение довольно устойчиво: резерва мощностей достаточно, работа стабильна, идет плановая подготовка к осенне-­зимнему периоду. Главные задачи — ​обеспечить надежность поставок и постараться не допустить резкого роста цен.

8

Глава комитета Госдумы по энергетике Павел Завальный поставил нынешний кризис в ряд с кризисами 2008–2009, 2014 и пандемийного годов. Каждый раз мы сталкивались со спадом производства, ростом безработицы, падением доходов. Как следствие — ​ сокращение энергопотребления, падение платежной дисциплины. Методика преодоления отработана: поддержка самых малообеспеченных слоев населения, малого и среднего бизнеса, не имеющих подушки безопасности. Чтобы помощь была эффективной,

№4–5 (98) 2022

ТРЕНДЫ

ДПМ она должна стать адресной. Для этого требуются цифровые решения. Отличие санкционного кризиса от предыдущих в том, что он обещает стать гораздо более длительным. Чтобы с ним справиться, Россия должна стать независимой технологически и экономически. Для достижения технологической независимости в 2014 году были приняты программы импортозамещения; теперь этим надо заниматься серьезнее. По словам П. Завального, прошедшие восемь лет ушли на тренировку. Как в такой логике называется нынешняя фаза, депутат не уточнил. Для достижения экономической независимости необходимо переориентировать поставки энергоносителей на другие рынки, прежде всего на страны Азии. «Сомнений нет, что мы преодолеем все эти трудности», — п ​ одытожил депутат, отметив, что диалог и баланс интересов разных сторон: г​ осударства, бизнеса, физических лиц — п ​ озволят безболезненно развивать отрасль. Диалог продолжили представители бизнеса. Они рассказали о проблемах и их решениях.

Лечение от зависимости

Больное место российской электроэнергетики — ​зависимость газовой генерации от зарубежных поставок. Директор по работе на рынке электроэнергии «Газпром энергохолдинга» Михаил Булыгин заявил, что время поставки оборудования растет, и это может привести к переносу сроков завершения проектов. Пользуясь случаем, он попросил Минпромторг о контроле над поставщиками, а Минэнерго поблагодарил за возможность перенести сроки ввода в эксплуатацию. (Минэнерго в конце марта предложило — в ​ качестве одной из мер поддержки электроэнергетических компаний в условиях санкций — в ​ вести мораторий на штрафы и пени за сдвиг сроков реализации проектов по программам ДПМ ВИЭ и КОММод.) Последнее обстоятельство для холдинга важно, поскольку он ведет 22 проекта в рамках программы КОММод. Из-за частичного разрушения цепочки поставок стала проблематичной эксплуатация парогазовых установок (ПГУ) «Газпром энергохолдинга». Компания составила список первоочередных мер, которые находятся в компетенции Минпромторга. «Министерство должно очень оперативно перенастроить цепочки производства оборудования, и в первую очередь должны быть разработаны государственные программы поддержки сталелитейных комплексов металлургических предприятий, должна быть полностью разработана концепция того, как это оборудование эксплуатировать дальше», —– заявил М. Булыгин. В частности, необходимо разработать номенклатуру и способы производства жаропрочных сталей и оснастки. А пока эти меры реализуются, нужны системные решения, которые позволяли бы это оборудование бережно эксплуатировать. Правда, непонятно, адресовал ли М. Булыгин последний призыв Минпромторгу или себе и коллегам. Проблемы с поставками есть и у проектов в сегменте генерации на ВИЭ. «Безусловно, у нас есть постановление правительства, установлены целевые показатели

ATO M I C E X P E RT. C O M

ДПМ — п ​ рограмма Договоров о предоставлении мощности, нацеленная на приток инвестиций в модернизацию оборудования генерирующих мощностей (прежде всего в теплоэнергетике) и строительство новых. Построенным в рамках программы станциям гарантируется повышенный тариф, обеспечивающий окупаемость инвестиций. Первая программа завершена, за 10 лет ее действия было введено в эксплуатацию 136 энергоблоков ТЭС суммарной мощностью 30 ГВт. С 2013 года действует также программа ДПМ ВИЭ, которая, как следует из названия, нацелена на генерирующие объекты на базе возобновляемых источников.

ДПМ‑2 (КОММод) Программа ДПМ‑1 не решила всех поставленных перед ней задач. Проблема устаревшего оборудования все так же актуальна: согласно оценке Минэнерго, в России в ближайшее время необходимо обновить или вывести из эксплуатации более половины генерирующих мощностей. Поэтому в начале 2019 года Правительство РФ одобрило новую программу — «Конкурентный отбор проектов модернизации тепловой генерации» — КОММод, или ДПМ‑2.

по доле локализованных компонентов, и они здесь успешно производятся. Но сказать, что можно здесь произвести ветрогенератор, не импортировав ни одного компонента, конечно, нельзя», — ​заявил глава ассоциации развития возобновляемых источников энергии Алексей Жихарев. Наиболее проблемный сегмент — п ​ оставки микроэлектроники. Произвести иные компоненты в России можно, но себестоимость может оказаться слишком высокой из-за небольшого локального спроса. В России в год вводится около 1 ГВт мощностей на ВИЭ, тогда как в мире в 2021 году, по данным МЭА, было введено 295 ГВт, и ожидается, что в 2022 году этот показатель вырастет до 320 ГВт. Поэтому наиболее вероятный вариант развития событий, по мнению А. Жихарева, — ​продолжение импорта по более дорогой цене из-за усложнения цепочек поставок с надеждой на стабилизацию цен. Российские ТЭЦ, созданные еще в советские годы, в большей степени защищены от резкого кризиса поставок, так как созданы из отечественных компонентов и агрегатов, сервис тоже местный. По словам первого заместителя гендиректора по развитию и взаимодействию с регионами и государственными органами «Квадры» Светланы Никоновой, пока все поставщики по инвестпроектам подтверждают сроки поставок. В «Квадре», которая с января 2022 года входит в Росатом, используют и машиностроительные возможности госкорпорации. Но даже в сегменте теплогенерации, как отмечает С. Никонова, есть зарубежное оборудование, с поставками которого могут возникнуть сложности. Его список

9

ТРЕНДЫ

составили еще в начале эпидемии коронавируса, и за два года он практически не сократился. «Хотелось бы и по тем позициям, которые пока еще остаются в этом списке, поработать с помощью Минпромторга с нашими российскими предприятиями (внутри отрасли мы уже такую работу ведем на наших атомных предприятиях), чтобы получить надежное оборудование, которое могло бы прослужить нам многие и многие годы»,— ​высказала пожелание С. Никонова.

Внимание к потребителю

Руководитель энергетического бизнеса En+ Михаил Хардиков напомнил, что деньги энергетики получают «не из тумбочки, а от потребителей». Первым делом En+ опросил своих клиентов, собираются ли они снижать производственные планы. Видимо, ответы были отрицательные. «Стало чуть полегче»,— ​признался М. Хардиков. Поиск баланса интересов электроэнергетических компаний и потребителей — ​это и пересмотр тарифных ставок. Например, РЖД предложили пересматривать их ежеквартально. У энергетиков нет готового ответа на вопрос, как часто и насколько резко нужно менять тарифы. С одной стороны, инфляционный рост затрат энергокомпаний требует корректировок (в кризисном 1998 году тарифы росли каждый месяц); с другой стороны, рост тарифов может привести к снижению спроса на электроэнергию и неплатежам. Комментируя ситуацию со стороны потребителей — ​ крупной промышленности, директор по энергетике и ресурсообеспечению «Сибура» Владимир Тупикин подтвердил, что предприятиям нужны стабильные и предсказуемые тарифы, поскольку доля энергозатрат в структуре себестоимости довольно высока. В нефтехимии она, например, составляет 12–15 %, а в производстве алюминия — ​40 %. По словам В. Тупикина, забота о потребителе в форме сдерживания цен должна распространяться и на клиентов промышленных компаний, чтобы те не закрывали бизнес и продолжали покупать и платить. В ответ на запрос бизнеса о предсказуемости П. Завальный предложил понимать ее как годовую инфляцию, спрогнозированную еще до кризиса, и на нее ориентироваться, скорректировав ремонтные и инвестиционные кампании. Иное мнение у замминистра энергетики Павла Сниккарса. По его словам, у энергокомпаний практически нет возможностей сократить расходы по основным статьям (фонд оплаты труда, налоги, текущие ремонты), единственный вариант — ​сократить размер вложений в инвестпроекты, но они невелики. Возможностей найти деньги тоже немного. После того как ставка по кредитам выросла (подробности ниже), для многих компаний рост тарифов стал единственной возможностью свести концы с концами. Третий вариант предложила председатель правления Ассоциации гарантирующих поставщиков и энергосбытовых компаний Наталья Невмержицкая: дать энергокомпаниям гарантию, что, когда инфляционная ситуация стабилизируется, тарифы на электроэнергию вырастут больше, чем размер инфляции.

10

Заместитель руководителя ФАС Виталий Королев отметил, что пока цены на электроэнергию в целом растут на одном уровне с инфляцией, но в последнее время появились примеры более резкого роста цен — ​ у генерирующих угольных компаний, во второй ценовой зоне. ФАС уже направил компаниям запрос, чтобы прояснить ситуацию. Вторая сторона отношений энергетиков с потребителями — ​платежная дисциплина. В отрасли боятся, что она может упасть, так как с 1 апреля до 1 октября 2022 года действует мораторий на взыскание имущественной задолженности. Под него подпадают и долги по ЖХК. По мнению П. Завального, важно соблюсти баланс между смягчением наказаний потребителей (чтобы снизить для них финансовую нагрузку) и необходимостью для энергокомпаний зарабатывать. «Платежи за ресурсы должны быть обеспечены»,— п ​ одчеркнул М. Хардиков. Резко против послаблений должникам высказалась Н. Невмержицкая: «Создавать ощущение, что можно не платить энергетикам, точно не хочется». Во время пандемии была аналогичная норма, но тогда она касалась отдельных категорий плательщиков, а сейчас — ​всех. Такая ситуация может стать рискованной для энергокомпаний и привести к последствиям, которые вряд ли предвидели авторы постановления о моратории. Решение проблемы Н. Невмержицкая видит в изменении формулировки. Наименее защищенные слои населения, по ее мнению, надо поддерживать не мораториями, а субсидиями, снизив порог их применения до 15 % от общего дохода семьи. (Сегодня семья может получить субсидию на оплату услуг ЖКХ, если расходы на них превышают 22 % ее доходов.) Н. Невмержицкая заявила, что со своей стороны ассоциация позаботилась о потребителях, предложив после резкого взлета ставки ЦБ РФ до 20 % сохранить при расчете пеней привязку к старой ставке — 9 ​ ,5 %. Без этой меры размер пеней стал бы неподъемным для должников и вызвал кризис неплатежей.

Розыск финансирования

М. Хардиков поднял проблему роста ставок кредитования. После 2014 года они стали плавающими, кредиторам разрешается увеличивать их в одностороннем порядке. «У вас была ставка 10 %, она превратилась в 22–25 %. Как бизнес может развиваться при такой ставке — я ​ не понимаю»,— з​ аявил М. Хардиков. Отметим, что в марте 2022 года вышло постановление правительства, в соответствии с которым для системообразующих предприятий ставка по кредитам сроком до года на пополнение оборотных средств составит не более 11 %. Разница между ключевой ставкой плюс 3 % будет покрываться субсидиями. Правда, распространяется эта мера только на кредитные договоры, заключенные после 15 апреля 2022 года. Также есть список направлений, на которые полученный кредит тратить нельзя (например, на выплату дивидендов, оплату аренды помещений и оборудования, не задействованных в производстве). В перечень системообразующих предприятий не входят энергосбытовые компании. Чтобы иметь воз-

№4–5 (98) 2022

ТРЕНДЫ

можность покрывать кассовые разрывы, возникающие в I и III кварталах каждого года, гарантирующим поставщикам, по мнению Н. Невмержицкой, надо или дать статус системообразующих, чтобы они могли брать кредиты по льготным ставкам, или не снимать с них статус гарантирующих поставщиков в течение 2022 года, если возникнут неплатежи. Есть и другие источники денег. В частности, «Квадра» активно работает с Фондом содействия реформированию ЖКХ. Он привлекает средства из ФНБ и распределяет их по заявкам на модернизацию теплосетей. «Квадра» при поддержке региональных властей такие заявки уже подала на всех территориях присутствия. Еще одна возможность оплатить инвестпрограмму по модернизации ЖКХ для регионов — ​выделить деньги из регионального бюджета напрямую или взять инфраструктурный бюджетный кредит. Оптимизировать расходы можно не только за счет сокращения статей, но и за счет использования цифровых способов контроля, снижающих расходы бюджета. В частности, «Русатом инфраструктурные решения» уже использует систему «Цифровое водоснабжение» и готовит к выходу «Цифровое теплоснабжение». «Мы используем только российское оборудование, российские материалы, и все наши разработчики находятся на территории Российской Федерации. Это пример отраслевой синергии, который будет широко востребован на рынке. Мы с регионами обсуждаем применение цифровых продуктов для выявления внутренних ресурсов, которые могли бы стать неплохим подспорьем с учетом роста цен на рынке», — ​резюмировала С. Никонова. Наконец, источником денег могут стать перерасчеты тарифов. «Напомню, что при тарифном регулировании все выпадающие доходы и те расходы, которые не покрываются тарифом, обязательно будут восполнены в следующих периодах тарифного регулирования,

ATO M I C E X P E RT. C O M

и компания получит в дальнейшем эти средства», — ​ отметил В. Королев.

Воспитание кадров

Нехватка квалифицированных кадров, в частности для перекладки сетей,— п ​ отенциальный риск, который несут ТЭЦ при подготовке к отопительному сезону. У подрядных организаций, способных выполнять такую работу, график расписан на год вперед. Проблему решают вместе с региональными и муниципальными властями. Другой аспект кадрового вопроса — ​привлечение кадров. Так, в En+ тратят около 90 млн руб. на совместные с вузами образовательные программы. По словам М. Хардикова, для того чтобы привлечь выпускников школ в региональные вузы, необходимо, чтобы у последних был статус системообразующих; поступление в такие вузы — ​KPI для школ.

Строительство Адыгейской ВЭС суммарной мощностью 150 МВт. Республика Адыгея, 25 сентября 2019 г.

«Зеленая» повестка

«Зеленая» повестка у западных стран сегодня имеет не столько экологическую, сколько политическую подоплеку, так как увязывается с отказом от российских энергоносителей. Но представители российской электроэнергетики сошлись на том, что проектами в сфере экологии и снижения углеродного следа надо продолжать заниматься, так как даже экспорт в страны Азии и по другим зарубежным направлениям будет встроен в международные цепочки, доходящие до развитых стран, где требование низкоуглеродности сохраняется. А. Жихарев заявил, что пока заявления об отказе от строительства в России объектов генерации на ВИЭ — а ​ это 3,5–5 ГВт в зависимости от технологии — ​не прозвучало, хотя есть вероятность корректировки сроков. В целом кризис в электроэнергетике пока не просматривается. Регулирование рынка возможно, но при условии резкого снижения энергопотребления. Пока же, как отметил П. Сниккарс, оно, напротив, растет.

11

ТЕМА НОМЕРА

Как «сшить» российский Север Текст: Светлана РОМАНОВА Фото: Росатом, ТАСС, Unsplash.com, Kazminerals.com

12

В современных условиях международной политической нестабильности возрастает значимость Арктики как ресурсной базы, дающей России полную экономическую независимость и безопасность. Северный морской путь позволяет завозить необходимые материалы для строительства проектов, транспортировать сырье и готовую продукцию. По сути, СМП «сшивает» российский Север. В ближайшее десятилетие после организации безопасного круглогодичного движения судов Северный морской путь может стать главной логистической артерией не только для России, но и для дружественных стран. Правительство отводит ключевую роль в этом процессе Росатому, привлечение которого позволит создать в Арктике мощный технологический центр.

№4–5 (98) 2022

Т Е М А Н О М Е РА

Развитие Северного морского пути — ​один из проектов, претендующих на неизменность в новых, резко изменившихся геополитических и экономических условиях. В июне Совет ЕС утвердил шестой пакет антироссийских санкций, затрагивающий экономический сектор, в частности, частичное эмбарго на поставки нефти. Ранее, в апреле, вышел пятый пакет, включающий запрет на импорт угля из России, а также заход судов из РФ или с российскими операторами в порты стран ЕС. Кроме того, введен запрет на работу в Евросоюзе российских и белорусских автогрузоперевозчиков. Ранее Брюссель закрыл для бортов из РФ воздушное пространство союза. В апреле США запретили российским судам заходить в американские порты. Страны вынуждены искать другие пути для транспортировки грузов.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Одна из альтернатив — ​Северный морской путь, проходящий в арктических водах РФ от Новой земли до мыса Дежнева. «Мы видим большую перспективу в развитии Северного морского пути, имея в виду ограниченность пропускной способности Суэцкого канала. Будут задействованы транспортный и транзитный потенциалы нашей страны»,— з​ аявил первый замглавы Минвостокразвития РФ Гаджимагомед Гусейнов 25 мая в докладе на парламентских слушаниях комитета Госдумы по развитию Дальнего Востока и Арктики. В развитие Северного морского пути вовлечены практически все федеральные органы исполнительной власти, а также региональные власти арктических территорий, корпорации и ряд крупных энергетических и логистических компаний страны. Для продвижения этого

13

Т Е М А Н О М Е РА

Александр Бойко — ​капитан дизель-­ электрического портового ледокола «Обь», построенного в рамках проекта «Портофлот»

14

направления были разработаны и утверждены федеральные проекты «Северный морской путь — ​2030» и «Развитие Северного морского пути», план развития инфраструктуры СМП до 2035 года. Кроме того, проект «Круглогодичный Севморпуть» включен в перечень инициатив социально-­экономического развития до 2030 года. Документы учитывают прогноз развития как существующих, так и перспективных арктических ресурсных мегапроектов, а также формируемых на их основе грузопотоков. Обновленный в начале июня план развития Арктики включает создание новой ледовой флотилии и новых транспортных коридоров по Северному морскому пути, заявил на заседании правительства 2 июня премьер-­министр РФ Михаил Мишустин. Он подчеркнул, что в условиях санкционного давления развитие и координация СМП становятся ключевыми государственными приоритетами. Ранее президент распорядился к 15 июля подготовить законопроект о передаче Росатому централизованных полномочий по управлению и контролю за движением судов по СМП. «За порядок движения судов в акватории Севморпути будет отвечать госкорпорация ”Росатом”, в ведении которой находится уникальный отечественный ледокольный флот,— ​ отметил он. — С ​ каждым годом увеличивается интенсивность судоходства и продлевается период навигации. Сегодняшнее решение должно повысить безопасность мореплавания». По словам президента, СМП — ​это надежный, безопасный транспортный коридор, который проходит в пределах территориальных вод и исключительной экономической зоны России и может активно использоваться для альтерна-

тивных маршрутов экспорта продукции в дружественные страны. Эксперты подтверждают, что морская транспортировка грузов более выгодна по сравнению с другими вариантами, поэтому российские власти создают в Арктике новый технологический центр, отмечает директор Центра экономики Севера и Арктики Александр Пилясов. «Наблюдается тренд на строительство не только атомных ледоколов, но и судов усиленного ледового класса, которые раньше для нас делали финны и корейцы. Теперь нам надо самим строить такие суда, чтобы укреплять свой флот, так как без глубинного освоения маршрута собственными судами развитие Севморпути затормозится»,— ​ уточнил он. По словам А. Пилясова, передача флота Росатому означает, что на госкорпорацию возлагается ответственность не только за сооружение и эксплуатацию атомных ледоколов, но и за энергообеспечение, транспортировку и разработку месторождений. На фоне ухода из России западных компаний Севморпуть может стать альтернативой прежним торговым маршрутам, считает профессор кафедры регионоведения, международных отношений и политологии Северного (Арктического) федерального университета Константин Зайков: «В текущей ситуации необходимо будет переориентировать поставки на Восток, а это требует очень мощной ледокольный проводки, потому что большую часть года восточный сектор Арктики покрыт льдом». Соответственно, необходимо принимать глобальные решения. «Чтобы увеличить транзит и привлекательность СМП для иностранных компаний, нужно наладить инфраструктуру, коммуникации, обес-

№4–5 (98) 2022

Т Е М А Н О М Е РА

печить логистику. Это национальный приоритет»,— ​заключил эксперт. В последние годы наблюдается стабильный рост грузоперевозок по СМП: в летне-­осеннюю навигацию 2020 года через СМП прошло 65 иностранных судов, в 2021‑м — 8 ​ 6. Китай регулярно осуществляет перевозки по СМП. В частности, Китайская судоходная компания COSCO SHIPPING в период летне-­осенней навигации 2020 года выполнила 11 рейсов в акватории СМП, а в 2021 году — ​уже 14. Индия заинтересована в северных маршрутах провозки энергоносителей, будучи одним из крупнейших импортеров нефти и сжиженного природного газа. Подогреть интерес других стран к СМП могут внешние факторы: по части транзитных грузов для СМП сейчас формируется благоприятная ситуация. На мировом рынке фрахт контейнеров подорожал в разы, в частности, в пять раз увеличилась стоимость контейнера «Шанхай — Р ​ оттердам». Севморпуть можно выгодно использовать для торговли с Востоком, уверен директор Центра комплексного изучения Арктики им. академика Н. П. Лаверова Уральского отделения РАН Иван Болотов. «Севморпуть имеет большое значение для транспортной системы РФ. А из-за санкций и ориентации на Восток это будет приоритетный водный путь. Потепление климата открывает новые возможности для передвижения в Арктике. СМП даст новый импульс нашим северным территориям: таким портам, как Хатанга (море Лаптевых), Дудинка, Амдерма (Карское море), которые играли важную роль в советское время»,— ​пояснил И. Болотов. Говоря о развитии инфраструктуры

ATO M I C E X P E RT. C O M

СМП, эксперт обращает внимание на то, что действия должны быть согласованы с планированием и реализацией приоритетных проектов Арктического региона, таких как комплексное развитие Мурманского транспортного узла, создание «Северного широтного хода», эксплуатация четырех линий завода НОВАТЭК «Ямал-­ СПГ», экспорт нефти Новопортовского месторождения из порта Варандей, освоение новых месторождений т. д. Реализация подобных проектов в значительной степени ориентирована как на рост транспортных возможностей СМП, так и на перспективы комплексного развития всех северных территорий России. Экономическое развитие портов Арктики, таких как Нарьян-­Мар, Игарка, Диксон, Тикси, Певек и других, уже сегодня связано с ростом морских перевозок; этот процесс будет способствовать развитию береговых транспортных хабов, их объединению в одну транспортно-­коммуникационную систему Арктики — м ​ орскую, речную, железнодорожную и авиационную — ​и логистически связывать их с СМП.

Атомоход, проводящий сухогруз с лопастями для ВЭС по Севморпути

Откуда дровишки?

Согласно федеральному проекту «Развитие Северного морского пути», к 2030 году предстоит взять планку в 150 млн тонн ежегодных перевозок по СМП. Около 80 % грузов составят нефть, газ, высококачественный уголь, грузы северного завоза, а в будущем — ​дорогие транзитные грузы. В правительстве создание на базе Северного морского пути нового глобального транспортного коридора назвали стратегической задачей. Основной объем перевозок до

15

Т Е М А Н О М Е РА

Цитата Николай КОРЧУНОВ, председатель Комитета старших должностных лиц Арктического совета, посол по особым поручениям МИД России:

«Россия, на долю которой приходится почти треть всей территории Арктического региона, более половины его населения, около половины береговой линии и 70 % всей экономической активности, отлично осознает свою особую ответственность за судьбу Арктики и использует все возможности — ​как в многосторонних, включая региональные, так и в двусторонних форматах — д​ ля формирования международных партнерств в интересах устойчивого развития Заполярья. Цели и задачи программы российского председательства в Арктическом совете полностью соответствуют Основам государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2035 года, а также Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года. На время “заморозки” взаимодействия с другими странами-­членами в формате Совета Россия намерена исходить из своих национальных интересов в высоких широтах, ориентируя механизм председательства на поиск эффективных решений стоящих перед регионом внутренних задач». Источник — ​arcticandnorth.ru

2024 года должны обеспечить четыре компании: «НОВАТЭК», «Газпромнефть», «Роснефть» и «Северная звезда». «При выполнении этими компаниями планов объем перевозок по СМП до 2030 года превысит 200 млн тонн»,— з​ аявил на апрельском совещании у президента заместитель председателя правительства РФ Юрий Трутнев. Прогноз по выполнению плана оптимистичен. В 2020 году объем грузопотока превысил отметку в 32 млн тонн. При этом целевой уровень составлял 29 млн тонн. По итогам 2021 года общий объем перевозок по СМП составил 34,9 млн тонн, хотя плановое значение в паспорте федерального проекта «Развитие Северного морского пути» — 3 ​ 1 млн тонн. Подводя предварительные итоги текущего года, в Росатоме отметили, что на рост перевозок санкции не повлияли. «За пять месяцев этого года грузопоток по СМП составил более 13 млн тонн, что на 8 % больше прошлогоднего показателя за тот же период», — ​уточнил заместитель директора дирекции Северного морского пути Росатома Максим Кулинко. В 2022 году по плану, предусмотренному федеральным проектом «Развитие СМП», по СМП должны перевезти 32 млн тонн груза.

16

Резкий скачок числа перевозок по самой северной транспортной артерии страны ожидается в 2023–2024 годах, когда запустят проект «Роснефти» «Восток Ойл». Предусмотрен поэтапный ввод: срок реализации первой очереди — 2 ​ 024 год, она даст грузооборот по СМП до 30 млн тонн в год. Вторая очередь даст до 60 млн тонн, а третья — д ​ о 100 млн тонн в год. Одновременно на Севморпуть выходит большой объем дополнительных грузов СПГ. Проект «Арктика СПГ‑2» предусматривает строительство трех технологических линий по производству сжиженного природного газа мощностью 6,6 млн тонн в год каждая и газового конденсата — д ​ о 1,6 млн тонн в год. Общая мощность трех линий составит 19,8 млн тонн в год. «Арктика СПГ‑1» (срок реализации — ​2028 год) обеспечит оборот груза 21,7 млн тонн в год. Дополнительно грузопоток (до 4,5 млн тонн) увеличится за счет освоения крупных месторождений, например, золотомедного Баимского (Чукотский АО) и угольного Сырадасайского (Красноярский край). Кроме того, ежегодный объем перевозок по СМП в рамках северного завоза, обеспечивающего жителей 25 северных субъектов продуктами, стройматериалами и товарами первой необходимости, может составить более 3 млн тонн. Для перевозки этих грузов в Росатоме планируют задействовать лихтеровоз «Севморпуть» — е​ динственное ледокольно-­ транспортное судно с ядерной энергетической установкой, способное самостоятельно идти в сплошных ровных ледяных полях толщиной до метра со скоростью около двух узлов. Использование этого судна позволит снизить стоимость перевозки грузов, необходимых для инвестиционных проектов, а также дополнительно загрузить СМП. В правительстве считают, что в условиях внешних санкций крайне важно не прекращать активного развития СМП. Этой весной был принят ряд мер по стимулированию судоходства. Регулярные перевозки по СМП будут субсидироваться из федерального бюджета. Данная мера утверждена постановлением правительства РФ № 397 от 18 марта. Компании, осуществляющие внутренние перевозки между портами Санкт-­ Петербурга и Мурманска и регионами Дальнего Востока (камчатский терминал Сероглазка и порт Восточный), смогут получить средства, компенсирующие доходы, недополученные из-за льготных тарифов. Каждый год на это будет выделяться 560 млн руб. Как следует из постановления, субсидии покроют расходы на охрану судов, буксирное обеспечение, услуги швартовных бригад и аварийно-­технического обеспечения захода судов в порты. Кроме того, льготы распространяются на лоцманские, ледокольные, навигационные и другие сборы. А бал-

№4–5 (98) 2022

Т Е М А Н О М Е РА

ластный (пустой) переход судна возместят перевозчику в размере, равном плановой стоимости рейса с максимальной загрузкой. Для получения субсидии необходимо совершить не менее двух круговых рейсов за год. Таким образом, субсидии простимулируют рост грузопотока по СМП до плановых показателей к 2024 году.

Новички широкого профиля

Второй этап Плана развития СМП — ​с 2024 по 2030 год — п ​ редусматривает организацию круглогодичной транспортной навигации по СМП при условии, что проводку судов будут осуществлять строящиеся в настоящее время новые ледоколы проекта 22220. Это универсальные атомные ледоколы, которые помимо выполнения работ на открытых морских участках способны выполнять проводки судов как на глубоководных трассах СМП с максимальной проходимостью ледового покрова толщиной до трех метров, так и на мелководных участках Енисея и Обской губы, где осадка за счет использования специальных балластных цистерн может уменьшаться до 9,03 метра. Каждый из этих ледоколов имеет атомную двигательную установку мощностью 60 МВт, обеспечивающую семь лет автономного плавания и имеющую расчетный срок службы 40 лет. По некоторым прогнозам, потребность в ледоколах в российской Арктике к 2030 году составит до 10 единиц. Из них пять должны работать в западном секторе Северного морского пути, три — ​дежурить на самых сложных участках восточного направления.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Ледоколы проекта 22220 строятся на Балтийском заводе в Петербурге. Универсальный атомный ледокол «Арктика» (головной) был сдан «Атомфлоту» в октябре 2020 года и уже успешно работает на трассах Севморпути. Первый серийный (второй по счету) универсальный атомный ледокол «Сибирь» также был передан заказчику и в декабре 2021 года вошел в состав флота. На очереди — ​«Урал». «Мы надеемся, что Балтийский завод передаст нам второй серийный универсальный атомный ледокол в октябре — ​ноябре 2022 года. Рассчитываем, что после приемки “Урал” выйдет в акваторию Севморпути и встретит зимне-­весеннюю навигацию за работой»,— п ​ рокомментировал и. о. генерального директора ФГУП «Атомфлот» Леонид Ирлица. Продолжается строительство еще двух универсальных атомных ледоколов проекта 22220: осенью 2022 года будет спущена на воду «Якутия», начнется ее достройка, а вместо нее на стапеле появится «Чукотка». По контракту госкорпорации «Росатом» и АО «Балтийский завод», всего планируется построить пять атомных ледоколов проекта 22220, которые придут на смену ледоколам «Вайгач», «Таймыр» и «Ямал». Кроме того, на судоверфи «Звезда» предполагается к 2027 году построить головной атомный ледокол «Россия» проекта 10510 мощностью 120 МВт, который по своим новейшим характеристикам будет вдвое превосходить ледоколы проекта 22220. «Россия» сможет проходить путь во льдах толщиной до 4,3 метра со скоростью

Все суда проекта 22220 продолжают традицию имянаречения морских судов Росатомфлота, согласно которой названия выбираются из географических наименований объектов Северного морского пути или повторяют имена легендарных советских атомных ледоколов типа «Арктика», выведенных из эксплуатации

17

Т Е М А Н О М Е РА

Комментарий эксперта Леонид ИРЛИЦА, исполняющий обязанности генерального директора ФГУП «Атомфлот»: — Сейчас завершается зимне-­ весенняя навигация 2021– 2022 года, и мы не без гордости можем сказать, что атомные ледоколы проекта 22220 отработали без замечаний. Экипажи судов с каждой навигацией раскрывают технический потенциал ледоколов проекта 22220. Например, в начале февраля впервые в истории арктической навигации головной универсальный атомный ледокол «Арктика» обеспечил проводку каравана судов малого ледового класса из порта Певек до западной кромки льдов Карского моря. Получен уникальный опыт, который подтвердил высокие профессиональные компетенции судоводителей, а также наглядно продемонстрировал исключительные возможности атомных ледоколов проекта 22220. Отдельно стоит отметить первую навигацию универсального атомного ледокола «Сибирь». Отработали на отлично. В зимнюю навигацию атомоход эффективно выполнял проводки судов в Обь-­Енисейском районе Карского моря. Атомный ледокол работал на малых глубинах в реке Енисей и на деле подтвердил свою универсальность. Капитан ледокола Олег Щапин высоко оценивает маневренные характеристики судна. Он считает, что «Сибирь» эффективнее атомного ледокола «50 лет Победы». Олег Щапин хорошо знает этот атомоход, и его экспертной оценке можно доверять. Планы и сроки строительства новых атомных ледоколов, уже находящихся на различных стадиях строительства («Урал», «Якутия», «Чукотка»), остаются практически неизменными. Потребность в строительстве еще нескольких новых ледоколов только возросла. Основное энергетическое оборудование атомных ледоколов — ​отечественного изготовления и практически не зависит от западных поставок. На часть оборудования в оперативном порядке находятся варианты импортозамещения.

не меньше двух узлов и 10–12 узлов — ​во льдах толщиной два метра, прокладывая судоходный канал шириной 50 метров, по которому смогут следовать самые крупные газовозы, что существенно повысит коммерческую привлекательность СМП. Колоссальная мощность атомного ледокола «Россия» поможет решить проблемы круглогодичной навигации по СМП и обеспечения поставок СПГ, других грузов на европейские рынки и рынки АТР через восточные границы СМП в объеме не менее 20 млн тонн в любое время года. Таким образом, к 2035 году российский атомный флот должен быть укомплектован.

18

Пока новые ледоколы строятся, «Атомфлот» активно реализует программу продления ресурса реакторных установок действующих атомных ледоколов. Это позволяет исключить «ледовые паузы» и планомерно перейти к эксплуатации универсальных атомных ледоколов проекта 22220. Интенсивность судоходства в акватории Северного морского пути возрастает с каждым годом. Работы по продлению ресурса позволяют «Атомфлоту» четко выполнять контрактные обязательства. В 2019 году Росатом принял решение о продлении срока эксплуатации реакторных установок «Ямала» до 200 тыс. часов и срока службы — ​ до 36 лет: ледокол сможет работать примерно до 2028 года. В 2021 году завершены научно-­ исследовательские работы в ОКБМ Африкантов по ледоколам «Таймыр» и «Вайгач». Сроки эксплуатации реакторных установок атомоходов продлены до 235 тыс. часов, а срок службы — д ​о 36 лет. Они смогут продолжить работу ориентировочно до 2025 и 2027 года соответственно. Еще одно перспективное направление деятельности Росатома — ​плавучие атомные станции. После успешного ввода в эксплуатацию первой плавучей атомной теплоэлектростанции «Академик Ломоносов» (г. Певек, ЧАО) «Атомэнергомаш» взялся за создание линейки подобных решений. Самое ближайшее развитие идеи плавучих атомных станций малой мощности — п ​ роект по энергоснабжению Баимской рудной зоны за счет модернизированных плавучих энергоблоков (МПЭБов). Для энергоснабжения Баимского горно-­обогатительного комбината будут использованы модернизированные плавучие энергоблоки (МПЭБ). Корпус судна и большая часть оборудования будут производиться по доработанному проекту «Академика Ломоносова». «При этом мы модернизируем самое главное — ​энергетическую установку. Вместо реактора КЛТ‑40С мы установим РИТМ‑200С большей мощности и с увеличенной топливной кампанией, а также поставим более мощную паротурбинную установку для обеспечения выдачи 106 МВт с борта одного МПЭБа»,— ​сайт Росатома цитирует слова директора по судостроению и оптимизированным плавучим энергоблокам «Атомэнергомаша» Владимира Аптекарева. РИТМ‑200 — э​ то судовая реакторная установка, принципиально новое решение, не имеющее аналогов в мире и существенно отличающееся от предыдущих поколений судовых реакторов. В реакторах серии РИТМ применена интегральная компоновка (в отличие от блочной — ​на предыдущих поколениях РУ) с расположением парогенераторов внутри корпуса реактора. Именно эта особенность делает РИТМы в полтора раза легче и почти в два раза

№4–5 (98) 2022

Т Е М А Н О М Е РА

компактнее своих предшественников. Кроме того, РИТМы почти на 20 % мощнее. В рамках проекта по созданию модернизированных плавучих энергоблоков (МПЭБов) для энергоснабжения Баимского горно-­ обогатительного комбината планируется построить четыре МПЭБа: три основных и один резервный. Ввод энергоблоков в эксплуатацию в районе мыса Наглёйнын ожидается в 2027–2031 годах.

Севморпуть онлайн

План развития Севморпути предусматривает организацию устойчивой спутниковой связи на территориях выше 70° северной широты, необходимой для управления движением судов, предупреждения и ликвидации (или хотя бы минимизации) разливов нефти и нефтепродуктов. Сегодня детальную съемку районов СМП, например, для проводки судов в ледовых полях, осуществляют космические аппараты дистанционного зондирования Земли типа «Канопус-­В» и «Ресурс-­П», производящие фотосъемку высокого разрешения в оптическом диапазоне. Но получать изображения подстилающей поверхности они могут только в светлое время и при отсутствии облачности, что затрудняет оперативный мониторинг состояния ледового покрова. Этого недостатка лишены радиолокационные спутники, способные «видеть» в темноте и сквозь облака. Поэтому принято решение о создании трех космических аппаратов радиолокационного

ATO M I C E X P E RT. C O M

наблюдения в рамках Федеральной космической программы. Начиная с 2023 года космическая радиолокационная система круглосуточного всепогодного наблюдения Земли на базе спутника «Обзор-­Р» и двух спутников «Кондор-­ФКА» обеспечит полное покрытие акватории Северного морского пути за 14 часов с периодичностью наблюдения произвольной точки два раза в сутки с разрешением от 12 до 40 метров. При необходимости группировка может при любой погоде и в любое

Сверху: первый этап испытаний перегрузочного комплекса для реакторных установок РИТМ‑200. ОКБМ Африкантов Снизу: отгрузка реакторной установки РИТМ- 200 на Балтийский завод для четвертого атомного ледокола проекта 22220 «Якутия». ЗиО-Подольск

19

Т Е М А Н О М Е РА

Центральный пост управления на атомном ледоколе проекта 22220 «Сибирь»

20

время суток получать высокодетальные изображения земной поверхности разрешением до 1 метра в детальном режиме и обследовать земную поверхность в полосе до 120 км в обзорном режиме. «Многофункциональность обоих локаторов заключается в том, что с их помощью можно получать радиолокационные изображения как с высоким разрешением не хуже 1 метра, так и в полосе обзора шириной до сотен километров с разрешением в несколько десятков метров»,—цитирует сайт РАН слова заместителя генерального директора госкорпорации «Роскосмос» Михаила Хайлова. В разработке космических аппаратов «Кондор-­ФКА» участвует предприятие Росатома — ​Московское опытно-­ конструкторское бюро «Марс», создающее локальные контроллеры, предназначенные для обеспечения электрического и информационного сопряжения, выдачи управляющих команд и контроля ряда бортовых систем изделия, таких как целевая аппаратура, двигатальная установка, пиросредства, системы электрообеспечения и обеспечения тепловых режимов. Создание спутниковых систем на высокоэллиптических орбитах также необходимо для информационного обеспечения при решении задач оперативной метеорологии, мониторинга климата и окружающей среды в арктическом регионе. Два космических аппарата серии «Арктика-­М» в составе высокоэллиптической гидрометеорологической космической системы (ВГКС) «Арктика-­М» обеспечат круглосуточный всепогодный мониторинг поверхности Земли и морей Северного Ледовитого океана, а также постоянную и надежную связь. Первый в этой серии спутник был запущен в феврале 2021 года

при участии «Марса», второй планируется запустить в 2023 году. Минимально необходимый состав группировки серии КА «Арктика-­М» — ​ четыре аппарата. Именно такое количество требуется для наблюдения всего полярного региона с 15 до 7,5 минуты, что важно для гидрометеорологов. Кроме «Арктики-­М», в составе российской орбитальной группировки работают метеорологические спутники серий «Метеор-­М» и «Электро-­Л». Серии этих космических аппаратов планируется расширять. Таким образом, к завершению первого этапа плана развития Арктики (к 2024 году) на трассах СМП будет обеспечено оперативное управление круглогодичным судоходством и безопасной транспортировкой грузов в установленные сроки.

Ледовый навигатор

Цифровизация Северного морского пути — ​ ключевой этап в подготовке к переходу на круглогодичную навигацию. Разрабатываемая Единая платформа цифровых сервисов, предоставляемых в акватории Северного морского пути (ЕПЦС СМП), оперативно, в синхронизированном и автоматизированном режиме позволит обеспечить сбор информации о навигационной, гидрометеорологической, ледовой, экологической обстановке, а также проинформирует судовладельцев о движении судов, перевозимых грузах, их поставке потребителям, осуществит обработку данных для организации эффективного управления движением судов и грузов в портовых терминалах. Кроме того, разработчики предполагают включить услуги для различных пользователей, такие как неболь-

№4–5 (98) 2022

Т Е М А Н О М Е РА

шой судоремонт, бункеровка или бронирование гостиницы для экипажа. «Платформа будет контролировать параметры, определяющие логистику судов, и должна обеспечить высокую доступность цифровых сервисов и их стабильную работу в круглосуточном режиме»,— п ​ рокомментировал М. Кулинко. Внедрение цифровых технологий в процесс доставки продукции по Севморпути точно в срок позволит не только моделировать движение каждого судна, экономику каждого рейса, но и синхронизировать перевалку грузов с портовыми, железнодорожными и автотранспорными структурами, что в итоге даст положительный экономический мультипликативный эффект. Пользователи получат «ледовый навигатор», позволяющий точно рассчитать время в пути. Согласно условиям контракта, создание ЕПЦС СМП должно быть завершено в 2024 году. «Цифровой продукт» планируется запустить в 2025 году. Единая цифровая платформа — ​один из элементов цифровой экосистемы Северного морского пути. Росатом планирует оснастить суда «умными» бортовыми измерительными комплексами, которые в режиме реального времени будут передавать в штаб морских операций данные о ледовой обстановке. В планах госкорпорации также создание беспилотного летательного аппарата, оснащенного радиолокационным и оптическим оборудованием. Цель — и ​ змерение характеристик снежного и ледового покрова морей. Как сообщил М. Кулинко, создание таких беспилотников поможет обеспечить перевозки по СМП: аппараты будут поставлять оперативную информацию, необхо-

ATO M I C E X P E RT. C O M

Справка Баимский ГОК (принадлежит казахстанской KAZ Minerals) на Чукотке планируется запустить в 2027 году. Ресурсы месторождения — ​ 9,5 млн тонн меди и 16,5 млн унций золота. Частные инвестиции оцениваются в 519 млрд руб. Для энергоснабжения ГОКа Росатом построит четыре МПЭБа на мысе Наглёйнын. С мыса до ГОКа будут построены две ЛЭП мощностью 330 кВ. Мощность каждого МПЭБа — ​около 100 МВт. Цена электроэнергии МПЭБов для ГОКа составит 6,45 руб. за 1 кВт·ч (в ценах 2020 года). Ежегодно тариф будет индексироваться по инфляции.

димую для безопасной проводки судов в зимний ледовый период. Возможно также их применение в поисково-­спасательных работах и для мониторинга экологической ситуации. Первые комплексы планируется установить в 2023 году. Таким образом, специалисты получат цифровую ледовую карту с оперативными данными. На третьем этапе реализации Плана развития Севморпути, который продлится до 2035 года, будет продолжено планомерное развитие добычи, переработки и круглогодичной транспортировки сырьевых ресурсов из всех портов акватории СМП. За счет дальнейшего развития полярного судостроения и арктических мегапроектов будет интенсивно увеличиваться круглогодичный грузооборот, и СМП может стать как национальным, так и международным транспортным коридором.

21

ТЕХНОЛОГИИ

РТТН: разбор В 2020 году руководство РФ утвердило программу «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года», которая стала 14‑м нацпроектом. Весной этого года действие программы продлили до 2030 года, увеличив ее финансирование. В составе программы — ​ пять федеральных проектов. Коротко рассказываем о каждом.

Федеральный проект №1 «Разработка технологий двухкомпонентной атомной энергетики с замкнутым ядерным топливным циклом»

Суть К середине века российская ядерная энергетика должна стать ­двухкомпонентной, а ядерный топливный цикл — з ​ амкнутым. Для этого необходимо внедрение в энергетику двух типов реакторов: водо-водяного со спектральным регулированием (ВВЭР-С) и реакторов на быстрых нейтронах: опытно-­демонстрационного (БРЕСТ-ОД 300) и энергетического (разрабатываются два варианта: БН‑1200М с натриевым теплоносителем и БР‑1200 — ​ со ­свинцовым). Использование ВВЭР-С обеспечит экономию природного урана при изготовлении ядерного топлива для АЭС, а разработка и промышленный запуск реакторов на быстрых нейтронах позволят эффективно использовать ОЯТ, перерабатывать его и изготавливать новое топливо (МОКС, СНУП). Одно из ключевых направлений федерального проекта — р ​ аботы по проекту «Прорыв».

Основные результаты • 8 июня 2021 года был залит первый бетон в основание реактора БРЕСТ-ОД‑300 на площадке СХК. Ведется его строительство.

• Разработаны и введены в действие первые в мире федеральные нормы и правила, устанавливающие требования к устройству и безопасной эксплуатации оборудования реактора со свинцовым теплоносителем.

• Завершен монтаж ряда ключевых производственных линий модуля фабрикации/рефабрикации (МФР).

• Создана технология фабрикации стартовой загрузки СНУП-топлива из исходных компонентов.

• Завершена основная часть НИОКР по проектированию модуля переработки ОЯТ.

• Разработан технический проект реактора БН‑1200М.

• Обоснована возможность обеспечения конкурентоспособности промышленного быстрого энергоблока с традиционными тепловыми реакторами.

Суть Для решения прикладных и фундаментальных научных задач необходима соответствующая исследовательская инфраструктура. При этом количество исследовательских реакторов во всем мире уменьшилось на 15 % за последние 20 лет: старые реакторы останавливаются, новых строится немного. Российский БОР60, работающий в ГНЦ НИИАР,— ​ один из немногих быстрых исследовательских реакторов. Ему на смену придет уникальный быстрый исследовательский реактор МБИР тепловой мощностью 150 МВт и максимальной плотностью потока нейтронов 5,3·1015 н/см‑2·с‑1. Исключительные физические характеристики МБИР понадобятся для проведения материаловедческих экспериментов, отработки новых технологий производства радиоизотопов и модифицированных материалов, испытаний топлива, новых теплоносителей и многого другого. Расчетный срок службы реактора — ​50 лет. К моменту ввода реактора в промышленную эксплуатацию на его базе будет работать Международный центр исследований (МЦИ), в деятельности которого будут принимать участие ученые со всего мира.

Основные результаты • По итогам 2021 года план сооружения МБИР был перевыполнен на 8 %.

• В апреле 2022 года на площадку ГНЦ НИИАР доставлен корпус реактора МБИР.

• Утверждена Российская национальная научная «Программа перспективных экспериментальных исследований на РУ МБИР в период с 2028 по 2040 год».

• В июне 2022 года Институт ядерной физики Академии наук Узбекистана (ИЯФ) принял приглашение к участию в работе МЦИ МБИР.

Федеральный проект №3 «Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий»

Суть

Федеральный проект №2 «Создание современной экспериментально-­стендовой базы для разработки технологий двухкомпонентной атомной энергетики с замкнутым ядерным топливным циклом»

22

Обеспечить материальную базу для разработки термоядерных и плазменных технологий с целью создания на их основе практически неисчерпаемых экологически чистых источников энергии, источников частиц и излучений различных назначений, мощных плазменных двигателей для космических аппаратов, инновационного оборудования для медицины, машиностроения, микроэлектроники и других наукоемких

№4–5 (9 8) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

отраслей экономики. Для этого планируется развивать отечественные базовые технологии управляемого термоядерного синтеза, создавать инфраструктуру токамака нового поколения, разрабатывать элементы мультипетаваттного лазерного комплекса, создавать новые экспериментальные установки, а также модернизировать существующие.

• В 2021 году завершен этап разработки трехосевого лазерного сканатора для российских 3D-принтеров по металлу, не имеющего мировых аналогов.

• В 2021 году на международном форуме «Армия 2021» Росатом представил аддитивное оборудование, полностью состоящее из отечественных компонентов.

Основные результаты • В мае 2021 года в Курчатовском институте запущен токамак Т‑15МД.

• Создана антенна для ионно-­циклотронного нагрева плазмы.

• Разработано техзадание на создание твердотельной бланкетной системы гибридного реактора, ведется разработка соответствующего проекта.

• Создается мощный плазменный ракетный двигатель, уже разработан эскизный проект двигательного модуля, построенного по кластерному принципу. Разработаны, изготовлены и испытаны макеты ключевых элементов этого модуля.

• На 50 % собран компактный интенсивный источник нейтронов — ​он нужен для испытаний материалов, применяемых в термоядерной энергетике.

• Запущен пилотный вариант информационной платформы, объединяющей всех участников федерального проекта в единой базе.

Федеральный проект №4 «Разработка новых материалов и технологий для перспективных энергетических систем»

Суть Исследование поведения материалов в экстремальных условиях, в том числе при межъядерных взаимодействиях, высоких давлениях и температуре; разработка и внедрение новых материалов для ядерной энергетики. В рамках федерального проекта будут, в частности, проводиться исследования с целью синтеза новых элементов таблицы Менделеева, а также разработка технологии создания первого исследовательского жидкосолевого реактора с модулем переработки отработавшего ядерного топлива (ИЖСР). Эта установка станет опытной площадкой для отработки эффективного способа дожигания долгоживущих радиоактивных отходов. Также разрабатываются новые перспективные материалы: сверхвысокопрочное углеволокно (УВ) и высокоэнергетические магниты.

Основные результаты • Исследованы характеристики образцов различных металлов, а также безусадочных керамических материалов; разработаны технологии выплавки и изготовления образцов перспективных материалов.

• Разработаны цифровые инструменты компьютерного материаловедения для прогноза эволюции конструкционных материалов в условиях реакторного облучения, а также для ускорения поиска и отбора кандидатных материалов.

• Разработана методология управления старением конструкций, систем и компонентов АЭС, а также материалы эскизного и технического проектов соответствующей информационной системы.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Федеральный проект №5 «Новая атомная энергетика, в том числе малые атомные реакторы для удаленных территорий»

Суть Проектирование и строительство энергоблоков АЭС на базе новейших разработок реакторных установок ВВЭР-ТОИ, а также АСММ на базе РУ серии РИТМ. АЭС малой мощности — ​оптимальное решение для стабильного и экологически чистого энергообеспечения потребителей, находящихся на отдаленных и изолированных от центральных энергосетей территориях, например, в районах Крайнего Севера. АСММ ­также отлично подходят для замены старых угольных и дизельных электростанций. Среди преимуществ малых станций — ​ конкурентоспособная стоимость электроэнергии, возможность применять ее для теплоснабжения, небольшая площадь размещения станции, маневренность и длительный период работы без перезагрузки.

Основные результаты • В конце апреля 2022 года проект малой АЭС с реактором РИТМ‑200Н в Якутии получил положительное заключение по результатам экологической экспертизы.

• В 2021 году в Республике Саха (Якутия) были завершены ­предпроектные полевые инженерные изыскания для размещения АСММ, разработаны предварительные материалы по о ­ ценке воздействия на окружающую среду (ОВОС) и ­проведены общественные слушания по ним в поселке Усть-­ Куйга.

• В мае 2022 года начались реакторные испытания волоконных уран-ниобиевых твэлов для малого модульного реактора «ШЕЛЬФ-М» • В 2021 году на строительстве первого энергоблока Курской АЭС-2 освоена технология автоматической сварки порошковой проволокой, многократно повышающая скорость и качество выполнения сварочных работ по сравнению с традиционной сваркой.

• В 2021 году на площадке Курской АЭС-2 завершен монтаж каркаса здания турбины, закрыт тепловой контур; в реакторном здании первого энергоблока завершен монтаж купольной части внутренней защитной оболочки.

• В феврале 2022 года в здании реактора энергоблока № 2 Курской АЭС‑2 завершено бетонирование 2‑го яруса ВЗО; в марте на втором энергоблоке завершилось бетонирование стен зоны локализации аварии.

• В апреле 2022 года в здании турбины первого энергоблока смонтирован статор турбогенератора.

23

ТЕХНОЛОГИИ

Термояд в приближении Беседовала Надежда ФЕТИСОВА Фото: Laplas.mephi.ru, Росатом

Один из проектов программы РТТН посвящен термоядерному синтезу и плазменным технологиям. Директор направления научно-­технических исследований и разработок Росатома Виктор Ильгисонис и заместитель генерального директора по реализации комплексной программы развития атомной науки, техники и технологий АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» Кирилл Ильин рассказывают о целях и первых результатах проекта.

ства, который был сделан в ХХ веке и до сих пор актуален. Вторая причина — ​отраслевая значимость. Управляемый термоядерный синтез (УТС) — ​ неизбежное будущее для ядерной энергетики; к тому же работа над ним исторически находилась в зоне ответственности и сфере интересов Минсредмаша, потом — ​Министерства РФ по атомной энергии. Кому же, как не Росатому, продолжать этим заниматься? Ну и третья причина — э​ то, если можно так сказать, личные интересы ученых. Сам я, например, больше 30 лет занимаюсь управляемым термоядерным синтезом и физикой плазмы. Национальную программу по этому направлению мы разработали значительно раньше появления комплексной программы РТТН. Это была инициатива Курчатовского института, и уже к концу 2016 года мы имели соответствующее предложение по термоядерной программе. Оно обросло иными задачами отраслевой важности, крупными проектами, которые в итоге все вместе и составили РТТН.

Почему направление «Разработка техно‑ логий управляемого термоядерного синтеза и плазменных технологий» было выбрано в числе приоритетных в рамках РТТН? Виктор Ильгисонис: Если отвечать кратко, то причин три. Первая — о ​ бщенаучная значимость направления: никакая другая задача не ощущается столь важной для человеческого общества, как эта. Освоение термоядерного синтеза — ​это вызов научной силе человече-

24

Какие ключевые проекты реализуются в рамках этого направления? Виктор Ильгисонис: В рамках федерального проекта «Термоядерные и плазменные технологии» реализуются пять подпрограмм. Первая и основная — ​это развитие базовых термоядерных технологий. Что это значит? Освоение термоядерной энергии может идти двумя путями. Первый, «классический» — с​ оздание «чистого» термоядерного энергетического реактора на основе реакций слияния ядер легких изотопов водорода. Такой реактор будет обладать очень низкой радиоактивностью и повышенной безопасностью, а топливные ресурсы будут для него практически неисчерпаемы. Второй путь, более близкий к реализации и позволяющий внедрить термоядерные технологии в круг задач атомной энергетики, — ​ создание гибридного реактора. Его основная задача — ​наработка топлива для существующих атомных станций с использованием термоядерных нейтронов. Базовыми мы называем технологии, которые будут востребованы, по какому бы пути

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

Биография эксперта

ни пошло развитие термоядерной энергетики (создание «чистого» или гибридного реактора). В любом случае плазму нужно будет создать и удержать, обеспечить нагрев и поддержание тока — п ​ оследнее обязательно, если говорить о самых популярных термоядерных устройствах — т​ окамаках. На развитие гибридных технологий нацелена вторая подпрограмма федерального проекта. Необходимо отработать целый ряд процессов, в том числе весьма принципиальных, начиная от схемы и техники использования высокоэнергичных нейтронов, вырабатываемых в термоядерном источнике, разработки и имплементации соответствующей расчетной базы по нейтронике, сечениям ядерных реакций, кинетическим процессам и пр. до конструкторских решений по подаче топлива и сырья, обращения с топливом и материалами бланкета, по системам охлаждения и обеспечения безопасности. Третья подпрограмма связана с имплементацией перспективных инновационных плазменных технологий. Это направление должно служить демонстрацией эффективности тех усилий, которые затрачивались на протяжении десятков лет на термоядерные исследования. Термоядерный синтез — ц ​ ель неблизкая. Однако мы уже научились работать с плазмой, изучили ее взаимодействие с различными материалами. Оказалось, что этот опыт востребован в современной индустрии, в медицине, машиностроении и других областях. Примеры самые разнообразные: плазменные телевизоры, скальпели, плазмотроны не появились бы без понимания плазменных процессов и опыта обращения с этой капризной субстанцией. Четвертая подпрограмма — э​ то технологии лазерного УТС, разновидности так называемого инерциального термоядерного синтеза. В его основе — о ​ существление микровзрывов термоядерного горючего с последующей утилизацией выделяющейся энергии. Собственно, это аналог использования в гражданских целях хорошо освоенных термоядерных устройств большего масштаба. Такие микровзрывы можно осуществить, используя для воздействия на мишень различные внешние системы. Наиболее эффективная из них — ​лазерная. Как известно, в РФЯЦ ВНИИЭФ строится крупнейшая мегаджоульная лазерная установка. Однако подпрограмма, о которой мы говорим, подразумевает не прямое продолжение этих исследований, а создание заделов на перспективу, попытки разработать новые технологии в лазерной технике. На этом пути, разумеется, решаются более широкие задачи. Так, вместе с РАН мы задумались о принципиально новом устройстве для физических исследований — ​сверхмощном источнике светового излучения, с помощью

ATO M I C E X P E RT. C O M

Виктор Игоревич ИЛЬГИСОНИС родился в 1959 году. Окончил с отличием Московский физико-­технический институт. Член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, профессор. Научные интересы: физика плазмы, управляемый термоядерный синтез, ядерная энергетика. До прихода в Росатом работал директором НИЦ «Курчатовский институт». С декабря 2017 года руководит в Росатоме направлением научно-­технических исследований и разработок. Научный руководитель третьего федерального проекта комплексной программы по развитию техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ на период до 2024 года (РТТН). В 2021 году назначен вице-председателем Международного Совета ИТЭР — р ​ уководящего органа этого проекта.

Биография эксперта Кирилл Игоревич ИЛЬИН родился в 1984 году. Окончил Ульяновский государственный университет. Кандидат технических наук. Научные интересы: системный анализ, оценка рисков опасных событий на производственных объектах, управление рисками, оценка воздействия на окружающую среду. До прихода в АО «ГНЦ РФ ­ТРИНИТИ» возглавлял АО «ИРМ». С 2007 года работает на предприятиях Росатома. Заместитель генерального директора по реализации комплексной программы развития атомной науки, техники и технологий АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ». В 2021 году назначен директором проектов НИОКР в зоне ответственности Росатома по третьему федеральному проекту комплексной программы РТТН.

которого можно исследовать фундаментальные свой­ства материи. Работа ведется в рамках третьего федерального проекта программы РТТН. В 2024 году работа, конечно, не завершится, но мы сделаем несколько очень важных шагов в данном направлении. Кстати, эта тема крайне интересна участникам стартовавшего недавно проекта Национального центра физики и математики (НЦФМ) в Сарове. Наконец, последняя, пятая подпрограмма — ​ обеспечивающая: она направлена на разработку нормативной базы для термоядерной энергетики, а также на создание системы информацион-

25

ТЕХНОЛОГИИ

Ликбез: что такое плазменные двигатели? Объясняет Виктор Ильгисонис: — Как происходит реактивное движение? Из ракеты выбрасывается ­какое-то вещество, рабочее тело, и ракета движется в противоположную сторону. Чем выше скорость, с которой выбрасывается вещество, тем больший импульс сообщается ракете. Поэтому надо стремиться добиться максимально возможной скорости выброса рабочего тела (она не беспредельна). Сейчас ракеты летают на химических двигателях, для них предел скорости выброса раскаленных газов — ​4,5–5 км/с; увеличить эту скорость не позволяют законы термодинамики. Современные ракеты — э ​ то фактически гигантские топливные баки: в ракете общим весом около 300 тонн полезная нагрузка, то есть сам спутник, составляет только 5–6 тонн, остальное — г​ орючее, которое нужно сжечь, чтобы вывести аппарат на орбиту. Как разрубить этот гордиев узел? Очень просто: выбрасывать не горячие газы, а вещество с большей энергией, то есть плазму. Появляется термин «плазменный двигатель», а с ним и возможность значительно уменьшить массу ракеты. Такие двигатели сейчас используются практически на всех космических аппаратах в качестве рулевых, небольших двигателей коррекции и т. д. Но есть нюанс: тяга и мощность у них значительно меньше, чем у химических. Цель работы в рамках РТТН — у​ лучшение именно этих характеристик: повышение мощности, удельного импульса и в конечном счете тяги плазменных двигателей.

ного обмена. Дело в том, что развитие термоядерной энергетики подразумевает появление принципиально новых устройств, которые могут представлять и определенную радиационную опасность, и опасность с точки зрения обращения с делящимися материалами (гибридный реактор). Поэтому необходима разработка соответствующей нормативной документации, обеспечивающей корректное обращение с этими устройствами, причем эта работа должна вестись с привлечением международных институтов. Такие задачи стоят сейчас перед всем мировым термоядерным сообществом. Также создается информационная платформа, объединяющая всех участников федерального проекта в единой базе. Она предусматривает не только и не столько оперативную связь, сколько обмен в реальном времени экспериментальными данными и даже управление экспериментами на действующих термоядерных установках, которые находятся в исследовательских центрах по всей стране. Какие задачи были решены в 2021 году и какое развитие они получили в 2022‑м? Кирилл Ильин: Я расскажу о результатах в той же логике реализуемых подпрограмм федерального проекта. В мае прошлого года на площадке Курчатовского института был запущен токамак Т‑15МД. Это важная веха развития базовых термоядер-

26

ных технологий. Сейчас в России работают три основные установки типа токамак: Т‑15 МД (Москва), Т‑11М на площадке ГНЦ РФ ТРИНИТИ (Троицк), сферический токамак «Глобус-­М» в ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН (Санкт-­ Петербург). На каждой из них в прошлом году был проведен полный набор работ. В ФТИ им. А. Ф. Иоффе была создана антенна для ионно-­ циклотронного нагрева плазмы. На Т‑11М осуществлена внешняя дозаправка жидким литием его эмиттерной системы в работающем токамаке, без нарушения вакуума. Это существенный шаг к реализации разрабатываемой концепции жидкометаллической защиты первой стенки и дивертора токамака, обеспечивающей таковую в непрерывном режиме в течение всего рабочего цикла токамака. Основную часть работ по второй подпрограмме — ​созданию гибридных технологий — ​ выполняет НИЦ «Курчатовский институт». В 2021 году было разработано техническое задание на создание твердотельной бланкетной системы, начата разработка проекта гибридного реактора. Третье направление — ​лидер по количеству реализуемых проектов. В их числе — ​создание мощного плазменного ракетного двигателя — ​ устройства, которое ­когда-­нибудь сделает возможными командировки на Марс. Этой работой занимаются три коллектива: из Курчатовского института, ГНЦ РФ ТРИНИТИ и Центра Келдыша. Главная задача экспериментальных исследований Курчатовского института — п ​ олучить максимальную энергетическую эффективность и отработать методы создания и нагрева плазмы в безэлектродном плазменном двигателе, который должен обладать повышенным ресурсом. Макет двигателя с высокотемпературной сверхпроводниковой магнитной системой мощностью до 100 кВт должен быть завершен уже в 2022 году. Затем на экспериментальном стенде будут исследоваться его основные характеристики. В Центре Келдыша ведутся работы по оптимизации параметров электрореактивных двигателей нового поколения, холловского и ионного. На их основе разработан эскизный проект двигательного модуля, построенного по кластерному принципу. Разработаны, изготовлены и испытаны макеты ключевых элементов этого модуля. К 2024 году планируется завершить его изготовление и приступить к испытаниям. Третий проект (он реализуется в ГНЦ РФ ТРИНИТИ) — с​ оздание прототипа плазменного двигателя с повышенными параметрами тяги и удельного импульса на базе магнитоплазменного ускорителя. В прошлом году на квазистационарном плазменном ускорителе был получен удельный импульс выше 100 км/с для водородной плазмы в режиме однократных импуль-

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

сов — ​основной параметр для данной системы. Это позволит достичь целевых показателей прототипа при переходе в частотный режим работы и иметь тяговую мощность в 300 кВт при КПД выше 55 %. В этом году планируется подтверждение ресурса электродов, для того чтобы система выдержала длительные перелеты. Также в рамках РТТН в ГНЦ РФ ТРИНИТИ к 2024 году будет создан компактный интенсивный источник нейтронов для испытаний материалов, применяемых в термоядерной энергетике. Установка уже собрана на 50 %: разработаны новый мощный импульсный ускоритель плазмы, конденсаторный накопитель для его питания с запасаемой энергией 2,2 МДж, а также комплекс плазменной диагностики. Кроме того, в ГНЦ РФ ТРИНИТИ и Курчатовском институте ведутся работы по созданию опытных и промышленных установок для улучшения с помощью плазменных технологий эксплуатационных свой­ств материалов и конечных изделий, применяемых в медицине и машиностроении. В рамках четвертой подпрограммы в ГНЦ РФ ТРИНИТИ разрабатывается макет модуля драйвера для лазерного термоядерного синтеза. (Подчеркну: эта работа началась еще в 2019 году в рамках единого отраслевого тематического плана.) ГНЦ РФ ТРИНИТИ совместно с ВНИИЭФ, МГТУ и другими научными центрами создает импульсно-­периодическую лазерную систему с частотой повторения импульсов 10 Гц при нескольких килоджоулях в импульсе. Уже есть стенд для исследования физических процессов и явлений, возникающих в активных элементах и криогенной системе. На нем можно моделировать и испытывать самые разные лазерные схемы и отрабатывать подсистемы: установки криогенного охлаждения, удаленной диодной накачки и др. По пятой подпрограмме в части создания нормативной базы главный исполнитель — ​ ИБРАЭ РАН. В прошлом году к этой работе были привлечены и другие экспертные организации (Ростехнадзор, ФБУ «НТЦ ЯРБ»); также мы взаимодействуем с МАГАТЭ. Готовятся и обосновываются изменения в нормативных правовых актах и федеральных законах, чтобы в будущем надзорные органы могли выдавать разрешения на строительство и эксплуатацию термоядерных установок. Что касается информационной системы, пилотный вариант этого проекта уже работает. В единое информационное пространство входят научные центры Москвы, Петербурга, Нижнего Новгорода, Новосибирска, причем как внутренние, так и внешнеотраслевые организации — н ​ апример, Курчатовский институт и институты Академии наук. В ближайшем

ATO M I C E X P E RT. C O M

будущем мы планируем подключить и другие вузы и научные институты, ведущие разработки по направлению термоядерного синтеза. Важно, что мы создаем не просто канал и посты связи, а информационную платформу, которая должна обеспечить возможности совместной работы над техническими проектами и участие в экспериментах. В рамках РТТН разрабатывается проект токамака реакторных технологий (ТРТ). Для чего нужна такая установка? В.И.: Необходимость создания такой установки вытекает из всей логики федерального проекта. Этот проект, по сути, призван обеспечить поступательное движение нашей науки и техники к будущему термоядерному Эльдорадо. Напомню, что сейчас силами международной кооперации строится ИТЭР — э​ то не просто экспериментальная установка, а самый крупный научно-­исследовательский проект, который ­когда-либо осуществлялся. И по масштабу, и по стоимости, и по сложности используемых технологий он превышает все существующие установки. Россия — ​один из ключевых участников проекта ИТЭР. Казалось бы, зачем в нашей стране строить свою установку? Но не стоит забывать, что одна из целей проекта ИТЭР, кроме демонстрации осуществимости термоядерной реакции, — ​как раз имплементация этих разработок на национальном уровне в собственных интересах. Во всех странах — ​участницах проекта ИТЭР реализуются свои национальные программы по термоядерному синтезу. Теперь такая программа есть и в России — ​это федеральный проект в рамках РТТН. Если говорить о федеральном проекте как о пути к достижению конечной цели — ​созданию промышленного термоядерного реактора, то понятно, что на этом пути нужны промежуточные станции. Фундамент для первой такой «станции» уже построен — э​ то токамак Т‑15МД. В рамках выполнения РТТН к 2024 году мы планируем его полностью доукомплектовать всеми необходимыми физическими системами, которые позволят ему работать на уровне современных мировых установок. Т‑15МД будет успешно функционировать как минимум в ближайшие 15 лет. За это время нужно построить следующую «станцию» на нашем пути — ​токамак ТРТ, который станет прообразом гибридного термоядерного реактора. Позволю себе небольшое отступление. Наука непрерывно движется вперед, и возникает парадокс: в тот момент, когда начинаешь строить новую исследовательскую установку, она уже устарела морально, потому что в ее конструкцию заложены старые идеи. После окончания вуза я начал работать в Курчатовском

27

ТЕХНОЛОГИИ

институте, в экспериментальной лаборатории М. С. Иоффе. Михаил Соломонович следовал принципу, который меня сначала удивил, а потом восхитил: в лаборатории есть работающая установка; параллельно сооружается новая, которая придет ей на смену через несколько лет; и параллельно же физики разрабатывают третью установку — д ​ ля последующей замены только сооружаемой. Этот принцип, который Иоффе использовал начиная с 1960‑х годов, позволил его команде на протяжении 20 лет быть лидером по своему направлению. Сейчас, конечно, полностью следовать этому принципу мы не можем — ​установки стали значительно сложнее и дороже. Однако не думать о следующем шаге нельзя, иначе мы безнадежно отстанем. Следующий шаг — э​ то и есть токамак ТРТ. На этой установке будут реализованы идеи, которые сейчас широко обсуждаются, но пока не получили практического экспериментального воплощения. Сам токамак будет буквально напичкан новациями. Например, здесь будет работать магнитная система, целиком сделанная из высокотемпературного сверхпроводника второго поколения. Первую стенку планируется обеспечить литиевой защитой, о которой мы говорили выше. Надеемся, что будет реализована возможность широкого управления профилями параметров плазменного шнура. Моя мечта — ​ заложить в эту машину возможность прямого преобразования энергии высокотемпературной плазмы без промежуточного теплового контура. В общем, о технологических новинках ТРТ можно говорить долго. К 2024 году мы планируем завершить эскизное проектирование этой установки; оно будет включать детальную проработку отдельных технологических элементов и ключевых систем. После этого должно быть принято решение о строительстве установки. Потенциальную площадку мы определили еще до старта программы — ​это, безусловно, ГНЦ РФ ТРИНИТИ: именно здесь имеется комплекс токамака с сильным полем (ТСП), обладающий набором уникальных конструктивных преимуществ, воссоздавать которые в другом месте бессмысленно. Наиболее дорогостоящая часть федераль‑ ного проекта — м ​ одернизация существую‑ щей инфраструктуры. Какие работы сюда входят? В.И.: Действительно, создание новых установок и модернизация существующих — ​наиболее затратная часть работ. На данном этапе реализации федерального проекта — ​то есть в рамках комплексной программы РТТН до 2024 года — о ​ сновной предмет нашего внима-

28

ния с точки зрения модернизации — ​токамак Т‑15МД. Вторая по значимости и масштабу задача — ​инфраструктурные работы на площадке ГНЦ РФ ТРИНИТИ, подготавливающие размещение там токамака ТРТ. Это создание систем водоснабжения, теплоснабжения, энергопитания и многое другое. Еще одно направление работ связано с модернизацией участка по изготовлению сверхпроводников. В рамках федерального проекта мы не можем создать масштабное серийное производство сверхпроводников, но отработка технологий необходима уже сейчас. Изначально по этой подпрограмме планировались более масштабные работы. Мы надеялись провести модернизацию исследовательских стендов практически во всех организациях — у​ частницах федерального проекта. Так, в ФТИ им. А. Ф. Иоффе должны были быть созданы новые стенды для разработки систем ионно-­циклотронного нагрева, генерации тока; в Институте прикладной физики собирались расширить производственную и экспериментальную базу, связанную с разработкой гиротронов; в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН должен был быть создан комплекс новых магнитных ловушек для исследований улучшенного удержания плазмы в линейных системах, модернизирована газодинамическая ловушка. Все эти проекты утверждены. Надеемся, что комплекс модернизации будет проведен в 2025–2030 годах в рамках продленной РТТН. Также запланирована модернизация стендовой базы в некоторых вузах, в том числе в Санкт-­Петербургском политехническом университете Петра Великого. Многое из запланированного в РТТН будет реализовано в ГНЦ РФ ТРИНИТИ. Расска‑ жите, пожалуйста, об изменениях, которые происходят и будут происходить в связи с этим в институте. К.И.: Начнем с того, что ГНЦ РФ ТРИНИТИ — ​ это действительно уникальная площадка. Напомню, что еще в 1980‑х годах там были реализованы сразу два масштабных проекта: термоядерный комплекс ТСП, на котором планировались работы с адиабатическим сжатием плазмы предтермоядерных параметров, и экспериментальный комплекс «Ангара‑5–1» — ​ одна из крупнейших на континенте установок для исследований физики быстрых самосжатых разрядов сверхтераваттной мощности, динамики излучающей плазмы многозарядных ионов, проблемы инерциального управляемого синтеза. Сейчас ГНЦ РФ ТРИНИТИ выходит на новый виток развития. Я вкратце перечислю те ключевые проекты, которые реализуются сейчас в институте в рамках РТТН и о которых мы уже

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

говорили: это подготовка к строительству ТРТ, разработка лабораторного прототипа ракетного двигателя на базе магнитноплазменного ускорителя, создание мощного источника нейтронов на основе плазменных ускорительных технологий, создание элементов лазерной установки для термоядерного синтеза, разработка технологии литиевой защиты, обработки материалов. Эти работы потребовали существенных изменений на всех уровнях, начиная от управленческой сферы и заканчивая имущественной — п ​ орядка 30 % территории ГНЦ РФ ТРИНИТИ затронуто реконструкцией. Существенно увеличивается и персонал института: амбициозные задачи, которые ставит программа РТТН, очень интересны как опытным, так и молодым специалистам. Мы активно работаем и с выпускниками вузов, и со студентами, и даже со школьниками. В части информационного обмена ГНЦ РФ ТРИНИТИ становится площадкой взаимодействия не только отраслевых организаций, но и внешних участников проекта. Что касается партнеров: правда ли, что в рамках федерального проекта РТТН задей‑ ствовано большое количество внеотрас‑ левых организаций? К.И.: Да, это правда. Установки, создаваемые в рамках нашего проекта, настолько сложны,

ATO M I C E X P E RT. C O M

что не могут быть созданы силами только одного исполнителя. Наш федеральный проект реализуется силами трех основных структур: это Курчатовский институт, Росатом и Министерство науки и высшего образования, в подчинении которого находятся вузы и институты РАН. Такого уникального симбиоза компетенций нет ни в каком другом федеральном проекте.

Т11-М — ​единственный среднеразмерный действующий токамак в России. ГНЦ РФ ТРИНИТИ, Троицк

В.И.: Добавлю, что в области термоядерного синтеза такое распределение труда практиковалось всегда, так что наша задача — ​продолжить эту традицию. Научно-­исследовательские организации нашей страны исторически обладают уникальными, невосполнимыми в случае потери компетенциями. Если завтра, предположим, Институт прикладной физики РАН перестанет изготавливать лучшие в мире гиротроны, то никакая другая организация в России в обозримое время этого сделать не сможет, даже при наличии неограниченных средств. Если ИЯФ СО РАН не будет производить лучшие в мире инжекторы быстрых нейтральных атомов, их нечем будет заменить. Таких примеров много. Поэтому одна из миссий нашего федерального проекта и наша святая обязанность перед будущими поколениями — сохранить эти компетенции на российской земле и вывести их на новый технологический уровень. Собственно, именно на это нацелена и вся комплексная программа РТТН.

29

ТЕХНОЛОГИИ

Заглянуть под ребро Адама Беседовала Надежда КУДРИНА Фото: Росатом

Один из проектов программы РТТН направлен на разработку новых материалов и технологий. О том, какие фундаментальные и практические задачи ставятся перед проектом и какие результаты уже достигнуты, рассказывает первый заместитель генерального директора АО «Наука и инновации» Алексей Дуб.

Алексей Владимирович, объясните, пожа‑ луйста, почему федеральный проект «Раз‑ работка новых материалов и технологий» был выбран в числе приоритетных в рамках РТТН. Традиционно материалы служили вспомогательным звеном в конструкторских решениях, и обычно конструктор сам решал, какой материал использовать. Но в ­какой-то момент стало понятно, что это проигрышная логика: конструктор выбирает референтный материал, то есть ориентируется на решения,

30

сложившиеся много лет назад. Следовательно, изготовленный им объект получается не вполне современным. Правильно — ​разрабатывать материалы для перспективных проектов даже не завтрашнего, а послезавтрашнего дня: тогда у конструкторов будет достаточная степень свободы в выборе материала, а у нас, материаловедов, — ​время, необходимое для того, чтобы изучить и аттестовать материал. Именно поэтому наш проект выделился в отдельный, со своей внутренней логикой.

№4–5 (9 8) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

Какие основные направления включает проект? Это три программы. Первая — ​собственно разработка материалов, прежде всего для нужд атомной энергетики. Одна из задач — к ​ ак минимум в полтора-два раза ускорить этот процесс. В программу входит, в числе прочего, работа над новыми технологиями, включая аддитивные. Вторая программа — ​разработка технологий, оборудования и материалов в области синтеза сверхтяжелых элементов и изучение свой­ств вещества в экстремальных состояниях (например, при сверхвысоких давлениях и температурах). Синтез сверхтяжелых элементов — ​прежде всего, 119‑го и 120‑го элементов таблицы Менделеева,— ​позволит глубже понять строение ядерной материи, процессы образования тяжелых элементов во Вселенной. Изучение свой­ств веществ в экстремальных состояниях поможет создать новые материалы, востребованные не только в энергетике, но и в судо-, авиа- и космостроении, электрофизике высоких напряжений и мощностей; они будут полезны также для упрочнения и сварки материалов, синтеза твердых веществ. Третья программа — ​разработка и демонстрация технологических решений для создания первого в России исследовательского жидкосолевого реактора (ИЖСР). Эта установка станет опытной площадкой для отработки наиболее эффективного способа дожигания долгоживущих радиоактивных отходов — ​важнейший фактор повышения экологической безопасности ядерной энергетики. Ведутся НИОКР по созданию новых материалов и технологий, которые впоследствии будут использованы в установке, разрабатываются материалы для ее прототипа. Какие результаты уже есть? Получен целый ряд важных прикладных результатов. Например, для бесперебойной работы быстрых реакторов, которые станут основой будущего замкнутого ядерного топливного цикла, нужны улучшенные конструкционные материалы. Какие именно? Ученые предложили ряд новых кандидатных материалов, но необходимо их дальнейшее исследование. В рамках этой задачи специалисты АО «ВНИИНМ» уже исследовали комплекс физико-­механических, коррозионных и других функциональных характеристик опытных образцов перспективных конструкционных материалов (ферритные стали на базе системы Fe-­Cr-­Al, ванадиевые сплавы, сплавы на базе системы Ni-­Cr-­Mo), а также механические и теплофизические характеристики экспериментальных образцов изделий из безусадочных керамических материалов. К 2024 году планируем оптимизировать составы радиационных, жаропрочных и коррозионностойких материа-

ATO M I C E X P E RT. C O M

Биография эксперта Алексей Владимирович ДУБ родился в 1960 году. Окончил с отличием Московский институт стали и сплавов по специальности «Физико-­ химические исследования металлургических процессов». Проходил стажировку в Токийском университете. В 1996 году обучался в Академии народного хозяйства при Правительстве РФ по программе «Технологический бизнес». Профессор. Доктор технических наук. Научные интересы: влияние металлургических и технологических факторов на надежность изделий, термодинамика и кинетика высокотемпературных процессов. В атомной отрасли работает с 2005 года. В разные годы возглавлял ООО «Русатом — А ​ ддитивные технологии», АО «Наука и инновации» и ОАО «НПО “ЦНИИТМАШ”». С 2015 года — п ​ ервый заместитель генерального директора управляющей компании научного дивизиона. Научный руководитель четвертого федерального проекта комплексной программы по развитию атомной науки и технологий в России. До прихода в Росатом работал в Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС». Возглавляет там кафедру металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов.

лов для новых реакторов. Все новые материалы пройдут аттестацию. То есть после 2024 года такие материалы станут активно использоваться конструкторами и могут быть заложены в проекты БН‑1200, ВВЭР‑1200. Есть чем похвастаться и в направлении ИЖСР. Главная проблема жидкосолевого реактора — ​взаимодействие расплавленных солей (очень агрессивных) с конструкционными материалами. Мы существенно продвинулись в решении этой проблемы: уже есть ряд материалов, которые демонстрируют весьма удовлетворительное (ниже 30 микрон) разрушение от коррозии в течение года. Также в 2021 году были выбраны кандидатные сплавы для ИЖСР с топливной солью на основе FLiNaK и углеродные керамические композитные материалы для модуля переработки отработавшего ядерного топлива, исследована радиационная стойкость сплава конструкционного материала для ИЖСР на основе ХН80МТЮ. Разработаны концепция топливного цикла ИЖСР, технологическая цепочка операций синтеза фторидов трансурановых элементов, технология синтеза

31

ТЕХНОЛОГИИ

фторидов актинидов и контроля окислительно-­ восстановительного потенциала топливной соли, научная программа исследований на ИЖСР. Готов технический проект петлевой реакторной установки с FLiBe и FLiNaK. Есть результаты и по «аддитивному» направлению. Сейчас 3D-принтер производства Росатома уже полностью состоит из отечественных компонентов. Однако мало просто изготовить такую машину — ​ее нужно «оживить». «Сердце» (или «нервная система») принтера — ​программно-­аппаратная платформа, технический уровень которой определяет конкурентные преимущества аппарата. В рамках программы мы разрабатываем платформу, которая будет универсальной и сможет использоваться во всех типах аддитивного оборудования. Она включает системы контроля, алгоритмы корректировки технологических режимов, позволяющие предотвратить возможные дефекты, и многое другое. Определенные шаги в этом направлении уже сделаны. Специалисты ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» разработали программу «Виртуальный принтер 1.0», открывающую новые возможности многомасштабного моделирования изделий. Эта программа может стать связующим звеном между разработчиками, технологами и конструкторами на предприятиях. Кроме того, в прошлом году НПО «ЛУЧ» завершило разработку трехосевого лазерного сканатора для российских 3D-принтеров по металлу, не имеющего мировых аналогов. Этот ключевой компонент повысит качество изделий, изготавливаемых методами аддитивных технологий. Какие цели ставятся до 2024 года? По первой программе (разработка новых материалов) целей много; я остановлюсь на ключевых. Важнейшая задача — ​развитие направления цифрового материаловедения. Это технология, позволяющая не исследовать единичный набор кандидатных материалов, а моделировать сотни возможных составов. Из них выбираются несколько десятков наиболее перспективных и выполняется так называе-

32

мое быстрое имитационное моделирование. Например, в 2021 году специалисты ФГУП «ВНИИА» разработали цифровые инструменты компьютерного материаловедения для прогноза радиационного старения конструкционных материалов по ключевым механизмам деградации, позволяющие ускорить разработку новых материалов и оптимизировать существующие. Еще одна важная задача — ​разработка системы управления старением конструкций, систем и элементов на всех этапах жизненного цикла АЭС. Эта система будет гармонизирована с требованиями МАГАТЭ. Работа ведется специалистами АО «Атомэнергопроект», АО «ВНИИАЭС», АО «НПО “ЦНИИТМАШ”», АО «НИИП» и АО «НТЦД». Уже есть предварительные результаты: в частности, проведены испытания материалов представительных образцов тепломеханического оборудования, бетона, электротехнического оборудования, кабельной продукции, контрольно-­измерительных приборов и автоматики АЭС, исследованы механизмы их старения. Также в рамках этой программы реализуется проект создания высокоэнергетических магнитов. По плану, такими магнитами будет замещено не менее 20 % дефицитных и дорогих редкоземельных магнитов, например, магниты на основе неодима и празеодима заменят на доступные и дешевые на основе лантана и церия. Это позволит снизить себестоимость магнитов более чем на 20 % при сохранении необходимых свой­ств. По направлению ИЖСР мы сейчас переходим к стадии проектирования и конструирования реактора. Этим занимается НИКИЭТ. Чтобы получить разрешение на строительство ИЖСР (предположительно, на площадке Горно-химического комбината), нужно провести обоснование всех материалов и процессов, которые будут проходить в реакторе. Поэтому к 2024 году необходимо, во‑первых, создать новые коррозионностойкие сплавы; во‑вторых, разработать технологии производства сплава для топливного

№4–5 (9 8) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

и промежуточного контуров ИЖСР; в‑третьих, технологии изготовления модуля переработки топливной соли ИЖСР; и наконец, технологическую цепочку последовательных операций переработки топливной соли ИЖСР. В этом году мы начинаем исследования с радиоактивными компонентами топливной соли. Таким образом, мы получим — ​впервые в России, а может быть, и в мире — ​данные о взаимодействии конструкционных материалов с этими топливными солями. Исследования, связанные с экстремальными состояниями вещества, ведутся, прежде всего, в АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» в кооперации с нашими федеральными ядерными центрами и Академией наук. Первое направление — ​это исследование поведения привычных для атомной энергетики материалов (таких как аустенитные и феррито-­мартенситные стали, керамические материалы) при сверхвысоких давлениях и температурах. Второе направление связано с водородом. Мы изучаем поведение материалов при взрывообразном возгорании водорода, а также разрабатываем материалы, поглощающие водород и не дающие образоваться опасной водородо-­воздушной смеси. По направлению синтеза сверхтяжелых элементов работают три основных участника: АО «ГНЦ НИИАР» нарабатывает нужное количество кюрия для изготовления мишеней; ФГУП «РФЯЦ–ВНИИЭФ» разрабатывает оборудование для последующей интеграции в Дубне и нараба-

ATO M I C E X P E RT. C O M

тывает кальций; и, конечно, ОИЯИ предоставляет площадку для ускорителя ДЦ‑280. К 2024 году будет создана вся инфраструктура для поддержки и функционирования «Фабрики сверхтяжелых элементов». Это комплекс, включающий оборудование для синтеза 119‑го и 120‑го элементов; оборудование и технологии для наработки 251Cf; технологии очистки и выделения 249Bk; достаточное количество мишеней с 249Bk для проведения с 2025 года экспериментов по синтезу 119‑го и 120‑го элементов. В планах этого года — ​изготовить первую очередь оборудования ускорительного комплекса и комплекса по разделению изотопов; произвести опытные образцы сегментов ускорительной мишени с 242Pu; разработать методы глубокой очистки Bk от изотопов Cm, Cf, химических п ­ римесей. В целом 2022 год очень важен для всех трех программ: будут получены ключевые результаты по всем направлениям, которые в дальнейшем будут отрабатываться в определенной мере технологически. Давайте коротко коснемся всех трех про‑ грамм. Объясните, пожалуйста, что будет представлять собой жидкосолевой реактор. Для чего он нужен? Сегодня перед всеми странами — ​членами «ядерного клуба» остро стоит проблема обращения с РАО. Захоронение — н ​ аиболее популярная стратегия, однако это не дешевое и не идеальное решение. Поэтому актуальна тема существен-

33

ТЕХНОЛОГИИ

Установка Shenc для проведения испытаний по разрушающему контролю металла

34

ного снижения количества высокоактивных отходов, а также сокращения технологических циклов, поскольку переработка РАО традиционной атомной энергетики (создание таблеток или порошков, фабрикационное производство, прессование) — ​это сложно и дорого. Эти вопросы и будет решать жидкосолевой реактор. Идея такого реактора не нова. Суть его работы в следующем: активную зону формирует расплавленная смесь из фтористых солей легких металлов и фторидов делящихся металлов. В нее добавляются высокоактивные отходы, выделенные из ОЯТ ВВЭР (фториды плутония и минорных актинидов). В реакторе происходит трансмутация минорных актинидов, и на выходе объем РАО существенно уменьшается. Конечный объем отходов зависит от выбранного нейтронного спектра. Чем более жесткий спектр, тем быстрее идет трансмутация, но тем выше и требования безопасности. В любом случае отходов на выходе будет на порядки меньше, чем на входе. С точки зрения нормативных документов, реактор, в котором находится расплавленное топливо,— ​это уже аварийная ситуация. Поэтому при создании такого реактора нужно отрабатывать как технологические вопросы, так и вопросы безопасности (например, обоснование стадийности защиты при возможных инцидентах, максимальная роботизация цикла), и нормативные вопросы (эта будет совместная работа с Ростехнадзором). Очевидно, что для создания жидкосолевого реактора потребуются принципиально новые конструкционные материалы, которые обеспечат требуемую безопасность. Мы ведем соответствующие разработки на стендах, однако

считаем, что для полноценной демонстрации технологии необходим исследовательский реактор. Это будет замкнутая система, состоящая из реактора, модуля теплообмена, модуля переработки топливной соли: после очистки топливная соль снова поступит в реактор. Полномасштабный ЖСР планируется построить к концу 2030‑х — н ​ ачалу 2040‑х годов. По нашим расчетам, он сможет обеспечивать трансмутацию около 250 кг минорных актинидов в год. Кроме того, эта установка будет вырабатывать тепло: исследовательский ЖСР — ​на уровне 10 МВт (т), полномасштабный ЖСР — ​около 1 ГВт (т). Теперь давайте перейдем ко второй програм‑ ме проекта — ​синтезу сверхтяжелых элемен‑ тов. Для чего это нужно? Синтез сверхтяжелых элементов — ​«божественный» проект: создаются вещества, ранее не существовавшие. Мы заглядываем прямо под ребро Адама. 119‑й элемент открывает новую строку в таблице Менделеева; начиная со 120‑го элемента образуется так называемый остров стабильности: сверхтяжелые изотопы будут существовать не нанодоли секунды, а более продолжительное время, соизмеримое со временем существования классических элементов. Впечатляет. Однако возникает закономерный вопрос: этот проект решает только фундамен‑ тальные задачи или практические тоже? Конечно, в числе прочих, и практические. Поняв, как происходит взаимодействие между сверхтяжелыми элементами, мы больше узнаем об аналогичных процессах в более привычных

№4–5 (9 8) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

веществах и материалах. Это нужно для работ в космосе, на больших глубинах и при гипербыстрых скоростях. Умея предсказывать поведение материалов, мы сможем перейти к принципиально новым условиям их эксплуатации. Также хотелось бы поговорить подробнее об аддитивных технологиях. Принтеры про‑ изводства Росатома работают по принципу SLM — ​селективного лазерного плавления. Что это такое? Этот процесс очень наглядный. Представьте себе порошок, на который воздействуют лазерным пучком, и он расплавляется. Можно расплавить порошок селективно — ​в определенных точках или линиях, которые и образуют нужную деталь. Расплавляются один, другой, третий и так далее слои порошка — т​ ак выращивается деталь. Конечно, на практике все не так просто: нужно глубоко понимать физику процесса, чтобы не происходило накопление внутренних напряжений и выделение ненужных фаз. По сравнению с другими аддитивными технологиями, такой способ 3D-печати наиболее точен: можно сфокусировать достаточно тонкий луч лазера, который обеспечит высокую дисперсность детали. Так, нам удалось получать элементы и структуры размером всего 100 микрон. Ну и, конечно, этот способ обладает всеми преимуществами аддитивных технологий перед традиционными. Во-первых, некоторые изделия, сложные по форме, можно изготовить только с помощью 3D-печати. Во-вторых, за счет того, что коэффициент использования материала в аддитивных технологиях существенно выше, чем в традиционных, такие технологии гораздо более экономичны, а значит, изделия будут стоить гораздо дешевле, или, например, при их изготовлении можно будет использовать более дорогой материал. В-третьих, 3D-печать позволяет уменьшить количество компонентов изделия: известны примеры, когда при изготовлении двигателя методом 3D-печати число узлов и компонентов, из которых он состоит, было уменьшено со 100 до 10 — т​ о есть в десять раз! В-четвертых, значительно упрощается логистическая цепочка. За счет того, что деталь можно напечатать по требованию, отпадает необходимость складского хранения отдельных элементов. В-пятых, сокращается время изготовления изделия. И так далее. Очевидно, что аддитивные технологии оказывают огромное влияние на эффективность технологического процесса и конечную стоимость изделия. Сколько установок производства Росатома сегодня функционирует внутри отрасли?

ATO M I C E X P E RT. C O M

Больше пяти. Такие установки есть в ­ЦНИИТМАШе, РФЯЦ-ВНИИЭФе, «Науке и инновациях», Центротехе. В рамках РТТН мы разрабатываем не только SLM-технологию и всю линейку соответствующих принтеров, которые будут печатать изделия методом лазерного плавления, но и DMLS-технологию, подразумевающую прямое лазерное сплавление с использованием не порошка, а проволоки. Детали, которые производятся на наших принтерах, успешно применяются для нужд как атомной энергетики, так и медицины, авиации, космоса и так далее. Резюмируя нашу беседу: проект «Разработка новых материалов и технологий», судя по по‑ ставленным целям, должен оказать влияние не только на атомную отрасль, но и на другие высокотехнологичные отрасли? Да, это так. Более того, в истории атомпрома таких примеров много. Например, ­когда-то перед атомной отраслью стояла задача разработки материалов, которые успешно работали бы весь срок службы реактора. Атомщики с задачей успешно справились и поделились этими технологиями с другими отраслями — ​нефтяной, газовой, металлургической, космической, авиационной и т. д. Перед федеральным проектом, с одной стороны, стоит задача обеспечить развитие атомной энергетики. С другой стороны, заданы высочайшие стандарты безопасности, ресурса, обеспечения предсказуемого поведения материалов в разных условиях. Поэтому я не сомневаюсь, что результаты проекта помогут развитию многих ключевых отраслей российской промышленности.

35

ТЕХНОЛОГИИ

Ревизия быстрых Текст: Надежда ФЕТИСОВА Фото: Aris.iaea.org , IAEA Imagebank, X-energy.com, Nuscalepower.com

«Быстрой» тематикой занимаются все страны–лидеры мирового ядерного клуба, даже те, которые — ​как, например, Южная Корея — ​новых строек у себя пока не планируют. На международной конференции МАГАТЭ «Быстрые реакторы и связанные с ними топливные циклы: устойчивая чистая энергия будущего» (FR22) участники обсудили не только дизайн перспективных быстрых реакторов, но и экономику, топливные циклы, расчетные коды, конструкционные материалы и многое другое. Попробуем разобраться, какие из проектов имеют шансы на воплощение, а какие рискуют так и остаться «бумажными».

FR22 — ​четвертая конференция по быстрым реакторам. Предыдущая состоялась в 2017 году в Екатеринбурге. Нынешняя была запланирована на 2021 год в Пекине, но из-за пандемии ее перенесли на год и провели в гибридном формате: часть мероприятий — очно в Вене, часть — ​в онлайн-­режиме. Российская делегация участвовала удаленно, собравшись на площадке ОКБМ им. И. И. Африкантова в Нижнем Новгороде.

36

Открывая конференцию, генеральный директор МАГАТЭ Рафаэль Мариано Гросси напомнил о том, что сейчас весь мир решает задачи устойчивого развития, борьбы с климатическими изменениями и глобального энергетического перехода. Ядерная энергетика, в том числе быстрые реакторы, — ​технология, которая поможет справиться с этими вызовами. «Помимо того что быстрые реакторы, как и все ядерные реакторы, низкоуглеродны,

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

Характеристики CFR600

они еще и соответствуют ключевым параметрам устойчивости: уменьшают воздействие отходов на окружающую среду, извлекая при этом значительно больше энергии из топлива. Быстрые реакторы могут стать мостиком к еще более безопасной и эффективной ядерной энергии, обеспечив многие поколения устойчивой чистой энергией», — ​сказал М. Гросси. Он напомнил также о том, что преимущества быстрых реакторов обсуждались на климатическом саммите ООН СОР26 в 2021 году в Глазго, и эта тема будет подниматься на СОР27, который пройдет этой осенью в Египте. Растущий интерес к «быстрой» тематике отметил и спецпредставитель Росатома по международным и научно-­техническим проектам Вячеслав Першуков. «Если раньше на конференциях FR говорилась только о дизайне быстрых реакторов, то сейчас обсуждается широкий круг вопросов. Такая трансформация идеологии конференций позволяет говорить о переходе глобального ядерного сообщества к новому этапу формирования атомной энергетики», — ​подчеркнул он.

Китайская стремительность

О том, что у Китая — ​большие планы на атомную энергетику, чиновники и руководство китайских госкорпораций напоминают с завидной частотой. Выступая на FR22, представитель Китайского института атомной энергии Хунъи Ян привел такие цифры: в 2021 году совокупная энергетическая мощность атомных станций составила 53,26 ГВт — ​на 11 % больше, чем в 2020 году. Правда, в общем энергобалансе страны это всего 4,9 %. Хунъи Ян напомнил, что Китай поставил перед собой цель достичь пика выбросов к 2030 году, а к 2050-му стать углеродно нейтральной страной. «Ядерная энергетика — ​важное для Китая направление, которое поможет выполнить международные обязательства по сокращению выбросов углерода», — ​подчеркнул он. Поэтому к 2035 году совокупная мощность китайских АЭС должна составить 150 ГВт (10 % от общего энергобаланса), а к 2050 году — ​более 300 ГВт. Сейчас основной источник атомной энергетики Китая — ​водо-водяные реакторы. Однако стратегия развития отрасли предусматривает работы по трем направлениям: тепловые, быстрые и термоядерные реакторы, рассказал Хунъи Ян. Он напомнил о том, что в Китае с 2011 года работает экспериментальный натриевый CEFR. В ближайших планах — ​сюрприз! — ​строительство не одного, как анонсировалось раньше, а двух демонстрационных натриевых CFR‑600 к 2025 году. Первый блок сооружается, в апреле на площадке в проектное положение был установлен первый

ATO M I C E X P E RT. C O M

• CFR600 — ​типовой быстрый реактор с натриевым охлаждением бассейнового типа с 2 симметричными контурами и 8 модульными парогенераторами в каждом контуре. Его тепловая мощность — 1 ​ 500 МВт, электрическая — 6 ​ 00 МВт.

• Проектирование: готова рабочая документация на строительство первого блока, предварительный проект второго блока готов на 30 %.

• Топливо и материалы: ведется разработка материалов для оболочек твэлов; в активную зону CEFR уже была загружена первая партия подкритических сборок для облучения.

• Компоненты: все — в ​ процессе производства.

• Строительство: в процессе. В апреле в проектное положение был успешно установлен первый парогенератор. (По материалам презентации Китайского института атомной энергии)

парогенератор. Для второго блока, как следует из презентации, на 30 % выполнен эскизный проект. К 2030 году планируется запустить промышленный быстрый натриевый реактор мощностью около 1000 МВт. Также в стране разрабатываются проекты малого модульного быстрого натриевого реактора мощностью от 1 до 3 МВт и малого реактора мощностью 1 МВт со свинцово-­висмутовым теплоносителем; для этого же теплоносителя будет строиться крупномасштабный подкритический стенд. Еще один интересный китайский проект — ​ комплекс IFRES. Он напоминает российский ОДЭК: как рассказал Хунъи Ян, IFRES будет включать несколько реакторов на быстрых нейтронах и один модуль регенерации топлива, который может располагаться на той же площадке. «Нахождение быстрых реакторов и модуля регенерации на одной площадке обусловлено необходимостью интеграции процессов замкнутого топливного цикла. Быстрый

37

ТЕХНОЛОГИИ

Французские, натриевые, малые ATRIUM • Контурный тип конструкции • Активная зона типа CADOR (Core with Adding DOppleR effect) • Исключено полное расплавление активной зоны • Полностью пассивный отвод остаточного тепла через корпус реактора ANAIS • Бассейновый тип конструкции • Вдохновлен проектом ASTRID • Основная задача — ​сокращение капитальных затрат • Многоблочная станция (2 или 4 блока) (По материалам презентации CEA)

реактор будет выполнять три функции: производство электроэнергии, воспроизводство топлива и трансмутация высокоактивных отходов. Модуль регенерации топлива состоит из линии пирохимической обработки и производства топлива (для переработки и регенерации)», — ​ подчеркнул Хунъи Ян. По его словам, ежегодная перегрузка быстрого реактора в IFRES составит около 20 тонн смешанного топлива, а ежегодная подпитка сторонним обедненным ураном — ​1,2 тонны.

Французская многозадачность

Франция, как и Китай, уповает на ядерную энергетику, надеясь с ее помощью достичь углеродной нейтральности (цель Франции — ​ 2050 год). В начале года президент страны Эммануэль Макрон обещал выделить на развитие отрасли до 2050 года «десятки миллиардов евро». Выступая на конференции, представитель комиссариата по атомной и альтернативным видам энергии (CEA) Фредерик Серр рассказал, что французский ЯТЦ уже замкнут по плутонию: 24 из 56 работающих в стране реакторов имеют разрешение на использование МОКС-топлива, а на заводе в Ла-­Аге переработано 34 тыс. тонн ОЯТ и из него получено 2,6 тыс. тонн МОКС-топлива. План развития энергетики на 2019–2028 годы подтверждает продолжение работ по замыканию топливного цикла — ​по крайней мере, до 2040 года. По словам Ф. Серра, конечная цель — ​полное замыкание цикла с использованием быстрых реакторов. Сейчас в стране рассматриваются два проекта быстрых натриевых реакторов: ANAIS и ATRIUM, которые будут к тому же модульными и малыми — ​мощностью всего 150 МВт. Оба проекта пока «бумажные», степень проработки — ​эскиз, цель работ — ​оценить преимущества и недостатки технологий с точек зрения безопасности и экономики. Ф. Серр

38

объяснил, почему Франция рассматривает именно малую мощность: «Быстрые реакторы большой мощности важны для многократной переработки плутония и замыкания топливного цикла, но не отличаются экономичностью. Снижение мощности поможет оптимизировать экономику таких реакторов». Среди преимуществ таких реакторов Ф. Серр назвал возможность их использования там, где необходима тепловая энергия (промышленность, производство водорода, аммония, метана, опреснение воды). Кроме натриевого, рассматривается жидкосолевое направление: заявлен проект ARAMIS. По словам Ф. Серра, в 2020 году в Orano стартовали НИОКР, цель которых — ​подготовить оценку осуществимости такого реактора и подтвердить преимущества концепции ЖСР. В отдаленном будущем рассматривается проект ЖСР ISAC, который будет использоваться для дожигания минорных актинидов.

Загадочная Индия

Индия — ​не новичок в «быстрой» повестке. Здесь делают ставку на 233U, этот изотоп можно получать из тория (запасы которого в Индии впечатляющие — ​около 290 тыс. тонн, или 30 % от общемировых). Более того, бридеры, нарабатывающие 233U, должны были стать вторым из трех этапов национальной ядерной стратегии, озвученной еще в 2007 году. Третий этап — ​переход к реакторам, работающим на тории и 233U. На базе Индийского центра атомных исследований им. Индиры Ганди (IGCAR) в Калпаккаме c 1985 года работает быстрый натриевый исследовательский реактор (Fast Breeder Test Reactor, FBTR). Среди его особенностей — ​ использование уран-плутониевого карбидного топлива, разработанного специально для этого реактора. В 2011 году срок службы FBTR продлили до 2030 года. В IGCAR тогда заявили, что это сделано для крупномасштабного облучения нового металлического топлива и конструкционных материалов активной зоны, необходимых для создания быстрых реакторов следующего поколения. В марте этого года после модернизации активной зоны этот реактор впервые вышел на полную проектную мощность в 40 МВт. На этой же площадке работает малый исследовательский реактор Kamini, который использует 233U, выделенный из облученного тория. А с 2004 года там же, в Калпаккаме, строится демонстрационный быстрый натриевый PFBR (Prototype Fast Breeder Reactor) мощностью 500 МВт. Предполагалось, что сразу после его завершения стартует строительство серии (от четырех до шести) коммерческих

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

натриевых быстрых реакторов. Вместо этого многообещающий PFBR превратился в печально известный долгострой: его пуск, намеченный первоначально на 2011 год, неоднократно сдвигался. Сейчас называют конец 2022 года. Выступая на FR22, представитель IGCAR Арун Кумар Бхадури обрисовал индийскую программу развития быстрых реакторов так: сейчас завершается первая стадия, в основе которой — ​исследования на FBTR; вторая стадия, до 2030 года — ​технико-­экономическая демонстрация «быстрого» направления, в основе — ​многострадальный PFBR; наконец, третья стадия — ​коммерциализация, сроки — ​ до 2047 года, в основе — ​промышленный быстрый реактор, который в презентации спикера назван FBR-MOX будет построен, мощностью 500 МВт. Первый сдвоенный блок строится также в Калпаккаме.

Южная Корея: выжидательная позиция

Южная Корея занимается быстрыми реакторами давно: еще в 2009 году на конференции FR Корейский институт атомных исследований (KAERI) представил свою стратегию создания быстрых натриевых реакторов и замыкания топливного цикла. Планировалось, что к 2013 году страна закончит предварительные исследования экономической целесообразности развития быстрых реакторов и ЗЯТЦ, после 2020 года начнется строительство первого в Южной Корее энергетического быстрого реактора, параллельно — ​к 2025–2026 годам — ​пустят демонстрационный топливный центр. Однако исследования подготовительного этапа затянулись.

ATO M I C E X P E RT. C O M

На FR22 представитель KAERI Че Ян Лим подчеркнул, что цель развития «быстрых» натриевых технологий в Корее — ​решение вопросов обращения с ОЯТ, и озвучил новую стратегию (куда менее амбициозную, чем 12 лет назад): до 2026 года подготовить новый план развертывания технологии быстрых реакторов. «Корейская программа развития быстрых натриевых реакторов неуклонно движется к технологической демонстрации трансмутации высокоактивных отходов и безопасности быстрых реакторов. Однако конкретный план развертывания технологии будет зависеть от принятия решения по развитию технологии пирохимической переработки», — ​ говорилось в презентации спикера. Че Ян Лим напомнил эволюцию развития южнокорейской «быстрой» программы: еще с конца 1990‑х годов велись разработки эскизного проекта натриевого реактора бассейнового типа KALIMER‑600 мощностью 600 МВт. С 2012 года ведется разработка проекта демонстрационного реактора PGSFR мощностью 150 МВт (причем в 2015 году сообщалось о планах корейцев опробовать топливные сборки на российском БОР‑60). Однако к сооружению реактора Корея пока не приступила. Текущий статус проекта: «Завершена разработка документации по проектированию и анализу системы (это эквивалент отчета по анализу безопасности, Safety analysis report — ​SAR). Ожидание дальнейшего решения правительства о развертывании “быстрых” технологий». Также, по словам Че Ян Лима, KAERI получил правительственный грант на разработку малого модульного натриевого реактора

Cтроительство демонстрационного реактора на быстрых нейтронах PFBR мощностью 500 МВт в Калпаккаме, Индия

39

ТЕХНОЛОГИИ

Комментарий эксперта Настасья Мосунова, заведующая отделением разработки программного обеспечения для анализа безопасности АЭС ИБРАЭ РАН, заместитель руководителя Центра ответственности частного проекта «Коды нового поколения» проектного направления «Прорыв», доктор технических наук: — Эта конференция — к ​ рупнейший международный форум по тематике быстрых реакторов и замыкания ядерного топливного цикла, поэтому, безусловно, важное событие для всех, кто работает в этой области. Мне показалось, что FR‑22 оказалась не такой насыщенной, как предыдущие — ​FR‑17 и FR‑13, в которых я принимала участие. Возможно, это связано с многократными переносами и очно-заочным форматом. Что касается расчетных программ, которыми я занимаюсь, у меня создалось впечатление, что большинство стран сохранили свои направления исследований. Для меня особенный интерес представляли сообщения, посвященные разработке и использованию расчетных кодов для анализа безопасности. Например, мне показался интересным доклад Кубо Сигэнобу из Японского агентства по атомной энергии (JAEA), в котором коллега обрисовал современное состояние японско-­французского сотрудничества по исследованию тяжелых аварий для быстрых натриевых реакторов. В рамках этой программы две страны разрабатывают новую версию самого, наверное, известного зарубежного кода для анализа тяжелых аварий — ​SIMMER-V. Основные направления разработки: детальные модели поведения твэла и повышение вычислительной эффективности кода. Также выполняются расширенная верификация и валидация расчетного кода. У нас в проектном направлении «Прорыв» разрабатывается российский аналог кода SIMMER-V — ​код ЕВКЛИД. По многим направлениям наши подходы близки. Самое интересное для разработчиков кодов — э ​ то, конечно, эксперименты, используемые для совершенствования моделей и валидации кодов. В докладе упоминалась экспериментальная программа SAIGA, в рамках которой будет изучаться авария типа ULOF, включая кипение теплоносителя, разрушение твэла и другие процессы. Будем с интересом следить за развитием этой программы и экспериментальных программ других стран, представленных на FR‑22, и с нетерпением ждать FR‑25, которая пройдет в Китае.

SALLUS (Small, Advanced, Long-­Cycled and Ultimate Safe) мощностью 100 МВт, причем планируется использовать «побочные» технологии концепции PGSFR. Вот какие выводы сделаны в презен‑ тации: «1. Национальную политику Южной Кореи в области обращения с ОЯТ все еще можно охарактеризовать как выжидательную. Направление политики следует определить на основе осуществимости тех или иных вариантов обращения с ОЯТ.

40

2. Корея пока не отказалась от планов строительства быстрого реактора с натриевым теплоносителем; реализация этих планов тесно связана с национальной политикой в области обращения с ОЯТ.

3. АЭС малой мощности на базе быстрых реакторов с натриевым теплоносителем разрабатываются с использованием «побочных» технологий и данных, полученных в рамках программы создания прототипа быстрого реактора PGSFR. Конечная цель — ​создание энергетического реактора с долгим топливным циклом.

4. Ведется разработка «сквозных» технологий для энергетических реакторов на быстрых нейтронах и сжигателей трансурановых элементов с натриевым теплоносителем».

Япония: разработки продолжаются

В прошлом году в Японии был принят Шестой стратегический энергетический план. Ключевая цель — ​достижение углеродной нейтральности к 2050 году, причем уже к 2030 году доля возобновляемых источников энергии должна быть на уровне 36–38 %. Долю атомной энергетики в общем энергобалансе страны планируется уменьшать, однако атом остается важным источником базовой нагрузки. Как объяснил Камиде Хидэки из японского Агентства по атомной энергии (JAEA), до 2030 года в части атомной энергетики планируется проводить НИОКР по следующим направлениям: разработка быстрых реакторов в сотрудничестве с зарубежными партнерами; демонстрация технологии малых модульных реакторов, также в сотрудничестве с зарубежными партнерами; наконец, использование технологии высокотемпературного газоохлаждаемого реактора для производства водорода. К. Хидэки подробно остановился на сотрудничестве Японии с другими странами по направлению быстрых реакторов. В 2014–2019 годах JAEA, Mitsubishi Heavy Industries (MHI) и Mitsubishi FBR Systems (MFBR) вместе с французскими CEA и Framatome работали в рамках коллаборации ASTRID, выполнив 11 задач по проектированию и 28 НИОКР. С конца 2019 года участники работают в новой коллаборации по созданию быстрого натриевого реактора. Кроме того, в конце января 2022 года JAEA, MHI и MFBR присоединились к проекту быстрого реактора от компании Terra Power. В рамках сотрудничества стороны будут обмениваться ядерными технологиями. В частности, Япония планирует разрабатывать технологии безопасной эксплуатации реактора. К. Хидэки также рассказал о японских разработках в части искусственного интеллекта (ИИ) ARKADIA. Он назвал три ключевых эле-

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

мента платформы: система виртуального моделирования энергетической установки (Virtual Plant Life System, VLS), позволяющая смоделировать работу реактора на протяжении всего его жизненного цикла; система управления знаниями (Knowledge Management System), аккумулирующая данные экспериментов, моделирования, проектирования, эксплуатации и т. д; а также усовершенствованная система оптимизации проекта на базе ИИ.

США: бизнес с опорой на государство

Об успехах США в разработке быстрых реакторов рассказала представитель Управления по атомной энергии министерства энергетики США Алиса Капонити. Она отметила, что по итогам 2020 года доля атомной энергетики в общей энергетической корзине страны составляла 20 %. В то же время среди низкоуглеродных источников энергии, к которым США причисляют атомную энергетику, доля атома самая высокая — ​52 %. Сегодня атомные станции отвечают за базовую выработку. А вот в будущем, по планам США, в парк АЭС, кроме больших водо-водяных реакторов, вой­дут малые модульные и микрореакторы. А. Капонити рассказала о научно-­ исследовательской программе США в области быстрых реакторов. По ее словам, коммерческое применение таких реакторов потребует решения двух задач: во‑первых, преодоления технических сложностей с целью сокращения затрат и повышения экономической конкурентоспособности; во‑вторых, предоставления верифицированных экспериментальных и эксплуатационных данных для лицензирова-

ATO M I C E X P E RT. C O M

ния. Поэтому приоритетные области научно-­ исследовательской работы следующие: • отбор, сохранение и упрощение доступа к данным, накопленным министерством энергетики США, по металлическому топливу для быстрых реакторов, НИОКР и эксплуатационным данным для их использования в разработке и лицензировании; • изучение наиболее эффективных вариантов реализации основных компонентов и датчиков реактора и систем для мониторинга надежности его работы, предложенных разработчиками быстрых реакторов; • использование мощностей испытательной площадки METL для демонстрации работы инновационных компонентов и контрольно-­ измерительного оборудования в прототипированной натриевой среде; • усовершенствование, сопоставительный анализ и валидация существующих проектов быстрых реакторов и кодов безопасности; • предоставление технической базы для одобрения Американским обществом инженеров-­механиков (ASME) пригодности современных конструкционных материалов к использованию в быстрых реакторах. Также А. Капонити перечислила основные проекты реакторов (все они — ​коммерческие инициативы, получающие господдержку), которые сейчас реализуются в стране. Это, во‑первых, атомная станция с малыми модульными реакторами NuScale, которая должна быть построена на территории Национальной лаборатории Айдахо. Станция будет состоять из шести реакторов (а не 12,

Cлева: малый модульный реактор Xe‑100 Cправа: станция с малыми модульными реакторами NuScale, которая должна быть построена на территории Национальной лаборатории Айдахо, США

41

ТЕХНОЛОГИИ

Комментарий эксперта Вячеслав ПЕРШУКОВ, спецпредставитель Росатома по международным и научно-­техническим проектам: — Многие страны уже вплотную подошли к промышленной реализации инновационного типа реакторных систем. Китай строит демонстрационный 600‑мегаваттный комплекс. Интересная программа у Индии: индийцы активно вовлекают в топливный цикл торий, у них все реакторы — с​ обственного оригинального дизайна. Активную деятельность в последние несколько лет начала Америка. На конференции обсуждались перспективные проекты от NuScale, Terra Power, X-energy. Французы приостановили свой проект быстрого натриевого реактора ASTRID — ​в первую очередь, по экономическим соображениям, потому что не смогли достигнуть конкурентоспособности с обычными реакторами. Но «быструю» тематику они не бросают: ищут способы сокращения затрат, анонсировали новые проекты в этом направлении. В Японии, согласно послевоенному соглашению, предельный объем накопленного плутония в любом виде не должен превышать 100 тонн. Японцы сейчас подошли к этой отметке, и им предстоит решить сложнейший вопрос парадигмы развития атомной энергетики в целом. Очень интересные процессы происходят в Корее: их идеология — э ​ то использование быстрых реакторов не для выработки энергии, а для переработки ОЯТ. Корейцы очень хорошо продвинулись в части пирохимического передела — п ​ осмотрим, как будут двигаться работы по созданию быстрого реактора. Есть и такая сложность: для того чтобы дожигать в быстрых реакторах ОЯТ, нужны топливные сборки. Необходимо провести достоверное исследование, чтобы понять, как они будут себя чувствовать в условиях быстрого спектра. Для этого сборки нужно облучить в быстрых реакторах — ​которых, напомню, у Кореи пока нет. Резюмируя: «быстрое» направление в мире развивается, но коллегам еще предстоит решить ряд непростых вопросов. Напомню, что Россия уже находится на следующей стадии освоения «быстрой» тематики. Достаточно посмотреть на эволюцию наших промышленных реакторов. БН‑600, например, был создан для того, чтобы отработать принципиальные технические решения. БН‑800 очень похож на «шестисотник», перед ним ставилась задача замкнуть топливный цикл и перейти на МОКС-топливо — ​что и было успешно сделано. У БН‑1200 новая цель: на практике продемонстрировать, что электроэнергия, генерируемая быстрыми реакторами, может быть дешевле энергии от тепловых.

как планировалось до 2021 года) мощностью 77 МВт каждый и общей мощностью 462 МВт. Ввод в эксплуатацию первого модуля, по словам А. Капонити, запланирован на 2029 год. Напомним, что американские регуляторы завершили в 2020 году рассмотрение по существу заявки NuScale Power на сертификацию проекта ММР NuScale мощностью 50 МВт и одобрили его в целом с тремя изъятиями. Во-вторых, это проект быстрого натриевого реактора от Terra Power мощностью 345 МВт,

42

который планируется построить на площадке выводимой из эксплуатации угольной станции в Вайоминге. В-третьих, это малый модульный реактор Xe‑100 от стартапа X-energy. Xe‑100 — ​высокотемпературный газоохлаждаемый реактор — ​ один из двух передовых проектов ММР, который Минэнерго США выбрало для федеральной поддержки строительства демонстрационной установки в рамках Программы развития передовых реакторов (ADRP). Четырехблочную станцию общей мощностью 320 МВт планируется построить в штате Вашингтон уже в 2027 году. «Такой реактор идеально подходит для производства водорода и технологического тепла», — ​отметила А. Капонити. В заключение представитель Минэнерго отметила, что усовершенствованные реакторы имеют решающее значение для достижения национальных и глобальных климатических целей. США продолжают фундаментальные НИОКР по направлению быстрых реакторов и совершенствованию топливного цикла.

GIF: быстрые как перспективные

Свой обзор быстрых реакторов представил и Роберт Хилл, технический директор Generation-­IV (GIF) — ​международной инициативы, цель которой — ​исследования и разработки ядерных энергетических технологий следующего поколения. GIF объединяет 13 стран плюс Евроатом, куда входят 27 стран ЕС. Как рассказал Р. Хилл, GIF выбрал шесть реакторных технологий для дальнейших исследований и разработок: быстрый реактор с натриевым охлаждением (SFR), быстрый реактор с газовым охлаждением (GFR), быстрый реактор со свинцовым охлаждением (LFR), реактор на расплаве солей (MSR), реактор со сверхкритическим водяным охлаждением (SCWR) и сверхвысокотемпературный реактор (VHTR). Р. Хилл сделал обзор направлений работы по натриевой тематике. Он отметил, что наиболее активно реализуются четыре НИОКР в этой области: системная интеграция и оценка, безопасность и эксплуатация, перспективные виды топлива, проектирование компонентов и вспомогательные объекты. «Научно-­исследовательская деятельность по разработке быстрых реакторов с натриевым теплоносителем ведется по следующим направлениям: реакторы контурного типа, бассейнового типа и малые модульные реакторы», — ​отметил Р. Хилл. По его подсчетам, сейчас восемь стран — ​членов GIF работают над проектами натриевых реакторов, шесть стран — ​над проектами свинцовых реакторов и три страны — ​над проектом газоохлаждаемого реактора.

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

Первые среди быстрых

Россия — ​пока единственная страна в мире, имеющая опыт промышленной эксплуатации быстрых реакторов. Поэтому в своих докладах российские атомщики рассказывали об опыте промышленной реализации технологической платформы, включающей все ключевые этапы: от фабрикации нового топлива и строительства разных типов быстрых реакторов до освоения процессов переработки ОЯТ. В. Першуков напомнил, что сейчас в стране разрабатываются несколько концепций быстрых реакторов: натриевые, свинцовые и свинцово-­висмутовые. Первые две — ​в рамках проектного направления «Прорыв». Полностью проработан и готов для промышленного освоения проект натриевого реактора БН‑1200 — ​этот реактор станет пятым энергоблоком Белоярской АЭС. Решение о начале его строительства ожидается в этом году, ориентировочные сроки пуска — ​ начало 2030‑х. «По сравнению с БН‑800 в этом проекте реализован ряд существенных технических инноваций. Благодаря этому себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на БН‑1200, будет ниже, чем на стандартных ВВЭР‑1200. Так мы развеем миф о том, что реакторы на быстрых нейтронах приводят к удорожанию электроэнергии», — ​отметил В. Першуков.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Параллельно строится реактор БРЕСТ-ОД‑300 со свинцовым теплоносителем — ​в прошлом году состоялась церемония заливки первого бетона, запуск запланирован на 2026 год. Помимо реактора на площадке Опытно-­демонстрационного комплекса (ОДЭК) будет находиться двухмодульный завод по фабрикации и переработке топлива. Строительство модуля фабрикации находится на заключительной стадии, ведется монтаж оборудования, запуск в эксплуатацию намечен на 2023 год. Также проектируется модуль переработки топлива, его строительство должно стартовать в 2026 году. В 2030 году ОДЭК будет целиком построен и начнет работу. Также разрабатывается проект свинцового реактора большой мощности — ​БР‑1200. Его реализация начнется после пуска БРЕСТа. В России работают и над концепцией быстрого модульного реактора СВБР‑100, теплоносителем в котором выступает свинец-­висмут. Свинцово-­висмутовая технология развивалась в СССР с 1950‑х годов, долгие годы успешно эксплуатировались судовые реакторы с этим теплоносителем. О преимуществах этой технологии на FR22 рассказал советник генерального директора АО «АКМЭ-инжиниринг» и АО «ГНЦ РФ — ​ФЭИ» (входит в Росатом) Георгий Тошинский. Он отметил повышенную безопасность и потенциальную высокую эффективность свинца-­висмута как теплоносителя.

Церемония заливки первого бетона первого в мире энергоблока поколения IV с быстрым реактором естественной безопасности БРЕСТ-ОД-300 на площадке Сибирского химического комбината, Северск

43

ТЕХНОЛОГИИ

Неокрепшие нейроморфные умы Текст: Ирина ДОРОХОВА Фото: Fortiss.org

Росатом совместно с учеными и разработчиками чипов участвует в создании и обучении нейроморфных систем искусственного интеллекта. У них несколько преимуществ, главное из которых –гораздо более низкое потребление электроэнергии по сравнению с обычными системами, построенными на базе классических нейронных сетей. Для нейроморфных систем необходимы специальные чипы и методики обучения.

Работа над концептом проекта самообучающейся нейроморфной системы искусственного интеллекта началась в IV квартале 2020 года. Участники проекта — ​«Цифрум» со стороны госкорпорации, лаборатория Михаила Киселева в Чувашском государственном университете (ЧГУ), новосибирская компания «Мотив — ​ нейроморфные технологии» и «Лаборатория Касперского».

44

Шесть свой­ств нейроморфных систем

Нейроморфные системы искусственного интеллекта, как следует из названия, построены на принципах работы биологического мозга. Первое свой­ство таких систем — о ​ бучение не на статических данных, а на потоках. Обычные системы искусственного интеллекта лучше справляются с обработкой статической дискретной информации и распознаванием

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

образов. Для этого в систему загружается, например, большое количество изображений кошек и собак, и система учится определять, где кошка, а где собака. По этому принципу действуют обученные нейросети, распознающие «своих» сотрудников, и система Face Pay, с ноября 2021 года работающая в Московском метрополитене. Нейроморфные системы нацелены на работу не с фрагментами информации, а с ее потоками — ​как в обычной жизни. «Если мы хотим, чтобы интеллектуальные устройства — ​те же роботы — ​действовали в реальной среде, метод с использованием дискретных фреймов нерелевантен, потому что обучение происходит перманентно, в потоке. Сначала получается плохо, потом — ​всё лучше и лучше. Нет такого — ​сначала учимся, потом применяем, всё смешано»,—​ объясняет глава лаборатории нейроморфных вычислений, доцент ЧГУ Михаил Киселев. Второе свой­ство — ​параллелизм обработки информации. В обычных искусственных нейронных сетях действует закон Амдала, ограничивающий степень параллелизма, если

ATO M I C E X P E RT. C O M

в задаче присутствует синхронизация. «Например, выполняя классические нейронные сети, мы должны гарантировать, что нейроны прошлого слоя выполнятся до того, как мы начнем выполнять следующий слой», — п ​ ривел пример начальник отдела искусственного интеллекта Денис Ларионов, выступая на конференции OpenTalks AI — ​2022. В живом мозге такого требования нет, процессы могут протекать параллельно без ограничений, обусловленных требованием синхронизации. Третье свой­ство, одно из самых важных, — ​импульсный характер передачи сигнала. Именно это свой­ство дало русское название нейроморфным сетям — ​их также называют импульсными (английский вариант — ​спайковые, от spike — ​шип), которые используются в нейроморфных системах. Суть этого свойства в том, что информация передается через сам факт наличия импульса, а его амплитуда и ­длительность неважны. Обычные нейросети обмениваются величинами с различными значениями. Импульсный характер передачи ­сигнала в сети обуславливает два

45

ТЕХНОЛОГИИ

Охота на солнечных зайчиков Михаил Киселев признал, что до полной реализации обучения и самообучения нейроморфных систем пока «как до Луны». Однако первые шаги уже сделаны, и результаты есть. Например, М. Киселев и специалисты «Цифрума» решили модельную задачу: научили камеру держать в поле зрения световое пятно типа солнечного зайчика, мечущегося в замкнутом пространстве. Специального алгоритма — ​к ак поймать зайчика — у​ нейросети нет. Но есть алгоритм, выдающий в сеть сигнал, который она воспринимает как оценку — «​ хорошо» или «плохо», и сеть подстраивает свои алгоритмы под нужный результат сама. Опыт вполне удался. «Конкретный элемент системы не знает, что надо ловить зайчика, но нам удалось построить локальные законы изменения связей так, чтобы весь ансамбль нейронов учился ловить зайчика. И он этому научился, есть даже видео. Мы готовим с „Цифрумом“ статью в журнале Frontiers in Computational Neuroscience — в ​ ней будет ссылка, пройдя по которой, можно будет посмотреть на процесс», — ​радуется ученый.

других, ­крайне важных преимущества импульсных сетей. Во-первых, такой способ передачи информации гораздо менее энергозатратен, так как энергия тратится только во время передачи импульса. Для передачи информации в обычных нейросетях энергия тратится постоянно, поэтому электроэнергия — о ​ дна из главных статей расходов при работе с большими сетями. Так, для обучения модели GPT‑3, специализирующейся на обработке естественного языка, на электроэнергию потребовалось истратить несколько миллионов долларов. Человеческому мозгу требуется около 164 тыс. ккал в год — э​ то всего 191 кВт·ч. Конечно, нейроморфные системы не так экономичны, как человеческий мозг (по крайней мере пока), но их энергоэффективность позволяет увеличить размер сети с десятков и сотен миллионов нейронов до миллиардов. Для сравнения, в человеческом мозге 86–95 млрд нейронов. Во-вторых, импульсные сети гораздо более устойчивы к шумам, то есть неточностям в передаче информации. Четвертое свой­ство импульсных систем заключается в следующем: импульс передается от нейрона к нейрону не мгновенно, а с некоторой временной задержкой, причем задержка эта разная: одни сигналы приходят быстрее, другие — м ​ едленнее. При обработке сигналов они встают в очередь. А в итоге после обработки учитывается состояние объекта с течением времени. Моделирование с обработкой разных по скорости сигналов позволяет сети обрабатывать динамические сигналы, например жесты. Если кисть перемещается в жесте «иди сюда», то зна-

46

чение приобретает не то или иное ее положение, а вся сумма движений от начального к конечному положению. Пятое свой­ство — ​живой мозг, обрабатывая информацию, не использует механизма, свой­ственного обычным нейросетям: сигнал, проходящий по сети в одну сторону, возвращается назад и корректируется таким образом, чтобы повысить успешность решаемой задачи. «Очевидно, в мозге работают к ­ акие-то другие механизмы»,— ​признал Д. Ларионов. Объяснение предложил канадский исследователь Дональд Хебб. Он утверждает, что изменение синаптической активности нейронов зависит от активности соседних нейронов, а не всех. Коротко принцип звучит так: «Neurons that fire together wire together». Дело в том, что нейроны связаны не «все со всеми», а лишь некоторые с некоторыми, связей у одного нейрона меньше, чем всего нейронов. Шестое свой­ство — ​отсутствие в нейроморфных сетях разделения на память и переработку информации. В традиционных системах это разные устройства. Основные издержки обучения в обычных нейросетях, по словам Д. Ларионова, приходятся на обмен между памятью и процессорами. У этой проблемы даже есть название — ​ «бутылочное горлышко фон Неймана» — ​по имени венгро-­американского физика, автора архитектуры современных компьютеров. Суть проблемы в том, что вычисления происходят быстрее, чем обращение процессора к памяти компьютера, поэтому работа системы замедляется. В нейроморфных системах этой проблемы нет, потому что память представляет собой не отдельное пространство — х ​ ранилище, а ­что-то вроде состояния всех нейронов.

Воспитание нейроморфных систем

Главная проблема импульсных сетей — с​ оздание пригодных для них алгоритмов обучения. Пока во всем мире по этой теме идут фундаментальные исследования, это область большой науки. Традиционные нейросети обучать уже научились — к ​ ак отмечалось выше, это происходит на основе обратного распространения корректирующего сигнала. Импульсные сети — п ​ ока не очень. Один из методов обучения, подходящих для импульсных сетей,— о ​ бучение с подкреплением. Принцип его таков: в нейронную сеть поступает некая информация о внешнем мире — н ​ апример, видеопоток. Сеть обрабатывает ее и выдает на выход команды, которые интерпретируются как действия. Затем в систему подается третий сигнал — ​оценка: «хорошо / правильно» или «плохо / неправильно». Методика подсмотрена в реальной жизни: таким образом осваивают мир дети. Они получают ­какую-то информацию из внешнего мира — ​

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

например, видят яблоко. Они выполняют действие — ​берут и едят это яблоко — ​и получают оценку — ​вкусовое удовольствие. «Хотелось бы, чтобы интеллектуальные устройства будущего учились на собственном опыте, чтобы не приходилось программировать роботов на сложных языках, а можно было строить алгоритмы так, чтобы роботы сами “понимали”, правильно они действуют или нет»,— ​говорит М. Киселев. Важный вопрос: как сделать так, чтобы система «понимала», что тот или иной сигнал — ​ это «хорошо» или «плохо». Ответ на этот вопрос тоже нашелся в человеческом мозге. Все, что приходит в него,— ​это сигналы, и они одинаковы. Но ­какие-то из них мозг воспринимает как «свет», другие — ​как «сладко», а третьи — ​как «больно». Семантику сигнала задает зона мозга, в которую приходит сигнал. Ученые, пытаясь обучать импульсные сети, тоже структурируют их на зоны, попадая в которые, сигналы по-разному воздействуют на сеть — а ​ налогично тому, как сигналы боли и света по-разному воздействуют на человеческий мозг. Если в ту часть сети, которая задана как «неправильно», попадает сигнал, то, в соответствии с механикой сети, действия, приведшие к появлению этого сигнала, не должны повторяться. Следуя этой механике, сеть на микроуровне изменяет соотношение весов связей: оно становится таким, что в итоге сигнал не попадает в зону «неправильно», а попадает в зону «правильно». Изменение весов связей — ​ это изменение силы влияния импульса. Если вес связи маленький, то импульс незначительно меняет потенциал (напряжение) нейрона. Если большой — ​то потенциал изменяется сильно.

Нейрочипы с обучением

Чтобы проявить все свои полезные свой­ства, нейроморфным системам нужны специальные чипы, причем такие, которые позволяют обучать нейросеть. «Надо внести в чип, в само железо, логику, которая позволяла бы модифицировать веса связи. “Алгоритм в железе” — ​схемы, которые эти алгоритмы выполняют. Но чип, в отличие от компьютера, нельзя перепрограммировать. Если ч ­ то-то не заложено в железе, то оно уже не будет реализовано программно»,— ​ объясняет М. Киселев. Нейроморфные чипы разрабатывают в разных странах.

SpiNNaker (Spiking Neural Network Architecture) — к ​ омпьютерная архитектура, разработанная исследовательской группой по продвинутым процессорным технологиям (Advanced Processor Technologies) Университета Манчестера в Англии. В SpiNNaker нет синхронизации. Это значит, что каждый нейрон передает сигнал следующему в зависимости только

ATO M I C E X P E RT. C O M

Кремниевый мозг учится быстрее живого По сравнению с людьми нейросети учатся гораздо быстрее. Обычный биологический мозг работает на диффузии ионов, а компьютерный процессор — ​на кремниевых микросхемах. Сигнал по ним распространяется со скоростью, близкой к скорости света. Если тактовая частота (максимальная частота генерации импульсов) человеческого мозга измеряется килогерцами, то тактовая частота процессора — ​ гигагерцами, то есть в миллион раз выше. Поэтому информацию, которую ребенок освоит к пяти годам, компьютер может освоить в миллион раз быстрее — ​хотя бы потому, что у него более быстрая элементная база. Еще одна причина более быстрой обучаемости компьютеров — б ​ олее глубокая концентрация на конкретных прикладных задачах. Человек универсален: он может и стихи писать, и танцевать, и математические задачи решать. Задачи нейросетей гораздо уже, обучаться им надо гораздо меньшему, поэтому и процесс идет быстрее.

от своего состояния. Платформу позиционируют как исследовательский инструмент для нейробиологов, компьютерных ученых и робототехников. На ней ведутся высокопроизводительные вычисления и моделирование структур биологического мозга. Проект TrueNorth создан американской IBM. Чип сделан по заказу DARPA — ​Управления перспективных исследований Минобороны США. Впервые он был представлен в 2014 году.

TrueNorth имеет самое большое число нейроядер по сравнению с другими проектами, однако есть существенное ограничение: на чипе не поддерживается обучение. «Если мы хотим на нем выполнить нейронную сеть, мы должны сначала обучить ее на GPU-кластере, потом специальным инструментом конвертации перенести на нейроморфный чип и только потом запускать» — о ​ бъясняет Д. Ларионов.

TrueNorth уже пробуют использовать. Так, в 2017 году на основе чипа и событийной камеры была представлена первая в мире полностью событийная система, где отсутствовал этап перекодирования цифровой информации в импульсную форму. А самое большое достижение — ​решение задачи детекции и классификации объектов на видео в большом разрешении и большом потоке. Чип Loihi создала американская Intel. Главное достоинство чипа — ​возможность обучать нейросеть прямо на нем. Она появилась благодаря конфигурации модели нейрона со множеством параметров, которые можно менять. В результате в зависимости от десятка факторов меняется вес связи. В отличии от TrueNorth, у которого один бит на вес, у Loihi девять бит на вес, шесть

47

ТЕХНОЛОГИИ

Цитата «Нейрон — м ​ аленькая глупая клеточка, которая ничего не знает про „сладкое“ или „горькое“. Но законы связи этой клеточки с соседними устроены так, что в целом вся огромная система из 86 млрд нейронов учится избегать боли и достигать удовольствия. И мост между действиями маленькой клеточки и поведением всей системы в целом — с​ амая волшебная вещь. Построить его — ​это задача номер один, и мы над ней работаем». Михаил Киселев

бит — ​на синаптическую задержку и еще восемь бит — ​на произвольную переменную, которую можно использовать в процессе обучения,— ​ довольно богатый набор возможностей для создания правил локального обучения. Благодаря организации международного консорциума ученых, которые могут пользоваться возможностями суперкомпьютера для своих экспериментов, на Loihi реализовано больше всего применений. В одном из проектов устройство способно увидеть новый жест, запомнить его и начать распознавать. В другом исследователи взяли визуальный и тактильный сенсоры и поставили перед ними задачу классификации бутылок с водой. Визуальный определяет тип бутылки, а тактильный — к ​ оличество воды в ней (бутылки непрозрачные). Агрегирующая нейроморфная сеть обрабатывает информацию, и на выходе классификатор сообщает, что это за бутылка и сколько в ней воды. Третий пример — ​

48

классификатор запахов. Исследователи смогли обучить нейросеть выделить запах с первого раза (one short learning) и впоследствии успешно определять его. При сравнении с другими архитектурами Loihi выигрывает там, где надо работать с непрерывными последовательностями данных, не очень быстро меняющимися. При работе с фреймами и классификацией картинок нейроморфная архитектура Loihi уже не так эффективна и проигрывает классическим. В 2021 году вышло второе поколение чипа — ​ Loihi 2. Его особенность в том, что импульс может нести значения вплоть до 32 бит; это повышает информационную емкость вычислительной модели. В новой версии Loihi исследователи могут сами придумать модель нейрона и заложить ее в чип. Еще одно новшество — 3 ​ D multi-chip scaling. Если раньше при объединении большого числа чипов в одну систему их надо было определять в двумерном пространстве, то теперь Intel предложил технологию объединения чипов в 3D-пространстве, обеспечивая наименьший маршрут между ними при коммуникации. Также в Loihi 2 Intel представила новый опенсорсный фреймворк Lava. В нем Intel предлагает новую парадигму описания вычислений — ​в виде процессов: нейрон — э​ то процесс, нейронная сеть — п ​ роцесс, событийный сенсор — т​ оже процесс. Проект на базе нейроморфного чипа BrainScaleS развивается в рамках Human Brain Project. Это европейский проект, над созданием нейроморфной системы работают шесть команд из пяти стран. Мощности и преимущества

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

SpiNNaker в Human Brain Project также используются. Особенность BrainScaleS — ​аналоговые, а не цифровые вычисления. Нейрон представляется парой «резистор+конденсатор», используемой для вычисления состояний нейрона. Однако коммуникация (шина) между нейронами по-прежнему цифровая. На основе этого чипа был создан, согласно заявлениям разработчиков в 2019 году, самый большой аналоговый вычислитель. Он также используется для моделирования различных биологических структур мозга, доступен через облачный сервис EBrains. В 2020 году исследователи выпустили второе поколение этого чипа и работают над третьим. Благодаря добавлению цифровых процессоров во втором поколении появилась возможность обучения на чипе. Еще одна интересная идея, предложенная исследователями,— ​структурная пластичность. Каждый нейрон имеет весьма ограниченное число связей, строить большое их количество — с​ ложно и дорого. На чипе можно убирать одни связи и создавать другие. Таким образом появляется возможность управлять топологией сети. Следующий шаг — ​придумать алгоритмы, позволяющие наиболее эффективно использовать этот подход.

Tianjic — ​китайский проект. Его особенность — п ​ латформа, на которой можно сочетать элементы классических и импульсных нейронных сетей. Самый известный пример применения Tianjic опубликован в журнале Nature — ​это система управления беспилотным велосипедом: на одном чипе реализована конфигурация из нескольких сетей, вполне эффективно работающих вместе.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Компания GrAI Matter Labs из Франции предложила архитектуру NeuronFlow и создала чип GrAI One. Он функционирует как событийная модель, в которой события могут иметь величину. Исследователи из GrAI Matter Labs предложили способ конвертации обычных сетей в свою вычислительную модель, которую они назвали SpArNet. Именно она выполняется на нейроморфном чипе. Компания Brainchip с офисами в Австралии и США разработала первый коммерческий чип Akida (остальные — и ​ сследовательские); с 2021 года его можно купить. Он используется для работы с машинным зрением. Швейцарская компания SynSense разработала семейство процессоров DYNAP (Dynamic Neuromorphic Asynchronous Processor). Два из них, DYNAP-SE2 и DYNAP-SEL, используют нейробиологи. DYNAP-SNN разработчики предлагают использовать в постоянно включенных сенсорных приложениях со сверхнизким энергопотреблением и сверхмалой задержкой. Потенциально речь идет об интеграции с организмом человека. В России компания «Мотив — н ​ ейроморфные технологии» разработала нейроморфный процессор «Алтай». Компания изготовила несколько десятков образцов и передала их заказчику — ​ «Лаборатории Касперского». Сейчас «Мотив» работает над новой моделью процессора, которую планирует создать в течение нескольких лет. Варианты изготовления рассматривает как за рубежом (компания работала с Тайванем), так и в России. «Мотив» готов поставлять процессоры для Росатома, когда в них возникнет необходимость.

49

ТЕХНОЛОГИИ

За семью 3D-печатями:

как медики печатают органы, облучают кровь и изучают сон

Текст: Марина ПОЛЯКОВА Фото: Росатом

В ФМБЦ им. А. И. Бурназяна при поддержке Росатома появилась установка для радиационного облучения компонентов крови и биологических объектов. Процедура облучения необходима при лечении пациентов с онкологией, лучевой болезнью и некоторыми другими заболеваниями, а также перед трансплантациями. Вместе с экспертом, генеральным директором центра Александром Самойловым, рассказываем подробнее о новой установке, 3D-биопринтинге и научных работах.

Облучение крови, ее компонентов и других биологических объектов применяют при терапии опухолевых заболеваний кроветворной и лимфатической систем — ​гемобластозов, а также острой лучевой болезни. Обусловлены такие заболевания чаще всего либо лучевым поражением, либо агрессивной противоопухолевой терапией высокой дозировки. Еще одна сфера применения облучения — ​трансплантации костного мозга и стволовых кроветворных клеток, перед которыми также необходимо

50

проводить такую процедуру. Дело в том, что перед трансплантацией пациентам полностью подавляют иммунную систему и функцию кроветворения, организм перестает сопротивляться чужеродным клеткам, вирусам, бактериям и т. д. При этом донорская кровь и ее компоненты, используемые для трансплантации, могут содержать остатки донорских лимфоцитов. Те могут при попадании в организм пациента прижиться, распознать ткани хозяина как чужеродные и повредить

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

их. В результате в 30–50 % случаев трансплантации костного мозга и стволовых кроветворных клеток периферической крови может развиться реакция «трансплантат против хозяина». Это серьезное осложнение с высокой опасностью смертельного исхода, избежать которого можно с помощью предварительного облучения крови и ее компонентов. При гамма-­облучении в дозе 25 Гр лимфоциты в компонентах донорской крови уничтожаются, а жизнеспособность и функции других клеток крови сохраняются. Раньше для подобных манипуляций с кровью зачастую применялись рентген-­аппараты, однако использовать рентгеновскую трубку в качестве источника неудобно — ​лучевая нагрузка на облучаемый материал получается неравномерной: в центре трубки, где лучи проходят напрямую, она больше, а по периметру, где облучение происходит по касательной, — м ​ еньше. Из-за этого за один сеанс можно было облучить не более двух пакетов компонентов крови. Новая установка BIOBEAM GM 8000 позволяет облучить одновременно восемь пакетов компонентов крови за 14 минут. При этом все пакеты будут равномерно облучены в необходимой дозе 2,5 тыс. рад. BIOBEAM GM 8000 — ​это гамма-­ излучатель с 137Cs, заключенным в двой­ные капсулы из нержавеющей стали. Кровь и ее компоненты, стволовые клетки, ткани и другие биологические материалы в специальном контейнере помещают в зону облучения вблизи источника излучения. «Это вторая подобная установка в центре. Первую, также BIOBEAM, но предыдущего поколения, мы получили в 1986 году, она проработала у нас 20 лет. Установка использовалась при лечении пострадавших на Чернобыльской АЭС. С первых дней своего существования наш центр занимается изучением влияния радиации на организм человека. И, конечно, мы проводим целую серию экспериментальных исследований в области облучения. BIOBEAM GM 8000 можно использовать для развития радиобиологических исследований, например, для облучения экспериментальных клеток и их структурных компонентов. Мы изучаем механизмы формирования радиобиологических эффектов в нормальных и опухолевых клетках человека. Это позволит создать новые вещества-­радиопротекторы, защищающие здоровые клетки от ионизирующего излучения, а также разработать радиосенсибилизаторы, усиливающие эффект противоопухолевой терапии. Благодаря близости источника излучения и нашей развитой лабораторной базе мы можем оценивать влияние гамма-­облучения при исследовании ДНК, проводить исследования от сверхмалых до летальных эффектов на

ATO M I C E X P E RT. C O M

биологический объект. Полученные результаты в дальнейшем можно использовать для улучшения условий труда персонала предприятий атомной энергетики, космической отрасли и других смежных сфер», — ​рассказывает Александр Самойлов.

3D-биопринтинг

В июле 2021 года правительство утвердило стратегию развития аддитивных технологий в РФ на период до 2030 года. Одно из ее ключевых направлений — ​развитие 3D-печати в области медицины: биопечати in vivo для

51

ТЕХНОЛОГИИ

проведения хирургических операций, разработки новых материалов, технологий многокомпонентной печати, использования тканеинженерных конструкций. «В прошлом году мы в центре открыли лабораторию аддитивных технологий. В России такие лаборатории есть, но их немного. А между тем это направление сейчас очень перспективно, методы тканевой инженерии стремительно развиваются. В 2013 году китайские ученые начали печатать уши, печень и почки из живой ткани. В том же году бельгийскими исследователями была успешно напечатана челюсть. В 2016 году в России на 3D-принтере напечатана щитовидная железа, которая была успешно имплантирована в организм лабораторной мыши. Технологии аддитивных систем для медицины — ​одно из направлений, где Россия способна самостоятельно обеспечить получение высокотехнологичных решений», — ​ поясняет А. Самойлов. Биопечать позволяет создавать новые модели тканей для фундаментальных и прикладных исследований. С помощью этой технологии можно производить живые ткани, кости, кровеносные сосуды и, возможно, целые органы для использования в медицинских процедурах, тренировках медперсонала и тестировании. Существует три основных метода трехмерной биопечати. Первый — ​печать на основе экструзии, позволяющая печатать крупные структуры с низким пространственным разре-

52

шением с использованием самых разных биоматериалов, от гидрогелей до термопластов. Второй — ​капельная 3D-биопечать с хорошим пространственным разрешением, но ограниченным диапазоном материалов для печати, так как для печатающих головок требуются чернила низкой вязкости. И третий — ​лазерная биопечать, обеспечивающая чрезвычайно высокую точность и жизнеспособность клеток и не создающая таких больших структур, какие возникают при экструзии и капельной биопечати. Однако этот метод гораздо дороже. Для биопечати необходимо иметь хранилище биологического материла с различными видами клеток и тканей. В клинике ФМБЦ им. А. И. Бурназяна есть банк биоматериала, стволовых клеток и тканей здоровых людей и пациентов с различными заболеваниями. Банк позволяет сохранить активные живые стволовые клетки, которые можно использовать при развитии патологического процесса. Также на базе банка можно создать хранилище «универсальных» клеток, не обладающих антигенными свой­ствами и пригодных для клинического применения в организме любого человека. Кроме того, в центре разрабатывают технологии криоконсервации тканей от посмертных доноров. Такие ткани применимы для трансплантации, а также для создания тканеспецифических матриксов и лечения различных повреждений кожи: ожогов, язв, послеоперационных рубцов, — ​связок и суставного хряща.

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

В центре также изучают возможности создания искусственных органов и тканей с использованием аддитивных технологий, тканеинженерных конструкций, разрабатываются и апробируются технологии получения бесклеточного матрикса — ​основы соединительной ткани — ​д ля последующей реконструкции дефектов тканей.

Центр нейрофизиологии

«За последние годы специалисты нашего центра достигли больших успехов во внедрении в клиническую практику мультидисциплинарного принципа лечения и реабилитации пациентов. Приведу только один пример: в нашем Центре клинической нейрофизиологии и нейрофункциональной диагностики разрабатываются новые методы лечения заболеваний периферической и центральной нервной системы, сердечно-­сосудистых и дыхательных патологий. В Центре лечат пароксизмальные расстройства сознания и эпилепсию. Одно из новейших направлений нашей работы — ​сомнология. Наши специалисты изучают нарушения сна и дыхательных расстройств во время сна», — р ​ ассказал А. Самойлов. Действительно, известно, что недосыпание из-за, например, сменного рабочего графика приводит к серьезной бессоннице. Доказана взаимозависимость между нарушениями сна и сердечно-­сосудистыми заболеваниями. Изучение сна помогает найти причины проблем и подобрать лечение. В центре также

ATO M I C E X P E RT. C O M

практикуется предхирургическое обследование пациентов с лекарственнорезистентной эпилепсией. Для него используют различные типы ЭЭГ/видео ЭЭГ-мониторинга продолжительностью от нескольких часов до нескольких суток, а также круглосуточное наблюдение за пациентом в специально оборудованной диагностической палате. Центр нейрофизиологии в ФМБЦ им. А. И. Бурназяна — ​одно из немногих учреждений в России, где проводят подобные исследования. Обращаются в центр пациенты с нарушениями слуха и вестибулярной функции, с различными расстройствами системы мочеиспускания. В отделении также можно оценить состояние дыхательной функции, это важно при работе с пациентами, переболевшими коронавирусом. «Нейрофизиология — ​это не только сочетание практической медицины с фундаментальными знаниями в области анатомии, неврологии, функциональной диагностики, нейровизуализации, психологии, но и тесное взаимодействие с другими специальностями, а также знание специальных компьютерных программ, основ физики и математиками с целью обработки результатов и большого объема данных. Наш центр обладает уникальной возможностью самостоятельно “растить” свои кадры, так как при ФМБЦ им. А. И. Бурназяна работает Медико-­биологический университет инноваций и непрерывного образования», — ​ резюмирует А. Самойлов.

53

ТЕХНОЛОГИИ

Рикошетом по Вселенной Записала Марина ПОЛЯКОВА Фото: Flickr.com

На шестом энергоблоке Нововоронежской АЭС создадут установку по исследованию нейтрино. Инициаторами проекта стали Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) и Воронежский государственный университет. Подробнее о новом нейтринном детекторе, темной материи и важности фундаментальной науки рассказывает Евгений Якушев, начальник научно-­экспериментального отдела ядерной спектроскопии и радиохимии ОИЯИ.

В физике давно стоит задача изучения нейтрино и их когерентного рассеивания на ядрах. Дело в том, что нейтрино, как и любая частица, проявляет двой­ственность: ведет себя то как частица, то как волна. Из квантовой механики следует: когда длина волны нейтрино сопоставима с объектом, на котором она рассеивается (например, с атомным ядром), происходит очень интересный процесс: нейтрино рассеивается сразу на всех нуклонах внутри ядра. Когерентное рассеивание возможно при низких энергиях и с тяжелыми атомными ядрами — н ​ апример, изотопами германия.

54

При этих условиях значительно возрастает вероятность рассеивания нейтрино. А значит, можно использовать намного меньший детектор. Обычно нейтринные детекторы очень большие. Например, Baikal-­GVD на озере Байкал — ​это километровый детектор массой 1 млрд тонн. Самые маленькие весят тонны. Построить детектор такой массы, окружить его многослойной защитой от окружающей радиоактивности и космического излучения — ​намного сложнее, чем создать и защитить маленький килограммовый детектор. Нейтрино интересны тем, что несут информацию об объектах, которые другими способами изучать сложно. Детектируя нейтрино, мы сможем, например, наблюдать за работой реактора, видеть, какие изотопы находятся в нем, как выгорает топливо и т. д. Другой пример — ​ изучение внутреннего строения Солнца. Процессы, происходящие внутри него, изучить напрямую можно только при помощи нейтрино — э​ ти частицы долетают от Солнца до Земли всего за восемь минут. Фотону же для этого требуются сотни тысяч лет, большая часть из которых уходит на то, чтобы добраться из центра звезды к ее поверхности. Или возьмем Землю. Как изучать то, что происходит в центре нашей планеты? Самая глубокая скважина — ​ Кольская сверхглубокая в Советском Союзе — и ​ мела глубину всего 12 км. До недавнего времени получить информацию о глубинах Земли можно было либо при извержении вулканов, когда наружу выбрасывается содержимое недр Земли, либо радиометодами, к сожалению, недостаточно информативными. Детально исследовать нашу планету помогают опять же нейтрино. Для решения всех этих задач нам необходимо иметь источники нейтрино. На Земле самые сильные их источники — э​ то ядерные реакторы. Современный реактор электрической мощностью 1 ГВт испускает 6×1020 частиц в секунду. Поэтому место вблизи реактора идеально для изучения нейтрино. Кроме того, вокруг реактора много бетона — о ​ тличная защита от космического излучения.

Детектор «два в одном»

Детектор, который мы планируем установить на Нововоронежской АЭС, работает на принципах темной материи. В 2005 году ОИЯИ присоединился к международному проекту «Эдельвейс» — к ​ оллаборации, включающей научные институты Франции и Германии. Задачей проекта было изучение темной материи. На тот момент ОЯИЯ был чуть ли единственной российской научной организа-

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

цией, занимавшейся ее детектированием — а ​ это очень непростой процесс. Темная материя не участвует в сильных и электромагнитных взаимодействиях. Возможный канал поиска этого вещества в лаборатории — ​через слабое взаимодействие, как и нейтрино. Принцип работы детекторов темной материи, разработанных учеными проекта «Эдельвейс», основан на болометрической технике измерений: измеряются маленькие изменения температуры на очень низких уровнях. Чтобы детектировать темную материю, создается одно из самых холодных мест во Вселенной. При взаимодействии частиц темной материи с нормальной материей происходят небольшие передачи энергии, приводящие к изменению температуры кристалла детектора. Чтобы эти изменения отделить от естественных температурных флуктуаций и задетектировать именно интересующий нас акт рассеяния частицы, нужно максимально охладить систему. Для этого требуются детекторы со специальными криогенными установками. Они имеют два канала измерения. Первый — ​тепловой: частицы темной материи взаимодействуют с веществом детектора, его температура чуть-чуть изменяется, и мы это детектируем. Второй канал — ​ионизационный: частица темной материи ударяет по ядру германия, ядро замедляется на детекторе и ионизируется — ​мы детектируем заряды и определяем энергию частицы. Сравнение этих двух каналов — ​температурного и ионизационного — ​позволяет отсеять шумы и понять тип провзаимодействовавшей частицы. Исследования темной материи шли успешно; пять-семь лет назад в детекторе удалось достичь такого уровня чувствительности, при котором можно измерять совсем низкие энергии ядер отдачи в кристаллах германия — ниже 100 ЭВ. Как только в эксперименте «Эдельвейс» удалось создать такие детекторы, сразу возникла идея использовать их для изучения нейтрино по его когерентному рассеянию. Конечно, задачи регистрации темной материи и нейтрино различаются: для частиц темной материи изучаемый диапазон довольно широк, до уровней десятков килоэлектронвольт ядер отдачи, а в случае когерентного рассеивания нейтрино нужно исследовать очень низкую область энергии, порядка 1 кэВ.

делять их энергию с высокой точностью. То есть сердце установки уже готово. Теперь нам нужно изготовить около 30 маленьких детекторов массой порядка 30 г каждый. Несколько детекторов необходимы для того, чтобы отделить сигналы нейтрино от фоновых сигналов других частиц. Первый этап исследований и настройку детектора нужно проводить на исследовательском реакторе с короткими циклами работы: 50 дней он работает, 50 дней выключен. Для ученых важно иметь время для «передышки», когда нейтрино не летят, чтобы замерить фоновые сигналы и удостовериться, что регистрируемые частицы летят именно из работающего реактора. На энергетическом реакторе это сделать гораздо сложнее: хотя поток нейтрино там намного больше, останавливается такой реактор редко — т​ олько в периоды ремонта и перезагрузки топлива. По окончании первого этапа исследований установку перевезут в Россию, на Нововоронежскую АЭС. Там детектор будет находиться немного дальше от реактора — н ​ е в 10, а 20 метрах. Кроме того, на новых реакторах Росатома ВВЭР поколения III+ намного меньше зона контролируемого доступа под реактором. Поэтому в случае размещения вне этой зоны получить разрешение на размещение установки будет проще. Плюс к этому, в Нововоронеже расположен учебный центр Росатома, благодаря чему иностранцам гораздо проще попасть на территорию этой станции, чем, например, Калининской. Для нас это важно, ведь «Рикошет» — ​международная коллаборация. Конечно, идея исследовать нейтрино возле реактора не нова. На Калининской АЭС идет эксперимент DANSS. Детектор там расположен в 10 метрах от центра активной зоны реактора. Его работа основана на детектировании обратного бета-распада. Цели эксперимента — ​дистанционное наблюдение за работой реактора в режиме реального времени и поиск осцилляций в стерильное нейтрино. Для DANSS, в отличие от исследований когерентного рассеивания, не нужны криогенная установка и баллон под давлением, поэтому детектор можно установить в непосредственной близости от реактора.

Рикошет

Нейтрино — ч ​ астица, которую всегда было непросто исследовать, при этом она стала источником основополагающих открытий в физике. Сейчас мы находимся на том этапе развития фундаментальной науки, когда нам интересно не просто изучать характеристики нейтрино, но делать это с прецизионной точностью. Для этого одной установки уже недостаточно — н ​ ужны дополнительные независимые детекторы, которые будут исследовать нейтрино другими способами. Например, если основные исследования проводятся методом когерентного рассеивания, то вспомогательные могут детектировать обратный бета-распад протона. Это позволит контролировать работу основной установки и таким образом повышать точность измерений. Поэтому параллельно работам, которые ведутся французской стороной, мы в ОИЯИ создаем такой дополнительный сателлитный детектор. Надеемся завершить работу в этом году.

Новая установка для измерения нейтрино называется «Рикошет»: нейтрино рикошетит на ядре, и результат этого процесса фиксируется. Первый этап исследований пройдет на исследовательском реакторе во Франции, так как детекторы производятся французскими институтами. Кроме того, будут задействованы новые американские детекторы на основе сверхпроводников цинка. Для «Рикошета» ОИЯИ совместно с французской фирмой Cryoconcept создал криогенную систему. В нее будут интегрироваться детекторы. Кроме того, мы поставили во Францию систему защиты от космического излучения. В результате в распоряжении участников проекта «Рикошет» оказались уже работающие в этой области энергий детекторы. Также мы располагаем экспериментальными данными, доказывающими возможность регистрировать события в области ниже 100 эВ и опре-

ATO M I C E X P E RT. C O M

Плюс один

55

ТЕХНОЛОГИИ

Спасти африканских носорогов Беседовала Надежда ФЕТИСОВА Фото: Rhisotope.org, Unsplash.com

Росатом в сотрудничестве с ведущими зарубежными научными организациями продолжает реализацию уникального проекта Rhisotope, направленного на борьбу с уничтожением африканских носорогов. О вкладе российских ученых и о том, на каком этапе находится проект сейчас, рассказывает главный специалист Научно-­технического центра «Ядерно-­физические исследования» (НТЦ «ЯФИ») Сергей Чуваев.

Сергей Владимирович, расскажите, пожа‑ луйста, вкратце о проекте Rhisotope. Проект Rhisotope (rhino — ​носорог, isotope – изотоп) — ​инновационный, он направлен на борьбу с браконьерством в отношении носорогов. В Южной Африке живет 90 % мировой популяции этих животных. Статистика показывает, что с 2010 по 2019 год по вине браконьеров погибли больше 9,5 тыс. носорогов. Истребление их связано с огромной ценностью носорожьих рогов. Считается, что рог, вес кото-

56

рого достигает 15 кг, — э​ то кладезь полезных веществ, широко используемых в традиционной китайской медицине. Также рог считается символом богатства и процветания, поэтому на Ближнем Востоке из носорожьих рогов изготавливают сувенирную продукцию, например, бокалы и ручки для кинжалов, популярные среди арабских шейхов. Неудивительно, что торговля рогами носорогов стала крайне прибыльным направлением для крупнейших преступных синдикатов.

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

Биография эксперта

Она была запрещена в 1977 году Конвенцией о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения. Несмотря на это до сих пор есть организации и даже страны, способствующие незаконной продаже рогов. Ключевая идея проекта Rhisotope заключается во внедрении радиоактивного изотопа в рог животного. Изотоп незаметен для браконьера и в то же время будет гарантированно «запеленгован» аппаратурой радиационного контроля на контрольных пунктах в аэропортах, морских портах, автомобильных и железнодорожных пунктах пропуска при попытке нелегального перемещения рога. Системами радиационного мониторинга оснащены десятки тысяч пунктов контроля во всем мире, так что эффективность метода очевидна. Почему для участия в проекте был выбран НТЦ «ЯФИ»? Как вы узнали о проекте? Проект реализуется в рамках глобального сотрудничества Росатома с известными исследовательскими центрами разных стран, такими как университет WITS (ЮАР), ANSTO (Австралия), Государственный университет Колорадо (США), Национальный исследовательский Томский политехнический университет и Научно-­ технический центр «Ядерно-­физические исследования» (Россия). НТЦ «ЯФИ» — о ​ дно из ведущих предприятий российской атомной отрасли в области разработки и производства оборудования радиационного контроля. Гибкая структура предприятия позволяет в максимально короткие сроки доводить сложные разработки от идеи до реального воплощения. Полученное мною предложение принять участие в работе над проектом основывалось, по всей видимости, на моем многолетнем опыте участия в различных программах Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ). В рамках ряда исследовательских проектов я занимался измерением активационных сечений для различных ядер нейтронами с энергией 14 МэВ, разработкой нового типа нейтронного поискового прибора, разработкой технических документов МАГАТЭ, реализацией справочного мобильного приложения для классификации товаров, вызывающих на таможенных переходах ложную тревогу за счет естественной радиоактивности. В некоторых проектах я был научным руководителем. В Техническом комитете 45В Международной электротехнической комиссии (МЭК) я активно участвую в разработке международных стандартов для аппаратуры, применяемой для пресечения незаконного оборота запрещенных веществ. Мне показалось познавательным и почетным поучаствовать в столь необычном проекте, тем

ATO M I C E X P E RT. C O M

Сергей Владимирович ЧУВАЕВ родился в 1961 году в Ленинграде. В 1984 году закончил Физический факультет Ленинградского государственного университета (сейчас Санкт-­ Петербургский государственный университет, СПбГУ). В 1998 году стал кандидатом физико-­ математических наук. С 1984 по 2004 год работал в Радиевом институте им. В. Г. Хлопина (инженер, старший научный сотрудник). В 1986 году принимал участие в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. С 2004 года работает в Научно-­техническом центре «Ядерно-­ физические исследования» (ведущий научный сотрудник, ведущий инженер-­физик, главный специалист). Эксперт МАГАТЭ, эксперт МЭК. В 2020 году стал лауреатом премии Международной электротехнической комиссии «1906 AWARD».

более что он не только интересен для меня как физика, но и, в случае его успешной реализации, поможет спасти уникальных животных. Ядро рабочей группы проекта составляют три специалиста. Я отвечаю за ядерно-­ физические вопросы, физик-­оптик Алексей Гарбуль создает и обрабатывает объемные изображения на основе томографических, физик-­ расчетчик Олег Осетров проводит моделирование дозовых нагрузок для головы носорога. Какие результаты в рамках проекта уже были достигнуты к моменту начала работы вашей группы? Сегодня любая задача решается на стыке нескольких областей знаний. Для достижения целей проекта требуется скоординированная работа разных специалистов: зоологов, экологов, медиков, физиков, математиков и других. К моменту присоединения к проекту нашего центра Rhisotope уже прошел первую фазу реализации. На этой фазе необходимо было доказать, что изотопы, имплантированные в рога, не мигрируют в тела животных. Для этого в мае 2021 года следовые количества совершенно безвредных стабильных изотопов были введены в рога двух носорогов, живущих в одном из южноафриканских заповедников. Животных поместили в отдельный лагерь, рейнджеры ежедневно собирали отходы их жизнедеятельности и брали пробы крови. Анализировалось соотношение 13С/12С и 15N/14N. Анализы показали, что радиоизотоп не мигрировал из рогов животных. Какова задача НТЦ «ЯФИ» в рамках проекта? Задача, поставленная перед нашей командой, формулировалась так: «Проведение научной

57

ТЕХНОЛОГИИ

НТЦ «ЯФИ» Научно-­технический центр «Ядерно-­физические исследования» (НТЦ «ЯФИ») был образован в 1995 году на основе лаборатории НПО «Радиевый институт им. В. Г. Хлопина» (входит в Росатом), занимавшейся вопросами регистрации гамма- и нейтронного излучения. НТЦ «ЯФИ» занимает одно из ведущих мест в области разработки и производства современной профессиональной аппаратуры радиационного контроля. Номенклатура выпускаемой продукции и предлагаемых услуг широка и включает весь комплекс технических средств радиационного контроля.

экспертизы по моделированию способа и дозы введения радиоизотопа в рога носорогов». Она разделяется на два основных этапа: • экспертиза и рекомендации по подбору радиоизотопа и выбору формата введения его в рог носорога; • моделирование дозовых нагрузок, направленное на определение возможных радиологических доз для головы животного. Безусловные требования: отсутствие вреда для животных и безопасность персонала, вовлеченного в реализацию проекта. Какими критериями должен обладать выбранный изотоп? Какие требования к его свой­ствам предъявляются со стороны био‑ логов (ветеринаров)? На первом этапе следовало подобрать изотоп, обладающий необходимыми характеристиками, а также определить формат внедрения его в рог носорога. Задача неординарная — ​необходимо принимать во внимание множество параметров, порой взаимоисключающих. Так, при подборе изотопа следовало учитывать следующие требования: • он не должен быть короткоживущим, чтобы не требовалось часто заменять его; • распад его должен сопровождаться гамма-­ излучением относительно высокой энергии, уверенно регистрируемым аппаратурой радиационного контроля на контрольных пунктах даже при возможном поглощении его грузом или стенками контейнера (транспортного средства); • он не должен быть редким, напротив — ​ широко распространенным, доступным на рынке; • химическое соединение и физическая форма, в которой может использоваться источник, не должны быть токсичными. Какой изотоп был в итоге предложен и почему? В результате многостороннего анализа мы предложили применять изотоп 60Со. Можно использовать два варианта носителя: капсулу,

58

изготовленную из нержавеющей стали, в которую заключен радиоактивный источник, или изготовленный из природного металлического кобальта образец нужной формы, облученный в канальном реакторе для получения нужной активности. Кроме того, мы обсуждаем перспективность использования комбинации радионуклидов (например, 60Co и 137Cs) для идентификации с использованием средств спектрометрии. Так, теоретически возможно в разных местах (или в разное время) использовать комбинацию изотопов в различном количественном соотношении. Определение изотопного состава и отношения активностей может быть использовано для локализации места добычи контрабандного товара. Помимо изотопа, нужно было также проду‑ мать метод его внедрения в рог животного. Какие методы рассматривались? Во-первых, изготовление металлического образца нужной формы (условно назовем его «гвоздь») и внедрение его в массив рога с помощью строительного пистолета. Во-вторых, изготовление специальной оснастки, с помощью которой изотоп вводится в просверленный канал в массиве рога и запечатывается компаундом. Методы обращения с изотопами должны быть как можно более простыми, потому что ветеринарные хирурги, которые будут вводить эти изотопы, не являются квалифицированными специалистами по радиационной защите. В результате мы предложили несколько приемлемых вариантов изотопов и способов их внедрения в рог животного. Окончательное решение будет принято, по-видимому, на месте проведения работ, чтобы учесть все возможные нюансы. Насколько безопасна эта процедура для животного и для персонала? Безопасность — ​важнейшее условие проекта, поэтому приоритет для нас — с​ трогое соблюдение предписаний нормативных документов, регламентирующих подобную деятельность. Мы проанализировали те локации, где персонал теоретически может подвергаться воздействию облучения от радиоактивных источников: это место подготовки образца, транспортировка источника к месту полевых работ и непосредственное введение изотопа в рог животного. По результатам экспертизы выданы четкие рекомендации по организации каждого этапа этих работ. Особое место занимает вопрос безопасности животного, в рог которого внедряется радиоактивный изотоп. Решению этой задачи посвящен второй этап наших работ по проекту.

№4–5 (98) 2022

ТЕХНОЛОГИИ

В несколько этапов было проведено компьютерное моделирование мощности эквивалентной дозы, создаваемой в различных тканях носорога радиоактивными гамма-­излучателями, размещенными непосредственно в роге. Объектом моделирования стала голова животного, поскольку именно она находится вблизи источника и подвергается максимальному воздействию гамма-­излучения. Были привлечены высококвалифицированные специалисты в области анализа объемных томографических снимков. Ученые рассчитали перенос гамма-­ излучений методом Монте-­Карло и провели моделирование мощности эквивалентной дозы в критически важных тканях (мозг, хрусталик глаза, кожа в непосредственной близости от источника). Подведите, пожалуйста, вкратце итоги выполненной работы. Основные результаты первого этапа экспертизы можно кратко сформулировать так.

1. Определены радионуклиды, оптимальные для достижения целей проекта Rhisotope: форма, габариты, способы приготовления образца. Конкретные рекомендации переданы заказчику.

ATO M I C E X P E RT. C O M

2. Рекомендован следующий метод имплантации радиоактивного образца в рог животного: помещение образца в просверленный канал с использованием специальной оснастки для удобства.

3. Проведена оценка радиационной опасности для персонала на всех этапах работы с радиоактивными образцами: подготовка образцов, их транспортировка на место проведения работ, работа с источниками при имплантации. Выработаны рекомендации для обеспечения безопасности персонала с учетом требований международных нормативных документов. Результаты второго этапа экспертизы: 1. Проведен анализ физико-­химических характеристик тканей животного.

2. Разработан алгоритм моделирования распределения мощности дозы.

3. Проведено компьютерное моделирование мощности эквивалентной дозы, создаваемой в различных тканях носорога радиоактивными гамма-­излучателями, размещенными непосредственно в роге. Подробное описание выполненных нами работ, заключение и рекомендации наши эксперты передали заказчику.

59

ОБЗОР

Большая литиевая гонка Текст: Дмитрий ГОРЧАКОВ Фото: ТАСС

Литий-ионные аккумуляторы стали основными технологическими элементами систем накопления энергии для электротранспорта и сетей с возобновляемой энергетикой. Ресурсы и технологии, необходимые для их производства и внедрения, будут определять лидеров экономики энергоперехода, сильно отличающейся от современной экономики потребления энергоресурсов. Не зря литий и его производные иногда называют новой нефтью. Мы рассмотрели основных игроков и проанализировали место и перспективы России на этом рынке.

Из тех вещей, изобретатели которых когда-либо получали Нобелевскую премию, литий-­ионные аккумуляторы встречаются чаще всего: в телефонах и ноутбуках, некоторых автомобилях. Они с рекордной скоростью ворвались в нашу повседневную жизнь. Всего пять лет назад литий-­ионные аккумуляторы встречались в основном в бытовой электронике. Но с 2018 года их главным потребителем стал электротранспорт, и спрос растет стремительно — ​на 50 % в год. Именно электротранспорт стал наиболее динамично развивающимся сектором энергоперехода — о ​н обгоняет по темпам роста рынка и инвестиций даже ветровую и солнечную энергетику.

60

В 2021 году на электротранспорт приходилось 80 % спроса на аккумуляторы. В 2010 году в мире было всего около 100 тыс. электромобилей, в 2020‑м — у​ же более 10 млн. К середине 2022 года количество этих транспортных средств удвоилось и достигло 20 млн, а к 2030‑му может вырасти до 145 млн. При этом, кроме легковых электромобилей, сейчас на дорогах более 1,3 млн электробусов и электрических грузовиков, более 280 млн двухи трехколесных электромопедов. По прогнозам Bloomberg, к 2035 году в среднем по миру каждый второй продаваемый автомобиль будет электрическим, а в Европе и Китае на электромобили будет приходиться 80 % продаж. В 2021 году доля электромобилей в мировых продажах составила 10 %, в сегменте автобусов — ​более 44 %. В 1991 году весь мировой объем рынка литий-­ионных аккумуляторов составлял менее 130 кВт·ч, то есть был сопоставим с емкостью аккумуляторов пары современных автомобилей Tesla. В 2021 году потребность в аккумуляторах для легковых электромобилей достигла около 300 ГВт·ч, почти вдвое увеличившись по сравнению с предыдущим годом. По прогнозам Bloomberg, к 2030 году потребность в аккумуляторах вырастет почти в 10 раз. Важно понимать географию этого роста. Почти половина всего электрического автопарка находится в Китае. Только в прошлом году там было продано около 3 млн электромобилей — с​ только же, сколько годом ранее во всем мире. В Китае же находятся и основные производители как электромобилей, так и аккумуляторов для них.

Основные игроки рынка

В 2021 году было продано 6,5 млн электромобилей — в ​ двое больше, чем годом ранее. Среди них 4,6 млн «чистых» электромобилей и 1,9 млн гибридов. Каждый пятый проданный электромобиль — марки Tesla. При этом среди основных производителей лидируют компании из США (Tesla), Китая (BYD, SAIC), Европы (Volkswagen, BMW, Mercedes, Audi, Volvo) и Южной Кореи (Hyundai и Kia).

№4–5 (9 8) 2022

ОБЗОР

В части производства литий-­ионных аккумуляторов наблюдается еще более высокая концентрация игроков. В 2021 году на пять крупнейших копаний из Китая, Южной Кореи и Японии приходилось около 80 % мирового производства аккумуляторов. Ожидается, что к концу десятилетия этот регион сократит свою долю до 69 %, а доля европейских производителей вырастет до 20 %. Всего в 2021 году топ‑15 производителей расширили мощности производства аккумуляторов на 200 ГВт·ч, совокупная мощность достигла 600 ГВт·ч/год.

Технологии

В 2019 году Майкл Уиттингем, Джон Гуденаф и Акира Ёсино получили Нобелевскую премию по химии за исследования, сделавшие возможным создание современного литий-­ионного аккумулятора. И хотя химические накопители энергии известны уже более 200 лет, именно литий-­ионные аккумуляторы совершили революцию в этом направлении. Легкие и компактные, они запасают в разы больше энергии на единицу массы, чем традиционные аккумуляторы (более 250 Вт·ч/кг против 25–40 Вт·ч/кг у свинцово-­кислотных, 45–65 Вт·ч/кг — ​у никель-­кадмиевых NiCd, 60–71 Вт·ч/кг — ​у никель-­ металлогидридных NiMH), дольше работают, у них больше циклов зарядки и практически отсутствует эффект памяти. При этом развитие технологии литий-­ионных аккумуляторов и улучшение их свой­ств активно продолжаются. Ключевая особенность литий-­ионного аккумулятора, вынесенная в его название и придающая ему особенные свой­ства,— ​то, что перенос заряда в нем происходит благодаря движению ионов лития между катодом и анодом, а не химическому разрушению последних, как в других элементах питания. Однако помимо лития, такой аккумулятор содержит и другие редкие элементы. Средний аккумулятор современного электромобиля, собранный из распространенных ячеек NMC, может содержать около 8 кг лития, 35 кг никеля, 20 кг марганца и 14 кг кобальта. Спрос на эти ключевые элементы уже многократно вырос, ряд из них, в частности сам литий, во многом определяет новые ресурсные потребности энергоперехода. Развитие технологий и масштабирование производства привели к резкому снижению стоимости аккумуляторов — п ​ очти в 10 раз за последнее десятилетие, с $1200 за 1 кВт·ч в 2010 году до $132 за 1 кВт·ч в 2021‑м. Снижению цен способствовало и широкое внедрение чуть менее емких (160–200 Вт·ч/кг), но почти на 30 % более дешевых железо-­фосфатных литиевых аккумуляторов (LFP) без дорогих кобальта и никеля. Ожидается, что к 2023 году доля LFP-аккумуляторов в электромобилях превысит 40 %.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Перспективы роста продаж электромобилей Мировые продажи электротранспорта согласно сценарию текущего развития (Economic Transition Scenario), млн 80 70 60 50 40 30 20 10 0

2015

2020

2025

2030

2035

2040

Доля электромобилей в мировых продажах легковых автомобилей на разных рынках согласно Economic Transition Scenario, % 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2015

Европа Весь мир

2020

Китай Япония

Юго-Восточная Азия

2025

США

2030

Канада

Австралия

2035

2040

Южная Корея Индия

Остальной мир Источник: Bloomberg.

61

ОБЗОР

Мощности мировых производителей литий-ионных аккумуляторов, ГВт·ч CATL BYD Panasonic LG Samsung SDI CALB EVE energy Lishen SK Innovation

Мощности в 2020 г.

Gotion High-tech

Добавленные мощности в 2021 г.

Farasis

Запланированное расширение

Envision-AESC Chinarept

Цель к 2025 г.

Svolt Northvolt 0

100

200

300

400

500

600

700

Сегодня почти 90 % производства LFP-аккумуляторов приходится на китайскую компанию CATL. В среднем в 2021 году аккумуляторы, произведенные в США и Европе, были на 40 % и 60 % дороже, чем китайские. Кроме того, в середине 2021 года CATL представила первую модель аккумулятора с более дешевым натрием вместо лития (массовое производство запланировано на 2023 год). Также, по прогнозам BNEF, к концу десятилетия все большую роль будут играть аккумуляторы с марганцем, что снизит потребность в никеле.

Сырье и ресурсы

Ситуация последних лет на рынке позволяла ожидать, что после 2024 года средняя цена аккумуляторов опустится до $100 за 1 кВт·ч, и это позволит уравнять стоимость сопоставимых электрических и бензиновых автомобилей на многих рынках. Однако уже с середины 2021 года на фоне постковидного восстановления спроса и снижения добычи в Китае дорожают сырьевые товары. Это вызвало рост цен во всей цепочке поставок как для аккумуляторов, так и для всего рынка энергоперехода. Цены на литий с середины прошлого года выросли в пять раз, что, по данным BNEF, повысило к концу 2021 года цены на аккумуляторы в среднем на $10 за 1 кВт·ч и, по прогнозам Benchmark Mineral Intelligence, в итоге может снизить маржу автопроизводителей или добавить к цене электромобилей до $1000.

62

800

900

Источник: Wood Mackenzie.

Ключевой компонент литий-­ионных батарей, литий, не случайно так сильно растет в цене. Несмотря на то что лития на планете довольно много, пригодных для его дешевой добычи мест мало, и быстро их количество увеличить непросто. Ажиотажный спрос на литий-­ионные аккумуляторы может расти так стремительно, что добывающая отрасль с геологоразведкой и подготовкой новых месторождений могут за ним не поспевать. Более половины мировых ресурсов лития находится в так называемом литиевом треугольнике между Аргентиной, Боливией и Чили, где его добывают из подземных озер, выпаривая жидкость («рассол») под солнцем пустынь в течение 1–2 лет. Современные технологии позволяют извлекать из «рассола» лишь около 50 % лития. Большинство оставшихся запасов добывают из минерала сподумена, крупнейшие месторождения которого находятся в Австралии, а также в Китае, Бразилии и Зимбабве. Из руды после обработки кислотой получают гидроксид или карбонат лития, а из них, в свою очередь,— ​компоненты аккумуляторов: электроды и электролиты. По данным Геологической службы США (USGS), в 2021 году в мире было добыто около 100 тыс. тонн лития в пересчете на металл. Из них 55 % — в ​ Австралии, 26 % –в Чили, 14 % — ​ в Китае, 5 % — в ​ Аргентине. С 2010 года добыча лития в мире выросла втрое. При этом, по прогнозу Международного

№4–5 (9 8) 2022

ОБЗОР

Стоимость литий-ионных батарей электромобилей и доля аккумуляторных ячеек в них, в ценах 2021 года, $/кВт·ч 2013 412

2015

2018 2019

221 159

194 607

130 393

263

2016 2017

215 648

469

2014

Мировые лидеры в производстве литий-ионных аккумуляторов

2. LG Energy Solution (LGES), Южная Корея.

20,3% рынка, 60,2 ГВт·ч в 2021 году. Основные потребители: General Motors, Renault, Tesla, Volvo, Volkswagen. Планирует в 2022 году увеличить производство на 8% и запустить третий завод в США совместно с GM.

82 303

67 226

134 52 185 112 48 161

2020

104 36 140

2021

101 31 132

стоимость аккумуляторных ячеек

Источник: Bloomberg.

энергетического агентства от прошлого года, спрос на литий в ближайшие 20 лет может вырасти более чем в 40 раз, а на другие компоненты — ​в 7–25 раз. С учетом динамики разработки новых месторождений, ожидается дефицит добычи лития в ближайшие пять лет. Нарастить добычу можно, либо разрабатывая новые месторождения, либо применяя новые технологии добычи, повышая эффективность извлечения лития из «рассола» и руды. По оценкам Benchmark Mineral Intelligence, для преодоления дефицита лития в отрасль необходимо инвестировать не менее $42 млрд до конца десятилетия. Такой запрос рынка стимулирует появление большого количестве стартапов и технологий, потенциально способных повысить эффективность добычи лития, например, через технологию прямой экстракции его из «рассолов», эффективно извлекать его при переработке батарей или сократить его использование в аккумуляторах. Сегодня крупнейшими поставщиками лития являются пять компаний: Ganfeng Lithium (Китай), Tianqi Lithium (Китай), Albemarle (США), Sociedad Química y Minera (Чили) и Pilbara Minerals (Австралия).

Россия и Росатом

Российская индустрия литий-­ионных аккумуляторов пока отстает от мировой по большинству элементов цепочки поставок, хотя интерес к ней в последние годы стремительно растет. Литий в России пока не добывается, хотя его потенциальные запасы оцениваются в 1–1,5 млн тонн. По данным правительства, в Россию ежегодно импортируется до 1,5 тыс. тонн лития, в основном из Аргентины,

ATO M I C E X P E RT. C O M

1. Contemporary Amperex Technology Co. Limited (CATL), Китай.

32,6% рынка, 96,7 ГВт·ч в 2021 году, 36,2 ГВт·ч – в 2020-м (рост 167%). Основные потребители: BMW, Tesla, Volkswagen, Volvo, Dongfeng, Honda, SAIC. Имеет заводы не только в Китае, но и в Германии. В планах – строительство заводов в Венгрии и США. Лидер во внедрении новых составов аккумуляторов, в частности железо-фосфатных.

3. Panasonic (Япония).

12,2% рынка и 36,1 ГВт·ч в 2021 году. Основные потребители: Tesla, Toyota. Основной поставщик батарей для продвинутых моделей Tesla в США. Планирует в 2023 году начать массовый выпуск ячеек формата 4680, которые уже самостоятельно выпускает Tesla в Техасе.

4. BYD (Китай).

8,8% рынка и 26,3 ГВт·ч в 2021 году. Основные потребители: BYD, Ford. Первой (в 2020 году) начала выпуск батарей LFP, более дешевых, но обладающих меньшей емкостью.

5. SK On, Южная Корея.

5,6% мирового производства и 17 ГВт·ч в 2021 году Основные потребители: Daimler, Ford, Hyunday, Kia. Источник: Saur Energy — International.

Чили, Боливии и Китая. Однако из-за обострения международной обстановки в апреле 2022 года Чили и Аргентина ограничили поставки. Росатом через уранодобывающий холдинг Uranium One уже несколько лет ищет варианты вхождения в литиевые проекты стран Латинской Америки. Компания обладает технологией более эффективного извлечения лития из «рассолов» — ​не менее 98% против существующих 30–50%. В середине июня компания Uranium Оne (входит в структуру АО «Техснабэкспорт») объявлена одним из победителей международного конкурса по прямому извлечению лития на солончаках Уюни, Койпаса и Пастос-­Грандес. Для участия в конкурсе компании получили специфический «рассол» из каждого боливийского солончака. Были испытаны технологии всех компаний, технические отчеты представлены на конкурс.

63

ОБЗОР

Ожидаемый рост спроса на редкие ресурсы по отношению к спросу в 2020 году Литий

42

Графит

25

Кобальт

21

Никель Редкоземельные

19 7

Источник: МЭА.

Росатом предлагает Боливии комплексную программу индустриализации литиевой отрасли на основе российских технологий с выходом на глобальный рынок. Следующий этап отбора предполагает переговорный процесс с финалистами, выбор компании-­партнера будет совершен до конца года. Входящий в Росатом горнорудный холдинг «Атомредметзолото» в прошлом году озвучил планы вложения до 50 млрд руб. в проекты добычи лития в России и за рубежом. В апреле этого года Росатом и «Норникель» заключили соглашение о разработке литиевого месторождения Колмозерское в Мурманской области с последующей глубокой переработкой литиевого сырья. Колмозерское — ​крупнейшее (18,9 % отечественных запасов) и наиболее перспективное российское месторождение литиевых руд. Стоит отметить, что на фоне скудной добычи лития Россия в лице «Норникеля» — ​крупнейший поставщик рафинированного никеля (до 7 % мировых поставок в 2019 году) — ​другого важного компонента литий-­ионных аккумуляторов. Компания испытывает сложности с логистикой поставок, но пока прямые санкции на нее не наложены.

Электротранспорт

Как и во всем мире, в России основным источником спроса на системы накопления энергии должен стать электротранспорт. На его развитие власти обратили серьезное внимание в 2021 году, когда правительство утвердило концепцию его развития до 2030 года. Она предусматривает, что к концу 2024 года в стране будут выпускать не менее 25 тыс. электромобилей и построят 9,4 тыс. зарядных станций. К 2030 году каждый десятый выпускаемый в РФ автомобиль должен быть электрическим. По данным «Автостата», к началу мая 2022 года в России было зарегистрировано 17,5 тыс. электрических легковых автомобилей

64

(это менее 0,1 % от мирового парка электромобилей), до 1 тыс. коммерческих электромобилей и около 1 тыс. электробусов. Именно последние в основном и производятся пока в России. Их производят КамАЗ и ЛиАЗ, чьи мощности позволяют выпускать более 300 автобусов в год. Практически все эти электробусы работают в Москве, где к 2024 году их количество планируется довести до 2,2 тыс. (1/3 от общего числа автобусов), а к 2030 году заменить все автобусы столицы на электрические. Параллельно этот опыт планируют распространять на другие крупные города. Новых электромобилей в России в 2021 году было продано 2254, что втрое больше показателей 2020 года, по данным «Автостата». Однако это лишь 0,03 % от мировых продаж, и все эти электромобили иностранного производства. Легковые и коммерческие электромобили в России пока не выпускают, хотя кое-какие разработки есть у КамАЗа, ГАЗа и Волгабаса, а в январе 2022 года, по данным «Ведомостей», две компании: «Моторинвест» и «Электромобили мануфэкчуринг рус» — п ​ одали заявки на заключение специнвестконтрактов на выпуск электромобилей. Согласно правительственной концепции развития электротранспорта, большие надежды на внутреннее производство легковых электромобилей связаны с планируемым в 2023 году запуском сборки электромобилей KIA и Hyundai в Калининграде, на заводе «Автотор». Однако в мае «Автотор» приостановил сборку автомобилей и отправил работников на корпоративные каникулы. В последние месяцы в России при­ остановили или прекратили работу большинство иностранных автокомпаний. Так что перспективы развития проекта сборки южнокорейских электромобилей в России пока под вопросом.

Аккумуляторы

По прогнозам консалтинговой компании KPMG, сделанным в начале года и опубликованным в «Ведомостях», емкость российского рынка накопителей электроэнергии вырастет до 4,7 ГВт·ч в 2025 году и до 25,5 ГВт·ч — ​в 2030‑м. Прогнозы компании «ТВЭЛ» и Минпромторга несколько скромнее: объем рынка к 2025 году составит около 4 ГВт·ч и не более 18 ГВт·ч — ​ к 2030‑му, причем более 90 % будет приходиться на электротранспорт. Производство литий-­ионных аккумуляторов в России существует уже более 10 лет, если вспомнить завод Роснано «Лиотех», запущенный в 2011 году. Однако реальное потребление отечественной продукции гораздо скромнее заявленной проектной мощности завода и в основном реализуется в сегменте промышленных накопителей. В этом сегменте в России реализовано около 20 небольших проектов, наиболее

№4–5 (9 8) 2022

ОБЗОР

Стремительный рост цен на литий может снизить привлекательность LFP-аккумуляторов в электромобилях крупные — ​в 2020–2021 годах, а общий объем накопителей на конец 2020 года составлял 126 МВт·ч, указывается в исследовании KPMG. В основном эти проекты касаются оптимизации суточного графика потребления электроэнергии и источников бесперебойного питания. Основные заказчики проектов: РЖД, Россети, Сбербанк, производитель солнечных электростанций «Хевел» и структуры Росатома. При этом наиболее популярный отечественный электротранспорт — ​автобусы производства КамАЗа и ЛиАЗа — ​используют аккумуляторы китайской фирмы Microwast, несмотря на то что в 2019 году КамАЗ и «Лиотех» подписали соглашение о сотрудничестве в разработке перспективных транспортных аккумуляторов. Другой отечественный поставщик литий-­ ионных накопителей энергии — ​дочерняя компания Росатома РЭНЕРА. Она уже поставляет аккумуляторы для спецтехники и стационарных систем на предприятия Росатома, в частности, на УЭХК. Кроме того, компания поставила аккумуляторы для 160 троллейбусов, используемых в Санкт-­Петербурге. А в конце мая был заключен контракт с белорусским производителем наземного электротранспорта BKM Holding на поставку аккумуляторов для еще 97 новых троллейбусов северной столицы. Однако основные планы компании по расширению производства связаны с легковым электротранспортом, в соответствии с мировыми тенденциями. В марте 2021 года РЭНЕРА приобрела 49 % акций южнокорейского производителя литий-­ионных батарей Enertech International с обязательством создать в России производство литий-­ионных ячеек и аккумуляторных батарей. Осенью 2021 года было объявлено о планах строительства такого производства мощностью около 4 ГВт·ч в год на площадке Балтийской АЭС в Калининградской области. Завод должен заработать в 2026 году с перспективой расширения его мощностей до 12 ГВт·ч в год. В мае 2022 года правительство Калининградской области, Росатом и автопроизводитель ООО «Автотор Холдинг» подписали соглашение о развитии производства электротранспорта на территории региона. Таким образом, пока озвученные в прошлогодней правительственной стратегии развития электротранспорта планы формально реализуются по графику, а внутри страны создан неплохой технологический задел в этой области. Однако есть опасения, что эти планы придется корректировать исходя из изменившейся международной обстановки и возможных сложностей в работе с зарубежными партнерами, от которых Россия по-прежнему существенно зависит как в поставках сырья, так и в технологиях.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Итоги исследования, опубликованного изданием EVANNEX в мае 2022 года • Два наиболее популярных типа современных аккумуляторных батарей: никель-­кобальт-марганцевые (NCM) и литий-­железо-фосфатные (LFP). Первый тип обладает преимуществами по производительности, второй — д ​ ешевле и не содержит вредного кобальта.

• Вслед за китайскими производителями электромобилей, преимущественно использующими батареи второго типа, многие бренды из разных стран заявляли о планах расширения использования LFP-батарей. Некоторые эксперты предсказывали, что NCM-аккумуляторы в конечном счете станут нишевой технологией, в то время как LFP-батареи (и другие типы батарей без кобальта) получат повсеместное распространение.

• В расчетах не учитывались такие факторы, как грузоподъемность и экономика электрификации грузовиков. При этом авторы исследования отмечают, что больший вес современных электрогрузовиков по сравнению с их дизельными аналогами не критичен для потенциальной замены, так как примерно в 75 % случаев грузовики заполняют свое рабочее пространство до того, как достигают предела грузоподъемности.

• Однако в недавнем отчете S&P Global Commodity Insights утверждается, что из-за резкого роста цен на литий LFP-батареи могут потерять преимущество дешевизны. Рост спроса на электромобили и глобальные потрясения последних лет привели к росту цен на все ключевые материалы для аккумуляторов, но если цены на кобальт и никель выросли примерно на 85 % и 55 % соответственно, то цена на литий увеличилась более чем на 700 % с начала 2021 года.

• Кроме того, ожидается сохранение глобального дефицита лития. Исследование S&P показывает, что при сегодняшней производительности всех действующих литиевых проектов к 2030 году дефицит этого металла может составить 220 тыс. тонн, или 12 % прогнозируемого спроса. Причина — ​в невозможности быстрого масштабирования добычи лития, так как для строительства нового производства аккумуляторных батарей требуется около двух лет, а для разработки нового литиевого рудника — ​не менее восьми.

• Однако безопасность, в том числе пожарная, LFP-батарей по сравнению с NCM-аккумуляторами оставляет им конкурентное преимущество в будущем, несмотря на рост цен. Кроме того, LFP-батареи имеют потенциал роста удельной энергоемкости (со 160 до 200 Вт·ч/кг в ближайшем будущем) и в дальнейшем могут приблизиться к показателям NMC-батарей (260 Вт·ч/кг).

65

ОБЗОР

Полураспад рынка 99Mo Текст: Ингард ШУЛЬГА Фото: Shinefusion.com, Flickr/ University of Missouri, Росатом

Периодические неурядицы с поставкой изотопа, из которого получают главный медицинский радионуклид 99mTc, вызвали не только организационные меры поддержки глобальной рыночной конъюнктуры, но и приток инвестиций в этот сектор. Причем многие инвесторы не пошли проторенной дорогой, приведшей к эпизодическим кризисам на рынке, выбрав иные пути. Сегодня этот процесс подошел к стадии, за которой, похоже, последует технологическая перекройка всего рынка.

Работа операторов в горячей камере для производства 99Mo. Отделение радионуклидных источников и препаратов ГНЦ НИИАР

66

№4–5 (98) 2022

ОБЗОР

Большая часть объема мирового рынка изотопов приходится на радионуклиды, используемые в медицине. Среди таковых сильно преобладают применяемые в диагностике, а в их числе, в свою очередь, доминирует 99mTc; это основной изотоп, используемый в наиболее распространенных радионуклидных диагностических методах — ​однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) и планарной сцинтиграфии. 99mTc в промышленных масштабах до сих пор получали почти исключительно за счет распада его материнского изотопа — 99 ​ Mo. Moly, как его иногда называют на западном рынке, менее чем за трое суток теряет половину активности, а технеций — ​ за шесть часов, поэтому их производство и потребление организуются, что называется, «с колес» — с​ ледуют непрерывно одно за другим с временной дистанцией в несколько дней. Учитывая, помимо этого, длинную цепь переделов на пути от сырья к конечному использованию 99mTc, наработку изотопа (99Mo) необходимо осуществлять непрерывно и в заданных объемах; даже краткосрочное снижение его количества вызывает эффект домино, способный опрокинуть весь рынок. Между тем со стороны предложения этот рынок близок к олигополии (доминированию нескольких поставщиков), которая не радует не только потребителей, но иногда и поставщиков. Почти весь объем 99Mo производится в реакторах. Если не считать сравнительно небольших, локальных рынков стран, снабжаемых своими поставщиками регионального уровня (к ним относится и Россия), основная доля (свыше 90 %) глобального спроса на 99Mo традиционно удовлетворяется небольшим числом исследовательских реакторных установок. Сегодня их шесть; у четырех срок эксплуатации — п ​ орядка 50–60 лет. Еще два престарелых больших реактора — н ​ аработчика молибдена (канадский NRU и французский Osiris) были несколько лет назад выведены из эксплуатации, что существенно сократило резервы рыночного предложения. В то же время пополнение рядов производящих этот изотоп реакторов, способное поддержать рынок (см. Табл. 1), вовремя не подоспело: некоторые проекты задержались на много лет (как ввод в строй во Франции реактора JHR) либо были отменены (как планы ввода в эксплуатацию новых канадских реакторов MAPLE, специально предназначавшихся для промышленной наработки изотопов). Бесперебойной работе оставшихся реакторов не способствует их почтенный возраст, и время от времени то один, то другой останавливается на внеплановый ремонт или проверку. Картина проблем с предложением дополняется еще парой штрихов. Все глобальные наработчики 99Mo — ​крупные исследовательские

ATO M I C E X P E RT. C O M

Соотношение мощностей значимых поставщиков 99Mo, % BR-2 (Бельгия)

24,5

HFR (Нидерланды)

23,4

OPAL (Австралия)

13,2

SAFARI-I (ЮАР)

11,3

LVR-15 (Чехия)

11,3

MARIA (Польша) Реакторы НИИАР и НИФХИ (Россия) MURR (США) RA-3 (Аргентина)

8,3 3,3 2,8 1,9

реакторы, так что режим их работы должен приспосабливаться и к другим задачам, помимо производственных. Базовый «полуфабрикат» (99Mo) не подлежит транспортировке на дальние расстояния и перерабатывается в регионах производства, а нередко и в непосредственной близости от наработки изотопа (как в случае трех глобальных поставщиков: ANSTO, NTP и Curium). При этом в крупнейшем регионе потребления 99Mo /99mTc — ​США (около 1/2 мирового спроса) исходный изотоп до недавнего времени вообще не производился, да и сейчас объем его наработки на порядок уступает потреблению. Все это означает, что напряженная цепь поставки, в которой счет идет на часы, ко всему прочему растянута на межконтинентальные расстояния и вынуждена подстраиваться под непроизводственные нужды. Еще одним усложняющим ситуацию фактором стал постепенный переход в нынешнем веке производства 99Mo на новое сырье: с высокообогащенного урана (ВОУ) на низкообогащенный (НОУ). Это служит целям нераспространения ядерного оружия, но увеличивает потребности в исходном сырье, приводит к кратному возрастанию объема и «ухудшению» качества требующих утилизации радиоактивных отходов производства (в частности, количество 239Pu в облученных мишенях возрастает примерно в пять раз). Соответственно, поднимается и себестоимость продукции.

67

ОБЗОР

Таблица 1. Примеры проектов создания нового реакторного производства 99 Mo традиционными методами* Кто продвигает проект

Метод

Реакторы (статус, расположение)

Стадия реализации проекта

NorthStar (США)

Активационный

MURR (действующий, США)

Действующее пром. производство

BWXT (США)

Активационный

CANDU АЭС «Дарлингтон» (действующие, Канада)

Разворачивается производство

Bruce Power + Framatome + Kinectrics (Канада, Франция)

Активационный

CANDU АЭС «Брюс» (действующие, Канада)

Рассматривается

Технический университет Мюнхена – TUM (Германия)

Осколочный

FRM II (действующий, Германия)

Завершение проекта переносится с 2019 года

CNEA (Аргентина)

Осколочный

RA-10 (планируемый, Аргентина)

Строится, планируемый ввод в эксплуатацию — к 2024 году

Международный консорциум с преобладанием французских госорганизаций во главе с CEA

Осколочный

JHR (планируемый, Франция)

Строится с многолетней задержкой

KAERI (Юж. Корея)

Осколочный

KJRR (планируемый, Юж. Корея)

Подготовка к строительству

Фонд Pallas во главе с NRG (Нидерланды)

Осколочный

PALLAS (планируемый, Нидерланды)

Планируется

Atomic Alchemy (США)

Осколочный

Планируемые новые реакторы бассейнового типа, схожие по конструкции с исследовательскими РУ Университета Баффало (штат Нью-Йорк; выведен из эксплуатации) и Университета штата Северная Каролина (действует)

Предлицензионное согласование с регулятором

NWMI (США)

Осколочный

OSTR + MURR (действующие, США)

Лицензия на строительство предприятия аннулирована, проект не развивается

Coquí Radiopharmaceuticals (Пуэрто-Рико)

Осколочный

Планируемые на площадке в Ок-Ридже, США, реакторы типа аргентинского RA-10

Проект остановился на стадии планирования

Eden Radioisotopes (США)

Осколочный

Концептуальный реактор Сандийской НЛ

Проект остановился на стадии планирования

* Применяемые в коммерческой наработке 99Mo методы деления 235U или облучения 98Mo в реакторах

Такая ситуация и периодически возникающие напряжения/сбои на мировом рынке (последние наблюдались в начале года на фоне пандемии и внепланового останова одного из шести крупнейших наработчиков 99Mo — ​нидерландского HFR) породили интерес отдельных государств и многих компаний к созданию альтернативных источников 99Mo или 99mTc. Среди этих инициатив есть как традиционные решения — п ​ ланы освоения производства 99Mo классическим способом на существующих (например, в России) или планируемых (как

68

в Южной Корее) реакторах, так и проекты, предполагающие переход на принципиально иные технологии.

Реакторные методы получения 99Mo

Mo или непосредственно 99mTc можно получить разными способами: посредством ядерных реакций деления или нейтронной активации в реакторах или с помощью ускорителей — п ​ ри облучении нейтронами, протонами или высокоэнергетическими фотонами мишеней на основе изотопов урана (235U или 238U) или молибдена 99

№4–5 (98) 2022

ОБЗОР

(100Mo или 98Mo). До сих пор преобладающим методом было облучение нейтронами в исследовательских реакторах мишеней на основе 235U с получением 99Mo как одного из достаточно вероятных осколков деления. Способом деления (осколочным методом) сегодня производится свыше 95 % 99Mo. Среди достоинств этого метода — ​высокая производительность (он дает много качественного изотопа с высокой активностью) и отлаженная, приспособленная под него цепь поставок, включающая использование компактных конструкций изотопных генераторов. К недостаткам относятся, во‑первых, большой объем радиоактивных отходов неблагоприятного состава (включая изотопы урана и трансурановых элементов), количество которых возрастает при переходе к мишеням НОУ; во‑вторых, чрезмерная концентрация производства и трудности логистики, периодически приводящие к упомянутым кризисам на рынке. Кроме того, у четырех из шести глобальных реакторов — наработчиков молибдена в течение восьми лет закончится установленный на сегодня срок эксплуатации; и даже если некоторые из них останутся на службе по достижении пенсионного возраста, пора думать о замене существенной доли источников 99Mo /99mTc. Второй способ коммерческой наработки 99 Mo — облучение 98Mo нейтронами в реакторе, так называемая активация. Этот метод использовался и используется на ряде исследовательских (ИРТ-Т в России, реактор Университета Миссури в США и др.) и энергетических (некоторых РБМК и CANDU) реакторных установок. Данная технология стала альтернативой осколочному методу, заняла рыночную нишу снабжения 99Мо отдельных региональных и местных рынков, и в последнее десятилетие ее примене-

ATO M I C E X P E RT. C O M

ние расширяется. В частности, именно по этой методике на крупнейшем в мире рынке США пять лет назад впервые с 1989 года возобновилось производство 99Mo. Важное достоинство данного способа — ​гораздо меньший объем радиоактивных отходов, состав которых вызывает меньше проблем, чем при осколочном методе. Главный недостаток — ​низкая активность 99Mo, в сотни раз уступающая получаемому классическим методом. Это приводит, среди прочего, к необходимости применения специально приспособленных, громоздких генераторных систем, требует более оперативного потребления изотопа и сужает географию поставок. Существует также ряд альтернативных концепций реакторной наработки 99Mo, пока не воплощенных в промышленном масштабе. Они сулят большие преимущества (теоретически могут давать более чистый и качественный материал при меньшем объеме РАО), но требуют создания принципиально новых реакторов и потому, вероятно, дальше отстоят от промышленного применения, чем ряд проектов, перечисленных в Табл. 1. Наиболее популярная концепция такого рода — ​наработка 99Mo и ряда других изотопов в растворных реакторах. Этой технологией занимались, например, Курчатовский институт в России, Лос-­А ламосская национальная лаборатория и компания BWXT (ранее часть бизнеса B&W) в США, Curium (ранее Covidien) во Франции, NPIC в Китае. В качестве альтернативного варианта рассматриваются и реакторы на расплаве солей; пример подобного проекта — ​концепт жидкосолевого реактора американской компании Flibe Energy, предусматривающий наработку 99 Mo в глобальном масштабе. В отличие от боль-

69

ОБЗОР

Таблица 2. Методы получения 99Mo и 99mTc вне реакторов Суть технологии

Примеры компаний (организаций), осуществлявших НИОКР / внедряющих данный метод

Производство 99Mo посредством γ-облучения 100Mo – фотоядерной реакции

IRE (Бельгия), CIIC/CLS (Канада), NMP (Япония), Fuji Film (Япония), NorthStar Medical (США)

Наработка 99Mo делением 235U нейтронами от нейтронного генератора или подкритической сборки, управляемой ускорителем

SHINE Technologies (США), Niowave (США)

Получение непосредственно 99mTc бомбардировкой 100Mo протонами на циклотроне

ARTMS/TRIUMF (Канада)

Получение 99Mo активацией 98Mo на ускорительном источнике нейтронов

BARC (Индия)

Наработка 99Mo облучением 100Mo протонами на ускорителе Производство 99Mo облучением 100Mo посредством нейтронного генератора

JAEA (Япония), BARC (Индия)

Получение 99Mo делением 238U, спровоцированного жестким тормозным излучением

Niowave (США)

Наработка 99Mo делением 238U протонами от ускорителя Получение 99Mo или 99mTc бомбардировкой 98Mo дейтронами разных энергий на ускорителе

шинства других, в том числе инновационных, реакторных концепций, в данном случае речь идет о производстве 99Mo по той же осколочной схеме, но на основе продуктов деления 233 U—и ​ скусственного изотопа, нарабатываемого в этом реакторе из 232Th и служащего ему вторичным топливом. Среди препятствий внедрению этого метода — с​ ложная радиохимия ториевого цикла и все еще далекая от практики технология извлечения изотопов из жидкого топлива в режиме онлайн. Существуют и альтернативные активации 98 Mo «неосколочные» концепции реакторной

70

наработки 99Mo: этот изотоп можно получать облучением 100Mo в реакторе на быстрых нейтронах. Однако на практике такая технология не апробирована.

Альтернативные концепции

Единственный получивший коммерческое распространение альтернативный метод — ​активация 98Mo — ​позволил расширить круг производителей 99Mo, но занял небольшую долю рынка и лишь закрепил зависимость поставок от реакторов, то есть неспециализированных, дорогостоящих и «эксклюзивных» производственных мощностей, круг которых в последние десятилетия пополнялся лишь за счет давно действующих установок, приходивших на смену выбывшим с рынка. Желание диверсифицировать поставки, устранив периодически дестабилизирующую рынок зависимость от нескольких избранных реакторов, привело, во‑первых, к появлению проектов, развивающих классические реакторные технологии получения 99 Mo (см. Табл. 1), во‑вторых, — ​к разработке альтернативных методов и появлению планов их коммерциализации (см. Табл. 2). Ряд государств приняли программы поддержки новых поставщиков 99Mo /99mTc, поощряющие, в числе прочего, развитие альтернативных технологий. Это особенно касается США и Канады, которые начали загодя готовиться к потере ранее главного источника 99Mo на Американском континенте — р ​ еактора NRU в канадском Чок-­Ривер, дававшего около 40 % мирового производства этого изотопа, но окончательно выбывшего из игры в начале 2018 года. Часть приведенных в Табл. 2 схем получения изотопов имеют разные варианты воплощения. Некоторые из этих методов сходны по физическим принципам, но различаются средствами реализации; так, основной способ промышленной наработки 99Mo родствен варианту (2); промышленная активация 98Mo имеет много общего со способом (4); методы (3) и (5) также близки. Ряд способов получения изотопов применяются совместно в одном технологическом процессе, используемом в некоторых проектах; ниже будут приведены примеры. Однако все эти технологии объединяет одна ключевая особенность: использование ускорителей, а не реакторов, в качестве основного производственного оборудования, причем разные реакции получения нужного изотопа могут осуществляться сходными инструментами: к примеру, в методах (3), (5), (8), (9) целесообразно (но не обязательно) использовать циклотроны, а в случаях (1), (2), (4), (6) могут применяться линаки. Между тем промышленные ускорители (а речь во всех случаях идет об этом классе техники) в среднем на два порядка дешевле реакторов; нормы безопасности для них в целом ниже, что обеспе-

№4–5 (98) 2022

ОБЗОР

Проблема качества 99Mo /99mTc, получаемого некоторыми альтернативными способами чивает более свободное размещение; большинство перечисленных способов предполагают на порядки меньший объем и менее опасный состав РАО, чем в процессе производства 99Mo господствующим сегодня осколочным методом. Поэтому коммерциализация одного или нескольких из этих способов улучшит экологию производства (один из важнейших аргументов для многих государств) и поможет диверсифицировать рынок со стороны предложения, создав, возможно, десятки производителей 99 Mo или 99mTc с большими резервами мощности вместо господствующих сегодня шести источников 99 Mo глобального уровня. Следствием этого станет перегруппировка рынка: преобладающие сегодня глобальные поставщики отдадут весомую его долю производителям регионального уровня. Следует также учесть, что ускорительные технологии более универсальны и могут покрывать спрос на большее число изотопов, в том числе в рыночных нишах, недоступных реакторам, — в силу как физико-­технических факторов, так и возможности более свободного и распределенного в пространстве размещения центров наработки короткоживущих или ультракороткоживущих изотопов на ускорителях. Следовательно, появится больше универсальных производителей изотопов, применяемых в принципиально разных рыночных нишах (сегодня, например, производство изотопов для различных типов радионуклидной диагностики почти не пересекается). Иными словами, внедрение этих технологий убивает двух и более зайцев. Общий недостаток большинства названных методов — ​меньшая удельная активность наработанного изотопа, в ряде случаев на 3–4 порядка уступающая показателям материала, полученного осколочным способом (в среднем несколько тысяч Ки/г). Так, удельная активность молибдена, полученного облучением 98Mo в реакторе, обычно измеряется единицами или долями кюри на грамм. Использование обогащенного стартового изотопа и высокопоточного реактора позволяет повысить активность материала, полученного этим методом, до нескольких десятков Ки/г. Существуют и иные возможности улучшения качества изотопной продукции, получаемой альтернативными методами (см. Справку и примеры ниже).

Большинство методов наработки, альтернативных осколочному, проигрывают этому методу в активности получаемого целевого изотопа: активность 99Mo, произведенного традиционным, наиболее распространенным способом — д ​ елением 235U в реакторе,— ​на два порядка меньше теоретической активности чистого 99Mo (около 500 кКи/г) и составляет в среднем несколько тысяч кюри; активность 99Mo, полученного иными способами, может быть еще на 3–4 порядка ниже. Это связано с тем, что в большинстве диапазонов энергий сечения ядерных реакций, используемых в нетрадиционных методах получения 99 Mo или 99mTc, многократно уступают сечению реакции, приводящей к образованию 99Mo в реакторе осколочным способом (около 38 барн из ~580 барн — с​ ечения реакции деления урана тепловыми нейтронами). Однако для ряда ядерных реакций в узких диапазонах энергий частиц существуют намного бóльшие, резонансные сечения. Так, применяя фотоядерную реакцию для получения 99Mo, целесообразно использовать так называемый гигантский дипольный резонанс, в случае молибдена выражающийся в том, что максимальные сечения для 100Mo (до ~0,17 барн) наблюдаются в диапазоне энергий гамма-­ квантов (~14–17 МэВ). Для получения тормозного излучения с такими характеристиками подходят сильноточные промышленные линейные ускорители с энергией электронов на уровне 35–40 МэВ. Похожий принцип требует реализации при наработке 99Mo облучением 98Mo в реакторе. В диапазоне энергий нейтронов 0–1 кэВ имеется несколько резонансных пиков, при которых сечения захвата для 98 Мо возрастают на много порядков. Это значит, что удачная настройка потока нейтронов теплового спектра в районе мишеней позволит значительно повысить качество 99Mo, получаемого активацией даже в заурядных исследовательских реакторах с потоком нейтронов порядка 1014 н/см‑2·с‑1 и некоторых тепловых энергетических реакторах. Названные эффекты могут быть усилены в разы за счет применения обогащенного стартового изотопа и тщательной очистки молибдена от примесей; при этом концентрация 98Mo в первоначальном материале может быть повышена по сравнению с естественной максимум в ~4 раза, а 100Mo — ​в ~10 раз. Проблемой является дороговизна высокоочищенного, обогащенного этими изотопами молибдена (от сотен тысяч до миллионов долларов за килограмм), требующая возвращения в оборот облученного материала после выдержки и переработки, сопряженного с дополнительными расходами и потерями от ухудшения качества вторичного материала. Возможность использования подобных факторов рассматривается во многих НИОКР по альтернативным методам производства 99 Mo/99mTc.

Перспективные проекты

помимо 99Mo предполагается нарабатывать 131I, 133 Xe, 90Y, 89Sr, 177Lu, 125I. Предприятие потенциСреди примеров внедрения альтернативных альной мощностью до 8,2 кКи шестидневного технологий — ​американская компания SHINE Technologies, осваивающая метод (2) в варианте 99Mo в неделю может стать крупнейшим в мире деления низкообогащенного урана в жидкой единичным источником товарного изотопа; мишени, облучаемой в составе подкритической оно объединит весь производственный цикл сборки, управляемой ускорительным источником «под одной крышей»: создание мишенного растермоядерных нейтронов. C 2019 года SHINE твора, облучение восемью установками, радиостроит на своей площадке в Джейнсвилле, штат химическое извлечение и очистка 99Mo. Висконсин, завод для промышленного производМинэнерго США не только оказало проекту ства этим методом ряда наиболее востребованных финансовую поддержку в виде субсидий, выдедиагностических и терапевтических изотопов: ленных на условиях государственно-­частного

ATO M I C E X P E RT. C O M

71

ОБЗОР

Детали технологии SHINE Technologies В основе этой технологии — ​дейтерий-­тритиевый генератор термоядерных нейтронов с выходом более 1013 н/с, в котором используется газовый конвертер с повышенной концентрацией трития. Получаемые нейтроны со средней энергией 14 МэВ замедляются в водном замедлителе подкритической сборки до теплового уровня и провоцируют деление 235U, включенного в состав мишени на основе уранилсульфатного раствора. При этом не возникает цепной реакции. Первый, строящийся в Джейнсвилле, завод компании включает восемь таких установок с тремя горячими камерами. Каждая облучательная установка будет функционировать в циклическом режиме с продолжительностью цикла около недели. По завершении цикла облучения длительностью около 130 часов установка прекращает работу, а мишени направляются на переработку. Несколько установок будут функционировать с фазовым сдвигом по циклам, что обеспечит непрерывность процесса поставки готового 99Mo. Уран в составе облученного материала мишени в процессе его переработки отделяется от полезных изотопов и других продуктов деления, переводится в оксидную форму, отправляется на участок подготовки уранилсульфатного раствора и возвращается на повторное облучение. Используя осколочный метод наработки 99Mo необычными средствами, данная технология позволяет получить продукт с удельной активностью, сопоставимой с активностью продукта, произведенного осколочным методом в реакторах, что обеспечивает совместимость со сложившейся системой централизованной поставки 99Mo в изотопных генераторах в клиники. Кроме того, таким способом производится гораздо меньше радиоактивных отходов, чем при реакторной наработке осколочным методом. В частности, конвертер служит дольше обычных твердотельных, основная часть мишени возвращается в оборот, ОЯТ и ВАО не образуются.

партнерства (ГЧП), покрывающих около 50 % некоторых затрат, но и в рамках специальных соглашений обеспечит его ураном нужного обогащения (около 20 %) и поможет с размещением радиоактивных отходов. Предприятие в Джейнсвилле должно начать производство к 2023 году, что означает задержку около трех лет по сравнению с ранее провозглашенными сроками. Кроме того, SHINE Technologies планирует построить второй завод по той же технологии в Европе. Для него выбрана и согласована площадка в муниципалитете Вендам, Нидерланды. Предприятие находится на стадии проектирования; строительство может стартовать в следующем году и займет около трех лет. Суммарной мощности обоих заводов SHINE будет достаточно, чтобы в случае необходимости покрыть бóльшую часть мирового спроса на 99Mo. Избыточные мощности планирует и ряд других компаний; в силу особенностей рынка они не боятся его затоваривания. Компания из США Niowave также планирует использовать подкритическую сборку, управляемую ускорителем, но иного типа; метод получения 99Mo также сильно отличается.

72

Предполагается двухступенчатый процесс: с помощью электронного ускорителя и конвертера на основе свинцово-­висмутовой эвтектики создается жесткое тормозное излучение, провоцирующее деление 238U; полученные от этой реакции нейтроны используются для деления 235U в НОУ; в обоих процессах (преимущественно во втором) возникает 99Mo. Сечение деления 238U, провоцируемого фотонами, на три порядка меньше сечения деления 235U тепловыми нейтронами; вероятность образования 99Mo из 238U повышается благодаря двум факторам: более высокой концентрации 238U (в урановой мишени с НОУ она минимум в ~4 раза выше, чем у 235U) и высокой интенсивности тормозного излучения. Niowave, специализирующаяся на создании сверхпроводниковых («сверхпроводящих») линейных ускорителей, планирует использовать для получения 99Mo и некоторых других изотопов собственную конструкцию ускорителя тандемного типа с мощностью электронного пучка 100 кВт и энергией бетачастиц 40 МэВ. Сочетание столь высоких для ускорителей этого класса характеристик с оригинальной схемой получения нейтронного потока должно дать выход нейтронов порядка 1014 н/с, а с планируемым в перспективе более мощным линаком предполагается довести этот показатель до уровня 1015 н/с; это сопоставимо с интенсивностью нейтронов в ряде атомных реакторов и, учитывая дублированный источник получения изотопа, позволит добиться очень высокой для ускорительных методов активности 99Mo. Учитывая применяемый процесс экстрагирования 99Mo, это обеспечит совместимость с существующей на рынке системой поставки этого изотопа в компактных изотопных генераторах — в ​ ажный фактор, являющийся проблемой во многих концепциях получения 99Mo ускорительными методами. Получив разрешение Комиссии по ядерному регулированию США, Niowave продемонстрировала свою технологию в опытных масштабах и теперь планирует построить на собственной площадке в Лансинге, штат Мичиган, завод по наработке 99Mo и ряда других изотопов в дополнение к тем, которые она уже поставляет на рынок. На этом предприятии должен осуществляться полный комплекс производства — ​от подготовки мишеней и облучения до поставки товарного 99Mo. В основе мишеней Niowave — ​ плотные таблетки низкообогащенного оксида урана (U3O8) в составе сборки подкритической конфигурации с водным замедлением и охлаждением. После облучения и переработки входящий в них уран возвращается в производственный процесс, что минимизирует потребности в сырье и объем РАО. Американская компания NorthStar Medical Radioisotopes (та самая, благодаря которой

№4–5 (98) 2022

ОБЗОР

в ноябре 2018 года в США впервые почти за 30 лет возобновилось производство 99Mo) пока нарабатывает этот изотоп распространенным нейтронно-­активационным методом в исследовательском реакторе MURR Университета Миссури, но в перспективе намерена получать 99 Mo с помощью фотоядерной реакции — в ​ оздействия γ-излучения на 100Mo. Для этого планируется использовать электронные ускорители-­рециркуляторы Rhodotron TT300-HE бельгийской компании IBA c энергией 40 МэВ и мощностью пучка 125 кВт в импульсе; эти ускорители появились на рынке недавно (их разработка завершилась в 2018 году) и хорошо приспособлены для получения некоторых изотопов. NorthStar намерена применять мишени в виде дисков из молибдена, высокообогащенного по 100Mo, что увеличит получаемую активность по сравнению с природным сырьем на порядок. Дальнейшее повышение качества продукта достигается применением оригинальной методики компании, позволяющей извлекать высокоактивный 99mTc из низкоактивного 99Mo. На этом основана собственная генераторная система NorthStar (RadioGenix System); на ее базе развивается сеть поставки конечным потребителям сырья для производства РФП на основе 99Mo (и других изотопов), полученного пока реакторным методом, а в перспективе — ​ускорительным. Установки экстракции 99Mo компании в несколько раз крупнее обычных генераторов и размещаются, как правило, в радиологических аптеках или крупных медицинских центрах, получающих от NorthStar емкости с раствором, содержащим 99 Mo. В 2021 году компания в несколько раз

ATO M I C E X P E RT. C O M

повысила активность получаемого 99Mo (что при условии расширения переработки позволяет нарастить объем производства), а недавно перешагнула символический рубеж, поставив на рынок количество 99Mo/99mTc, достаточное для 1 млн обследований (ежегодно в США осуществляется 15–18 млн подобных диагностических процедур).

NorthStar получила на свои проекты от министерства энергетики США в общей сложности около $100 млн, выделенных несколькими пакетами на условиях ГЧП (требующих частных инвестиций как минимум аналогичного объема). Компания завершает начатое в 2019 году строительство в Билойте, штат Висконсин, завода по производству своим методом 99Mo, включающего на первых порах два комплекса: переработки с подготовкой мишеней и облучения. Первый будет готов к эксплуатации в нынешнем году, второй — в ​ начале будущего (пуск обоих зависит от получения ожидаемой лицензии федерального Управления по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств США). В перспективе планируется установить на площадке до восьми упомянутых ускорителей Rhodotron, с помощью которых будут производить, помимо 99Mo, еще ряд изотопов; в ближайших планах — т​ ерапевтические 67Cu и 225Ac. Сейчас на площадке производства 99Mo установлены и уже испытаны на максимальной мощности две такие машины; третья была заказана осенью 2021 года и предназначена для планируемого отдельного комплекса по наработке 225Ac. Если большинство традиционных и альтернативных методов предполагают производство

73

ОБЗОР

99 Mo, то способ (3) интересен тем, что дает сразу 99mTc. Подобную технологию, разработанную при финансовой поддержке федерального правительства Канады, внедряет компания ARTMS, учрежденная консорциумом организаций из провинций Британская Колумбия и Онтарио, куда входят инициатор объединения и разработчик технологии — к ​ анадский центр ускорительной техники TRIUMF, а также Университет Британской Колумбии, Агентство по борьбе с онкологическими заболеваниями Британской Колумбии, медицинский исследовательский институт Лоусона (LHSC) и создатель радиофармпрепаратов CPDC. ARTMS продвигает метод наработки 99mTc на рядовых циклотронах непосредственно в медицинских центрах; это позволяет обойтись без привычных для данного рынка изотопных генераторов. За два стандартных шестичасовых цикла облучения ускоритель с энергией протонов 24 МэВ может произвести количество 99mTc, достаточное для осуществления 1 тыс. обследований. Получение готового к употреблению сырья для РФП занимает не больше 2–3 часов и требует менее длительных, чем при получении 99Mo осколочным методом, операций по охлаждению мишени (в течение полусуток) и химической переработке. Непосредственная близость производства и потребления изотопа также дает выигрыш во времени, компенсирующий невысокую активность произведенного материала. Внедрение этого метода в клиническую практику началось в конце 2020 года, когда были получены последние необходимые одобрения для начала его применения в канадских лечебных учреждениях, имеющих циклотроны в оперативном доступе.

74

Было бы неверно думать, что ставку на новую технологическую парадигму делают лишь новички рынка — с​ тартапы или компании, желающие реализовать в данной нише свои достижения в других областях. Некоторые крупнейшие поставщики 99Mo тоже всерьез восприняли перспективу технологической перестройки рынка и хотят быть в авангарде этого процесса, а не стать его жертвой. Это показывает пример бельгийского Национального института радионуклидов (IRE) — о ​ дного из четырех глобальных поставщиков 99Mo, осуществляющего переработку мишеней, облученных в европейских реакторах. При поддержке бельгийского государства IRE начал осваивать метод (1) — ​облучение 100Mo высокоэнергетичными фотонами от ускорительного источника. В рамках проекта SMART предполагается использовать для этого разработанный нидерландской компанией ASML сверхпроводниковый линейный ускоритель — разновидность лазера на свободных электронах (ЛСЭ). В отличие от большинства применяемых в промышленности (и в проектах получения 99Mo) ускорительных источников фотонов, дающих γ- или рентгеновское излучение с помощью конвертеров (то есть создающих тормозное излучение в результате контакта электронов с материалом), лазеры на свободных электронах используют для этого ондуляторы — ​магнитные системы, заставляющие электроны в пучке резко «вилять» на небольшом прямолинейном участке, в результате чего образуется чрезвычайно яркое электромагнитное излучение, родственное синхротронному. Технология подобных ускорительных систем обеспечивает необычное сочетание высокой энергии частиц

№4–5 (98) 2022

ОБЗОР

НеуMOLYмые факты

и тока пучка, а также возможность гибкой настройки его уникальных, в ряде отношений, параметров. В проекте SMART полученное таким «бесконтактным» способом γ-излучение разделяется на два пучка и направляется на молибденовую мишень с обеих сторон, дополнительно (к повышенным характеристикам пучка) увеличивая интенсивность процесса образования 99Mo. Это сулит высокое качество наработанного изотопа: по оценке IRE, удельная активность полученного материала составит до 250 Ки/г. Такие показатели, в свою очередь, позволяют рассчитывать на использование существующих на рынке конструкций генераторов технеция, то есть не потребуют переделки системы дистрибуции 99Mo. Проект находится в завершающей стадии технико-­экономического обоснования. Параллельно происходит доработка ускорителя ASML. В случае принятия окончательного решения IRE собирается построить на своей площадке во Флёрюсе, Бельгия, комплекс для производства 99Mo этим методом. Полноценное промышленное производство на нем может стартовать к концу нынешнего десятилетия. Выше приведены лишь отдельные примечательные примеры новых проектов в сфере поставки 99Mo. Если хотя бы некоторые из них будут реализованы, то, учитывая большие запасы производительности, которые планируют многие инвесторы, это сулит существенную перелицовку рынка доминирующего медицинского изотопа, появление на нем больших дополнительных резервов мощности, повышение надежности, уменьшение вероятности временных кризисов. Стоит учитывать и то, что развиваемые в рамках этих проектов технологии пригодны и будут использоваться для получения и других важных радионуклидов. В частности, осколочный метод наработки 99Mo предполагает образование в качестве побочного продукта 131 I и 133Xe. При господствующей сегодня схеме получения 99Mo ими нередко пренебрегают, но некоторые внедряемые проекты предусматривают их извлечение. Основанные на ускорителях технологии более универсальны и не только дают новый источник 99Mo, но и открывают поставщикам доступ к иным рыночным нишам. Это видно на примере проекта NorthStar: параллельно с созданием крупномасштабного производства 99Mo компания планирует, используя подобные технологические принципы, занять значительную долю рынка терапевтического бета-эмиттера 67 Cu и стать одним из пионеров поставки изотопов для таргетной альфа-­терапии, организовав производство 225Ac. Используемые этой компанией ускорители хорошо подходят

ATO M I C E X P E RT. C O M

35–40 млн

6 реакторов

диагностических процедур ежегодно проводится в мире с применением 99mTc

обеспечивают свыше 90 % мирового рынка

1/2 глобального спроса на 99Mo / 99mTc приходится на США

1/4 глобального спроса на 99Mo / 99mTc приходится на ЕС

3/4 производства ~3 суток 99

Mo обеспечивают реакторы, чей возраст — ​порядка 50–60 лет

за это время покинувший реактор 99Mo наполовину «выдыхается»

5–7 месяцев

более 95 %

в году (в общей сложности) не нарабатывают Mo половина крупнейших реакторовнаработчиков

99

99

Mo производится в реакторах осколочным методом

Узбекистан, Чили, Россия, Перу, США, Казахстан освоили «маргинальный» метод реакторной наработки 99Mo

сырьевой 99Mo не принято перевозить самолетами — о ​ н перерабатывается на континенте производства

для наработки и некоторых других изотопов, таких как 64Cu и 47Sc. Иного рода проекты, в которых для получения 99Mo и 99mTc предполагается использовать ускорители тяжелых частиц (как правило, это циклотроны), могут стать новыми игроками в нишах производства других изотопов, например, ультракороткоживущих радионуклидов для позитронно-­ эмиссионной томографии (ПЭТ). Но это уже совсем другая история, которую мы расскажем в следующих обзорах.

75

ВЗГЛЯД

О прошлом и будущем Фото: Irk.today, Unsplash.com,

76

В мае прошел очередной марафон общества «Знание» — в ​ этом году под названием «Новые горизонты». Ученые, предприниматели и представители министерств рассказали молодежи о результатах по своим направлениям за последние годы и возможных перспективах в новых геополитических реалиях. Приводим выдержки из самых интересных лекций.

№4–5 (98) 2022

В З ГЛ Я Д

Тема лекции: «Глобальная экономика: вызовы и тенденции развития» Что такое мировая экономика? Это глобальная система отношений, объединяющая страны и включающая продажу и покупку товаров, услуг, труда, передвижение капиталов, обмен интеллектуальной собственностью и многое другое. В течение последних десятилетий рост мировой экономики обеспечивался ростом глобализации. Самый понятный показатель — ​ это рост мировой торговли. При этом меняется структура торговли, в свою очередь, влияющая на структуру ВВП: сокращается доля развитых стран, усиливается роль развивающихся. Появилось даже понятие «лидеры нового века» — ​это семерка наиболее перспективных развивающихся стран. Кроме Китая, в нее входят Бразилия, Индия, Индонезия, Мексика, Турция и Россия. Совокупная доля этих стран в мировом ВВП за последние 20 лет увеличилось с 11 % до 28 %. А доля США, например, за это время снизилась с 30 % до 24 %. Россия за последние 20 лет существенно нарастила экспорт: в реальном выражении он вырос более чем в два раза, его номинальный объем увеличился в пять раз. Мы построили открытую национальную экономику, глубоко и многосторонне интегрированную в мировую. Россия занимает первое место в мире по экспорту пшеницы, природного газа, минеральных удобрений, второе место — ​по экспорту нефти и нефтепродуктов, третье место — ​по экспорту угля. Мы крупнейшие экспортеры черных и цветных металлов: палладия — ​для автопрома, никеля –для сталелитейной промышленности и производства батарей, титана — ​для авиации, урана и инертных газов — д ​ ля производства полупроводников. Глобальная тенденция, особенно заметная в последние годы,— ​рост мировой инфляции, ускорившийся с конца 2020 года. В большинстве стран растут цены. Сильнее всего подорожали газ (в 19 раз), нефть и удобрения (в три раза), металл (на 87 %). Совокупный индекс цен на продовольствие вырос на 74 %. Таких темпов роста инфляции мир не видел лет 40. Инфляция растет из-за мягкой денежно-­кредитной политики, которую проводили ключевые центробанки и федеральные резервные системы разных стран. Мир находится сейчас в конце длительного цикла нулевых процентных ставок (а были в истории и периоды отрицательных), который привел к ускоренному накоплению мирового долга. Долг копили все: домохозяйства, беря ипотеку; компании — н ​ екоторые из них могут

ATO M I C E X P E RT. C O M

существовать только при нулевых кредитных ставках; государства — ​причем во время пандемии они брали займы не у финансовых организаций, а напрямую у центробанков. В результате разогрелась инфляция. В Соединенных Штатах она превысила 8 %. Совокупный мировой долг подходит к отметке 300 % от мирового ВВП — ​ у развитых стран он выше, у развивающихся пока ниже, но тенденция одна. Наряду с этим в последние пять лет наблюдается снижение темпов производительности труда, в целом ведущее к замедлению роста мировой экономики. На стагнирующих рынках обостряется конкуренция. Климатическая повестка также существенно изменила структуру мировой экономики. Многие страны поставили перед собой цель достичь углеродной нейтральности. Некоторые (в основном развитые) пошли по пути сокращения выбросов СО2 и уменьшения доли ископаемых источников в своих энергетических корзинах. Однако с экономической точки зрения самый эффективный способ произвести энергию — ​это как раз использование «грязных» источников. Для того чтобы стимулировать развитие возобновляемых и «чистых», но дорогих видов генерации, в западных странах была придумана система «углеродного налога». Одно из следствий этой меры — ​увеличение стоимости электроэнергии. Группа развивающихся стран исходит из другой концепции: предлагается учитывать не только выбросы, но и поглощение СО2. Для России как для страны с большим объемом лесных ресурсов важно развитие поглощающих способностей природных систем. Отмечу, что Россия — ​один из лидеров климатической повестки. С 1990 (принятого в мире за точку отсчета) по 2020 год мы практически в два раза сократили выбросы за счет обновления промышленности и бережного отношения к лесам. В прошлом году в России была принята национальная стратегия низкоуглеродного развития. К 2060 году Российская Федерация должна стать полностью углеродонейтральной страной. Предполагается, что мир будет постепенно отказываться от углеводородов: сократятся добыча и экспорт угля, будет стагнировать экспорт нефти и нефтепродуктов. При этом вырастет экспорт газа, в первую очередь СПГ как переходного топлива. Это тоже важный момент: сегодня в условиях санкций сокращается потребление наших энергоресур-

Максим РЕШЕТНИКОВ, глава Минэкономразвития

77

В З ГЛ Я Д

сов, однако мы понимали, что рано или поздно это произойдет, и готовились. Еще одна важная тенденция — ​демографическая. К 2050 году численность населения старше 65 лет в мире увеличится вдвое по сравнению с 2019 годом и достигнет 1,5 млрд человек. С одной стороны, это открытие новых возможностей: опережающие инвестиции в здравоохранение, в социальное развитие, увеличение продолжительности активной жизни населения. С другой стороны, растет демографическая нагрузка на экономически активное население; усиливаются миграционные процессы, так как некоторые государства привлекают образованную молодежь из других стран. В целом конкуренция за человеческий ресурс будет увеличиваться. Это может привести к росту социальной напряженности. Во время пандемии коронавируса все процессы, о которых я говорил выше, ускорились, плюс произошли другие существенные изменения. Так, были нарушены механизмы цепочек добавленной стоимости, цепочек поставок. Пандемия ускорила цифровизацию — ​в этом плане Россия за последние два года сделала рывок вперед, сопоставимый с предыдущей пятилеткой. К концу прошлого года мировая экономика начала восстанавливаться после пандемии. В 2021 году глобальный ВВП рос быстрее, чем в допандемийном 2019‑м. Восстановление шло неравномерно, ситуация оставалась хрупкой, прежде всего из-за новых волн пандемии, высокой неопределенности цен. В этом году ситуация усугубилась беспрецедентными санкциями, примененными к нашей стране. Санкции коснулись финансов, экспорта, импорта, существенно затронули логистику и другие процессы. Они имеют последствия и для мировой экономики. В первую очередь, это резкий рост цен на базовые товары во всем мире. Сильнее всего пострадают регионы — ​импортеры сырья:

78

Европа, Центральная Азия, Ближний Восток и Северная Африка. Особенно высок риск роста цен на продовольствие. Из-за кризиса, вызванного пандемией, многие европейские заводы по производству минеральных удобрений встали. Россия — ​один из крупнейших поставщиков удобрений — ​сейчас, в условиях нарушенной логистики, испытывает проблемы с поставками. А ведь урожайность напрямую зависит от удобрений. Также нарушается логистика энергоносителей, растет стоимость их доставки, что, конечно, сказывается на их конечной стоимости. Инфляционный рост приобретает устойчивый характер. А это значит, что в конечном итоге за всё заплатят потребители, причем не только в Европе, но и в развивающихся странах. У России есть опыт развития в условиях санкций еще с 2014 года. Сейчас ограничения коснулись более 7 тыс. российских юридических и физических лиц. Тем не менее российская экономика продемонстрировала устойчивость. Ситуация на валютном и финансовом рынках стабилизировалась. Не произошло резкого сокращения производства, безработица не выросла. Инфляция замедляется, снижается ключевая ставка, руб­ль укрепляется. Мы выдержали первый удар санкций, запустили процесс адаптации экономики. Мир останется глобальным, несмотря на все конфликты. Мир не раз через это все проходил, но, конечно, уже не будет прежним. Производители найдут новые рынки сбыта, цены на товары достигнут равновесных значений, ­где-то увеличится производство, ­где-то сократится потребление. Отстроятся новые цепочки поставок. Инвесторы с учетом возросших рисков переоценят свои инвестиционные проекты. К­акие-то рынки откроются, ­какие-то — ​сократятся. Произойдет переориентация на страны Юго-­ Восточной Азии, Ближнего Востока, Африки, Индии, Центральной Азии.

№4–5 (98) 2022

В З ГЛ Я Д

Тема лекции: «Человеческий капитал» Как строилась человеческая жизнь раньше? Детский сад, школа, институт, работа, пенсия. В современном мире эта парадигма меняется. С одной стороны, молодежь часто совмещает учебу и работу, причем это не просто подработка, как было в мое время, а полноценный поиск себя на профессиональном поприще. С другой стороны, по достижении пенсионного возраста люди, не желая терять привычный уровень доходов и зависеть от детей, продолжают работать. Это явление называется «серебряной экономикой». Таким образом, сегодня среди работников не всегда доминируют люди среднего возраста; работодателям нужно уметь работать и с молодежью, и с пожилыми людьми. Последних важно научить адаптировать имеющиеся у них навыки к цифровой среде. Сейчас производительность труда в России ниже, чем в большинстве развитых стран. Мы мало работаем. Это не значит, что рабочий день должен длиться 16 часов вместо восьми, просто мы поздно начинаем карьеру и рано ее завершаем. Нужно максимально задействовать человеческий капитал, в том числе и нишу «серебряной экономики». Вернемся к тенденциям на рынке труда России, которые будут усиливаться к концу десятилетия. Во-первых, это всё, что связано с цифровизацией: внедрение цифровых сервисов, работа с большими данными. Тут молодежи гораздо легче освоиться, чем людям старшего возраста. Второй тренд — ​изменение традиционных форм занятости. Раньше стандартной была ситуация, когда человек имел только одну запись в трудовой книжке: куда трудоустроился после вуза, там и проработал всю жизнь. Такая картина, кстати, до сих пор характерна для некоторых стран, например, для Японии. Однако в России всё изменилось: людям не выгодно иметь длинный трудовой стаж в одной компании, особенно работникам высокотехнологичных сфер. Третья тенденция — ​интеграция самозанятых в бизнес-­процессы крупных компаний. Часто оказывается, что таким компаниям нанимать специалиста на постоянной основе нет смысла, потому что для него нет стопроцентной загрузки. Разумнее оформить его частичную занятость. Да и сами высококвалифицированные специалисты стремятся продать свое рабочее время дороже и совмещают работу в нескольких компаниях, благо, глобализация рынка труда это позволяет.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Поэтому сегодня требования, которые соискатели предъявляют к вакансиям, изменились: теперь это не просто возможность работать в комфортном офисе (как было раньше), а должность, позволяющая строить гибкий жизненный график. Все эти тенденции так или иначе влияют на российский рынок труда, состоящий из трех больших блоков. Во-первых, это работники госсектора; во‑вторых, сотрудники частных компаний, коммерческого сектора; и в‑третьих, это «серая экономика» — ​то есть люди, которые никак не оформлены и не платят налогов, но на ­что-то живут. Большинство соискателей предпочитают искать работу во втором, коммерческом блоке: там, как правило, выше заработная плата и больше возможностей для самореализации. Ожидается, например, что к концу 2020‑х в России будет больше 10 млн самозанятых — ​часть их перейдут в «коммерческий» блок из «серого» в связи с уменьшением налоговых ставок. Сейчас в стране начинает остро ощущаться нехватка людей рабочих специальностей. Думаю, в ближайшие годы стоит ожидать существенного подъема зарплат в этой сфере. Также в пандемию выросли расходы на здравоохранение, поэтому в ближайшие десятилетия будет большой спрос на работников медицины, и уровень их зарплат также будет значительным. В России сегодня очень низкий уровень безработицы. К сожалению, иногда это обусловлено тем, что предприятия, испытывая трудности, не увольняют людей, а переводят их на частичную занятость: формально человек трудоустроен, фактически — т​ еряет в зарплате. По этой ситуации мы прогнозируем два возможных сценария. Первый — ​в се остается как есть; второй — ​исходя из максимы «лучше ужасный конец, чем ужас без конца»: сотрудников увольняют, одномоментно уровень безработицы сильно поднимается, зато потом уволенные могут найти новую работу. Один из острых вопросов сегодняшнего дня: насколько критичен уход иностранного бизнеса из страны с точки зрения человеческого капитала и занятости? Ответ: в целом не критичен. Общее число работающего населения России — ​72–73 млн человек, из них сотрудники уходящих из России компаний — д ​о 2 млн человек. Часть рабочих мест сохранится в результате смены собственника и подобных манипуляций с брендами. Проблема в другом: исчезают целые технологические цепочки,

Владислав ОНИЩЕНКО, президент фонда «Центр стратегических разработок»

79

В З ГЛ Я Д

в результате страдают отрасли — ​причем не только IT, но и, например, инженерный сектор, связанный с обслуживанием оборудования. Если специалист работал со сложным специализированным оборудованием, которое выпускала одна-единственная компания, и она ушла из России — э​ тот специалист и его коллеги теряют рабочие места. Они вынуждены либо искать себя в другой профессии, либо эмигрировать. Так что есть риски не только сокращения рабочих мест, но и потери навыков, квалификации, опыта.

Также непростая ситуация сложилась для сотрудников крупных компаний из сфер логистики, торговли, общепита. Такие компании присутствовали в большинстве регионов страны. Если они окончательно уйдут из России, это будет, с одной стороны, ударом для региональных рынков; с другой, потерявшие работу сотрудники этих компаний на ­какое-то время останутся безработными, потому что одномоментно трудоустроить такое количество людей невозможно. Безусловно, правительство знает об этих проблемах и принимает меры для их решения.

Тема лекции: «Достижения российских ученых»

Александр СЕРГЕЕВ, президент РАН

80

Наука многогранна. Она нужна везде: и в космосе, и на Земле, при изучении человека и общества. Начну, наверное, с космоса. Есть дальний космос — д ​ ругие звезды и галактики; есть космос в пределах нашей Солнечной системы; есть ближний космос — ​околоземное пространство, возможности использования которого в последнее время все более актуальны. Информацию из дальнего космоса мы получаем, улавливая излучение в разных длинах волн: это могут быть длинные радиоволны, волны оптического диапазона и очень короткие — ​излучения рентгеновского и гамма-­диапазонов. Кроме электромагнитного излучения, есть еще гравитационные волны, образующиеся при перемещении больших масс во Вселенной. Такие волны улавливают с помощью специальных гравитационных детекторов. И еще один канал получения информации — ​это нейтрино, чрезвычайно интересные частицы, до сих пор до конца не изученные. Россия — л ​ идер в изучении дальнего космоса посредством рентгеновского и гамма-­диапазонов. В 2019 году был запущен космический аппарат «Спектр-­РГ». (Российско-­немецкая обсерватория, состоящая из двух рентгеновских телескопов: немецкого eROSITA и российского ART-X. — ​Прим. ред.). «Спектр» — ​это серия аппаратов. Очень эффективно отработал «Спектр-­Р» в радиодиапазоне, следующим будет «Спектр-­УФ» в ультрафиолетовом. «Спектр-­РГ» — у​ никальный аппарат. Он находится в точке Лагранжа системы «Солнце — ​Земля». (Точки Лагранжа — ​это точки

между двумя массивными телами, в которых третье тело, обладающее малой массой, не испытывает воздействия никаких сил, кроме гравитационных. Таких точек в Солнечной системе четыре, две из них расположены на расстоянии 1,5 млн км от Земли. — ​Прим. ред.). Космический аппарат, помещенный в такую точку, может оставаться неподвижным, тратя минимум энергии. С помощью «Спектра-­РГ» уже обнаружены миллионы новых объектов Вселенной: черные дыры, квазары (активные ядра далеких галактик) и т. д. Следующий результат, о котором я хочу рассказать, также связан с космическим направлением: это изучение нейтрино, неуловимых частиц. Их огромное количество, но они очень слабо взаимодействуют с окружающими веществами. Выяснилось, что, когда нейтрино сталкиваются с ядрами атомов, оттуда вылетают заряженные частицы, создающие свечение — ​эффект Черенкова–Вавилова. На этом эффекте основано действие черенковских детекторов нейтрино, регистрирующих образующиеся фотоны. Лучше всего свечение заметно в прозрачном веществе. Но для того чтобы «поймать» как можно больше нейтрино, необходим огромный объем чистого вещества — ​в оды или льда. На Земле существует несколько зон, где такие объемы доступны. Одна из них — А ​ нтарктида. Там, на станции Амундсен–Скотт, расположена нейтринная обсерватория IceCube, причем детектор находится глубоко в толще арктического льда. Другая нейтринная обсерватория находится в России, на дне озера Байкал. Она была открыта в марте прошлого года. Это крупнейшая подобная

№4–5 (98) 2022

В З ГЛ Я Д

установка в Северном полушарии. Теперь за счет коллаборации с IceCube и другими детекторами мы можем получать информацию о событиях, происходящих в далеком космосе, и изучать свой­с тва нейтрино. Теперь расскажу об исследованиях экзопланет — ​то есть планет, находящихся вне Солнечной системы. Оказалось, что на многих экзопланетах такие же физические и химические условия, как на поверхности Земли — а ​ значит, в теории там может существовать разумная жизнь. Известно уже более 5 тыс. экзопланет, несколько новых открыли в прошлом году наши ученые. Мы изучаем экзопланеты, в частности, этим занимается Специальная астрофизическая обсерватория, расположенная на Кавказе. Здесь находится самый большой в Евразии телескоп БТА с диаметром главного зеркала 6 метров. Перейдем к ближнему космосу. В прошлом году в России произошло важное событие: был осуществлен запуск метеоспутника «Арктика-­М». Арктика — ​это «кухня мировой погоды», поэтому изучение происходящих там процессов важно для понимания климатических изменений на всей планете. «Арктика-­М» работает на высокоэллиптической орбите и позволяет вести наблюдения с хорошим пространственным и временным разрешением. В следующем году будет запущен второй такой же спутник, а запустив четыре, мы будем знать и мониторить всё: состояние льдов, ситуацию на Северном морском пути и т. д. Как вы наверняка знаете, весь мир сейчас активно борется с изменением климата, ищет пути сократить углеродный след. Летом прошлого года участники экспедиции в Кар-

ATO M I C E X P E RT. C O M

ском море сделали важное открытие в этом направлении. Оказалось, что 1 м2 водной поверхности депонирует (связывает) больше углерода, чем 1 м2 сельскохозяйственных угодий. В России огромна территория внутренних морей: площадь только Охотского моря приблизительно равна площади всех сельскохозяйственных угодий. Вернемся на Землю. Недавно наши ученые создали уникальный беспилотный летающий аппарат на основе циклических движителей — ​циклокар. Идея эта не нова. Еще в 1909 году российский военный инженер Евгений Сверчков построил первый в мире циклолет, но взлететь он, к сожалению, не смог. Теперь, благодаря использованию современных технологий и новейших материалов, идея стала осуществимой. Изготовлен первый летный прототип циклокара (он был продемонстрирован на выставке «Армия 2020». — ​Прим. ред.). Этот аппарат состоит из четырех симметричных движителей. За счет высокоточной цифровой настройки и постоянного контроля углов расположения лопастей достигается потрясающая маневренность. Циклокар может зависать в воздухе, «причаливать» к стене, садиться на наклонную поверхность. Прототип пока небольшой, весит 50 кг, однако уже изготовлен движитель большего размера, позволяющий перейти к созданию аппарата весом около 2 тыс. кг. Такие машины будут отличным подспорьем в работе служб экстренного реагирования: пожарных, спасателей. Весь мир проходит через пандемию коронавируса. В прошлом году усилия наших биологов и медиков были сосредоточены на

Нейтринный телескоп Baikal-GVD

81

В З ГЛ Я Д

создании новых лекарств для борьбы с вирусом. Россия достигла выдающихся успехов в разработке вакцин, которыми мы обеспечили и другие страны. Однако никто не знает, какой вирус появится завтра или через 10 лет. Поэтому важно разрабатывать универсальные лекарственные платформы, и у российских ученых есть передовые наработки в этом направлении. Как известно, коронавирус проникает в клетку через рецептор АСЕ2. Но перед тем как «прицепиться» к нему, он «садится» на поверхность клетки, на так называемый гепарансульфатный комплекс. Ученые Федерального центра биотехнологий предложили лекарство, блокирующее поверхность этого комплекса и не позволяющее вирусу «зацепиться» за рецептор. Препарат уже изготовлен и успешно испытан на широком классе вирусов: гепатита, герпеса, папилломы человека и т. д. Пройдены доклинические испытания, в этом году стартуют клинические. Наука — э​ то не только фундаментальные, но и прикладные исследования. Наши химики недавно получили интересный результат по направлению рециклинга.

Как известно, при переработке нефти образуются два вида отходов: тяжелый гудрон с высоким содержанием углерода и полиэтилен, или полипропилен, с высокой концентрацией водорода. Выяснилось, что если подобрать подходящий катализатор, то можно не просто переработать эти отходы, но и получить из них новый вид топлива. Сейчас в Татарстане запускается завод, который будет работать по этой технологии. И в заключение коротко расскажу об успехах в области гуманитарных наук. В Улан-­Удэ работает Фонд Института монголоведения, буддологии и тибетологии, обладающий самой большой в мире коллекцией древних тибетских рукописей — ​сотнями тысяч томов. Большинство из них не расшифрованы. На расшифровку одного тома у специалиста могут уйти годы. Но наши ученые применили возможности искусственного интеллекта: взяли 500 уже расшифрованных текстов и «обучили» на них машину. Теперь программа расшифровывает символы с точностью до 94 %. Этот метод можно использовать и для расшифровки текстов, написанных на других древних языках.

Тема лекции: «Экономическая политика: преодоление вызовов и новая реальность»

Максим ОРЕШКИН, помощник президента РФ, заместитель председателя Наблюдательного совета общества «Знание»

82

В конце февраля западные страны объявили о санкциях в отношении России. Их больше тысячи. Тем не менее ВВП в I квартале вырос на 3,5 % к уровню прошлого года. Инфляция после скачка цен в феврале — ​марте начала снижаться, безработица сегодня ниже уровня начала года. Почему прогнозы тех, кто придумывал санкции, так кардинально разошлись с реальностью? Есть три ключевые причины. Первая: российская экономика подошла к текущим событиям хорошо подготовленной. Вторая: решения, принятые президентом по экономическим вопросам. Третья: экономические ошибки Запада. Это касается не только санкций, но и других глобальных трендов: инфляции, продовольственного кризиса. Россия быстро преодолела последствия пандемии. Мы вошли в 2022 год с рекордно низкой безработицей, с уверенным экономическим ростом, сильным платежным балансом. Бюджетное правило позволило быстро стабилизировать валютный курс. Сейчас у нас в бюджете есть деньги на поддержку экономики. Россия самообеспечена ключевыми ресурсами: энергией, продовольствием, базовыми

материалами. Понятно, что наша страна — ​ крупнейший производитель углеводородов, атомной энергии, других источников — ​ с энергетикой у нас никогда не было проблем. Но продовольственное самообеспечение — ​результат действий за последние восемь лет. Это же касается базовых материалов, металлов, продуктов нефтегазохимии. Россия технологически независима в плане базовых сервисов. У нас есть собственная платежная система — ​с уходом Visa и Mastercard в жизни россиян ничего не изменилось. Конечно, в этом направлении еще есть пробелы — ​например, мы пока не производим микроэлектронику. Один из самых больших рисков для нашей экономики — с​ тресс финансового сектора; мы видим сильное снижение кредитной активности. Многие отрасли экономики столкнулись с разрушением производственных цепочек, логистики, необходимостью поиска новых партнеров, отсутствием комплектующих. Чтобы помочь бизнесу, был принят ряд решений, упрощающих работу таможни, улучшающих ситуацию с внешними экономическими платежами и т. д.

№4–5 (98) 2022

В З ГЛ Я Д

Сейчас ситуация на рынке стабилизировалась, инфляция идет вниз. Было много негативных прогнозов по инфляции — ​20–25 %. Уже можно уверенно сказать, что по итогам 2022 года инфляция не превысит 15 %. Еще одна важная мера — ​максимальная загрузка спросом внутренних производств. Президент поддержал решение продолжать поддерживать программы развития, сделать бюджет источником ликвидности для экономики. В итоге значительные средства направлены на ряд инфраструктурных проектов, в частности, на строительство дорог. Один из ключевых рисков, стоявших перед нами, — в ​ озможность образования дефицита на внутреннем рынке. Это было связано с тем, что поставки ряда товаров прекратились, многие бренды ушли. Для предотвращения этого был введен ряд дополнительных мер, таких как параллельный импорт, снижение таможенных пошлин, повышение порога беспошлинной торговли на интернет-­площадках. Сейчас поставки начинают увеличиваться. Это ведет к снижению цен и общей стабилизации ситуации. Приоритетное направление — ​поддержка уровня доходов населения. На одном из первых антикризисных совещаний в начале марта президент поставил цель добиться снижения бедности и неравенства. Практически сразу было принято решение о масштабном расширении программы поддержки нуждающихся семей с детьми. Если раньше пособия получали дети до семи лет, то теперь — д ​ о 16. Выплаты уже начались. Это решение важно не только с социальной, но и с экономической точки зрения: спрос родителей и подростков направлен в первую очередь на отечественные товары, а это значит, что российские предприятия получат выручку и смогут адаптироваться к новым условиям. Я вижу несколько этапов нынешнего кризиса. Первый, который мы успешно проходим, — ​противодействие экономическому блицкригу. Второй этап — ​прекращение циклического спада. Один из ярких примеров такого спада — ​пандемия 2020 года, когда население значительно сократило объем трат, компании потеряли уверенность в будущем. В этой ситуации государство должно замещать расходы частного сектора. Сейчас мы также активно реализуем эти меры. Во-первых, ведется масштабное расширение программы субсидированного кредита. Во-вторых, в апреле было принято экстраординарное решение: предоставить кредиторам отсрочку по уплате страховых взносов на 1,7 трлн руб. В-третьих, активизация бюджетных расходов: за апрель они выросли

ATO M I C E X P E RT. C O M

на 30–40 %. В-четвертых, снижение ставок по льготной ипотеке. Третий этап — в ​ осстановительный. Перед нами стоит задача стабилизации экономической активности по всем направлениям: восстановление потребительского спроса, доходов граждан, снижение бедности и неравенства, нормализация внешней торговли. До сих пор я слышу апокалиптические прогнозы, согласно которым ВВП упадет на 10–15 %. Я с этими прогнозами не согласен: по моей оценке, даже при пессимистичном сценарии, в этом году снижение ВВП не превысит 5 %. Экономика до конца III квартала 2022 года пройдет нижнюю точку и начнет восстанавливаться. Энергопотребление в этом году выше уровня 2021‑го; это говорит о том, что в целом экономическая активность если и снизилась, то незначительно. Был серьезный провал в апреле — ​ начале мая, но сейчас идет восстановление. Теперь — о ​ ситуации с безработицей. Во время пандемии количество безработных сильно повысилось: с 600–700 тыс. официально зарегистрированных безработных до 4 млн. Максимального уровня безработица достигла летом — о ​ сенью 2020 года. Тогда было принято решение о максимальном стимулировании экономики, позволившее довольно быстро вернуться к низкому уровню безработицы. Сейчас, конечно, тоже происходят увольнения, возникают простои на предприятиях, но такого всплеска безработицы, как во время пандемии, мы не наблюдаем. Ситуация полностью управляемая.

83

НАУКА

Экосистемы в вакууме Текст: Наталия АНДРЕЕВА Фото: Росатом, Successrockets.ru, Unsplash.com

Университетские экосистемы поддержки инноваций и стартапов даже в спокойные времена работают с переменным успехом. Нынешняя же турбулентность точно потребует новых подходов к трансферу университетских разработок в жизнь.

Многие страны мира, в том числе мировые научные лидеры, включая США и Китай, в последние годы постепенно трансформируют свою научно-­технологическую политику: на первое место выходит быстрый и эффективный трансфер технологий «из науки в жизнь», который мог бы обеспечить понятный вклад в экономическое развитие. США и ЕС централизируют управление трансфером, инвестируют в экосистемы поддержки инноваций; Китай вкладывает огромные деньги в венчур, в продуктовые мегапрограммы класса

84

«наука + инжиниринг» и ставит в центр инновационного процесса крупные промышленные компании. Отдельное место в этих процессах занимают университеты — ​не только с точки зрения привычной связки «университет — ​наука — ​ инновации», но и с точки зрения специализированных инструментов и инфраструктур, которые (по идее) должны помогать развивать университетское предпринимательство — ​ и, соответственно, обеспечивать трансфер университетских инноваций в реальный мир.

№4–5 (98) 2022

Н А УК А

Экосистема поддержки предпринимательства в университете Беркли (Калифорния) ПР О

ГРАММ

Ы П ОД Д Е Р Ж

КИ СТ

) Р.

СТ РА

РУ

КТ

А УР

СЕ

ТИ (И НВ

ЕС Т

П

РЫ

И

.) ПР

СОБЫТИЯ (КОНКУРСЫ

ТО

О

РЫ ,М

ЕН

История с университетским предпринимательством — ​очень давняя. Концепции «предпринимательского университета» и, шире, университетов как основных составляющих инновационной экономики уже несколько десятков лет: после принятия Акта Бэя–Доула (Bayh–Dole Act) в США в 1980 году коммерциализация научного знания, трансфер технологий, разработанных в университете, и создание университетских стартапов / спин-оффов довольно быстро стали мейнстримом, вой­дя в повестку научно-­технологической политики многих развитых стран. При этом универсальной модели предпринимательского университета нет и не предвидится. Но если забыть об «эффективном и продуктивном взаимодействии между университетами и индустрией», «тройной спирали» (triple helix), «проактивном подходе к инновациям», «стартап-­ культуре» и прочих абстракциях, то набор действий и подходов, применяемых университетами

ATO M I C E X P E RT. C O M

Ф

Batchery

/ СООБЩЕСТВА

Настройки по умолчанию

Berkeley Startup Cluster

ИН

СА П Р В К АМПУСЕ У П ЕД Е ЛА М И К А М

ППЫ

ЗА

Г РУ

, СЕ

ИЕ

МИ

НА

К ЕС НЧ

РЫ

И

ДЕ

У NSF LBNL Innovation & Cleantech I-Corps Pertnerships to Signatures Office Bakar Market QB3 Innovation Fellows Entrepreneurs Fellows Program Learn2 Discussion Program Launch Seminars IPIRAIPIRAOffice of Industry Alliances Berkeley Technology Office SBIR Entrepreneurship Licensing Program Symposium Berkeley Center for Global Postdoc Entrepreneurship Social Berkeley Entrepreneur Association & Technology Venture Startup Fair Program of Chinese Haas Competition Entrepreneurs Berkeley Lester Entrepreneurs LAUNCH Center Berkeley Expo Eta Kappa Nu Entrepreneurs Big Ideas@Berkeley Association INFUSION Berkeley Sigma Eta Pi Entrepreneurs SkyDeck Forum Venture Capital Startup@Berkeley Cal Founders Investment CITRUS Competition Agora Invention Entrepreneurs Venture Lab Startup Lab Corner Free House Berkeley Ventures QB3-CLSA Angel Accelerator Foundry@CITRIS Legal Hub Berkeley Network Haas Garage Venture Sandbox Suites QB3 Osage Fellows Incubator Network University NextSpace Partners Women WeWork Entrepreneurs Berkeley in Berkeley Cyclotron Emeryville Road Bio

Источник: офис университета Беркли по интеллектуальной собственности и индустриальным партнерствам.

для развития предпринимательства в 2020‑х годах, сводится к двум основным направлениям. Первое и самое очевидное — ​обучение предпринимательству, проходящее во всех мыслимых форматах и формах. Факультативные воркшопы по основам создания бизнеса, разработке продуктов, маркетингу и пр.; школы и интенсивы; спецкурсы; менторинг; полноценные образовательные программы (со степенями) и пр. Причем в последние годы разнообразие этих форматов увеличивается, хотя это кажется уже невозможным: в 2020–2021 годах появились «сквозные» курсы по предпринимательству на всех образовательных программах / специальностях (см., например, европейскую инициативу TRUE); предпринимательские стажировки (консорциум нескольких европейских университетов Inno4YUFE); смешанные программы по предпринимательству для студентов, преподавателей и исследователей (университетский консорциум TANDEM+) и пр.

85

НАУКА

Причины смерти стартапов (2000–2020), % фаундеров, считающих причиной провала тот или иной фактор; по результатам анализа 356 провалившихся стартапов Завершение финансирования

37

Отсутствие инвестора

31

Отсутствие бизнес-­модели

25,5

Отсутствие бизнес-­фокуса

23,9

Неподходящая команда

22,8

Конкуренция

21,7

Продукт не востребован рынком

20,1

Проблемы с маркетингом

19,8

Проблемы со стоимостью продукта

19,8

Проблемы с пивотом

19,3

Проблемы с UX

18,8

Отсутствие знания о потребителях

17,9

Неудачная географическая экспансия

17,7

Конфликт между инвесторами и командой

16

Юридические проблемы

16

Провальный пивот

13,9

Отсутствие нетворкинга

12,8

Нехватка личного интереса

12,8

Несвоевременный продукт Выгорание

12,2 10,3

Источник: Н. Андреева / «Атомный эксперт» по данным исследования Wilbur Labs.

При этом, конечно, никто в университетах не задается философским вопросом: реально ли научить студентов, исследователей и вообще кого бы то ни было «предпринимательству»? Может быть, «предпринимательство» — ​производная от личных особенностей человека (а также его окружения, общей институциональной ситуации в стране и прочих факторов, не имеющих ровно никакого отношения к образовательным курсам и программам)? Во всяком случае,

86

вопрос этот не задают вслух. Потому что это очень глубокая кроличья нора, и если пытаться найти ее дно, то не исключено, что в результате разбирательств многие образовательные программы по предпринимательству можно будет просто закрыть. Второе большое направление — р ​ азвитие в университетах инфраструктур, долженствующих поддерживать предпринимательские инициативы / стартапы, создаваемые студентами или университетскими исследователями. Центры трансфера технологий, бизнес-­ инкубаторы, научные парки, технопарки, офисы «технологического брокерства», подразделения по интеллектуальной собственности / патентные офисы, специализированные грантовые фонды для исследователей — в ​ ариаций на тему поддержки университетского предпринимательства и инноваций очень много. И, как и в случае с предпринимательским образованием, за скобками остается философский вопрос: «Должны ли исследователи становиться предпринимателями?» Ну, и еще один вопрос, более прикладной: «А правда ли, что инновационные инфраструктуры помогают потенциальным предпринимателям от науки?»

Централизация — ​зло

Ответ на последний вопрос — ​«нет»: в основной своей массе университетские инновационные инфраструктуры и внутренние экосистемы не особо помогают студентам и исследователям / преподавателям становиться предпринимателями. Связано это, в первую очередь, с практически повсеместным распространением централизованных инфраструктур (один центр трансфера / бизнес-­инкубатор / акселератор / нужное вписать — н ​ а университет). Хотя даже простой здравый смысл подсказывает, что децентрализованные инновационные экосистемы, состоящие из «подразделений при подразделениях», куда эффективнее. Во-первых, институты, факультеты, кафедры и прочие академические единицы обладают глубокой экспертизой в своих научных и технологических областях. Во-вторых, именно с ними связаны профильные сообщества и неформальные сети отношений, в которые входят коллеги по цеху, выпускники, представители профильных индустрий, потенциальные инвесторы и пр., и никакие центры трансфера или бизнес-­инкубаторы с ними в этом не сравнятся. В-третьих, только академические подразделения могут готовить потенциальных «коммерциализаторов» от каждой конкретной научной дисциплины — ​опять же, по причине глубокой экспертизы и связанности с сообществами. Сравнительно большая эффективность децентрализованных инфраструктур / экосистем

№4–5 (98) 2022

Н А УК А

косвенно подтверждается примерами известных «предпринимательских университетов»: в Массачусетском технологическом институте действует около 40 программ и подразделений, связанных с поддержкой предпринимательства (девять специализированных центров, 16 клубов, пять конкурсов и пр.), в Стэнфорде — ​30, в университете Беркли — ​порядка 40. Конечно, остается открытым вопрос: с чем именно связаны успехи Стэнфорда, Беркли и пр.— ​с развитыми внутренними экосистемами поддержки инноваций / предпринимателей, с близостью к центрам рынков и венчурному капиталу или просто с тем, что они привлекают самых активных и инициативных людей? Кроме того, как показало недавнее исследование 187 европейских и японских центров трансфера технологий (ЦТТ) «Результативность деятельности университетских центров трансфера технологий» (Performance of university technology transfer offices: evidence from Europe and Japan, 2020–2021), основной фактор, определяющий успешность деятельности ЦТТ,— ​это их включенность в жизнь университета: связи, «вхожесть» в научные сообщества, доверие исследователей к сотрудникам ЦТТ и пр. То есть все те чисто социальные механизмы, которые лучше всего работают в децентрализованных и узко специализированных подразделениях. Интересно, кстати, что на результативность японских университетских ЦТТ практически не влияют имеющиеся патенты и управление патентным портфелем, а европейским ЦТТ эта функция ­прямо-таки вредит: чем больше внимания ЦТТ уделяет патентам, тем хуже у него с трансфером технологий. Конечно, централизация инфраструктур / экосистем поддержки происходит в университетах не от хорошей жизни: децентрализованные экосистемы — э​ то дорогое удовольствие. Кроме того, многие академические подразделения просто не обладают необходимой «человеческой» и финансовой мощностью. Если кафедра или факультет генерирует одного потенциального предпринимателя раз в пять лет, то кормить ради этого отдельное факультетское подразделение по коммерциализации / трансферу — ​очень сомнительная затея.

Не тогда, не там, не с теми

Несмотря на всё это, теоретически даже централизованные инновационные инфраструктуры и экосистемы в университетах могли бы быть эффективными — ​за счет уже упомянутых выше социальных связей и доверия, которые местами могли бы восполнить (и, судя по всему, в некоторых случаях успешно восполняют) отсутствие глубокой научной или рыночной экспертизы. При условии, что в университетах есть потенциальные предприниматели.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Количество фаундеров стартапов (2006–2021) среди выпускников бакалаврских программ предпринимательских университетов (ТОП-50), чел. Стэнфорд (№1)

1643

Беркли (№2)

1548

Гарвард (№3)

1275

MIT (№4)

1250

Университет Пенсильвании (№5)

1142

Университет Флориды (№46)

311

Университет Британской Колумбии (№47)

310

Тафт (№48)

307

Университет штата Нью-Йорк (№49)

306

Тринити-колледж (№50)

302

Источник: Н. Андреева / «Атомный эксперт» по данным агентства PitchBook (2021).

Но у университетских инфраструктур, которые должны поддерживать предпринимателей, есть еще одна беда, универсальная для всех инновационных экосистем и не связанная с централизацией / децентрализацией. Инфраструктуры / экосистемы поддержки, как правило, работают вообще не с теми проблемами, над решением которых бьются предприниматели и стартапы. Бизнес-­инкубаторы помогают фаундерам стартапов формировать команды и проверять бизнес-идеи; акселераторы «прокачивают» команды (занимаясь, по сути, образованием); центры трансфера технологий помогают с коммерциализацией результатов интеллектуальной деятельности (РИД). При этом в конечном итоге команды потенциальных стартапов получают, в лучшем случае, возможность протестировать свои бизнес-­гипотезы на инвесторах — ​и, если повезет, договориться о финансировании. Большинство проблем у стартапов начинается после получения финансирования: больше трети провальных стартапов получают стартовое финансирование, но не доживают до следующих раундов; основные сложности — ​отсутствуют нормальная бизнес-­модель и нормальный продукт, востребованный рынком и соответствующий рыночным требованиям (цена / качество, своевременность и пр.).

87

НАУКА

Количество новых компаний (на 1 тыс. чел.)

2015

5 7,7

3,2 2016

5

5,2 2,8

2018

5,3

8,2 8,7

8,1

2,2 2019

Слабое звено

8,3 8,1

3 2017

8,5

5,5

8,1

2 2020

12 13,2

8

12,5

1,5 2021

10,2

8,5 1,6

США

Германия

Франция

16,2 14,6

Россия

Источник: Н. Андреева / «Атомный эксперт» по данным OECD, ФНС РФ

Распределение финансирования исследований и разработок по секторам науки, 2020 (млн руб.)

8542,7 — сектор некоммерческих организаций 115667,8 — сектор высшего образования 385550,7 — государственный сектор 664773,1 — предпринимательский сектор

Источник: Н. Андреева / «Атомный эксперт» по данным НИУ ВШЭ (статистический сборник «Индикаторы науки 2022»).

Наконец, для того чтобы любая инфраструктура / экосистема поддержки работала, в университете (или, в случае с децентрализованными экосистемами, в отдельных его подразделениях) должна быть критическая масса потенциальных предпринимателей. И как раз с ­этими-то потенциальными предпринимателями — б ​ удущими фаундерами стартапов — б ​ ольше всего проблем. Людей со склонностью к предпринимательству мало. Даже ведущие мировые предпринимательские университеты «производят» не так много фаундеров, как хотелось бы: например, бакалаврские программы Стэнфорда, мирового лидера по «производству» фаундеров стартапов, дают около 110 выпускников в год (и 96 стартапов), что — н ​ а фоне общего количества их выпускников — н ​ е так уж много. Условные же середнячки, находящиеся в самом низу топа, ежегодно выпускают ­где-то по 20 человек — и ​ по 15–16 стартапов. Что касается еще одного потенциального источника фаундеров, а именно университетских исследователей, перспективность его неочевидна. В большинстве случаев образовательные программы по предпринимательству для исследователей — э​ то, как в том анекдоте, советы в духе «мышки, станьте ёжиками». Конечно, среди исследователей есть люди со склонностью к предпринимательству (как и в любых других сферах). Но количество их исчезающе мало. И кроме того, всегда есть риск потерять хорошего исследователя, получив при этом очень посредственного предпринимателя. Если обобщать, то в большинстве своем университетские экосистемы поддержки инноваций и предпринимателей а) слишком централизованы — и ​ не могут накопить необходимые для нормальной работы с исследователями, инвесторами и компаниями «социальный капитал» и экспертизу; б) решают не те проблемы, которые нужно и в) работают в условиях дефицита предпринимателей (особенно технологических). Отчасти поэтому, кстати, большинство развитых стран постепенно переориентируют научно-­технологическую политику в сторону системных инициатив по коммерциализации (от идеи до продукта) и большего вовлечения промышленных компаний (особенно Китай), не уделяя отдельного внимания университетам. И только Евросоюз привычно продолжает поддерживать университетские инновационные экосистемы в рамках специализированной инициативы Innovation Capacity Building for Higher Education программы Horizon Europe.

Большие российские надежды

За последние 20 лет в России были, кажется, опробованы почти все форматы поддержки

88

№4–5 (98) 2022

Н А УК А

инноваций и предпринимательства, как технологического, так и не очень. В стране создавались региональные фонды (очень немногочисленные), технопарки, технологические платформы, инновационно-­территориальные и промышленные кластеры, наноцентры (ФИОП «Роснано»). Университеты и научные центры тоже получили свою долю внимания — ​и свою долю инфраструктур и форматов: инжиниринговые центры и центры трансфера технологий, бизнес-­инкубаторы, НИУ, наукограды, НОЦы, международные лаборатории (мегагранты) и т. д., и т. п. К сожалению, ни один из этих форматов / инструментов не позволяет университетам и университетским инфраструктурам системно работать с проблемами технологического предпринимательства: наращивать глубокую научную и рыночную экспертизу, решать реальные задачи реальных предпринимателей — и ​ , что самое важное, ­откуда-то этих самых предпринимателей добывать (хотя, безусловно, и бизнес-­инкубаторы, и центры трансфера, и прочие форматы решают отдельные проблемы / задачи, связанные с предпринимательством в университетах). Хорошая же новость в том, что свежая стратегическая инициатива министерства науки и образования — «​ Платформа университетского технологического предпринимательства» — ​ предполагает появление в российских университетах нового формата инфраструктуры для предпринимателей. Причем такого, который справится со всеми проблемами: и с экспертизой / социальным капиталом, и с нехваткой предпринимателей, и с механикой поддержки, и с низкой выживаемостью стартапов. Речь, конечно же, идет о стартап-­студиях, которые, в отличие от привычных российским университетам бизнес-­инкубаторов, акселераторов и центров трансфера технологий, работают по совсем другой модели: создают стартапы с нуля, начиная с генерации бизнес-идей и заканчивая масштабированием производства. Иными словами, в основе их работы лежат не проектно-­образовательные программы для команд, а проактивный подход: быстрая генерация / проверка бизнес-идей (позволяет отсечь нежизнеспособные идеи) — ​и создание нескольких стартапов одновременно; причем основная цель студии — ​как можно скорее выйти из проекта, продав свою долю инвесторам. Стартап-­студии выступают как кофаундеры стартапов и берут на себя все рутинные / типовые операции на всех этапах жизненного цикла продукта и компании Ярче всего специфика формата проявляется в составах команд студий. Если, например, в случае технологического акселератора

ATO M I C E X P E RT. C O M

в команду входят лекторы, тренеры, менторы и пр., то команды стартап-­студий включают аналитиков, финансовых аналитиков, инженеров / разработчиков, UX- и промышленных дизайнеров, продакт-­девелоперов и продакт-­ менеджеров — ​словом, всех, кто нужен для превращения технологии (разработки) в рыночный продукт. Сами по себе стартап-­студии — н ​ е новый формат, особенно для мирового венчурного рынка (первым опытам такого рода ­где-то 25 лет), но университеты начали активно вкладываться в стартап-­студии не так давно. Массачусетский технологический институт открыл свою NYC Startup Studio только в 2017 году; примерно в это же время появились стартап-­ студии в Стэнфорде (Stanford Venture Studio) и других предпринимательских университетах.

Первый пуск суборбитальной ракеты NEBO 25 российской частной космической корпорации Success Rockets. 23 декабря 2021 г., Астраханская область

89

НАУКА

Количество фаундеров — ​выходцев из российских университетов, чел. МГУ

430

ВШЭ

250

МГТУ

180

МФТИ

170

СПбГУ

150

СПбПУ (СПб Политех)

110

МИФИ

90

ИТМО

80

МГИМО

75

НГУ

70

Источник: данные АЦ «Эксперт» (исследование «Рейтинг предпринимательских университетов и бизнес-школ — 2021»).

Количество МИПов, созданных российскими вузами, шт.

2009

45

2010

306

2011

325

2012

297

2013

214

2014

191

2015

150

2016

115

2017

75

2018

92

2019 2020 2021

67 33 37

Источник: Н. Андреева / «Атомный эксперт» по данным портала «Учет и мониторинг малых инновационных предприятий научно-образовательной сферы» (2022).

90

Как ни странно, в России первая стартап-­ студия «ТехноСпарк» (масштабный комплексный проект Фонда инфраструктурных и образовательных программ РОСНАНО в Троицке) появилась еще в 2012 году, причем работает она в самом инновационно-­емком и сложном секторе «глубинных технологий» (deep tech). За время своей работы «ТехноСпарк» создала более 110 технологических компаний, фактически став первым в стране масштабным «конвейером инноваций». Сейчас в России действуют еще несколько стартап-­студий, помимо «ТехноСпарка»: Digital Horizon, ADV LaunchPad, «Система‑2» и др., — ​но к 2022 году все они вместе создали не так много стартапов (около 30). Первая университетская стартап-­студия появилась в 2021 году — ​еще до старта «Платформы университетского технологического предпринимательства» — ​ в НИУ ИТМО. Есть основания надеяться, что стартап-­ студии — ​в отличие от многих других форматов — ​помогут российским университетам с технологическим предпринимательством. Во-первых, стартап-­студии решают самую острую проблему — ​дефицит предпринимателей, позволяя исследователям заниматься собственно исследованиями и разработками и участвовать в создаваемых на основе этих разработок технологических стартапах в самых разных форматах: в качестве научных консультантов, штатных разработчиков, сооснователей (кофаундеров). Проще говоря, исследователям не обязательно бросать научную деятельность и переквалифицироваться в предпринимателей; они сами определяют степень своего участия в стартапах и форматы партнерства с создаваемыми компаниями. Во-вторых, команды стартап-­студий «заточены» под быструю проверку бизнес-идей (и быстрый выход на MVP) — ​и создают компании только после того, как продукт пройдет проверку рынком. То есть стартап-­студии по определению не могут плодить нежизнеспособные компании для отчетности: бизнес-­модель и алгоритм работы студии подразумевают, что все компании на выходе будут вполне устойчивыми и инвесторы выкупят их. В-третьих, стоимость создания стартапа в студии «на круг» гораздо меньше, чем у других форматов (бизнес-­инкубаторы, акселераторы и пр.) — ​за счет того, что студия берет на себя все рутинные, типовые операции, начиная с рыночной аналитики и заканчивая HRом. И, наверное, самое важное: оператором конкурса на создание стартап-­студий будет не очередное АНО, а Фонд инфраструктурных и образовательных программ «Роснано», создавший первую российскую стартап-­студию и досконально знающий все сложности и под-

№4–5 (98) 2022

Н А УК А

водные камни, с которыми могут столкнуться российские университеты в процессе создания собственных студий. Справедливости ради надо сказать, что стартап-­студии — ​не единственный новый формат, решающий российские / университетские проблемы дефицита предпринимателей и нелюбви исследователей к ведению бизнеса. Например, одна из самых заметных инициатив, работающих с этой проблематикой, — п ​ рограмма / модель IGTech (Initiation Global Technology Business) Фонда «Сколково», Сколтеха и рижского «Реактора коммерциализации», в которой исследователи и предприниматели выступают как равноправные партнеры: первые отвечают за разработку технологий (того самого deep tech), вторые — ​за создание продукта, привлечение инвесторов, продажи и пр.; при этом доли в компании делятся поровну. Словом, есть основания для умеренного технологического и предпринимательского оптимизма.

Несколько «но»

Конечно, надо иметь в виду, что сами по себе стартап-­студии, сколь бы проверенным и эффективным инструментом они ни были, не станут «волшебной таблеткой» для решения всех проблем технологического предпринимательства в университетах. Потому что в этой

ATO M I C E X P E RT. C O M

теме есть несколько важных нюансов, и большая их часть работает не в пользу предпринимательства уже пару десятков лет. Во-первых, наша страна пока сильно недотягивает до зарубежных по уровню предпринимательской активности: количество новых предприятий на душу населения у нас в разы ниже, чем в так называемых развитых странах (США, Германии, Франции), — ​и более того, оно продолжает снижаться, в то время как у коллег и партнеров — ​неиллюзорно растет. Понятно, что всё это можно списать на «серую» экономику, которую «не видит» официальная статистика, на уникальный российский путь и на прочие удобные и ситуационно уместные заклинания. Но факт остается фактом. Во-вторых, если верить исследованию аналитического центра «Эксперт» («Рейтинг предпринимательских университетов и бизнес-школ — ​ 2021»), с 2013 года наблюдается устойчивый тренд к оттоку стартапов из России: в 2021 году 75 % стартапов российского происхождения были локализованы за пределами страны. Еще интереснее обстоит дело с финансированием: в 2011–2021 годах «российские» деньги в среднем составляли 12 % от инвестиций в стартапы российского происхождения, а в 2020–2021 годах — ​всего 8 %. Иными словами, стартап-­активность в России в ­ се-таки есть, просто она работает

91

НАУКА

на обогрев космоса и чужих инновационных экосистем: ограниченный национальный рынок с его невысоким спросом на инновации и высокотехнологичные продукты / решения (и в b2b, и в b2c), бесконечное перетряхивание институтов развития, ограниченный венчурный рынок и не самые блестящие экономические перспективы сделали миграцию перспективных стартапов практически неизбежной. С учетом далеко не радужных перспектив российского венчура (который на фоне происходящего потеряет, как минимум, треть денег — ​практически все иностранные инвестиции, составлявшие порядка 30–35 %), вообще непонятно, за счет чего будут выживать стартапы, хоть университетские, хоть любые другие. Не говоря уже о том, что российская наука много лет работала на глобальную повестку и местами — н ​ а глобальные технологические цепочки, далеко не всегда актуальные для отечественной промышленности. В-третьих, есть подозрение, что российскому венчуру в целом и университетским инновационным экосистемам в частности не хватает диверсификации / децентрализации. Один бизнес-­инкубатор на всех неэффективен: у раз-

92

ных индустрий / научных дисциплин — ​разные требования чуть менее чем ко всему, начиная с инженерного обеспечения площадей под лаборатории и заканчивая объемами финансирования и сроками окупаемости. Кстати, отчасти поэтому в том же Китае такое разнообразие венчурных фондов и прочих форматов поддержки инноваций / технологического развития / предпринимательства: как технологическая, так и рыночная экспертиза далеко не универсальны; невозможно одной рукой развивать стартапы для животноводства, а второй — ​изобретать метаматериалы для космоса (разве что это одна и та же технология, применяемая в разных областях). В-четвертых, стартап-­активность и трансфер технологий из науки в жизнь прямо зависят от объемов финансирования этой самой науки. На долю российских вузов приходится всего порядка 10 % «научных» денег, имеющихся в стране; в США этот показатель составляет около 12 %, в Германии — ​порядка 17 %, во Франции — ​более 20 % и т. д. В абсолютных показателях ситуация выглядит ненамного лучше: по данным НИУ ВШЭ («Вузовская наука в России и мире», 2021), наука в российских университетах получает около $4,7 млрд в год (17‑е место в мире; для сравнения: в США — ​ почти $75 млрд, в Китае — ​$42 млрд). В-пятых, стартапы живы не столько университетскими экосистемами, сколько более обширными региональными / городскими. Им нужна географическая, буквально физическая близость к венчуру, к компаниям-­ заказчикам, корпоративным R&D центрам, акселераторам и пр. Как у нас обстоят дела с региональными инновационными экосистемами, всем понятно: абсолютное большинство стартапов, остающихся в стране, не случайно расположены в Москве (70 %) и Санкт-­Петербурге (17 %); а показатели остальных российских регионов в этой части проходят по категории статистической погрешности — з​ а исключением, разве что, Новосибирска. Аналогичную картину являет собой условное университетское предпринимательство. По данным уже упоминавшегося исследования аналитического центра «Эксперт», основная масса российских фаундеров приходится на московские и петербургские университеты, расположенные в центрах рынков: МГУ дал стране более 400 фаундеров, НИУ ВШЭ — 2 ​ 50, МГТУ, МФТИ и СПБПУ — ​по 150–170 каждый и т. д. Единственный вуз из нестоличного региона, заметный на стартап-­карте страны, — ​НГУ. Что касается малых инновационных предприятий (МИПов), создаваемых российскими вузами, то за все годы существования этого формата их было создано менее 2 тыс.,

№4–5 (98) 2022

Н А УК А

а в 2020–2021 годах ежегодное количество новых МИПов пробило историческое дно (меньше 40 в год). Как и стартапы / фаундеры, большинство МИПов сконцентрированы в столичных регионах и Новосибирске, с заметным доминированием Москвы и Центрального федерального округа (больше трети МИПов). Как в таких условиях обеспечить реальное развитие университетского предпринимательства в регионах, которое не сводилось бы к модели «сделай компанию, получи стартовое финансирование, переезжай в Москву / Санкт-­Петербург»? Хороший вопрос, ответа на который пока нет.

На будущее

С учетом всего вышесказанного, наверное, имеет смысл не ограничиваться стартап-­ студиями, акселераторами и прочими компонентами «Платформы университетского технологического предпринимательства». Самими важными нам кажутся несколько вещей. Во-первых, университетам и их стартап-­ студиям было бы хорошо сконцентрироваться на уже упомянутом deep tech — ​технологиях (и продуктах) высокой сложности. Помимо очевидных преимуществ с технологической и промышленной точек зрения, у ставки на «глубинные технологии» будет еще один позитивный результат: как правило, deep tech требуют масштабного инструментального обеспечения и самого передового оборудования, без которого стартапам просто никуда. И наличие такого оборудования в региональных университетах может стать тем самым якорем, который удержит стартапы и их команды в регионах. Во-вторых, стоит сохранить то небольшое разнообразие форм и инструментов поддержки университетского предпринимательства, которое есть; не отказываться ни от бизнес-­ инкубаторов, ни от технопарков, ни от центров трансфера — ​словом, ни от чего. Как показывает опыт наших зарубежных коллег (MIT, Беркли и пр.), чтобы в университете случилось хоть ­какое-то технологическое предпринимательство, там должны быть и прикладная наука, и самый передовой инжиниринг, и, в идеале, образовательные программы по условному бизнесу (MBA, предпринимательство и пр.). Помимо базовой функции поддержки потенциальных предпринимателей, у экосистем есть важная социальная функция: это один из самых эффективных способов предложить студентам и исследователям максимальный спектр карьерных траекторий, связанных с научным / технологическим предпринимательством, дать им возможность попробовать себя в разных амплуа и позициях, связанных с исследовательской деятельностью (фундаментальный иссле-

ATO M I C E X P E RT. C O M

дователь, прикладной разработчик, научный партнер в стартапе, фаундер и пр.). С учетом того, что к «чистому» предпринимательству склонен небольшой процент людей, разнообразие доступных вариантов сильно повысит шансы на то, что технологические стартапы ­все-таки возникнут. В-третьих, уже в среднесрочной перспективе стоит дать университетам (и, в идеале, регионам) механизмы работы не только со стартапами, но и со скейл-­апами (от англ scale Up) — ​компаниями, которые уже получили финансирование и изготавливают востребованный продукт, но нуждаются в масштабировании производства и выходе на новые рынки. Конечно, работа со скейл-­апами (в терминологии Минэкономразвития — ​со «зрелыми стартапами») была запланирована в рамках стратегической инициативы Минэкономразвития РФ «Взлет — ​от стартапа до IPO»: как предполагалось, стартапы должны были получать льготное кредитование (по ключевой ставке ЦБ), всего — ​около 40 млрд руб. в ближайшие три года. Но перспективы IPO как конечной цели развития технологических компаний в нынешней ситуации совершенно не понятны — ​и, соответственно, перспективы самой стратегической инициативы тоже. Кстати, наши европейские коллеги в рамках программы Horizon Europe и специальной инициативы, касающейся университетских инновационных экосистем (Innovation Capacity Building for Higher Education), разрешили университетам концентрироваться не только на стартапах; и примерно пятая часть всех проектов, уже профинансированных по этой линии в 2021 году, предполагает работу со скейл-­апами, а один проект ориентирован строго на них (Scale Up Academy — ​«Академия скейл-апов», которая всего за два года должна «прокачать» и вывести на новый уровень 140 малых компаний). И наконец, необходимо создать нормальную систему оценки для всех инициатив по развитию инновационных инфраструктур в университетах. А если точнее — ​такую, которая включала бы индекс потребительской лояльности (Net Promoter Score, NPS) и позволяла фаундерам и командам стартапов оценивать деятельность различных подразделений университетов / элементов инновационных экосистем и предоставляемые ими сервисы. Буквально так же, как любые потребители оценивают любые сервисы: пять звезд; две звезды; зеро — ​«не рекомендую». Другого способа трансформировать университетские инновационные экосистемы так, чтобы они смогли выдать 30 тыс. стартапов, которых от них ждут к 2030 году, кажется, просто нет.

93

ПАТЕНТЫ

Рвемся ввысь Материал подготовил Юрий СИДОРОВ

Человечество не спеша рвется в космос. Нет прежнего энтузиазма, все стало более обыденным, но размах космических программ впечатляет. Этот обзор посвящен патентам-­космонавтам и патентам-­бродягам — ​всем тем, кому тесно в городе и хочется вырваться на простор.

Где родился, там и пригодился Название: «Размножающий бланкет» (WO2022106609). Авторы: Томас Дэвис, Саймон Миддлбург, Джек Астбери, Гурдип Камал. Патентообладатель: Tokamak Energy (Великобритания). Сфера применения: термоядерная энергетика. Авторы предложили использовать нейтроны, высвобождающиеся в результате термоядерной реакции, для производства трития. Для этого плазму окружают изолирующим слоем, замедлителем из гидрида или дейтерида металла и литием. Описываются различные варианты размещения замедлителя, в том числе допускающие его извлечение и замену. Подобраны оптимальные толщины слоев, соотношения концентраций атомов металла и изотопов водорода. Образующийся тритий предлагается направлять в камеру токамака.

Вакуумная защита Название: «Система хранения радиоактивных ядерных отходов с защитой от скачков давления» (WO2021202882). Авторы: Кришна Сингх, Джон Гриффитс. Патентообладатель: Holtec International (США). Сфера применения: обращение с радиоактивными отходами. Для перевозки высокоактивной сборки с отработавшим ядерным топливом ее помещают в герметичный контейнер с инертным газом, обеспечивающим дополнительную защиту от коррозии и разрушения оболочек твэлов. Недостатком такого подхода считается недостаточное охлаждение топливных стержней. Для улучшения теплообмена авторы предложили заливать в контейнер воду. Добавление борной кислоты снижает нейтронный фон. Защитой от избыточного давления служат емкости с пониженным давлением. При повышении давления выше граничного герметизирующая мембрана разрывается, позволяя жидкости заполнить компенсационный объем.

Джонатан Уиттер, Дэнни Алики, Джеймс Инман, Мэтт Крецики, Роджер Риджуэй. Патентообладатели: BWXT Advanced Technologies, BWXT Nuclear Energy (США). Сфера применения: ядерные двигатели. Авторы предложили конструкцию космического теплового ядерного двигателя с удельным импульсом до 1 тыс. секунд и температурой рабочего тела на выходе около 2950 К. В отличие от известных систем с высокообогащенным топливом, здесь используется высокопробный низкообогащенный уран. Высокая термостойкость активной зоны достигается за счет использования огнеупорного керамического графитового композитного материала и карбидного топлива. Рассматриваются различные варианты охлаждения: рабочее тело может обтекать отдельные твэлы или протекать внутри одного, сплошного твэла.

Аммиачная ракета Название: «Комбинированный замедлитель и топливо на основе аммиака для ядерных тепловых двигательных модулей» (WO2022076084). Автор: Майкл Идес. Патентообладатель: Ultra Safe Nuclear Corporation (США). Сфера применения: ядерные двигатели. Использование рабочего тела в качестве замедлителя экономит полезное пространство и массу. Авторы выбрали аммиак и предложили конструкцию активной зоны, в которой он протекает внутри изолированных каналов через топливную матрицу. Топливные частицы из нитрида урана распределены в термоустойчивом материале, которым может быть карбид кремния или металла. Отражатель из бериллия или BeO располагается по периметру активной зоны. Управление реактивностью осуществляется с помощью барабанов с поглотителем, установленных на периферии активной зоны.

Говорящая тень Керамический двигатель Название: «Тепловыделяющая сборка на основе карбида для теплового реактивного двигателя» (WO2022081244). Авторы: Эрик Барринджер, Рассел Дженсен, Джереми Густафсон, Мэтт Алес, Джошуа Бергман, Райан Суонсон,

94

Название: «Система и способ контроля таблеток ядерного топлива» (WO2022084523). Авторы: Амори Файярд, Аксель Тельйоханн. Патентообладатель: Framatome (Франция). Сфера применения: системы контроля качества. При изготовлении топливных таблеток на них могут образо-

№4–5 (9 8) 2022

П АТ Е Н Т Ы

вываться трещины, пузыри, заусенцы. Любой дефект может оказать негативное влияние на работу топливного стержня. Авторы предложили систему ускоренного контроля целостности с производительностью до 10 штук в секунду. Таблетки вращают вокруг своей оси, освещая их и регистрируя тень светочувствительной матрицей. Искажения контура однозначно указывают на наличие дефектов. Установка допускает анализ как одной таблетки, так и серии.

Неразрушающая маркировка Название: «Способ изготовления компонента ядерного реактора с покрытием, имеющего маркировку» (WO2022073896). Авторы: Тьерри Гуерек, Аксель Обри. Патентообладатель: Framatome (Франция). Сфера применения: системы маркировки. Для контроля качества изготовления оболочек твэлов удобно маркировать их и отслеживать появление дефектов на всех этапах производства. Авторы предложили способ нанесения лазерной маркировки, которая не приводит к повреждению рабочей части трубки и при этом хорошо читается до и после нанесения защитного покрытия. Идентификатор наносится на специальную подложку, параметры импульсов лазера подобраны так, чтобы глубина рельефа была около 5 микрометров.

Безопасный поворот Название: «Контроллер барабана управления для ядерного реактора» (WO2022040116). Автор: Итан Чалефф. Патентообладатель: Ultra Safe Nuclear Corporation (США). Сфера применения: органы регулирования ядерного реактора. Барабанная система регулирования мощности реактора может сэкономить вес и объем активной зоны. В предложенной автором схеме на периферии активной зоны внутри корпуса реактора расположены цилиндры из отражающего нейтроны материала, частично покрытые поглотителем. Для повышения пассивной безопасности в верхней части каждого барабана устанавливается ролик, соединенный тросом с противовесом, расположенным внутри или снаружи корпуса реактора. При отключении мощности отключается электрический привод барабанов, и они под действием противовеса поворачиваются поглотителем к центру активной зоны.

Соляной термометр Название: «Система пассивного управления реактивностью ядерного реактора» (WO2022053374). Автор и патентообладатель: Ян Ричард Скотт. Сфера применения: пассивные системы управления реактором.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Популярность проектов реакторов на расплаве солей во многом определяется большим отрицательным коэффициентом реактивности, связанным с расширением соли при нагревании. Автор предложил конструкцию, похожую на ртутный термометр, увеличивающую безопасность системы. Согласно описанию, в колбе с узкой трубкой содержатся газ и расплав соли. При повышении температуры газ расширяется и вводит соль по трубке в активную зону. В состав соли входят сильные поглотители нейтронов, например, гадолиний, европий, самарий, гафний. Образующаяся эвтектическая смесь обладает низкой температурой плавления. Одним из основных преимуществ изобретения стал отказ от 6Li, который при облучении нейтронами становится источником трития.

Симбиоз Название: «Улучшенный графитовый отражатель нейтронов с включениями оксида бериллия» (WO2022094552). Авторы: Юрий Алешин, Алекс Левински, Мэтью Хейзел, Стюарт Келлнер. Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США). Сфера применения: перспективные малые реакторы. Авторы описывают конструкцию барабанных органов регулирования, в которых отражатель из оксида бериллия представляет собой вставки в графитовую матрицу. Графит недостаточно эффективный отражатель, а системы, состоящие только из оксида бериллия, содержат слишком большое количество конструкционных материалов. Изобретатели постарались найти оптимальный баланс между механическими свой­ствами и эффективностью отражателей. Получившийся компактный реактор можно будет использовать на удаленных площадках с минимальным вмешательством человека в управление.

Единая команда Название: «Картриджная активная зона ядерного реактора» (WO2022039790). Авторы: Чарльз Фриман, Кален Канеко, Кристофер Мартин. Патентообладатель: Terrapower (США). Сфера применения: перспективные ядерные реакторы. Изобретатели спроектировали реактор так, чтобы траектории загрузки топлива и стержней регулирования совпадали. Это должно уменьшить взаимное перемещение элементов в активной зоне. Картридж активной зоны изготавливается и собирается на заводе и устанавливается целиком в корпус реактора. Внешние возмущения, в том числе сейсмическая активность, одинаково воздействуют на все части активной зоны, не вносят существенных изменений во взаимное расположение элементов активной зоны и не оказывают влияния на распределение и баланс нейтронов. Вес топливных и регулирующих стержней довольно значителен, а вместе с теплоносителем он становится еще больше. Авторы предусмотрели систему распределения нагрузки на опорные конструкции.

95

П АТ Е Н Т Ы

Без плутония

Загорелые твэлы

Название: «Ядерная батарейка» (WO2022099279). Авторы: Майкл Хейбель, Дженк Гюлер. Патентообладатель: Westinghouse Electric Company (США). Сфера применения: ядерные источники питания.

Название: «Способ и система определения степени выгорания ядерного твэла» (WO2022023516). Авторы: Нермине Чаари, Джереми Бишофф. Патентообладатель: Framatome (Франция). Сфера применения: эксплуатация ядерных реакторов.

Радиоизотопные термоэлектрические генераторы вырабатывают электричество, преобразуя тепловую энергию с помощью термопары. Авторы предложили конструкцию источника питания, использующего не только тепловую энергию, но и электроны, испускаемые в результате бетараспада. В качестве рабочего изотопа вместо традиционного 238Pu предлагается использовать тулий, стронций или их смесь.

Степень выгорания топлива можно определить по окраске внешней поверхности оболочки. Рост толщины оксидной пленки в процессе эксплуатации приводит к изменению ее цвета. Оттенок исследуемого образца можно найти в базе данных окрашивания и определить степень выгорания. Предложенный метод считается быстрым и позволяет избежать ошибок идентификации топливных стержней в том случае, если на каждый нанесены метки и положение их в активной зоне отслеживается индивидуально.

Лего-двигатель Название: «Реактор на бегущей волне для освоения космоса» (WO2021259050). Автор: По Ху. Патентообладатель: Shanghai Kesheng Intellectual Property Agency (Китай). Сфера применения: космические ЯЭУ. Автор предложил осваивать космос с помощью реактора на бегущей волне. Его активная зона рассредоточена на несколько модулей в направлении бегущей волны. Для охлаждения используется тепловая трубка, последовательно проходящая через каждый модуль. Длину конструкции можно подбирать исходя из поставленной задачи. При этом нет необходимости выводить в космос лишний груз.

Глубокая очистка Название: «Дезактивация графита» (WO2021250413). Авторы: Татьяна Гребенникова, Клинт Алан Шаррад, Эбби Надя Джонс. Патентообладатель: The University of Manchester (Англия). Сфера применения: обращение с радиоактивными отходами. После эксплуатации газоохлаждаемых реакторов и реакторов Magnox в Англии скопилось около 96 тыс. тонн графита. Изобретатели искали надежный, эффективный и экономичный подход к обращению с этим видом отходов. Они предложили электрохимическую дезактивацию облученного графита. При этом его погружают в расплавленный солевой электролит, состоящий из одной или нескольких солей галогенидов щелочных металлов. После этого он ­подвергается нескольким циклам воздействия окислительного и восстановительного потенциала. Такой подход существенно снижает активность графита и позволяет ­экономить значительные суммы на долговременном хранении.

96

Микробы против Название: «Противорадиационный материал с использованием микроорганизмов» (WO2022080572). Автор: Кю Юм, Чон Ли. Патентообладатель: COENBIO (Южная Корея). Сфера применения: защита от ионизирующего излучения. Известно много вариантов изготовления материалов для защитной одежды. Как правило, это комбинации фиксатора и наполнителей. Авторы пошли проторенной дорогой, но в качестве наполнителя выбрали микроорганизмы. Один или несколько микроорганизмов, выбранных из группы Phanerochaete, Cladosporium, Trichosporon, выращивают и наносят на пористый носитель — э ​ то могут быть полимерная смола, активированный уголь, цеолит, нетканый материал или ткань. Допускаются включения углеродных нанотрубок и графена. После иммобилизации микроорганизмы обеспечивают хорошую защиту от ионизирующего излучения.

Сначала на моделях Название: «Устройство и способ имитации измерения дозы облучения» (WO2021215657). Авторы: Чанён Юн, Гилим Ким, Минчул Ким, Чхон-­Ву Ким. Патентообладатель: Korea Hydro & Nuclear Power (Южная Корея). Сфера применения: системы численного моделирования. При проведении радиационно опасных работ необходимо заранее рассчитывать дозу облучения персонала. При демонтаже АЭС или ликвидации последствий аварии точность таких прогнозов невелика. Рабочая среда изменяется, и это затрудняет использование таких программ, как MCNP. Подготовка и проведение расчетов требуют значительных затрат времени. Авторы предложили создать виртуаль-

№4–5 (9 8) 2022

П АТ Е Н Т Ы

ную изменяемую рабочую среду, учитывающую распределение источников излучения и перемещение рабочих. Радиационно опасные работы станут более эффективными и безопасными.

Чистый углерод Название: «Устройство для генерации ионов углерода» (WO2022092271). Авторы: Котаро Кондо, Садаоки Коджима, Кирияма Хиромицу, Мамико Нишиути, Хиронао Сакаки, Масаки Хасида, Сюнсукэ Иноуэ. Патентообладатель: Harakenzo World Patent & Trademark (Япония). Сфера применения: ядерная медицина. Генераторы ионов используются в медицине для ионной терапии. Недостаток современных конструкций — ​генерация посторонних ионов. У них другие пробеги в веществе, при проведении ионной терапии они с большой вероятностью внесут вклад в облучение соседних, здоровых тканей, а не опухоли. Авторы предложили использовать тонкую карбонизированную или обугленную пленку в качестве источника ионов углерода. Ее облучают лазерным импульсом, после чего высвободившимся ионам придаются нужная скорость и направление.

Стальные пузыри Название: «Способ и устройство для определения границ выпуклости стальной защитной оболочки АЭС» (WO2021223435). Авторы: Руй Хе, Гоцзюнь Чжан, Шаочунь Ли, Дунмин Шен, Цзянь Чжао, Вэй Чен, Бо Чжан, Фубин Чжан, Юбин Бу. Патентообладатель: China Nuclear Power Engineering, China General Nuclear Power, CGN Power (Китай) Сфера применения: строительство и эксплуатация АЭС. Стальная защитная оболочка, покрывающая бетонный контейнмент, может отслаиваться. Одна из причин — ​усадка бетона после застывания. Обнаруженные выпуклости периодически обследуются. Рост площади выпуклости может оказаться признаком развития дефектов. Авторы предложили отказаться от обычно применяемого простукивания молотком и использовать ультразвуковой датчик, совмещенный с устройством струйной печати. Метод позволяет повысить скорость и точность исследования, понизить требования к квалификации инспектора.

Алмазная батарейка Название: «Ядерный гальванический источник энергии» (WO2021236067). Авторы: Фредерик Амакубо, Нима Голшарифи.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Патентообладатель: NDB (США). Сфера применения: ядерные источники энергии. Развитие технологий изготовления алмазов позволило разработать более мощные и эффективные источники энергии. Низкая радиационная стойкость традиционных полупроводников была основным фактором, ограничивающим срок их службы. Замена кремния на алмаз позволяет создать источник питания, который будет уверенно работать до тех пор, пока внутри не закончатся ядерные превращения. Ожидается, что ядерные алмазные батареи будут работать дольше, чем обычно требуется отдельному пользователю, и снабжать энергией устройства, использующие Интернет вещей или смартфоны.

Семь раз посчитай… Название: «Методы компьютерного моделирования кипящих реакторов» (WO2021209237). Авторы: Жан-­Мари ЛеКорр, Хорст-­Майкл Прассер, Лукас Робертс. Патентообладатель: Westinghouse Electric Sweden (Швеция). Сфера применения: системы численного моделирования. Авторы представили код, позволяющий моделировать течение теплоносителя в тепловыделяющей сборке. Учет граничных условий, соотношения пара и жидкости, расчет переходных процессов позволяют прогнозировать концентрацию примесей в потоке и их осаждение на стенках твэлов. Используется подканальное приближение, основанное на решении уравнений сохранения массы, импульса и энергии для паровой и жидкой фаз. Расчеты могут быть сделаны для каждого твэла ТВС. Определяются высыхание пленки и повышение температуры оболочки.

Врожденные свойства Название: «Контейнер с отработавшим ядерным топливом с использованием технологии 3D-печати» (WO2021215588). Авторы: Сын Хён Ким, Мин Сок Ким, Сан Хван Ли, Чан Мин Шин, Хён Джу Юн, Чон Хван Ли, Хён Джин Ким, Тэ Ман Ким. Патентообладатель: Korea Radioactive Waste Agency (Южная Корея). Сфера применения: обращение с РАО. Авторы разработали конструкцию, в которой можно не использовать болтовые и сварные соединения, особенно подверженные коррозии. Получившийся контейнер обладает высокой механической прочностью, долговечностью и структурной стабильностью, а также демонстрирует превосходную герметичность. Нейтронозащитный материал диспергируется в металлическую матрицу. Это сводит к минимуму ухудшение таких механических свой­ств, как ударная вязкость и прочность.

97

В МИРЕ

Массовые отключения реакторов во Франции: причины и следствия Текст: Екатерина ДАНИЛОВА Фото: ТАСС, edf.fr

EDF — ​государственная энергогенерирующая компания Франции — ​крупнейший в мире оператор атомных электростанций, чья ответственность распространяется на 59 энергоблоков АЭС. 2022 год будет для нее тяжелым сразу по нескольким причинам. Основные — ​резко выросшая долговая нагрузка и снижение производства из-за массового отключения реакторов.

Обычно инвесторы благосклонны к крупным инфраструктурным и энергетическим компаниям и часто относят их к категории «голубых фишек», то есть компаний с долгой историей хороших финансовых показателей, прибыльных даже в самых жестких рыночных условиях. Однако государственная Électricité de France (EDF) с 2015 года не числится в национальном списке «голубых фишек», а цена ее

98

акций в последние годы просела и сохраняет тенденцию к падению. В 2021 году EDF продемонстрировала хорошие результаты, причем показатель EBITDA вырос на 11 % — ​до €18 млрд. Тем не менее проблемы EDF растут как снежный ком и начали отражаться на ее кредитных рейтингах. Агентство Fitch первым, еще в январе 2022 года, понизило так называемый долго-

№4–5 (98) 2022

В МИРЕ

срочный рейтинг дефолта эмитента («РДЭ») EDF с ВВВ+ до BBB. Рейтинг ВВВ относится к инвестиционной категории, хотя и самой низкой. Он означает хорошую кредитоспособность компании, низкие на данный момент ожидания по кредитным рискам, адекватную способность своевременно погашать финансовые обязательства. Однако в феврале агентство спрогнозировало дальнейшее падение рейтинга. Причиной послужило политическое решение, принятое для ограничения роста цен на энергоносители для домохозяйств. Иначе говоря, в начале года французское правительство заставило EDF принять на себя финансовый удар в размере €8,4 млрд, чтобы защитить домохозяйства от резкого роста цен на энергию. Этот сюжет описан в первом номере журнала за этот год, в статье «Франция: энергетический кризис».

17 мая EDF снизила свой прогноз производства энергии на французских атомных станциях в 2022 году с 295–310 до 280–300 ТВт·ч. Это уже второе за год снижение про-

ATO M I C E X P E RT. C O M

гноза производства. Компания выпустила утешительное заявление с утверждением, что «в ожидании завершения проверок и ремонтов оценка производства на атомных станциях Франции в 2023 году не изменилась» и находится на уровне 300–330 ТВт·ч. Тем не менее 24 мая агентство S&P Global Ratings наметило пересмотр долгосрочного кредитного рейтинга компании BBB в негативную сторону. Причины — ​рост долговой нагрузки EDF, технические проблемы и связанные с ними растущие трудности производства атомной электроэнергии. Кредитные рейтинги компаний обычно зависят от нескольких факторов. В случае EDF снижение рейтинга определили рост долговой нагрузки и снижение производства энергии. Около половины чистого долга, показанного в отчетности EDF за 2021 год, связано с новым атомным строительством во Фламанвиле и в Британии. Оба объекта строятся с серьезными задержками и перерасходами сметы. Французская АЭС «Фламанвиль» должна

99

В МИРЕ

Строительная площадка станции «Хинкли-­Пойнт С»

100

начать генерацию в пределах рейтингового горизонта год или два и после выхода на проектную мощность генерировать около 12 ТВт·ч в год. Ввод в эксплуатацию станции «Хинкли-­ Пойнт С» в Британии с двумя реакторами EPR планируется во второй половине десятилетия. Только после ввода этих объектов можно будет получить более объективную картину финансовой структуры компании. Кроме того, EDF объявила о дополнительных расходах по проекту строительства «Хинкли-­Пойнт С». Сегодня компания оценивает стоимость проекта в €29–30 млрд, хотя в 2016 году, когда британское правительство дало зеленый свет началу строительства, его оценивали в €21 млрд. При этом стройка запаздывает на 15 месяцев от первоначального графика. Это опоздание можно считать небольшим, но ни один проект не застрахован от чрезвычайных обстоятельств вроде пандемии. По подсчетам S&P Global Ratings, скорректированный долг EDF на конец этого года может составить €96 млрд. По данным агентства, в 2022 году энергетическая компания может показать отрицательный показатель EBITDA в размере около €5 млрд.

Второй фактор, он же ключевая угроза — ​ эксплуатационные риски. В начале года пять сравнительно новых реакторов были остановлены. Причина — ​обнаружение коррозии вблизи сварных швов на трубах системы аварийного впрыска (резервной системы для аварийного охлаждения реактора). После тщательных обследований выяснилось, что признаки усталостной коррозии имеют трубопроводы 12 из 56 эксплуатируемых во Франции реакторов. О росте долговой нагрузки и реформе атомной энергетики было известно уже в прошлом году. Однако рейтинги «посыпались» после заявления EDF об останове пяти реакторов в связи с обнаружением коррозии трубопроводов, а потом еще нескольких, с объяснением «для исследований и ремонта». Атомные станции генерируют 69 % электроэнергии Франции, а внеплановые отключения сократили этот показатель до 59 %. Все отключенные реакторы прошли проверку на усталостную коррозию. Результаты были неутешительны. По результатам дальнейших обследований, считают в EDF, стоимость программы инспекций и ремонтов, связанных

№4–5 (98) 2022

В МИРЕ

с проблемой усталостной коррозии, вырастет с €14 млрд до €18,5 млрд. Это еще один сильный удар по доходам к ­ омпании. Трудно было выбрать худшее время для отключений. Растущий мировой спрос на нефть и газ по мере снятия ограничений из-за Covid‑19, за которым последовали сбои в цепочках поставок, а также неблагоприятная погода, повлекшая спад производства возобновляемой энергии, спровоцировали прошлогодний энергетический кризис в Европе. Все это привело к резкому росту цен на энергоносители ровно в тот момент, когда обремененная долгами EDF была вынуждена покупать электроэнергию на оптовых рынках. В каком состоянии сейчас находятся отключенные реакторы? Ждать ли новых отключений? Эти и многие другие вопросы нашли ответ в заявлении EDF от 24 мая. Специалисты пояснили, что для металлургических исследований путем ультразвукового контроля берутся образцы из труб вспомогательных контуров реакторов. Образцы из трубопроводов реакторов «Сиво‑1», «Шоз‑1» и «Панли‑1» выявили наличие усталостной коррозии вблизи сварных швов контура аварийного впрыска и контура охлаждения остановленного реактора. До конца июня будут проверены 105 образцов. На АЭС «Шинон В3» дефект того же рода был обнаружен на швах контура охлаждения остановленного реактора. Проверки и исследования продолжаются на реакторах «Сиво‑2», «Шоз‑2», «Каттеном‑3», «Бюже‑3», «Бюже-4», «Фламанвиль‑1», «Фламанвиль-2» и «Гольфеш‑1». Все эти восемь реакторов, разумеется, остановлены. По словам президента французского регулятора Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN) Бернара Дорощука, реакторы постарше, мощностью 900 МВт (всего их 32), пострадали от проблем с коррозией меньше, чем более мощные (1300 МВт) реакторы P4 и P'4, разработанные во Франции на основе проекта Westinghouse. Разработчики упростили изначальную геометрию реактора и трубопроводов, и вероятной причиной всех проблем специалисты считают не сами сварные швы, а эту новую геометрию. После исследований образцов провели цифровое моделирование сварки и расчеты скорости распространения коррозии. Заключение специалистов гласит: усталостная коррозия распространяется медленно, поскольку ее замедляет зона сжатия. Б. Дорощук заявил на парламентских слушаниях, что на 20 мая проверено 35 сварных швов, то есть треть от общего числа. Устранение проблем с коррозией потребует, по словам Б. Дорощука, масштабного пла-

ATO M I C E X P E RT. C O M

Структура капитала EDF на 7 апреля 2022 года 83,88 % — французское государство 0,03 % — казначейство 15,03 % — институциональные и индивидуальные держатели​ 1,06 % — работники компаний

Рейтинги Рейтинги компаний, присваиваемые независимыми рейтинговыми агентствами, сообщают инвесторам о финансовом положении компаний, то есть об их кредитоспособности, финансовой устойчивости, надежности и репутации. Рейтинг выводится по результатам проводимых агентствами исследований. Эти несколько букв и значков приводят в движение огромные денежные потоки и влияют на вложения в акции/облигации компаний. В присвоении крупным компаниям рейтингов равно заинтересованы инвесторы и сами компании. Акции «голубых фишек» — ​это акции очень крупных и хорошо известных компаний с долгой историей хороших финансовых показателей. Такие акции могут выдержать жесткие рыночные условия, а в хороших условиях приносят высокую прибыль. Акции «голубых фишек» обычно стоят дорого.

на и нескольких лет инспекций и ремонтов. Для новых проверок отключения реакторов не нужны, а вот ремонты, возможно, потребуют останова еще нескольких станций. Уже сейчас EDF начала закупать трубы и отводы у европейских производителей стали. Инвесторов утешили тем, что в 2022–2024 годах капитал компании будет увеличен на €2,5 млрд, отчасти путем продажи активов на сумму около €3 млрд. Реформа атомной энергетики будет продолжена с тем, чтобы продавать по регулируемой цене 100 % генерируемой энергии. Также для EDF важно выйти на соглашение с ЕС, обеспечивающее высокую прозрачность цен.

101

В МИРЕ

Вычерпать океан чайной ложечкой:

атомная энергетика в технологиях прямого захвата воздуха Текст: Екатерина ДАНИЛОВА Фото: Unsplash.com, Carbonengineering.com, Climeworks.com

Прямой захват воздуха — э ​ то метод удаления углекислого газа непосредственно из атмосферы Земли и его утилизации. Технология не получила широкого распространения из-за сравнительно высокой потребности в энергии. Однако скоро все может измениться — п ​ оступило предложение захватывать атмосферную двуокись углерода с помощью отработанного пара атомных станций.

Неизвестно, что останется от моды прошлого сезона на усилия по сокращению выбросов парниковых газов после резкого (и, похоже, необратимого) роста цен на углеводородное сырье. Во всяком случае, несколько месяцев назад считалось, что выбросы ведут человечество к климатической катастрофе глобального потепления. Один из постулатов этой религии гласит: можно увеличивать площадь лесов, можно даже отказаться от ископаемого топлива и всемерно сокращать выбросы парниковых газов, однако этого мало. Чтобы спасти мир от климатической катастрофы, пора переходить к активным действиям и приступить к изъятию из атмосферы СО2.

102

В составе земной атмосферы этот газ занимает всего 416 ppm (миллионных долей). Он поглощает и выделяет куда меньше тепла, чем другие атмосферные газы, такие как метан и оксид азота. Однако его влияние велико, потому что, в отличие от других газов, СО2 чрезвычайно устойчив. Уровень двуокиси углерода в атмосфере — ​часть стабилизирующего климат механизма, благодаря которому на Земле некогда возникли условия для жизни. Тем не менее адепты церкви борьбы с изменением климата видят один из путей к спасению планеты в создании систем прямого улавливания СО2 из воздуха (Direct Air Capture, DAC) с последующим связыванием либо использованием в производстве.

№4–5 (98) 2022

В МИРЕ

В последние несколько лет наблюдается всплеск интереса инвесторов к DAC. Этот интерес не в последнюю очередь обусловлен повсеместным внедрением принципов ответственного инвестирования (PRI) и крупными вливаниями государственных денег в исследования, а также испытания технологий и коммерциализацию DAC. К примеру, принятый в 2021 году в США закон об инвестициях в инфраструктуру и рабочих местах (IIJA) включает $3,5 млрд для четырех проектов DAC, каждый из которых после завершения обещает улавливать несколько миллионов тонн CO2 в год. Закон также предусматривает $2,1 млрд на льготные кредиты для транспортной инфраструктуры CO2, $2,5 млрд — н ​а геологическое или постоянное хранение захваченного CO2 в естественных колодцах или водоносных горизонтах глубоко под землей и $310 млн — н ​ а гранты, выданные государственными и местными органами власти для развития рынка утилизации углерода. Эти суммы дают представление о масштабе средств, которые могут быть закачаны в исследования и строительство установок DAC. Триллионы! Принцип технологий DAC довольно прост: закачиваемый в установку воздух контактирует с химическими средами — ​водным раствором щелочи или сорбентом, — к ​ оторые, в свою очередь, реагируют с СО2. Затем эти химические компоненты нагревают и очищают от СО2, причем регенерированные химически среды можно использовать повторно. Уловленный углекислый газ дегидрируется и сжимается. Его в дальнейшем можно использовать для производства цемента или пластмасс, в тепличных хозяйствах, просто закачивать под землю, в определенные геологические формации, которые свяжут газ. Сегодня все разработки технологий снижения содержания СО2 в воздухе похожи на попытки вычерпать океан чайной ложечкой. Но кто знает, что будет завтра? Разработчики технологий DAC утверждают, что, в отличие от леса или океана, их установки могут улавливать большие количества CO2 с минимальным использованием земли и воды. Еще одно отличие — ​ в том, что DAC связывает двуокись углерода в геологических структурах, а не задерживает в биомассе. К тому же использование различных стратегий связывания СО2 — ​от лесовосстановления и ограничения потребления углеводородного топлива до DAC — ​максимизирует их совместное воздействие. Кроме того, при запусках некоторых видов ракет возникает задача улавливания выбросов СО2 из распределенного источника. И эта задача в общем виде решена с помощью DAC.

Подробности? Пожалуйста.

Процесс начинается с того, что воздух закачивают в контактор. Это огромная конструкция, похожая на промышленную градирню. Гигантский вентилятор втягивает воздух в контактор и прогоняет его над тонкими пластинами, по которым течет раствор гидроокиси калия или другой сорбент. Этот раствор химически связывает молекулы CO2 в виде карбоната калия. Затем раствор карбонатов обрабатывают химически для повышения его концентрации, очистки и сжатия.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Раствор подают на грануляционный аппарат, где карбонаты отделяются от него в виде мелких гранул. Затем гранулы подают в печь-кальцинатор и нагревают. На выходе получаем обработанные гранулы и двуокись углерода в виде газа, готового для использования, переработки или хранения. Обработанные гранулы гидратируются, то есть «гасятся» в специальном аппарате. Получается исходное улавливающее химическое вещество, которое можно использовать снова. Эту и подобные технологии уже применяют на практике, но широкого распространения они не получили. Вопрос, как всегда, в цене. Данные исследований касательно стоимости тонны удаляемого из атмосферы СО2 расходятся в весьма широком диапазоне — ​от $200 до $1 тыс. (Тот же процесс методом лесовосстановления обходится в $50 за тонну СО2.) В числе основных затрат на вычерпывание ложечкой атмосферного океана — ​энергия для вращения огромных вентиляторов и для нагрева печей-­кальцинаторов, производство химикатов для процесса DAC и строительство собственно установки DAC, которая ввиду масштабности тоже недешева. Исследование пилотной установки компании Carbon Engineering, расположенной в Британской Колумбии (Канада), улавливающей тонну СО2 в сутки, оценило стоимость захвата тонны СО2 в $94–232. Однако это исследование проводила сама Carbon Engineering. Компания занимается коммерциализацией технологии DAC, поэтому сложно назвать ее оценку независимой и объективной. Тем не менее Carbon Engineering сумела убедить министерство энергетики США в перспективности своей технологии. В канадской компании утверждают, что две 150‑метровые градирни смогут улавливать 250 тыс. тонн СО2 в год. Для нагрева растворов требуется энергия, и стоит она дорого. Carbon Engineering предложила воспользоваться «даровым» отработанным теплом атомных электростанций. Для изучения технической и коммерческой жизнеспособности технологии Carbon Engineering министерство энергетики США частично финансирует два таких проекта при атомных станциях «Байрон» (штат Иллинойс) и «Фарли» (Алабама) в объеме $2,5 млн (общее финансирование проекта составляет $3,125 млн). АЭС состоит из двух энергоблоков с водо-водяными реакторами и, соответственно, имеет две градирни. К водяному пару, проходящему через главный конденсатор, добавят химикаты. Поступая в градирни, этот раствор будет улавливать СО2. Затем газ будет экстрагирован из раствора и утилизирован. Предмет исследования — ​использование массивного потока чистого водяного пара из градирен атомных станций для извлечения из воздуха выбросов двуокиси углерода. Этот проект — ​он продлится как минимум до 2023 года — ​послужит основой для будущих решений касательно интеграции установок DAC с АЭС. Исследования, несомненно, пригодятся консорциуму, планирующему возвести установку при британской атомной станции «Сайзуэлл С» с реактором EPR. Консорциум, в который входят Ноттингемский университет, компа-

103

В МИРЕ

Пилотная установка компании Carbon Engineering

104

нии Strata Technology, Atkins, Doosan Babcock, работает с компанией Sizewell C (SZC Co) над проектным исследованием уникальной системы DAC, использующей тепло станции. Небольшая демонстрационная система DAC сможет улавливать 100 тонн CO2 в год, а полноразмерная версия, работающая на тепле водяного пара, отбираемого из турбины АЭС, — д ​ о 1,5 млн тонн СО2 в год. Это чуть меньше, чем суммарные ежегодные выбросы британской железнодорожной сети. Влияние работы установки на выработку электроэнергии будет минимальным, зато выбросы «Сайзуэлл С» приобретут отрицательные значения. В долгосрочной перспективе SZC Co рассматривает возможность создания низкотемпературной системы DAC на жидких и твердых сорбентах, с тепловым приводом от пара из турбины АЭС с температурой около 280 °C или ниже. В числе других проектов извлечения СО2 из воздуха можно назвать партнерство швейцарской компании Climeworks и Microsoft. Разработанная Climeworks система называется Orca («Косатка»). Это восемь контейнеров, в каждом из которых установлены мощные вентиляторы, нагнетающие воздух. Фильтры улавливают углекислый газ, нагревают его и смешивают с водой, а «газировку» закачивают в глубокие подземные хранилища (бывшие шахты). «Косатка» расставила свои контейнеры в 20 км от Рейкьявика и питается от геотермальных источников с очень незначительными выбросами парниковых газов. Это почти «зеленый» проект: оборудование при эксплуатации практически не оставляет углеродного следа. По крайней мере, так утверждают его руководители. Напомним: добыть двуокись углерода из воздуха — ​ лишь полдела. Неиспользованный газ надо ­где-то хранить. В Иллинойсе его предполагают закачивать по трубопроводу в подземную геологическую формацию

для постоянного хранения. Дальше всего в методах хранения СО2 продвинулось исландское научно-­ промышленное партнерство Carbfix. Оно разработало способ преобразования СО2 в стабильные карбонатные минералы — ​или, проще говоря, в камень — ​под названиями Carbfix и Carbfix2. Воду с растворенной в ней двуокисью углерода закачивают, например, в базальты, на глубину 750 метров и ниже. В земных недрах газированные воды вступают в реакцию с кальцием и магнием, присутствующими в породе. Большая часть закачиваемых газов фиксируется в виде стабильных минеральных фаз менее чем за год. В июле 2021 года правительства Швейцарии и Исландии договорились о совместной разработке «технологий с отрицательными выбросами», включая извлечение СО2 из атмосферы и его хранение под землей с использованием методов Carbfix и Climeworks. Этот надежный и безопасный способ используется уже несколько десятилетий. Сейчас под землей по всему миру хранится более 200 млн тонн СО2. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) оценила эту практику и утверждает, что при надлежащем регулировании, выборе мест хранения и управлении ими СО2 может постоянно храниться в течение миллионов лет с очень низким риском. Считается, что топливо из СО2 стабилизирует общий баланс углекислого газа в воздухе: выбросы не снижаются, но и не растут. Поэтому эксперты полагают, что синтетическое топливо из СО2 со временем может заменить ископаемое и обеспечить нулевые выбросы углерода. Если мы повнимательнее рассмотрим пилотную установку Carbon Engineering в Британской Колумбии, выяснится, что из выбросов СО2 она производит синтетическое топливо с низкой углеродоемкостью по процессу Air-to-fuels. Компания

№4–5 (98) 2022

В МИРЕ

утверждает, что «истинно зеленое» топливо пригодно для самолетов и дизельных ­двигателей. Свою ­технологию компания продвигает как «замкнутый углеродный цикл», в котором выбросы СО2 незначительны или отсутствуют. Завод DAC мощностью 1 млн тонн в год (эквивалент «работы» 40 млн деревьев) строится на юго-западе США и, как ожидается, будет введен в эксплуатацию в конце 2024 года. Создаются компании по производству растворителей, сорбентов и других химикатов, обеспечивающих процессы DAC. Но насколько «зелены» применяющиеся в этих производствах технологии? Совсем недавно ученые из Научно-­технологического университета им. короля Абдаллы в Саудовской Аравии подсчитали, что количество жидкого или твердого сорбента, необходимого DAC для достижения целей по сокращению выбросов углерода в атмосфере, установленных МГЭИК, составит от 45 % до 191 % от общего мирового энергоснабжения. Если для обеспечения этой энергии используется ископаемое топливо, то DAC не будет углеродно-­нейтральным или углеродно-­отрицательным процессом. И даже напротив… По девятибалльной шкале технологической готовности DAC в настоящее время получает твердую «шестерку». Это значит, что технология находится на стадии крупномасштабного создания прототипа и не готова для коммерческого развертывания. Но это означает и то, что возможны повышение производительности и снижение затрат.

ATO M I C E X P E RT. C O M

Разработанная Climeworks система Orca («Косатка»)

105

В МИРЕ

«Он был большим другом России». Чем запомнился миру Бернар Биго Текст: Марина ПОЛЯКОВА Фото: Science.org

14 мая после продолжительной болезни в возрасте 72 лет умер генеральный директор Международного проекта ИТЭР Бернар Биго. Французский ученый возглавлял ИТЭР в самые сложные для проекта годы и до последних дней лично принимал все решения. Вспоминаем заслуги Б. Биго перед научным сообществом и человечеством.

Бернар Биго родился 24 января 1950 года в городе Блуа, Франция. Будущий ученый изучал физику в Высшей нормальной школе в Париже — ​одном из самых престижных вузов страны. Он защитил докторскую диссертацию по химии в Университете Пьера и Марии Кюри. На протяжении долгих лет занимал руководящие должности в учреждениях, связанных с ядерными и термоядерными исследованиями, в системе высшего образования и в правительстве. С 1987 по 2002 год Б. Биго работал в Высшей нормальной школе в Лионе, пройдя путь от заместителя директора по исследованиям до ее главы. Затем стал верховным комиссаром по атомной и альтернативным видам энергии

106

Франции — г​ лавой независимого органа, задача которого — к ​ онсультирование президента и правительства по вопросам политики в области ядерной энергии и ВИЭ, а также в других научных и технологических областях. Позднее Б. Биго был назначен председателем и главным исполнительным директором Комиссии по энергетике и атомной энергии (CEA). Вступив в 2015 году в должность генерального директора ИТЭР, Б. Биго провел несколько серьезных структурных и управленческих реформ. В те годы проект столкнулся с трудностями — э​ ксперимент оказался гораздо более дорогостоящим, чем предполагалось изначально. Многие страны — у​ частницы ИТЭР

№4–5 (98) 2022

В МИРЕ

Комментарии экспертов Вячеслав ПЕРШУКОВ, спецпредставитель Росатома по международным и научно-­техническим проектам:

выражали скептицизм по поводу жизнеспособности проекта, некоторые открыто ставили под сомнение свое дальнейшее участие. Б. Биго удалось реформировать систему управления и предложить реалистичные бюджет и график. «Он был международным дипломатом, он знал, как вести дела с различными правительствами, он был технически и политически подкован»,— ​отмечает Уильям Мадиа, физик из Стэнфордского университета. А Стивен Коули, директор Принстонской лаборатории физики плазмы министерства энергетики, называет Б. Биго «одним из великих лидеров науки на рубеже XXI века». Журналу Physics World он рассказал, что Б. Биго сыграл важную роль в изменении состояния ИТЭР: «Необычайное сочетание дальновидности, решительности и организаторских способностей Бернара позволило ИТЭР продвинуться так далеко. Очень грустно, что он не сможет сам увидеть запуск ИТЭР — э​ то самый важный эксперимент первой половины XXI века». Сам Б. Биго о своем многолетнем опыте работы в области энергетики говорил так: «Меня всегда волновали вопросы энергетики. Энергия — ​ключ к социальному и экономическому развитию человечества. Сегодня 80 % энергии, потребляемой в мире, поступает из ископаемого топлива, и мы все знаем, что этот ресурс не будет вечным. Благодаря энергии синтеза у нас есть потенциальный ресурс на миллионы лет. Использование его — ​это возможность, которую мы не можем упустить». Б. Биго был кавалером ордена Почетного легиона, шведского королевского ордена Полярной звезды и офицером французского ордена «За национальные заслуги». В октябре 2014 года он получил Золотую и Серебряную звезды японского ордена Восходящего солнца, а в сентябре 2019 года — ​Премию дружбы правительства Китая. Сейчас руководство ИТЭР взял на себя Эйсуке Тада, заместитель генерального директора. Он окончил японский Университет Гунма по специальности «инженер-­механик», а затем получил степень доктора технических наук в Университете Токоху. Сразу после окончания университета, в 1978 году, начал заниматься термоядерными исследованиями в бывшем Японском научно-­исследовательском институте атомной энергии (JAERI, ныне JAEA). До своего назначения заместителем генерального директора ИТЭР он занимал ту же должность в Институте термоядерного синтеза Нака (часть JAEA) и был главой Японского внутреннего агентства по ИТЭР. Э. Тада был одним из семи «первопроходцев» ИТЭР, прибывших на площадку в 2006 году после принятия решения о размещении проекта ИТЭР во Франции.

ATO M I C E X P E RT. C O M

— Бернар Биго был выдающимся администратором. Именно благодаря ему проект ИТЭР сдвинулся с места и начал реализовываться. Его будет очень сложно заменить на таком ответственном посту в силу присущих ему личных и профессиональных качеств. Он обладал высочайшим авторитетом: лично встречался с президентами всех стран — ​участниц проекта ИТЭР. Будучи директором французского комиссариата по атомной энергии, Б. Биго внес неоценимый вклад в развитие не только французской, но и мировой атомной энергетики. Именно в те годы мне довелось познакомиться и начать сотрудничать с этим замечательным человеком. Совместная работа с ним оставила глубокий след в моей памяти. Б. Биго хорошо относился к России и коллегам из Росатома. Его будет не хватать нам всем.

Анатолий КРАСИЛЬНИКОВ, директор российского агентства ИТЭР:

— Бернар Биго был удивительно сильным генеральным директором ИТЭР с точки зрения его профессионализма и умения работать с совершенно разными людьми: и с рядовыми исполнителями проекта, и с главами правительств стран-­участниц. Б. Биго как бывший министр имел большие возможности и умел быстро решать сложные вопросы. Он мог постучать в любую дверь, прийти к любому европейскому президенту или комиссару Евросоюза. Важнейшим его свой­ством было самозабвение в работе. С 7 утра до 9 вечера его автомобиль стоял на парковке. Б. Биго считал проект частью своей жизни. Очень важно также и то, что он был большим другом России. Он помогал нам, старался исполнить все наши просьбы. Одним из последних подписанных им документов было письмо в Чехию с просьбой, несмотря на введенные санкции, поставить оборудование в Россию. Б. Биго подписал его в больнице, когда уже практически терял сознание.

Сама БИЛЬБАО-И-ЛЕОН, генеральный директор Всемирной ядерной ассоциации:

— От имени мировой ядерной отрасли и от себя лично я выражаю глубочайшие соболезнования семье доктора Бернара Биго, его коллегам по ИТЭР и всему сообществу, занимающемуся ядерным синтезом. Видение, лидерство и опыт Бернара сыграли важную роль в продвижении проекта ИТЭР и возрождении интереса к термоядерной энергии. Нам будет не хватать его страсти и преданности делу. (на основе публикаций в СМИ)

107

ВНЕКЛАССНОЕ ЧТЕНИЕ

Эпос о Табошаре Текст: Ирина ДОРОХОВА Фото: Flickr.com

«Эпос», конечно, сильно сказано. Но исторический путь рудника Табошар в Таджикистане вплетается в большую историю этих мест уже много веков. Сейчас завершается одна из глав — у​ рановый рудник, давший импульс развития Табошару во время атомного проекта, скоро станет частью горного ландшафта.

Табошар расположен в Карамазаре — ​это юго-западные отроги Кураминского хребта, часть историко-­ культурной области Илак, центра добычи и обработки металлов. Большая часть Карамазара расположена на севере современного Таджикистана. По некоторым данным, серебро и медь добывали в Карамазаре еще до нашей эры. Но достоверные подтверждения богатства недр Илака, в частности Карамазара, появились позже, в IX веке. «О начале разработки карамазарских серебро-­свинцовых месторождений свидетельствуют серебряные арабские монеты — д ​ ирхемы, чеканенные в правление халифа Харун-ар-­Рашида от имени его младшего сына Мамуна в 189–190 гг. мусульманского летоисчисления (804–806 гг.) непосредствен-

108

но на месторождении (или руднике) Шаша», — ​отмечает в своей книге «Очерк о серебре» геолог Михаил Максимов. Вблизи нынешнего Табошара расположено месторождение Канджол («тропа рудников»). Расположение рудных тел определяет Канджольский разлом. Вдоль него непрерывной чередой располагаются древние рудники — б ​ олее двух тысяч. Глубина подземных выработок достигает 200 метров — ​это много для технологий того времени и свидетельствует о высоком уровне мастерства местных горняков и инженеров. Возле Канджола нашли остатки печей, магнетитовую руду, каменные орудия, кувалды и молотки из железа. Геолог Виктор Турлычкин, который с 1953 года на

№4–5 (9 8) 2022

ВНЕКЛАССНОЕ ЧТЕНИЕ

протяжении нескольких десятков лет работал в горах Таджикистана, а в 1959–1963 годах осуществлял переоценку запасов Канджола, считает, что именно здесь располагался монетный двор, на котором чеканились местные монеты, а серебро для них добывали на Канджоле и на до сих пор знаменитом серебряном руднике Канимансур. Так это или не так — ​сказать сложно, потому что серебро высокой пробы для монет из местных — ​не столько серебряных, сколько полиметаллических руд, да еще и с примесью мышьяка — и ​ звлекать было тяжелее, чем из рудников, находившихся в нынешнем Узбекистане и тоже входивших в древний Илак. Но можно предположить, что чеканили здесь другие изделия: утварь, украшения, оружие.

Кишлак чернобородого человека

Считается, что поселение Табошар основал Ашуркул Карасакал. Название переводится как «проход между горами». «Карасакал» означает «чернобородый». Кое-что об этом человеке удалось узнать на одной из веток форума Евразийского исторического сервера (автор утверждает, что информацию он взял из туркестанского архива): «Бий Туганыш вместе с отцом Бием Шамашем ушли через перевал Кандыр в район Карамазара (Ходжентский уезд) к кишлаку Канжол, там, где речка Уткен су берет свое начало. В низовьях Уткен су у Шамаша там была земля. Примерно в 1757 году, а может, и раньше внук Бия Шамаша, Ашуркул Карасакал, ставит аул Алчалы. Еще позже внуки Ашуркула основывают село Товашар там, где в 1925 году начали строить пгт. Табошар». Действительно, до первой половины 1940‑х годов Табошар был кишлаком — ​зимним стойбищем местных скотоводов. После Октябрьской революции, когда советская власть начала утверждаться в Средней Азии, Табошар наряду с другими кишлаками на западе Кураминского хребта оказался под контролем Омонкула-­курбаши. Он был главой одного из крупных вооруженных отрядов, участников которых в СССР называли басмачами (от тюркского «басмак» — ​нападать, налетать), а сами себя они именовали моджахедами. Они стремились к политической автономии и одновременно с религиозных позиций вели джихад. Движение возникло после разгрома Кокандской автономии в 1918 году и охватывало территории нынешних Казахстана, Узбекистана, Туркменистана, Кыргызстана и Таджикистана. Басмачи контролировали район, куда входил Табошар, с осени 1919 до весны 1923 года; вооруженные стычки там случались до второй половины 1930‑х годов.

Геологический сюрприз

До революции 1917 года единственным известным урановым месторождением в Российской империи был Тюя-муюн, расположенный на территории современного Кыргызстана. О том, что уран есть и в Табошаре, геологи узнали, как это часто бывает, случайно. Сергей Машковцев, составляя геологическую карту Карамазар-

ATO M I C E X P E RT. C O M

ского рудного района, в 1925 году обнаружил в образцах табошарских руд радиоактивные минералы. В 1926 году на Табошар отправилась геологоразведочная партия, выявившая несколько ураноносных жил, в том числе крупную «Ведущую». В первой половине 1930‑х Гиредмет проводил исследования по извлечению из руды радия. Попутно шло строительство инфраструктуры: к 1935 году были построены небольшой поселок для горняков, рудник, химическая установка для гидрометаллургического извлечения металла. Добыча и переработка велись кустарными методами: руду в шахте дробили вручную отбойными молотками, на поверхности перед входом ее вручную же сортировали, затем обогащали и с помощью гамма-­электрометра Кольгерстера определяли содержание урана в концентрате. Перед Великой Отечественной вой­ной рудник был законсервирован.

Вхождение в урановый проект

После начала вой­ны в 1941 году в Табошар из Одессы эвакуировали завод «В» и филиал Гиредмета Наркомата цветной металлургии (Наркомцветмет) СССР. А 27 ноября 1942 года Государственный комитет обороны принял постановление «О добыче урана» — ​начался атомный проект. В соответствии с постановлением в СССР начали вести целенаправленную геологоразведку на уран, инициировали добычу и переработку урановой руды. Добывать и перерабатывать уран на Табошаре начали уже в 1943 году. К тому времени уран нашли и на других месторождениях: таджикских Адрасмане и Уйгурсае, киргизском Майлису. На базе этих месторождений и завода «В» постановлением ГКО от 15 мая 1945 года в структуре НКВД был создан Комбинат № 6. Управление комбината располагалось в Чкаловске Таджикской ССР. Строили рудник, перерабатывающий завод и новые кварталы Табошара в основном немцы, частично пленные, частично ссыльные с Поволжья — п ​ амять о них в поселке сохранилась. Табошар даже называют маленькой Швейцарией из-за европейской архитектуры и городской планировки. В строительстве участвовали также спецпереселенцы других национальностей: крымские татары, чеченцы, корейцы и т. д., а также советские граждане, угнанные в Германию и возвращенные в СССР как «предатели». Поначалу основным рабочим ресурсом на Табошаре была живая сила — л ​ юди и скот. Строили вручную, в качестве грузового транспорта работали ишаки. Первый опытный завод № 3 (он же завод «В») разместили в полуразрушенном глинобитном здании, где раньше стояла химическая установка. Оборудования было крайне мало, хотя на фоне других рудников Табошар считался неплохо оснащенным: здесь использовались электровозы. Проветривались забои слабыми вентиляторами, на буровзрывных работах использовались ручные перфораторы без орошения, запыленность в десятки раз превышала нормы. Ситуация изменилась в 1946 году, когда на строительство рудников, комбината и геологоразведку выделили огромные деньги. В книге «Пионеры секрет-

109

ВНЕКЛАССНОЕ ЧТЕНИЕ

Судьба Сергея Машковцева Сергей Федорович Машковцев родился в 1888 году, в 1915 году окончил Петербургский горный институт. Работал в Геолкоме, преподавал в Ленинградском горном институте в 1929–1932 годах, затем — в ​ Ташкентском и Самаркандском университетах. В 1937 году его на пять лет выслали из Узбекистана в Таджикистан. Затем он работал на Джидинском вольфрамовом комбинате, с 1946 года — ​ в геологическом институте Таджикского филиала АН СССР. В 1949 году был лишен звания профессора и ученых степеней и выслан в Самарканд. Там ему пришлось жить в тяжелых условиях, он заболел и через несколько месяцев умер. (по данным портала «Бессмертный барак»)

Свидетель истории «Сами табошаринцы по своей вере — ​басурмане, но старый люд их верит в Тенгрита. Родоначальник их имеет погребение в кибитке Кюльтебе, близь Тилявы, Ташкентского уезда. Имеет скот в 250 голов и угодий на 10 кибиток. Грамоте приспособлены 8 душ. Из младых душ 4 в составе вой­ска ратного Коканта, и 3 в Ходжанте у начальника уезда Худеярова. Кибитки казаков (под казаками здесь подразумеваются не представители российского военного сословия, а кочевники; тюркское слово «казак» переводится как «вольный человек, кочевник». — ​Прим. ред.) Табошари лежат на окраинах реки Табошаринки. Летовки казаков Табошари далеко в горах, кою они зовутъ Курамою, богатый рудный край Илака». Из записок офицера армии Российской империи Олега Федорова от 1876 года (хранятся в Национальной библиотеке Узбекистана им. Алишера Навои)

ного атома» говорится, что на капзатраты атомной промышленности в том году выделили 38 млн руб., из них 12 млн — К ​ омбинату № 6. Вложения в геологоразведку позволили резко нарастить ее объемы в условиях чрезвычайной спешки: урана для создаваемой в те годы атомной бомбы требовалось много, и нужен он был срочно. «Слабая разведанность месторождений, при которой началась деятельность рудников, и необходимость выполнения установленного плана добычи руды поставили перед комбинатом сложные организационно-­методические вопросы. Параллельно с наращиванием общих запасов месторождений необходимо было обеспечить текущую добычу. Эти задачи не могли решаться традиционными методами с последовательным увеличением деятель-

110

ности разведки (от предварительной через детальную до эксплуатационной). На это не было времени. Только совмещение различных стадий разведки и выполнение ее в больших объемах одновременно с проведением горно-­капитальных, подготовительных и добычных работ могло дать и дало хорошие результаты, позволило в сжатые сроки существенно увеличить общие разведанные запасы и тем самым создать прочную базу для дальнейшего развития комбината», — ​отмечается в книге «Пионеры секретного атома». На Табошаре впервые применили более эффективную систему отработки, началась механизация производственных процессов. С 1946 по 1949 год производительность труда забойных рабочих почти утроилась. Был усовершенствован технологический процесс и на перерабатывающих мощностях. Сухое измельчение заменили мокрым, благодаря чему оборудование стало реже выходить из строя, руду начали классифицировать по размеру. Процесс выщелачивания и отделения раствора от твердого остатка стал непрерывным. Благодаря новшествам суточная производительность выросла с 40 тонн в 1945 году до 60–70 тонн к концу 1946 года, извлечение за тот же период увеличилось с 40 % до 60 %. Необходимо было резко повысить объем производства и снизить себестоимость продукции. Для этого в 1947 году Комбинат № 6 ввел в эксплуатацию четыре новых завода, в том числе завод № 1 в Табошаре производительностью 100 тонн в сутки. В последующие годы производство продолжило расти. Стали заботиться и об охране труда: в начале 1960‑х годов запыленность снизилась до 1 мг/м3 — ​ вдвое ниже предельно допустимых показателей. Табошар закончили отрабатывать шахтным способом в 1957 году. Затем стали применять открытый способ с последующим радиометрическим обогащением и кучным выщелачиванием забалансовых запасов. А в 1972–1978 годах применяли шахтное выщелачивание с подачей растворов сначала в шахту, а затем — ​через днище карьера. Таким способом было произведено около 112 тонн урана. Кстати, скважинное подземное выщелачивание первыми начали осваивать специалисты табошарского рудоуправления. Правда, не на Табошаре, а в пустыне Кызылкум, возле поселка Кокча Бухарской области (Узбекская ССР). В марте 1968 года табошарские горняки построили и запустили там первый участок скважинного подземного выщелачивания. Это не единственный пример признания высокого класса табошарских специалистов. Первый глава Табошарского рудоуправления Зараб Зарапетян в 1958–1971 годах возглавлял Навоийский ГМК. ­Предприятия НГМК до сих пор добывают уран в Узбекистане. Табошар имел огромное значение для атомного проекта СССР. Несколько лет он был единственным, а затем — о ​ дним из основных поставщиков остродефицитного урана. «Опыт строительства комбината послужил опорой при проектировании и строительстве других химических и горнорудных предприятий страны», — ​ говорится в книге «Пионеры секретного атома».

№4–5 (9 8) 2022

ВНЕКЛАССНОЕ ЧТЕНИЕ

Рудник-­беспризорник

После истощения месторождения рудник и перерабатывающие заводы в Табошаре были закрыты. К тому времени на промплощадке размещались четыре карты хвостохранилища, хвостохранилище завода № 3, хранилище бедных руд, карьер, отвалы пустой породы и здания перерабатывающих предприятий. В 1973–1975 годах все карты были законсервированы —​ поверхность и откосы засыпаны слоем грунта толщиной до метра. Жизнь Табошару после завершения уранового производства стало давать предприятие «Заря Востока». Оно было «с двой­ным дном» в буквальном смысле: в цехах на поверхности выпускали галоши и резиновые перчатки, а под землей — ​комплектующие для стратегических ракет, там же испытывали ракетные двигатели. Но после распада СССР, обретения независимости бывшими республиками и гражданской вой­ны в Таджикистане ракетные цеха на «Заре Востока» закрылись, люди стали разъезжаться. Состояние рудника перестали контролировать, территория пришла в запустение. Подобная судьба была типичной для небольших моногородов и поселков, где градообразующие предприятия, в том числе горные, были связаны с оборонной отраслью. А урановый рудник дал о себе знать. Дело в том, что объекты предприятия, кроме карт, должным образом законсервированы не были. Из-за того что поверхность и склоны хвостохранилища не были защищены от эрозии, радиоактивная пыль стала переноситься ветром и дождями. Стоки, вытекающие из-под хвостохранилища, тоже были радиоактивны. За площадкой перестали следить, по территории бывшего рудника протоптали тропы, начали пасти там скот и строить жилье. Отвалы рудника использовали при строительстве и отсыпке дорог на улицах Табошара, что выяснилось при обследовании в 2001 году — о ​ бнаружились участки с повышенным гамма-­фоном — ​до 1,44 мкЗв/час при фоновых значениях 0,48 мкЗв/час. О проблеме «наверху» знали, ее несколько раз поднимали на национальном и международном уровнях. К­акие-то работы для ее решения были профинансированы и проведены. В «Оценке состояния бывших урановых объектов и текущей деятельности по их реабилитации» — ​документе, размещенном на сайте МАГАТЭ, — ​отмечается, что особую опасность представляют нерекультивированные терриконообразные отвалы хвостохранилища цеха № 3 и кучного выщелачивания высотой до 70 метров и площадью 3 га. Объем накопленного материала в них — ​690 тыс. м3. Для того чтобы исключить разнесение радиоактивных частиц при эрозии и использование материалов с рудника для строительных работ, авторы «Оценки» рекомендуют использовать инженерные барьеры — ​ ограждающие дамбы, защитные покрытия, системы отвода ливневых вод и т. д. В 2012 году была разработана и утверждена межгосударственная целевая программа «Рекультивация

ATO M I C E X P E RT. C O M

Справка Интегратором по выводу из эксплуатации и обращению с сопутствующими РАО ТВЭЛ стал в 2019 году. На предприятиях топливной компании (СХК, АЭХК, ЦПТИ и ВНИИНМ) открыты центры компетенций по выводу из эксплуатации. С 2021 года ТВЭЛ — б ​ азовая организация государств — участников СНГ по ликвидации ядерного наследия, обращению с отработавшим ядерным топливом, радиоактивными отходами и выводу из эксплуатации ядерно и радиационно опасных объектов.

территорий государств, подвергшихся воздействию уранодобывающих производств». Странами — ​участницами программы стали Российская Федерация, Беларусь, Казахстан, Киргизия и Таджикистан. Главная задача — ​обеспечить радиационную безопасность на площадках бывших производств по добыче и переработке урана. В рамках программы в середине 2010‑х годов были проведены подготовительные работы для реабилитации табошарской промплощадки: комплексные инженерные изыскания, топогеодезическая съемка, разработка проектно-­сметной документации по рекультивации объектов.

Возвращение в природу

Недавно начался новый этап программы, по окончании которого промплощадка Табошара должна стать безопасной. Весной 2022 года ТВЭЛ как отраслевой интегратор по выводу из эксплуатации объявил о том, что Центральный проектно-­технологический институт (ЦПТИ, входит в ТВЭЛ) выиграл конкурс на разработку рабочей документации и выполнение работ по рекультивации промплощадки «Табошар». В рамках контракта специалисты ЦПТИ проведут большой комплекс работ по рекультивации отвалов фабрики бедных руд и хвостохранилищ. Поверхности и склоны будут защищены от ветровой и водной эрозии — ​размыва поверхности и механической миграции загрязненного мелкодисперсного хвостового материала. В итоге территория промплощадки «Табошар» станет соответствовать требованиям радиационной безопасности. Предполагается, что все работы будут завершены в 2023 году. Это первый проект ТВЭЛа как единого отраслевого интегратора в области вывода из эксплуатации по ликвидации ядерного наследия в одной из стран СНГ. После реабилитации промплощадки большая «атомная» глава горно-­металлургической истории этого места завершится. Жители Табошара (с 2012 года — ​ Истиклол) будут спокойны за свое здоровье. Откосы отвалов и хвостохранилищ станут склонами холмов, на которых вырастет трава, поселятся звери и птицы, и бывшее предприятие растворится в живой природе.

111

ВНЕКЛАССНОЕ ЧТЕНИЕ

Законы атомного нейминга Текст: Наталия ФЕЛЬДМАН Фото: Researchgate.net, Maisonbisson.com

Об «Аннушке», пожалуй, слышали не только атомщики — ​первый промышленный уранграфитовый реактор дал стране необходимый ей плутоний и тем самым обеспечил ядерный паритет в сложное послевоенное время. Но это не единственное личное имя, присвоенное реактору. «Руслан» и «Людмила», «ПИК» и «МИР», французский «Феникс» и индийский «Апсара» — ​о происхождении этих и других имен, а также о закономерностях номинации уникальных механизмов в атомной отрасли рассказывает кандидат филологических наук, координатор специальных проектов сети Информационных центров по атомной энергии, автор-­составитель толкового словаря «Пойми атомщика: лексика атомной отрасли» Наталия Фельдман.

Высокопоточный исследовательский ядерный реактор ПИК. Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова национального исследовательского центра «Курчатовский институт», Гатчина

Анализ собственных имен показал, что личные имена атомных механизмов и космических аппаратов укладываются в единую классификацию, потому что у них много общего. Во-первых, уникальность и сложность создаваемых конструкций: и реакторы, и космические аппараты создавались либо в единственном числе, либо небольшими сериями — м ​ аксимум 20 механизмов. Во-вторых, секретность: и атомная, и космическая промышленность по понятным причинам засекречивают технологии даже сейчас. В-третьих, глобальность и инновационность задач, для решения которых были построены эти сложные устройства.

112

Сочетание секретности и уникальности привело к тому, что у большинства разрабатываемых механизмов появились имена собственные. Их главное отличие от остальных категорий — ​ имена не связаны непосредственно с понятием, с характеристиками объектов, которым они присвоены. А это значит, что секретность при использовании личного имени для названия реактора или спутника будет соблюдена. Не менее важная функция имен собственных — ​индивидуализация, выделение объекта из однотипного ряда, подчеркивание его уникальности. Соответственно, посвященным всегда понятно, о каком объекте идет речь, что снижает риск

№4–5 (98) 2022

ВНЕКЛАССНОЕ ЧТЕНИЕ

коммуникативных сбоев. Основное значение имени собственного как раз и заключается в связи с обозначаемым им субъектом или объектом. Соответственно, для носителей профессионального знания имя будет «говорящим», а для людей, не имеющих отношения к отрасли, его смысл останется непонятным. Так, например, сотрудники ПО «Маяк», отвечая по телефону на вопрос Курчатова, как чувствует себя «Аннушка», понимали, что речь идет о реакторе, а телефонисты на станции или шпионы вполне могли подумать, что Игорь Васильевич интересуется дамой, к которой весьма нежно относится. Та же история — ​с ядерными энергетическими установками «Ромашка» и «Топаз»: использование названий полевого цветка и полудрагоценного камня в качестве личных имен помогает скрыть назначение установок от непосвященных. Кстати, в лингвистике собственные имена сложных уникальных механизмов и других предметов, созданных человеком, называются хрематонимами. И в этом плане «Аннушка» относится к той же группе имен собственных, что и «Эскалибур» — ​имя легендарного меча.

«Что в имени тебе моем?»

Без Александра Сергеевича и других классиков атомная отрасль обойтись не смогла. Так, на ПО «Маяк» после «Аннушки» появился реактор «Руслан»; и его название — ​акроним, аббревиатура и одновременно значимое слово. Аббревиатура образована из начальных букв словосочетания «реакторная установка с лантаном» (вариант: «реакторная установка с литиево-­алюминиевым наполнением»). Но «где Руслан, там и Людмила», как говорят литературоведы, и следующий реактор, первоначально получивший название

ATO M I C E X P E RT. C O M

ЛФ‑2, довольно быстро приобрел соответствующее женское имя. Французские исследовательские реакторы часто называли в честь литературных и мифологических персонажей: «Тритон», «Минерва», «Озирис», «Пегас», «Феникс». Кстати, «Феникс» — р ​ еактор на быстрых нейтронах — ​ в ­какой-то степени повторил судьбу своего мифологического прототипа. Но если птица Феникс, сгорая, затем возрождается из пепла, то одноименному реактору повезло меньше. После нескольких случаев внезапного резкого снижения реактивности, причину которых выяснить не удалось, «Феникс» был остановлен. Старейший индийский исследовательский реактор «Апсара» назван в честь индийских небесных дев-соблазнительниц, и дал ему это имя сам Джавахарлал Неру. Премьер-­министр Индии, занимавший этот пост с 1947 по 1964 год, сравнил голубое свечение (эффект Вавилова–Черенкова), которое можно было наблюдать в бассейне реактора, с красотой апсар, повинующихся богу Индре.

Французский энергетический реактор‐ размножитель на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем «Феникс». Ядерный центр Маркуль

Акронимы и аббревиатуры

В названиях некоторых советских реакторов «спрятаны» имена их создателей. Это попытки увековечить великие имена хотя бы для посвященных, ведь и сам атомный проект в СССР, и его ключевые специалисты существовали в условиях строгой секретности. В частности, название исследовательского реактора «ПИК», который начали строить в Петербургском институте ядерной физики им. Б. П. Константинова еще в 1970‑х годах, расшифровывают не только как «пучковый исследовательский комплекс», «пучковый исследовательский корпусной», но и как «Петров и Коноплев» — п ​ о фамилиям раз-

113

ВНЕКЛАССНОЕ ЧТЕНИЕ

Американский ядерный реактор PM‐3A, в 1962–1972 гг. работавший в Антарктиде на станции Мак‐Мердо

114

работчиков проекта физиков Юрия Викторовича Петрова и Кира Александровича Коноплева. Название исследовательского реактора СМ‑3, который находится в НИИАРе, традиционно расшифровывают как «самый мощный». Но есть и другой вариант. Концепцию устройства разработал физик-­ядерщик Савелий Моисеевич Фейнберг. Ветераны отрасли рассказывают, что название для установки предложил сам Курчатов, и передают диалог научного руководителя советского атомного проекта и автора концепции: — Игорь Васильевич, ну зачем же вы взяли мои инициалы?

— Савелий Моисеевич, это не ваши инициалы. СМ значит: «самый мощный». По воспоминаниям коллег, Игорь Васильевич любил пошутить. Так что вполне возможно, что название для реактора он специально выбрал так, чтобы можно было и инициалы распознать, и другой вариант расшифровки подобрать. Кстати, название еще одной реакторной установки, ДОУД‑3, по воспоминаниям коллег, Курчатов шутливо расшифровывал как «до удара третьего» — ​к тому времени он пережил уже два инсульта и хотел успеть закончить этот реактор, но, к сожалению, не дожил несколько месяцев до его физического пуска. Традиция называть реакторы акронимами есть не только в России. К примеру, канадский SLOWPOKE — ​в буквальном переводе «тугодум», а в сленговом варианте «недоумок» — ​тепловой, то есть реактор на медленных нейтронах, и название образно на это указывает. Интересно, что, составляя аббревиатуру, создатели SLOWPOKE намеренно допустили в одном из слов многословного словосочетания, от

которого и было образовано это имя-название, ошибку: Safe LOW-Power Kritical Experiment (прилагательное сritical пишется через «с»).

«Плохой мальчик» и «арбуз»

Интересна история американского ядерного реактора PM‑3A, в 1962–1972 годах работавшего в Антарктиде на станции Мак-­Мердо. Это единственный реактор, получивший в качестве имени жаргонизм. Его довольно быстро стали называть Nukey poo, что переводится как «ядерный засранец». Такую нелестную характеристику реактор «заслужил» частыми утечками. Договор об Антарктиде от 1959 года запрещал проводить на этом континенте ядерные взрывы как в военных, так и в мирных целях, но запрета на использование мирных атомных технологий не было, благодаря чему РМ‑3А и появился на американской антарктической станции. Но его «плохое поведение» послужило причиной окончательного объявления Антарктиды безъядерной зоной, да и проблема хранения отработавшего ядерного топлива, как и возможных радиоактивных отходов, не была решена. Поэтому до Антарктиды не добралась советская ядерная установка «Арбус» — «​ Арктическая блочная установка». Она, кстати, получила прозвище «Арбуз», более 15 лет проработала в ­НИИАРе и в итоге стала первой советской атомной станцией теплоснабжения. Называя создаваемые ими реакторы и другие механизмы личными именами, атомщики подчеркивают их уникальность, помогают соблюдению секретности, а также поддерживают у себя ощущение причастности к узкому профессиональному сообществу.

№4–5 (98) 2022

Читайте в ближайшем номере журнала «Атомный эксперт»:

Квантовые технологии

Загнать водород под землю

Проблемы прикладной науки

Росатом продолжает развивать квантовые вычисления. Уже есть первые успехи. На форуме «Цифровая индустрия промышленной России» (ЦИПР) эксперты дискутировали о квантовом Интернете, алгоритмах и роли стартапов в развитии квантовых исследований. Мы записали самые интересные выступления.

Направление «Водородная энергетика» включено в состав Энергетической стратегии России на период до 2035 года. Однако в части технологий остается еще много нерешенных вопросов. Анализируем возможности хранения водорода, произведенного электролизом с использованием электро­ энергии АЭС, в подземных хранилищах.

Трудности, с которыми сталкивается прикладная наука, известны: ученым непросто перейти из фундаментальных в прикладные сферы, промышленность неохотно работает с наукой и прочее. ­Разбираемся в причинах этих проблем и ищем пути их преодоления.

Уголь возвращается?

Стройки десятилетия

Литий для России

Похоже, что геополитическая повестка на время отодвинула климатическую на второй план. Англия и Германия перезапускают угольные станции, крупнейшие добывающие компании (например, швейцарская Glencore) сообщают о росте спроса на «традиционные» энергоносители. Готовим обзор последних трендов в энергетике.

За 10 лет программа строительства Росатома выросла в шесть раз: годовой объем капитальных вложений увеличился с 169 млрд руб. в 2012 году до 1 трлн руб. в 2022‑м. Рассказываем о строительстве атомных объектов в условиях санкционных ограничений.

Россия импортирует литий, и в условиях нарушения цепочек поставок — ​это риск, который необходимо снижать. Рецептов несколько. Рассказываем о том, как Росатом, который развивает сегмент литиевых накопителей, планирует обеспечивать его сырьем.

115