atomexp_072022

№ 7 (100), сентябрь 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: Наталия Андреева, Ирина Дорохова, Надежда Фетисова, Ингард Шульга

Арт-директор: ИП Барей Н. М.

Дизайн- макет: Семен Мизюркин

Учредители: Некоммерческая организация — Фонд «Центр корпоративной информации» (НО-Фонд «ЦКИ»), Некоммерческое партнер ство 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, информа ционных технологий и массовых коммуника ций. Свидетельство о регистрации средства массовой информации

В номере:

Новости

Британский стартап получил от министер ства энергетики США грант на исследо

вание возможностей развития морской

атомной энергетики; запущена между народная инициатива Nuclear Hydrogen Initiative (NHI), цель которой — развитие

производства водорода на основе атом ной энергии; Южная Корея перезапуска

ет ядерную программу.

Стр. 4–5

Тема номера

ВТГР: воспоминания о будущем. Как и почему концепция, придуманная 80 лет назад, вновь претендует на завоевание рынка ядерной генерации?

Об особенностях, развитии технологии и многообещающих перспективах высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов — в материале нашего анали тика Ингарда Шульги.

Стр. 6–21

Лекторий

Опыт ВНИИНМа в работе с тритием и сфе ры применения этого изотопа — одного из самых перспективных для создания ядерных батареек. Лекция заместителя директора отделения — начальника научно-исследовательского отдела раз работки технологии и оборудования для получения изотопов и изотопной продук ции ВНИИНМа Александра Аникина. Стр. 22–26

Бизнес

Высокогорный центр ядерных исследо ваний

Наука

Где может применяться термоядерный синтез, как развивается националь ная инфраструктура мегасайенсисследований и какие вопросы предстоит решить в области суперком пьютерных вычислений? О симбиозе смелых научных идей и возможностей для их инженерного воплощения гово рили эксперты на летних «Академиче ских слушаниях». Приводим расшифров ки самых интересных выступлений. Стр. 30–37

В сфере прикладных исследований и разработок в России сложилось несколько управленческих мифов. От каких из них придется отказаться, чтобы реализовать популярную сегодня концепцию технологического суверенитета?

Стр. 38–45

Взгляд

Член президиума Совета по внешней и оборонной политике, доцент кафедры прикладного анализа международных проблем МГИМО МИД России Андрей Безруков — о смене глобальной техно логической системы.

Стр. 46–49

Эксперты

Термоядерный синтез, развитие мега сайенс-проектов, передовые техно логии в медицине, новые материалы, роботизация производств… В юбилей ном, сотом номере журнала вспоми наем самые яркие высказывания экспертов, опубликованные на его страницах.

Стр. 50–52

Тираж: 1000 экз.

Распространение

+7 (499) 391–64–00, expert.atom@gmail.com

Электронный портал

atomicexpert.com

номер

Перед вами сотый выпуск журнала «Атомный эксперт». Первый номер вышел осенью 2011 года и был посвящен проблеме организации серийного строи тельства АЭС. Эта тема не раз освещалась в журнале. Сегодня Росатом вовсю ведет серийное строительство новых ядерных блоков внутри страны и за рубе жом. Расширялась деятельность госкорпорации, расширялась и тематика издания. Термоядерный синтез, развитие мегасайенс-проектов, передовые технологии в медицине, новые материалы, роботизация производств… Эти и многие другие темы мы обсуждали с экспертами в разных областях на стра ницах «Атомного эксперта». В юбилейном номере журнала мы вспоминаем самые яркие их выступления. Главная тема номера перспективные проекты высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. Пока в мире лишь одна такая установка, но есть все основания предполагать, что скоро их станет намного больше. Рубрика «Лекторий» посвящена тритию. Александр Аникин рассказывает об опыте ВНИИНМа в работе с этим изотопом и о том, где будут нужны источ ники питания на его основе. Глава «Русатом Оверсиз» Евгений Пакерманов в рубрике «Бизнес» пред ставляет достижения российских атомщиков, создающих уникальные объекты в России и за рубежом: высокогорный центр ядерных исследований и техно логий в Боливии, наземные АСММ с реакторами РИТМ 200 и «Шельф-М». В рубрике «Наука» выдержки из самых интересных выступлений на лет них «Академических слушаниях», прошедших в Росатоме. Кроме того, мы рассказываем о мифах, связанных с прикладными исследо ваниями и мешающих реализовать концепцию технологического суверени тета. И наконец, в рубрике «Взгляд» эксперт клуба «Валдай», бывший разведчик Андрей Безруков дает оценку текущей геополитической ситуации. Пока вы читаете свежий номер журнала, редакция уже вовсю работает над следующим, сто первым. Юлия ГИЛЕВА, и. о. главного редактора

В начале сентября прошел VII Восточ ный экономический форум (ВЭФ). Его программа включала более 70 де ловых мероприятий. В форуме при няли участие представители более 60 стран. Росатом провел ряд важных подписаний. Так, была подписана дорожная карта о сотрудничестве между Росатомом, министерством науки и технологий и министерством электрификации Мьянмы. Документ фиксирует конкретные шаги по дальнейшему выстраиванию россий ско-мьянманского сотрудничества в атомной сфере. В частности,

плуатацию в 2025 году. Для экспорта водорода в Китай рассматриваем сценарий судовой перевозки водо рода в сжиженном виде в контейне рах-цистернах», — заявил Евгений Пакерманов, президент «Русатом Оверсиз».

зимой EDF переза пустит все свои ядерные реакторы, более половины которых (32 из 56) сейчас закрыты на техническое обслуживание. «С октября каждую неделю будут запускаться новые реак торы. Мы вместе с EDF будем внима тельно следить за теми реакторами, которые были отключены из-за про блем с коррозией», — передает Reuters слова министра. А. Паннье-Рюнаше также заявила, что французские газо хранилища заполнены на 92 %, и, хотя поставки российского газа находятся на самом низком уровне, они не прекратились полностью. «Ситуа ция с энергетикой серьезная, но мы задействовали все рычаги, чтобы пережить зиму», — сказала министр. Цены на электроэнергию во Франции летом подскочили до исторического максимума. Тем временем EDF потребовала у своего основного акционера, фран цузского государства, €8,34 млрд ($8,5 млрд) в качестве компенса ции — после того как правительство вынудило ее продавать электроэнер гию по сниженным ценам, чтобы защитить потребителей от роста инфляции. Как сообщает Bloomberg, компания также обратилась в Госу дарственный совет, высший админи стративный суд страны, с просьбой отменить приказы, требующие от нее продавать электроэнергию со скидкой. Уже больше двух месяцев власти Франции ищут нового руководителя EDF, пишет издание BFM TV. Первым кандидатом был Анри Пупар-Лафарж, генеральный директор Alstom. Однако в разгар слияния этой компании с Bombardier он не мог отказаться от своей должности. Также рассма

4 №7 (100) 2022 НОВОСТИ Фото: Росатом МЕРОПРИЯТИЯ ВЭФ: главное ИСТОРИИ Страсти по EDF Новости о французской EDF не сходят с первых страниц мировых СМИ после того, как летом правительство страны объявило о национализации компании. По мнению правительства, эта мера поможет достичь энерге тической безопасности в условиях кризиса. В августе министр энергетики Франции Аньес Паннье-Рюнаше заявила, что этой Минвостокразвития, Мин природы, правительство Якутии и Росатом подписали соглашение, предусматривающее разработку комплексного плана создания мине рально-сырьевого центра в Якутии с использованием электроэнергии от АЭС малой мощности на базе двух реакторов РИТМ 200Н. «Русатом Оверсиз» и Госу дарственный космический

водорода из России в Китай.

планируем уже в следующем году начать

тривается кандидатура главы Orano, Филиппа Кноша, который в 2016 году руководил реструктуризацией Areva. Другие кандидаты — сотрудники EDF Брюно Бенсассон и Седрик Левандов ски. Первый руководит деятельностью группы в области возобновляемых источников энергии, однако в EDF, по данным издания, он не пользуется единодушной поддержкой. С. Леван довски ценят в EDF, но он малоиз вестен в Елисейском дворце. Обсу ждается также кандидатура Бернара Фонтаны — он руководит Framatome, дочерней компанией EDF, произво дящей оборудование для атомных электростанций. Однако неудачи с реактором EPR во Фламанвиле, тесно связанные

производственны ми дефектами Framatome, — аргумент

его кандидатуры.

поамерикански

Британский стартап Core Power (в составе кооперации с MIT Energy Initiative и нацлабораторией Айдахо) получил от министерства энергетики США грант на трехлетнее исследова ние возможностей развития морской атомной энергетики в Соединенных Штатах. Сумма гранта не сообща ется. Он выделен в рамках Nuclear Energy University Program (NEUP), поддерживающей университетские исследования в области ядерной энергии.

Финансирование NEUP позволит детально исследовать экономические и экологические преимущества

Международная коалиция, состоящая

из более чем 40 компаний и других организаций, запустила инициативу Nuclear Hydrogen Initiative (NHI), цель которой — развитие производства водорода на основе атомной энергии. Как сообщает Platts, инициатива охва тывает представителей бизнеса, науч ного сообщества, правительственных организаций и НКО, работающих над усилением роли ядерного водорода в рамках декарбонизации. В своем отчете NHI отметила, что, по самым скромным оценкам, к 2050 году производство «чистого» водорода увеличится в 2,5–7 раз по сравнению с сегодняшними объе мами. По мнению авторов отчета, пра вительство США должно профинан сировать разработку плана «выхода на крупномасштабное коммерческое производство водорода на существую щих реакторах в течение трех лет, начиная с 2022 года; к 2028 году необ ходимо производить водород с помо щью высокотемпературного парового электролиза в усовершенствованных реакторах; продемонстрировать экспериментальное термохимическое производство водорода в течение

дующих пяти лет». Также должны быть созданы стимулы для производителей такого водорода и конечных пользова телей, включая налоговые льготы. Министерство энергетики США ра нее сообщало о планах предоставить $20 млн на финансирование проекта по производству «зеленого» водорода на АЭС «Пало-Верде».

Министерство торговли, промыш ленности

энергетики Южной Кореи (MOTIE) подписало меморандум о

с Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP), Doosan Enerbility и производителями оборудо вания и материалов для ядерной энер гетики с целью возрождения атомной промышленности страны. Как сообщает World Nuclear News, меморандум был подписан на конференции по ядерной энергетике, в которой приняли участие предста вители власти и бизнеса. Документ нацелен на повышение конкуренто способности атомпрома в рамках до стижения углеродной нейтральности, преодоления энергетического кризиса и стабилизации энергоснабжения. Министр торговли, промышленно сти и энергетики Ли Чан Ян заявил на конференции, что правитель ство готово финансировать проекты в области атомной энергетики (сумма инвестиций — около $72 млн). Сейчас министерство рассматривает заявки от 60 южнокорейских компаний.

блоков

«Ханул». Также поставлены задачи экспортировать 10 атомных блоков к 2030 году и разработать малый модульный реактор.

такого реактора с засыпной активной зоной). Однако на самом деле идея ВТГР с шаровым топливом появи лась примерно на 20 лет раньше: она была предложена в 1944 году американским физиком Фарингтоном Дэниэлсом участником проекта Manhattan, сразу после войны возглавившим группу, работавшую над созданием энергетического атомного реактора, и безрезультатно пытавшимся добиться практиче ского воплощения этой концепции. Таким образом, ВТГР одна из наиболее старых концепций реакторов, переживающая сегодня даже не второе, а скорее третье рождение. Эта конструкция имеет несколько принципиальных отличительных особенностей. Первая из них ис пользование микротвэлов величиной порядка 1 мм, чье ядро размером ~50–70 % диаметра такого шари ка так называемый керн, состоящий из химического соединения делящегося материала, окружено, как правило, несколькими оболочками, обеспечиваю щими устойчивость к химическому и механическому воздействиям, а также радиационному распуханию. В качестве соединений делящегося элемента могут применяться диоксид (UO2), карбид (UC2) или окси карбид (UCO) 235U или 233U, оксид плутония либо менее апробированные топливные композиции, такие как монокарбид (UC), мононитрид (UN) или карбони трид (U[C, N]) делящихся

используется иная матрица, см. ниже). Получен ные таким образом топливные элементы размером несколько сантиметров имеют форму либо брусков (цилиндрических или многогранных, так называе мых компактов, укладываемых чаще всего в каналы крупных шестигранных призматических графитовых блоков, из которых выстраивается активная зона), либо засыпаемых в реактор шаров, сопоставимых по вели чине с биллиардными (сложившийся стандарт по рядка 6 см в диаметре при весе около 200 граммов). Дополнительное защитное покрытие, отделяющее микротвэлы от газового замедлителя, образуют полу сантиметровый слой чистого графита, покрывающий шаровые ТВС, либо графит каналов призматического топлива. Каждый топливный элемент, будь то ком пакт или шар, содержит, как правило, от нескольких тысяч до 20 тысяч кернов; в одном элементе заключено в совокупности от 1 до 10 граммов тяжелого металла. В реакторной установке ВТГР, в зависимости от ее раз меров, насчитываются миллиарды кернов, что требует обеспечения высочайших единообразия и качества изготовления топливных частиц и элементов, а также контроля этой продукции во избежание утечек радио активности в процессе облучения топлива в реакторе. Некритичным считается суммарное количество всех дефектов оболочек и кернов до первых десятых долей процента от общего числа микротвэлов, при усло вии, что большинство из них составляют отклонения,

приводящие к сквозному прорыву всех четырех

подвижных. Современные технологии позволяют удер жать утечку гелия из первого контура ВТГР в пределах нескольких процентов в год. Чистый гелий практически не активируется в реакторе, однако незначительные примеси в нем (такие как CO, CO2, H2O) могут служить источниками радиационного загрязнения. Хотя гелий выгодно отличается от других теплоносителей неспо собностью окислять элементы активной зоны даже при высоких температурах, примеси в нем могут быть причиной коррозии. Основанные на таких принципах реакторы имеют несколько преимуществ и ряд недостатков. К достоинствам ВТГР относится, как это сле дует из их названия, высокая температура, в наи более совершенных конструкциях приближающаяся к 1000 °С. Это позволяет, во первых, существенно увеличить электрический КПД реакторной установки (до ~45–50 % против 32–38 % для большинства дей ствующих ядерных энергоблоков), используя при этом либо паровую турбину со сверхкритическими параме трами (в цикле Ренкина), либо (в еще более термо динамически эффективном одноконтурном варианте) теплоноситель в качестве, одновременно, рабочего тела газовой турбины (цикл Брайтона); впрочем, в построенных до сих пор ВТГР эти преимущества реализованы лишь отчасти, прямой газотурбинный цикл пока не применялся. Во-вторых, ВТГР могут стать крайне эффективным источником тепловой энергии для различных технологических процессов (производства водорода, водородно-метановой смеси, опреснения и т. д.). Такой технологический комплекс будет потреблять немного топлива и образовывать минимум шлаков, почти нулевыми будут выбросы пар никовых газов.

ВТГР характеризуются высокой маневренностью. При этом в некоторых конструкциях весьма оператив ное изменение мощности на значительную величину может достигаться изменением подачи теплоносителя при стабильном положении органов СУЗ и незначи тельном изменении температуры топлива. Хорошие показатели маневренности упрощают применение ВТГР в производственных процессах и в качестве энергоисточников в небольших энергосистемах. Однако такие реакторы имеют бóльшие размеры, чем PWR соответствующей мощности, и требуют более громоздкой теплоизоляции, что, среди

полном обесточивании такого реактора на длительное время его активная зона разогреется без повреждения топлива (температура внутренних частей которого может без серьезных последствий доходить до 1600 °С и выше), затем будет постепенно пассивно остывать до необратимых пределов без значимого риска выхода продуктов деления за пределы первого барьера защиты (оболочки кернов) или в крайнем случае графито вой матрицы ТВС. Для большинства наиболее рас пространенных реакторов с водяным охлаждением средней и особенно большой мощности возможность пассивного расхолаживания ограничена по времени (максимум около трех суток, что мало для полной необратимости процесса), и в случае, если к этому времени не удается подключить активные системы, возникают существенные риски выхода радиоактив ности за пределы третьего (корпус реактора или каландр) или (в исключительно редких и тяжелых случаях для реакторов предшествующих поколений) четвертого (контейнмент) защитных барьеров. При этом конструкция водоохлаждаемых реакторов сильно усложнена многократно дублированными активными и пассивными системами аварийного расхолаживания, часть которых не нужна в ВТГР, где безопасность обес печивается иными средствами. Считается, что оболочки микротвэлов TRISO, применяемых в ВТГР, имеют доказанную статистиче скую устойчивость к длительному разогреву примерно до 1600 °С; максимальные температуры в штатных ре жимах работы активной зоны на сотни градусов ниже. Однако некоторые данные указывают на, возможно, еще бóльший, чем принято считать, запас прочности ВТГР с точки зрения безопасности приемлемую статистику повреждений топлива при температурах во внутренних частях топливных элементов свыше 1700 °С. В 1970 х годах в ходе экспериментов на ВТГР Dragon в Англии была допущена локальная ошибка в конфигурации активной зоны, приведшая к тому, что одна из топливных сборок проработала около трех суток при температурах, превышавших 1900 °С, при предусмотренном максимуме поверхностной тем пературы этого топлива в ~1400 °С. Когда проблема обнаружилась, этот

в реактор

доработало предусмотренный срок. Этот пример показателен, несмотря на то что речь идет о частном

малых реакторов: оптими зированные с точки зрения экономики и безопасности реакторы обладают тепловой мощностью, как правило, существенно ниже 1000 МВт.

ВТГР имеют преимущества с точки зрения безопас ности. В частности, для удачно сконструированной активной зоны такой РУ характерен отрицательный температурный коэффициент реактивности, под разумевающий затухание цепной реакции на фоне роста температуры сверх штатных параметров. При

окисление оболочек

Так, для ряда конструкций таких реакторов характерно более высокое давление во втором контуре по срав нению с первым; вследствие этого при повреждении барьеров между ними в реакторный контур могут проникать водяной пар и другие примеси. Необходимо считаться также с рисками, связанными с потенциаль ной (при маловероятном доступе окислителя) пожаро опасностью разогретого графита. В то же время преимущество использования графитового замедлителя в ВТГР по сравнению с его применением в некоторых других типах реакторов состоит в ничтожности рисков, связанных с эффектом Вигнера накоплением энергии деформации кристал лической решетки углерода под действием нейтрон ного потока, которое может привести к неожиданному, внешне ничем не спровоцированному резкому само разогреву «холодного» графита (вплоть до ~1200 °С) и его возгоранию. Этот риск значим для некоторых конструкций реакторов с графитовым замедлителем (например, промышленных реакторов с низкой рабо чей температурой кладки, набравшей большой флю енс), но практически не относится к ВТГР прежде всего потому, что в нем высокие температуры графита вызывают эффект, нейтрализующий накопление энер гии Вигнера.

В ВТГР, как и во всех современных и модернизиро ванных реакторных установках, применяются дубли рованные системы аварийного гашения реактивности. Однако в отличие от большинства действующих реак торов, в ВТГР для этой цели не используются жидкие поглотители нейтронов; в качестве «дублеров» на слу чай отказа механических СУЗ применяются засыпае мые в активную зону по отдельным каналам твердые поглотители, например, борсодержащие пеллеты. Для ВТГР в принципе достижимы очень высокие значения выгорания топлива (до 100–200 МВт сут/кг U в зависимости от обогащения и других факторов), что предопределяет более эффективное использование де лящегося материала. Несмотря на высокое выгорание, радиотоксичность ОЯТ уранового цикла в отношении содержания в нем плутония и некоторых минорных актиноидов может быть ниже, чем у большинства дей ствующих реакторов. Меньше и остаточное тепловы деление в расчете на объем топлива, что дает возмож ность более плотного размещения отработавших

механическому износу). Все это упрощает решение задач дезактивации оборудования и его последующего демонтажа, а также утилизации материала при выводе ВТГР из эксплуатации. Однако в некоторых ранее вне дренных ВТГР (например, на АЭС «Пич-Боттом» в США, в реакторе AVR в Германии) радиационное загрязне ние отличалась от этой идеальной картины в силу, прежде всего, недостатков применявшихся конструк ций топлива или экспериментов с экстремальными режимами функционирования. К недостаткам ВТГР следует отнести на порядок больший, чем у легководных реакторов, объем ОЯТ. При этом переработка отработавшего топлива, хорошо отлаженная для распространенных видов ОЯТ с метал лической оболочкой, затруднена: не апробированы промышленные технологии отделения замедлителя от кернов и извлечения из последних делящегося веще ства. Другой минус большой объем облученного графита, способы утилизации (а не просто захоро нения) которого остаются открытым вопросом для атомной энергетики во всем мире. К тому же энерго блок с ВТРГ может содержать больше графита в рас чете на мощность, чем водо- или газоохлаждаемая РУ с графитовым замедлителем первых поколений (сотни тонн). Облученный графит опасен, в частности, тем, что включает сравнительно долгоживущие радио изотопы биогенных химических элементов, активно участвующих в метаболизме, таких как 14C (главная проблема) и 36Cl. Поэтому в отсутствие технологий промышленной утилизации облученного графита необ ходима его особо тщательная изоляция от окружающей среды. Создание целого парка ВТГР потребует решения этих специфических проблем бэкенда в гораздо более серьезном, чем сегодня, масштабе. В противоположность большинству других гетеро генных реакторов, чья активная зона пронизана многочисленными дистанционирующими решетками, технологическими и топливными каналами из цирко ниевых сплавов и стали, ВТГР отличает минимальное присутствие конструкционных материалов в актив ной зоне (главным образом

веще

степени по сравнению с другими

поглощающее нейтроны. Эти особен

газоохлаждаемых реакторов. Благодаря таким особенностям ВТГР хорошо подходят для применения элементов ториевого цикла; не слу чайно это единственный тип реакторов, большинство действовавших конструкций которого так или иначе использовали торий.

ВТГР отличаются от большинства действующих РУ способностью к более глубокой утилизации плутония, поскольку при характерных для них высоких темпе ратурах и сравнительно жестком спектре нейтронов сечения деления и захвата для 239Pu в разы выше, чем у 235U. Благодаря этому, в частности, почти весь воз никающий в реакторе 239Pu делится или трансмутирует в 240Pu, внося вклад в энерговыделение активной зоны на уровне нескольких десятков процентов. Отсюда ВТГР сравнительно эффективны не только в ториевом, но и в открытом уран-плутониевом цикле, в том числе при использовании топлива с низким обогащением урана, в котором в большем количестве, чем в ВОУ, присутствует воспроизводящий материал. ВТГР также в принципе подходят для утилизации минорных акти ноидов, хотя в этом качестве предпочтительнее концеп туальные реакторы на быстрых нейтронах. Опыт внедрения Технология ВТГР не только получила развитие во мно жестве концептуальных вариантов, но и была достаточ но хорошо апробирована на практике на целом ряде построенных и работавших реакторов. К числу последних относятся: международный про ект реакторной установки Dragon тепловой мощностью около 21 МВт, реализованный в исследовательском центре «Уинфрит», Великобритания (реактор действо вал в 1964–1975 годы); первый в США демонстрацион ный энергоблок с ВТГР мощностью 116 МВт(т) на АЭС «Пич-Боттом» в штате Пенсильвания (1966–1974 годы); коммерческий блок производительностью 842 МВт(т) на АЭС «Форт-Сент-Врэйн» в штате Колорадо (1974–1989 годы); экспериментальный реактор AVR мощностью 46 МВт(т) в ядерном исследовательском центре в Юлихе, Германия (1966–1988 годы); реактор THTR мощностью 750 МВт(т) на отдельной площадке в немецком Хамм-Унторпе (1983–1989 годы); действую щий с 1998 года экспериментальный реактор HTTR производительностью 30 МВт(т) в принадлежащем JAEA исследовательском центре «Оараи» в Японии; пущенный в 2000 году и действующий поныне китай ский исследовательский реактор HTR 10 производи тельностью 10 МВт(т) на площадке Института ядерных и новых энергетических технологий (INET) Универ ситета Цинхуа в Пекине; построенный на площадке Шидаовань в китайской провинции Шаньдун демон страционный энергоблок c двумя реакторами HTR-PM мощностью по 250 МВт(т), физпуск которых был произведен последовательно осенью прошлого года. Большинство

реакторов использовались

в 1959–1964 годах

эгидой Европей

агентства, относивше

более

режимах, с различными видами топлива (содержавшего в разное время UO2, ThO2, а также карбиды тория и плутония) и конфигура циями активной зоны. Функционирование Dragon обеспечило на десятки лет вперед большой массив отправной информации для многих разработчиков ВТГР об особенностях пове дения топлива разных видов, системах безопасности, материалах, конструкции ряда ключевых элементов, использовании теплоносителя и т. д. Эта информация

Dragon работал

конструкциях были оптимизированы. Например, реактор-первопроходец отличался повышен ной энергонапряженностью активной зоны (в после дующих конструкциях она была в 1,5 и более раз ниже), дублированными системами очистки теплоносителя (появившимися, в частности, потому, что РУ была спроектирована раньше микрокапсюльного топлива), недочетами в изначальной конструкции теплообмен ников (которые пришлось досрочно менять с передел кой) и т. д.

Будучи исследовательским, материаловедческим реактором, Dragon в отношении некоторых конструк тивных особенностей далеко отстоял от коммерческих ВТГР и не использовался для выработки электричества. Первым ВТГР с призматическим топливом, который был задуман как прототип будущих коммерческих РУ, стал реактор первого энергоблока АЭС «Пич-Боттом». Инвесторами проекта выступили ряд региональ ных энергокомпаний во главе с Philadelphia Electric; реакторную установку разработала Gulf General Atomic, ныне известная как многопрофильная компа ния General Atomics (GA). В экспериментальной РУ, выдававшей электрическую мощность 40 МВт нетто и за годы своей работы поставившей около 1,4 млрд кВт·ч товарного электричества, использовалось топливо на основе карбидов урана и тория. За время функционирования реактора — с марта 1966 (физпуск)

октябрь 1974 года — применялись два варианта активной зоны. Первый был основан на микротвэлах

~0,2 до ~0,6 мм, покрытыми одним слоем плотного

кернами размером

Поэтому первая активная зона проработала лишь половину предусмотренного

уступила место топливу, в микротвэлы которого была добавлена еще одна, толстая внутренняя оболочка низкоплотного углерода, покрывающая керн и при званная компенсировать радиационное расширение. Такой тип топлива получил название BISO (bistructural isotropic). Вторая АЗ, функционировавшая с середины

1970 года, показала приемлемую надежность и отрабо тала положенный срок. Буферная мантия из пористого пироуглерода (50–60 % плотности того же материала в последующих оболочках), расположенная между керном и внешними плотными оболочками, стала стан дартным решением для последующих видов топлива, включая более совершенное и трудное в изготовлении TRISO, используемое в современных ВТГР. Первый реактор АЭС «Пич-Боттом»

сегодня цифра

впечатляет) и к послед ним годам

показателей

Принятое

название проекта (англ.)

Период экс

плуатации, годы

Название

площадки (регион, страна)

Уинфрит (графство

сет, Велико британия)

АЭС «ПичБоттом» (штат Пенсильвания, США)

AVR 1966–1988

Юлихский ис следователь ский центр (земля Север ный Рейн –Вестфалия, Германия)

Fort St. Vrain (FSV)

1974–1989

АЭС «ФортСент-Врейн» (штат Колора до, США)

THTR-300 1983–1989 Хамм (земля Северный Рейн – Вест фалия, Герма ния)

HTTR 1998 – наст. время

HTR-10 2000 – наст. время

Поставщик

технологии (в период создания реактора)

Мощность тепловая/ электриче ская, МВт

Теплоноси тель

Замедлитель

Отражатель

Применявшаяся турбина

Температура

теплоноси теля

из АЗ, °С

Температура

в АЗ,

Рабочее

Dragon

Общий

BBK 46 / 15

GGA 842 / 330

HRB 750 / 301

Оараи (пре фектура Иба раки, Япония) JAERI 30 / –

на входе INET 10 / 3

406 785 4,8 428 4

паровая 262 750 4,0 295 6

паровая 250 700 3,0 4,3 1

12 №7 (100) 2022 ТЕМА НОМЕРА INET (пригород Пекина, Китай)

Конфигура

ция активной зоны

Варианты топлива

Среднее обогащение урана, %

Удельная энергонапря женность АЗ, МВт/м3

~Диаметр АЗ, м

~Высота АЗ, м

Материал корпуса реактора

* ПНЖБ

(U,Th,Pu)O2

призматиче

1,6

сталь

2,3

сталь

лива с микротвэлами TRISO, применявшегося в призма тическом варианте. Хотя из-за проблем, возникавших в различных системах (особенно утечек из второго контура), коммерческая эффективность реактора ока залась низкой (итоговый кумулятивный КИУМ всего 15 %), новое топливо показало себя достаточно хорошо. Этот энергоблок также стал иллюстрацией недостаточ ности применения ВТГР лишь как источников электри ческой энергии. Уже к началу его эксплуатации в ряде стран поставщиков ядерных технологий (Германии, США, СССР, Японии, Франции) появились конструкции атомных блоков единичной электрической мощностью ~1 ГВт и выше, производивших существенно более де шевое электричество, несмотря на несколько меньшую, чем

термодинамическую

ThO2), так и карбидное (UC2, ThC2) топливо BISO

232Th и 235U. Активная зона состояла из при мерно 95 тыс. шаровых ТВС диаметром 6 см, вклю чавших в виде СЯТ около 1 грамма смеси природных изотопов урана, обогащенных по 235U до 93 %, и 5 грам мов тория. В процессе работы реактора происходила постепенная, медленная замена шаров, автоматически подаваемых в активную зону сверху и удаляемых из нее снизу. Каждый шар проходил через АЗ несколько раз. Достигнутое при этом выгорание топлива превышало 190 МВт сут/кг U. В первой половине 1970 х годов максимально воз можная (но не типичная рабочая) температура в актив ной зоне AVR была поэтапно увеличена до 950 °С. AVR проработал около двух десятилетий, демонстрируя высокие для экспериментальной установки (и вообще реакторов того времени) показатели использования мощности (кумулятивный КИУМ составил 62 %). Хотя

длительности эксплуатации (более

физпуска) немецкий реактор усту

в последующем обнару жилось существенное радиоактивное загрязнение пер вого контура этого реактора продуктами деления (при сохранении низкого фона и доз на площадке), приме

нение более совершенного топлива (TRISO), очевидно, позволило бы нивелировать эту проблему. Именно такое топливо в том же варианте шаровых ТВС было выбрано для дальнейшего развития конструк ции AVR реактора THTR 300, созданного немецкой компанией Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH (HRB) и построенного в районе Хамма, германская земля Северный Рейн Вестфалия. Активную зону РУ состав ляло примерно 670 тыс. шаровых ТВС, содержавших в типичном варианте чуть больше 1 грамма диоксида ВОУ и 10,2 грамма ThO2. К своеобразным особенностям этого сравнительно мощного около 300 МВт(э) энергоблока относилась интегральная компоновка реакторной установки, при которой активная зона, ее теплоизоляция, шесть вертикальных прямоточных па рогенераторов, часть механизмов перегрузки топлива и циркуляции

которое официально было получено лишь в 1987 году. Задержки реализации проекта были обусловлены, в частности, дополнительными требованиями регу лятора, список которых после аварии в Чернобыле расширился. На этом фоне ряд участников инвести ционного консорциума, осуществлявшего проект, посчитали дальнейшие вложения в него бесперспек тивными. В 1989 году реактор был окончательно остановлен, официально пробыв в эксплуатации чуть больше года. Характерной тенденцией дальнейшего развития ВТГР стал поворот к модульным конструкциям. Хотя при этом во всех странах ведущих поставщиках реакторных технологий и в ряде других государств (наиболее яркий пример ЮАР) создавались различ ные проекты таких реакторов,

атомной

исследовательский реактор HTTR тепловой мощностью 30 МВт.

JAEA), был

предназначен для отработки перспективных

HTTR имеет призматическую конфигурацию активной зоны с компактами кольцевого попереч ного сечения, укладываемыми в графитовые каналы диаметром 3,4 см. В них применяется топливо TRISO на основе микросфер с увеличенным (до ~2/3 диаме тра микротвэла) размером керна. В каждом компакте содержится ~13 тыс. микротвэлов. HTTR впервые среди действовавших ВТГР начал использовать в качестве базового топлива исключительно UO2 низкого обогаще ния (3–10 %, средний уровень 6 %). В активную зону реактора загружается приблизительно 900 кг урана. В HTTR впервые на практике применено модуль ное построение с однопетлевой компоновкой пер вого контура; в него включены три газодувки, но нет парогенератора. Конструкция последующих контуров теплоотдачи позволяет с минимальными доработ ками включить в схему оборудование, утилизирующее тепловую или производящее электрическую энергию. Стальной корпус реактора и элементы реакторного контура, в том числе промежуточный теплообменник, убраны в стальной контейнмент, практически целиком расположенный ниже уровня земли.

На HTTR были на практике показаны базовые преимущества безопасности ВТГР подобного класса мощности: отрицательный температурный коэффици ент реактивности и способность к полностью пассив ному расхолаживанию без ограничений по времени и ущерба для активной зоны. В частности, при испы таниях в 2010 году в ходе работы реактора (правда, на мощности 30 % от номинальной) все ПЭЛы были зафиксированы в извлеченном из активной зоны положении, отключены аварийная защита и все три гелиевые газодувки. Таким образом имитировалось прекращение принудительной циркуляции теплоноси теля через активную зону при полном отказе дублиро ванных систем СУЗ. Как и предполагали разработчики, мощность реактора самопроизвольно снизилась почти до нуля и он сохранял стабильное состояние без послед ствий для АЗ. В январе 2022 года были проведены похожие, но дополнительно осложненные испытания: на этот раз в добавление к прежним условиям было отклю чено охлаждение контейнмента. Эксперимент показал практически тот же результат. В дальнейшем предпо лагается повторить тест 2010 года на уровне мощности 100 %. После аварии на АЭС «Фукусима 1» дотошный японский регулятор в течение многих лет моделировал устойчивость этого реактора к различным нештат ным ситуациям.

марте 2010 года была показана способность реактора устойчиво и безопасно функционировать на предель ных уровнях мощности и температуры: он проработал 50 дней с полной нагрузкой при 950 °С (первый в мире прецедент длительной работы с такими параметрами). При этом утечки радиоактивных благородных газов из топлива (индикатор повреждений первых барьеров защиты, прежде всего оболочек микротвэлов) ока зались стабильно на 1–3 порядка ниже допустимых пределов. Эти результаты говорят о практической воз можности применения ВТГР в высокотемпературных индустриальных процессах, требующих непрерывной, длительной работы в базовом режиме. Продолжением иной, «немецкой» концепции ВТГР стал исследовательский реактор HTR 10, созданный в Китае. Самый маленький среди когда-либо дей ствовавших высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов 10 МВт(т) был построен на площадке разработчика технологии (INET) в северном пригороде Пекина, пущен в конце 2000 года и вышел на полную мощность к началу 2003 года. Реактор имеет засыпную активную зону с топливом, похожим на использовав шееся в Германии: шаровые ТВС шестисантиметрового размера, содержащие ~8,3 тыс. микротвэлов TRISO стандартным диаметром 0,91 мм, 55 % которого при ходится на керн с диоксидом урана, обогащенным до 17 %. Менее 60 % от числа шаров в активной зоне (27 тыс.) составляют ТВС, каждая из которых включает по 5 граммов урана; остальные шары представляют собой поглотитель или замедлитель с немного отлич ными от графита матрицы характеристиками. Среди примечательных особенностей конструкции HTR 10 отсутствие металлических частей в активной зоне (органы СУЗ, включая каналы аварийной засыпки поглотителя, расположены у внутренней периферии отражателя); единственная петля первого контура; модульная, крупноблочная компоновка, в основе кото рой реактор, соединенный коротким трубопроводом с прямоточным парогенератором и интегрированной с ним газодувкой; отсутствие контейнмента, признан ного ненужным при такой мощности и конструкции РУ (уместно, однако, вспомнить заключение японского регулятора о контейнменте HTTR). HTR 10 был подключен к турбогенератору, выдаю щему 3 МВт электрической мощности, и показал возможность работы со стандартной, заурядной для тепловой энергетики на органическом топливе паровой турбиной. На этом реакторе также проводи

при высочайших температурах. В апреле 2004 года реактор впервые достиг температуры теплоносителя на выходе в 950 °С.

2007 года HTTR был разогрет до 850

проработал таким образом месяц. В январе–

его максимальная рабочая температура на 250

выше. В дальнейшем планирует ся повысить температуру китайского реактора и иссле довать новые схемы выдачи мощности (см. ниже). Однако важнейшее значение HTR 10 состоит в том, что на нем были отработаны технологии, на основе которых теперь создаются и уже внедряются китайские ВТГР промышленного и энергетического назначения.

Таблица 2. Данные энергоблока HTR-PM

Полное название

Поставщик технологии

Площадка

Инвесторы проекта /владельцы (доля)

Год ввода в эксплуатацию (план)

Кол-во реакторов/турбин

Тепловая мощность одного реактора, МВт

Электрическая мощность энергоблока, МВт

Компоновка реакторной установки

Кол-во петель первого контура

Кол-во парогенераторов на один реактор

Кол-во газодувок на один реактор

Теплоноситель

Материал

Материал отражателя

Вид активной зоны

Тип топлива

Кол-во ТВС в одном реакторе

Основное

Институт ядерных и новых энергетических технологий (INET) Университета Цинхуа в Пекине, Китай

Шидаовань (провинция Шаньдун, КНР)

Huaneng (47,5%), CNEK (32,5%), INET (20%) 2022 2/1 250 211

Достигаемое выгорание, МВт сут/кгU

Примерная высота активной зоны, м

Примерный диаметр активной зоны, м

Давление теплоносителя, МПа

Расход теплоносителя, кг/с

Температура теплоносителя на входе, °С

Температура теплоносителя на выходе, °С

Термодинамический цикл

Давление пара, МПа

Температура пара, °С

Высота корпуса реактора, м Диаметр корпуса реактора внутренний, м

Вес корпуса реактора, т Срок службы реактора, лет

Максимально допустимое горизонтальное ускорение на уровне грунта, g

0,2

High Temperature Reactor — Pebble Bed Modules 90 11 3 7,0 96 250 750 Ренкина 13,25 567 25 5,7 800 40

16 №7 (100) 2022 ТЕМА НОМЕРА крупноблочная

Перспективы

для многих из них принят общий тип топлива микротвэлы TRISO. В то же время эволюционировало представление о назначении таких реакторов: ведущей рыночной нишей для них признана поставка технологического тепла, причем на первый план выдвигается их использование для производства водорода, рынок которого приобретает новый смысл и расширяется лишь с недавних пор. Хотя «бумажные» ВТГР новой генерации разрабо таны во многих странах в разных вариантах, первым государством, вступающим на новый коммерческий рынок таких реакторов, становится Китай. Для КНР больше, чем для многих других стран, актуальна задача замещения части генерации тепла, производимого на органическом топливе, другими видами энергии. Преобладание угля в этой сфере на фоне быстрого экономического роста в течение многих десятилетий привело Китай к очень плохим экологическим и кли матическим показателям, невыгодно отличающим его на фоне не только передовых, но и многих раз вивающихся стран. Атомная энергия с этой точки зрения наиболее технически эффективна; кроме того, ВТГР и другие виды малых реакторов хорошо подходят по размеру для замещения локальных источников теплоснабжения. НИОКР по ВТГР велись в Китае с первой половины 1970 х годов. Первоначально они концентрировались на создании охлаждаемого гелием реактора на тепло вых нейтронах с шаровой засыпной активной зоной, работающего в ториевом цикле с коэффициентом воспроизводства более единицы. На этом этапе прио ритетами были изучение возможностей утилизации богатых ресурсов тория (как альтернативы скромным запасам урана) и синтез 233U материала, имеющего как энергетический, так и оружейный потенциал. Позже Китай наладил сотрудничество по теме ВТГР, в первую очередь с немецкими

ную

по этому направлению. В первой половине 1990 х годов было решено создать небольшой исследовательский реактор для отработки

HTR

2004–2008 годах

разработана конструкция демонстрационного реактора такого рода, за которым закрепилась аббревиатура HTR-PM. В 2006 году этот реактор вошел в число приоритетных национальных научно-технических проектов КНР, пользующихся осо бой государственной поддержкой центральной власти. К 2012 году регулятор выдал разрешение на строитель ство демонстрационного энергоблока на площадке АЭС «Шидаовань», которое стартовало в том же году. Сегодня энергоблок, подсоединенный к сети в конце прошлого года, готовится к официальному вводу в экс плуатацию. Этот блок представляет собой комбинацию двух одинаковых, способных работать независимо друг от друга реакторных установок HTR-PM единичной тепловой производительностью 250 МВт, подсоединен ных к общей турбине, выдающей до 211 МВт (брутто) электрической мощности. Конструкция реактора (см. Табл. 2) переняла ряд базовых особенностей HTR 10: имеет модульную РУ той же компоновки, схожие топливо TRISO на основе UO2, схему перегрузки, устройство СУЗ и строение активной зоны, лишенной металлических конструкций. В то же время HTR-PM в 25 раз мощнее, отличается несколько более высокой температурой теплоносителя (750 °С), находящегося под намного более высоким давлением, чем у всех действовавших до этого ВТГР (7 МПа). Это позволяет получить рабочее тело турбины с высокими, сверхкри тическими параметрами (давление 13,25 МПа, темпе ратура 567 °С), обеспечивающими повышенную для атомного энергоблока эффективность (электрический КПД чуть более 40 %). Шаровая ТВС при таких же, как у HTR 10, геометрических параметрах более плотно насыщена микротвэлами, что позволило на 40 % увели чить содержание урана, снизив его обогащение вдвое (до 8,5 % в обычной загрузке). Благодаря накопленной за последние 20 лет экспертизе, развитию технологий и материалов, для HTR-PM приняты менее консерватив ные предельные параметры, чем были установлены для HTR 10. Например, предельная температура корпуса реактора для условий максимально возможной проект ной аварии (МПА) составляет 425 °С (по сравнению с 375 °С в оригинальном проекте HTR 10), а темпера тура внутренних частей топлива не должна превысить 1620 °С (у HTR 10–1230 °С); последний параметр озна чает гарантированное,

условиям,

(тремя танде

РУ, скомпонованными наподобие построенного

«Шидаоване» блока), вращающими общую турбину

Производство топлива для

в Токай-муре, префектура Ибараки. Комплекс, пущенный в 1993 году, способен выпускать до 300 сборок в год. В Китае опытное производство топлива для ВТГР (HTR 10) мощ ностью 100 тыс. шаровых ТВС в год было первоначально (с 2010 года) создано на площадке Университета Цинхуа в Пекине. В 2013–2016 го дах был построен завод по производству такого топлива мощностью 300 тыс. ТВС в год на площадке в Баотоу, автономный район Внутрен няя Монголия, принадлежащей дочерней структуре подконтрольного государству холдинга CNNC. В США производство топлива для ВТГР развивают компании X-energy, BWXT, USNC. Государство поддерживает НИОКР по этой тема тике (ранее в рамках программы NGNP, сегодня — Программы раз вития усовершенствованного топлива для газового реактора — AGR), а также инвестирует в создание промышленного производства такого топлива (программы AGR, ARDP и др.). BWXT осуществляла НИОКР по топливу TRISO и наладила его изго товление в экспериментальных масштабах на своей площадке в Линч бурге, используя поддержку в рамках программы NGNP. Опираясь на AGR, компания возобновила производство такого топлива; сегодня она наращивает его потенциальную мощность до сотен килограммов в год и планирует ее дальнейшее увеличение, создавая производственный модуль по изготовлению топлива мощностью 1 тонна в год. В случае роста этого рынка в предполагаемых масштабах BWXT собирается построить на базе такого модуля новый завод по изготовлению TRISO, способный производить топливо разных видов (оксидное, карбид ное, оксикарбидное и, возможно, нитридное) в суммарном объеме от 4 до 8 тонн в год, в зависимости от будущей конъюнктуры. X-energy имеет на площадке в Ок-Ридже пилотный комплекс по про изводству в килограммовых количествах оксидного и карбидного топ лива TRISO, действующий с 2018 года. Также в Ок-Ридже в нынешнем году начинается строительство завода фабрикации, который сможет выпускать как топливо TRISO для реактора компании Xe 100 и других РУ, так и топливо для нужд министерства обороны США и космических программ. Предприятие, которое планируется пустить к 2025 году, сможет обеспечивать топливом несколько десятков реакторов разных типов. Строительство осуществляется при федеральной финансовой поддержке. Компания USNC построила на площадке в Ок-Ридже пилотный комплекс по производству FCM — фирменной разновидности топлива TRISO, которая отличается керамической матрицей и предназначена для MMR — концептуального

политике,

2005 году, предусматривал строительство к концу 2021 года на площадке Айдахской националь ной лаборатории демонстрационного модульного ВТГР нового поколения, способного производить водород. На соответствующий проект под названием «Атомная станция следующего поколения» (NGNP) предусматри валось выделить в течение 10 лет $1,25 млрд. На реа лизацию проекта претендовали американские General Atomics и Westinghouse, южноафриканская PBMR (Pty) Ltd., французская Areva и другие компании. Однако властям и частным инвесторам не удалось догово риться о финансировании этих работ в рамках государ ственно-частного партнерства, и примерно с 2010 года реализация проекта в задуманном виде застопорилась; сохранилось лишь фрагментарное финансирование отдельных НИОКР в рамках программ, поощряющих не только ВТГР, но и другие реакторные технологии. Среди федеральных инициатив поддержки развития реакторных технологий, затрагивающих ВТГР, можно выделить: адаптацию американским ядерным регу лятором Комиссией по ядерному регулированию (NRC) разрешительных процедур к внедрению ком мерческих «нелегководных» реакторов; ряд программ Минэнерго, поощряющих создание демонстрационных реакторов нового поколения (GAIN, ARDP и др.); кон курсный проект Минобороны США по созданию микро реактора для нужд армии; поддержку развития в США производства топлива TRISO и т. д. Среди компаний, наиболее активно развивающих в последние 10 лет проекты ВТГР в США, следует назвать Hybrid Power Techlologies, HolosGen, X-energy, BWX Techlologies (BWXT), Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC). Ряд компаний продвигали или продвигают на американском рынке зарубежные наработки в обла сти ВТГР, например, бывшая Areva французские, PBMR южноафриканские и японские, USNC южно корейские. X-energy предлагает конструкцию Xe 100 мощ ностью 200/82 МВт(т/э) с шаровым топливом, тем самым порывая с давней американской традицией развития ВТГР на основе призматической активной зоны. В базовом варианте предусматривается АЭС с четырьмя блоками, предназначенными для поставки как электрической, так и тепловой энергии. В первона чальном варианте реактора используется оксикарбид ное урановое топливо TRISO с обогащением около 16 %; в перспективе компания рассматривает возможность применения ториевого цикла. Собственная версия топ лива TRISO-Х, которую X-energy намерена производить сама (см. Справку), отличается примерно в полтора раза более плотным насыщением графитовой матрицы микротвэлами, чем у китайского HTR-PM и японского HTTR. Как и у других реакторов с шаровой

АЗ, достигая среднего выгорания в 165 МВт·сут/кгU. Ряд параметров Xe 100 должны обеспечить его конку рентоспособность не только с ядерной, но и с другими видами генерации; среди них: возможность поставки высокопотенциальной тепловой энергии (температура на выходе из АЗ 750 °С); исключительная топлив ная экономичность; модульная конструкция (завод ское изготовление модулей и их доставка, в том числе автомобильным транспортом); способность работать в базовом и маневренных режимах (с изменением нагрузки 25–100–25 %); высокий КИУМ (в том числе благодаря перегрузке без останова реактора); срок службы 60 лет.

В рамках упомянутой госпрограммы GAIN компания X-energy получила в 2016 году грант $53 млн на раз витие своей реакторной технологии. В соответствии с другой программой ARDP, инициированной в 2019 году, Минэнерго США выбрало два проекта концептуальных реакторов, которые должны полу чить государственное финансирование при условии строительства и запуска первых РУ в течение семи лет; одним из них стал ВТГР Xe 100, которому в 2020 году был выделен грант в объеме $80 млн из общей суммы федеральной поддержки свыше $1,5 млрд, которая может быть получена до конца десятилетия при соблю дении всех условий. Эти деньги вместе с сопоставимы ми по размеру частными инвестициями предполагается направить на строительство до 2028 года четырехблоч ной атомной станции на базе Xe 100 в районе действу ющей АЭС «Коламбия» в штате Вашингтон (владелец которой Energy Northwest выступает инвестором проекта), а также завода промышленного производства топлива TRISO (см. Справку). BWXT разрабатывает ВТГР под аббревиатурой BANR с призматической активной зоной на основе топлива TRISO поначалу оксикарбидного с обогащением около 20 %, а в дальнейшем, возможно, более плот ного нитридного уранового. Активная зона подлежит замене раз в пять лет. Базовый реактор компании должен иметь тепловую мощность 50 МВт и электри ческую 17 МВт, температуру теплоносителя на выходе 750 °С. В июне 2022 года BWXT выиграла конкурс

Столь сжатые сроки вполне реальны, учитывая, что внедрение этой РУ не будет проходить обычных про цедур сертификации и лицензирования в NRC: решения о внедрении военных реакторов принимаются уполно моченным подразделением Минэнерго. Наряду с созданием разнообразных ВТГР в США выстраивается и собственная, столь же диверсифициро ванная база фабрикации топлива для реакторов этого и других типов (такое же ядерное горючее используют, например, реактор eVinci от Westinghouse и некоторые разрабатываемые ЖСР). В Японии недавно был провозглашен курс на дости жение к середине века нулевого сальдо антропогенной эмиссии парниковых газов: 18 июля 2021 года была представлена в окончательной редакции «Стратегия зеленого роста через достижение углеродной нейтраль ности к 2050 году». Один из приоритетов планируемой с этой целью реструктуризации сфер производства и потребления энергии развитие водородной энер гетики, ключевым средством для которого в государ ственных документах признаны высокотемпературные реакторы. По оценке JAEA, они могут обеспечить 40 % потребностей страны в водороде, основными направле ниями использования которого могут стать выплавка стали и применение топливных элементов на транс порте и в стационарных энергоустановках. Энергетическая стратегия страны в последней редак ции (6 й стратегический план развития энергетики, утвержденный кабинетом министров Японии в октябре 2021 года) предусматривает развитие ВТГР в качестве одного из технологических приоритетов. Согласно документу, к 2030 году должны быть созданы техно логии для широкомасштабного производства водорода с помощью ВТГР. Работы в этой области в последнее время активизировались после длительной стагнации. После аварии 2011 года в Фукусиме реактор HTTR про стаивал 10 лет. С его перезапуском 30 июля 2021 года японская программа ВТГР вернула себе эксперимен тальную базу; в то же время в новых стратегических документах государство ясно обозначило место этой технологии в перспективном развитии страны. Таким образом, недавно ВТГР получили

проект создания первого

мире крупномасштабного (до 1000 м3 / час) демонстрационного

водорода с помощью

синтеза H2, отладка производствен ных процессов на практике, выработка разрешитель ных процедур для будущих проектов такого рода. Кроме того, предполагается отработка на HTTR прямого тур бинного цикла, который уже моделировался на специ

ально созданной исследовательской установке с приме нением гелия.

этом фоне приобрели особую актуальность ра боты по созданию перспективных коммерческих ВТГР, сохраняющих приверженность призматической актив ной зоне. В качестве базовой конструкции JAEA (при участии MHI и ряда названных выше компаний) раз работала концептуальный реактор GTHTR300, который в адаптированных исполнениях должен применяться (в разных комбинациях) для производства водорода, опреснения, теплоснабжения, выработки электричества посредством газовой турбины с КПД около 50 %, в том числе в единых комплексах с возобновляемыми источ никами энергии, балансируя их неустойчивую работу. Реактор имеет тепловую мощность около 600 МВт и электрическую до 300 МВт; выходную

НИОКР по модульным реакторам нового поколения. Позиционируя себя как одну из передовых стран в сфере сохранения климата, Великобритания в августе 2021 года приняла план создания крупномасштабной водородной энергетики Стратегию Соединенного Королевства в области водорода, предусматривающую строительство к 2030 году мощностей по производ ству H2 объемом 5 ГВт, их рост до 7–20 ГВт к 2035 году и 15–60 ГВт к 2050 году. В связи с этим правительство намерено не позднее начала следующего десятилетия запустить демонстрационный реактор, который станет основой будущей коммерческой технологии производ ства водорода и синтетического топлива с помощью атомной энергии. Интерес к внедрению своих техноло

Королевстве проявили, в част ности,

Проект малого

на национальные компании и развиваемые государства ми унифицированные технологические линейки. Вторая по площади страна в мире, в которой имеется множество отдаленных, отрезанных от большой энергетики локаль ных энергосистем, работающих в суровых климатиче ских условиях, Канада выглядит одним из самых при влекательных рынков для малых реакторов, в том числе наиболее эффективных генераторов тепловой энер гии ВТГР. Недаром несколько поставщиков этого типа конструкций интересуются канадским рынком; к ним относятся, в частности, уже упомянутые выше X-energy и USNC, а также канадская StarCore Nuclear из Квебека. Среди специфичных для Канады решений напрашива ется пример реактора StarCore. Основанная на призма тической активной зоне с топливом TRISO обогащением 15 %, эта концептуальная конструкция предлагается в нескольких исполнениях: мощностью 35/14 МВт(т/э), 50/20 МВт(т/э) и 150/60 МВт(т/э); каждый вариант может входить в состав АЭС с числом блоков до шести. Максимальная температура теплоносителя на выходе из реактора 750 °С. Среди особенностей этой модуль ной конструкции: более низкое по сравнению с первым давление во втором контуре, заполненном азотом, пере дающим энергию газовой турбине; размещение блока под землей, в том числе реактора значительно ниже уровня почвы, в 30 метровой стальной шахте; полностью автоматизированное управление процессом производ ства энергии по удаленным каналам связи; перегрузка топлива не чаще раза в пять лет. StarCore, выступаю щая поставщиком технологии и одновременно инве стором проектов, считает своим приоритетным рынком отдаленные районы с небольшими изолированными энергосистемами в первую очередь в Канаде. Итак, ВТГР будут первыми в сегменте внедрения нового поколения «нелегководных» реакторов, а также на зарождающемся обширном рынке малых модуль ных реакторов, где газовые РУ опережают даже не тре бующие такого объема НИОКР, опробованные вдоль и поперек технологии PWR. Показательно, например, что HTR-PM заработает быстрее, чем любой из много численных концептуальных китайских малых реакторов с водой под давлением, часть которых уже внедряется. Та же картина в некоторых других странах, например,

Горячая десятка

поколения начинается с ВТГР

13, углерод 14, кислород 18

технологии (наработка, исполь зование, переработка) в нашей стране зароди

работает не

Сейчас, конечно,

наш институт,

внешнеотраслевых организаций. В промышленности тритий полу

внутренне-

чают, облучая 6Li нейтронами, — это один из самых простых, удобных и дешевых способов. Тритий планируется использовать в тер моядерной энергетике. Например, для запуска ИТЭР потребуется несколько ки лограммов трития — это очень много. Для научно-исследовательских работ достаточно нескольких миллиграммов данного изотопа, с килограммами в лабораторных условиях практически никто не работает — это чрез вычайно опасно из-за высокой активности трития.

Для наработки больших объемов трития планируется использовать тяжеловодные реакторы, где теплоноситель первого контура выступает также замедлителем: обычная вода будет модифицирована по изотопу водорода, и дейтерий заменит протий. В результате реакции с нейтронами будет образовывать ся и затем выделяться тритий. Такой способ позволит наработать достаточно трития для обеспечения нужд термоядерной энергетики. Организаций, нарабатывающих тритий, во всем мире не так много. В Евразии, например, этим занимается только ПО «Маяк». Трития, который там нарабатывают, достаточно для проведения исследовательских работ внутри России.

С небольшой натяжкой тритий можно отне сти к элементарным частицам, образующимся в результате нейтронного взаимодействия с ядрами различных атомов. Это основной естественный его источник. При взаимодей ствии космических лучей, например, с ато мами природного 14Н происходит, в числе прочего, реакция с образованием трития. Ос новная проблема, связанная с тритием, — его побочная наработка в реакторных установках. В первую очередь, конечно, тритий нарабаты вается при тройном делении урана. При ис пользовании урана в качестве топлива тритий всегда выступает сопутствующим продуктом. Также он нарабатывается в результате реакций с некоторыми теплоносителями и добавками к ним, компонентами системы управления и защиты реактора. То есть

атомной энергетике тритий

своеобразный яд, от которого желательно избавиться.

Тритий — достаточно подвижный изотоп; он способен диффундировать сквозь металлы, особенно при высоких температурах (повы шение температуры ускоряет диффузию), преодолевая барьер за барьером. Этим он отличается от других изотопов — продуктов деления (например, изотопов криптона и ксе нона), которые к диффузии через оболочку твэла не способны. По ним, кстати, и отслежи вается герметичность твэлов: если произошло разрушение, датчики, стоящие во внешнем

Биография эксперта

Александр Сергеевич АНИКИН работает в АО «ВНИИНМ» с 2013 года, в должности начальника научно-исследовательского отдела — с мая 2018 года. В декабре 2021 года стал также замести телем директора отделения. Был ответственным исполнителем работ по моделированию пове дения водорода в циркониевых сплавах с помощью тритиевой метки и определению диффузионных характеристик трития и протия в цир кониевых сплавах. Курировал разработку и изготовление мишеней из тритидов титана и циркония, создание безопасного закрытого радио активного источника, содержащего тритий, и создание установки для получения органических соединений, меченных тритием. Под руководством А. С. Аникина была разработана и внедрена технология изготовления тритийсодержащих источников бета-излу чения и малогабаритных бета-вольтаических источников энергии (БВИ) на их основе. На площадке АО «ВНИИНМ» практически с нуля организовано производство БВИ с контролем и метрологическим сопровождением всех необходимых параметров. Опытная партия изделий успешно прошла климатические испытания, проверку на механическую прочность и специальное воздействие. Под руководством А. С. Аникина проводилось исследование зако номерностей поведения трития в реакторных сталях, контактирующих со свинцовым теплоносителем РУ БРЕСТ-ОД 300. Также А. С. Аникин разработал технологическую схему системы удаления газообразных продуктов деления из газа-носителя исследовательского жидкосоле вого реактора. Рабочая группа с участием А. С. Аникина в 2020 году разработала и обосновала систему тритиевого технологического цикла для обеспечения работы токамака типа «Игнитор». А. С. Аникин — автор и соавтор более 26 научно-технических отчетов, 24 статей в российских и зарубежных журналах, 27 докладов на международных и национальных конференциях, семи патентов и ноу-хау.

контуре, показывают, где это случилось.

так

которые сейчас разрабатываются: жидкосо левых, БРЕСТа со свинцовым теплоносителем и других. Решение проблемы безопасного вы деления трития из реактора или ОЯТ

из направлений работы

трития. Одна из сфер его применения, помимо термоядерной энергетики,

нейтронные генераторы, основанные на реакции термо

ядерного синтеза дейтерия и трития, в ре зультате которой образуются нейтроны. Это более простой и дешевый способ нейтронных исследований: не нужно строить исследова тельский атомный реактор, чтобы получить поток нейтронов, достаточно миниатюрного нейтронного генератора.

Батарейка сядет не скоро Мир развивается, повсюду внедряются ин новационные решения, требующие новых стабильных, безопасных источников энергии с длительным сроком службы. Ученые многих стран мира (и России в том числе) считают перспективным направление радиоизотопных источников питания, в том числе тритиевых. Все радиоизотопные источники можно услов но разделить на две категории: с тепловым циклом и без него.

К первой категории относятся термоэлек трические преобразователи, так называемые РИТЭГи, в которых используется большое количество радиоактивного материала. Сначала

Миниатюрные источники питания без те плового цикла тоже разделяются на несколько категорий. К первой относятся те, в которых используется прямое преобразование энергии: энергия радиоактивного распада преобразует ся в электрический ток, например, с помощью полупроводников. Самые известные такие источники — работающие на основе прямого преобразования бета-излучения (бета-воль таические). Ко второй категории относятся источники на основе промежуточного пре образования бета-излучения в фотоны света (фотоэлектрические преобразователи с двой ным преобразованием). У каждого типа источников есть свои преимущества и недостатки; при этом тритий можно применять в каждом из них.

поменьше регулярно

на спутниках

прочих

аппаратах, задача которых

пределы Солнечной системы.

выступать

изотопов.

бата рейки

но найти потребителя, готового использовать дорогостоящее устройство, мощность которо го за три года снизится на 50 %. Одна из основных проблем на пути созда ния качественной батарейки — эффектив ность преобразования бета-излучения. От качества полупроводника, по большому счету, зависят характеристики будущего устройства. Сейчас полупроводниковая промышленность всего мира в основном занимается развитием солнечных батарей, то есть преобразованием света в электрический ток. Полупроводни ковые преобразователи для бета-излуче ния — очень узкая сфера деятельности, и без дополнительных финансовых вливаний, без исследований это направление далеко не продвинется.

Работы с прометием и стронцием дали импульс развитию этого направления. Сего дня наиболее перспективными изотопами для батареек считаются 63Ni и тритий. Основные различия между этими изотопами — период полураспада: у трития он составляет 12,3 года, у 63Ni — около 100 лет. Конечно, батарейка, работающая целый век, выглядит очень при влекательно. Но, во первых, технология получения чистого 63Ni достаточно сложная и дорогая: стоимость 1 грамма трития и 63Ni различается чуть ли не на порядки. Во-вторых, технологии по тритию давно отработаны, а получение 63Ni еще 10 лет назад казалось фантастикой. Сейчас 63Ni высокого обогащения появляется в атомной отрасли, но эту технологию еще предстоит обкатать. В-третьих, преимущество никеля — период полураспада в 100 лет — од новременно и недостаток; он имеет низкую радиоактивность: поток бета-частиц 63Ni ниже, чем у трития. Ученые надеются получить 63Niz с удельной активностью 80 кюри на 1 грамм — это планка, которой пока тяжело достичь. А удельная активность чистого газообразного трития — почти 10 тыс. кюри на 1 грамм, то есть потоки бета-частиц у трития и никеля раз личаются кардинально. В-четвертых, нужно понимать, что пока не существует устройства, которое гарантированно проработает 100 лет. Даже не каждый производитель полупрово дниковых преобразователей гарантирует

Тритиевый фонарик

Любопытная область применения трития — источники света

основе. Тритий эффективно нарабатывается в результате работы тяжеловодных реакторов. Реакторы такого типа, CANDU, работают, например, в Канаде. Там на регулярной основе проводится детри тизация воды из них. Трития, таким образом, образуется достаточ но много. Как его использовать? В Канаде налажено производство тритиевых источников света (трисов), работающих по принципу радиолюминесценции, вызванной бета-распадом этого изотопа. Этим занимаются и у нас, на «Маяке». Тритиевые источники применяют, например, в  часах для под светки, причем она может быть разных цветов. Есть целый набор люминофоров, которые преобразуют излучение трития в свет ви димого диапазона. Они обладают разными характеристиками по свету, интенсивности, различаются по технологиям изготовления, составу и т. д. Трисы могут применяться и в наших радиоизотопных бата рейках: с помощью люминофора бета-излучение переводится в фотоны света, которые затем преобразуются в электрический ток с помощью полупроводникового преобразователя. Это хорошо развитое направление, и КПД преобразования образующихся фотонов может доходить до 20–40 %.

структуру полупроводника. Кстати, в некоторых странах, например, в США, производители тритиевых батареек имеют

купить такую батарейку

организации, использующей радиоизотопные источники питания, необходимо

батарейки радиоактивное вещество может нанести вред

окружающей среде.

батарейка состоит из трех основ

элементов: корпуса, источника бета-из

и полупроводника. Для получения приемлемой мощности используется комби

нация из

полупроводников.

источников и нескольких

С корпусом все более или менее понятно:

он должен подходить для дальнейшей интегра

ции в какие-то устройства, микросхемы. С двумя остальными элементами батарейки

нюансов больше. Расскажу об опыте ВНИИН

Ма. Наш институт занимался изготовлением источника бета-излучения с необходимыми техническими характеристиками для функ ционирования батарейки и сборкой готового устройства. Полупроводники, которые мы испытывали, были разного состава: кремние вые, преобразователи на основе арсенида гал лия, карбида кремния, даже алмазные диоды Шоттки рассматривались в качестве кандидата на роль полупроводникового преобразователя в батарейке. Лучший результат мы получили с пилотным полупроводником на основе искусственного алмаза. Пока его КПД — чуть больше 2 %, но есть идеи, как повысить этот показатель. У конкурентов — американской компании

ВНИИНМ выпустил опытную партию таких батареек, которая прошла все необходимые испытания. Сейчас прорабатываются разные варианты развития этого направления, появляются новые потен циальные заказчики.

(речь

могут питать энерго

маломощные системы, напри

микроэлектромеханические, автономные датчики, блоки памяти, сенсоры. Их основные конкурентные преимуще ства — длительный срок службы и способ ность работать в экстремальных условиях. Обычные батарейки, как известно, нельзя сильно нагревать и охлаждать, иначе они вый дут из строя. А бета-вольтаические источники питания можно нагревать до +100 °C и выше, охлаждать до –50 °C, а возможно, батарейка выдержит и температуру до –100 °C. Сферы применения таких источников — это, во первых, отдаленные труднодоступ ные районы, где сложно производить замену источника питания. Во-вторых, медицинское направление — применение батарей в кар дио- и нейростимуляторах. В 1970 х годах производили кардиостимуляторы с источ ником питания на основе 238Pu. Такие при боры успешно установили 3 тыс. пациентов. Однако из-за радиофобии их производство было прекращено. А приборы с тритиевым источником питания абсолютно безопасны для здоровья человека. Средняя энергия бета-частицы — 5,7 кэВ, с такой энергией ее пробег в воздухе составляет несколько милли метров. Затем она претерпевает торможе ние, образуется тормозное рентгеновское излучение, у него пробег чуть побольше. Для того чтобы экранироваться от бета-частицы, достаточно листа бумаги. Для защиты от тормозного рентгеновского излучения подой дет практически любой плотный материал: композитный, металлокерамический или металлический. Снаружи этой батарейки фон не превышает естественных значений, никакое излучение за ее пределы не выходит. Тритий — практически единственный эле мент, обеспечивающий столь высокую степень защиты пользователя ядерной батарейки от ионизирующего излучения, по сравнению с ядерными батарейками на других радиоизо

63Ni, 14C и

эффективно работать

ключевые эле менты аппаратуры. В зависимости от сферы применения мы можем изменять конструкцию устройства, его размеры и форму — в соответствии с пожела ниями заказчика.

Сегодня бизнесы нашего дивизиона сильно

диверсифицированы, поэтому наша структура

больше напоминает холдинговую компанию. Это особенный случай для госкорпорации — традиционно дивизионы Росатома формиро

вались вокруг одного корневого продукта либо

направления бизнеса. Но РАОС пошел своим уникальным путем.

Расскажите, пожалуйста, о направлениях деятельности РАОС. Как я уже сказал, наша компания постепенно трансформировалась из агента по контрактации АЭС БМ за рубежом в динамично развивающую ся операционную компанию. Помимо контрак тации, РАОС в лице ГСПИ приобрел проектные и инжиниринговые компетенции и сегодня под ключ реализует несколько крупномасштаб

ных инфраструктурных проектов в энерге тике, здравоохранении, транспорте и других секторах. Многие из них имеют приоритетное значение в федеральных и региональных про граммах развития России. В какой-то момент

мы почувствовали, что пришло время менять стратегию и организационную структуру РАОС, найти правильный баланс в распределении зон ответственности и кадровых ресурсов.

Эти процессы стали причиной появления компании «Русатом Энерджи Проджект» (РЭП)?

Да, именно так. В связи с тем что в течение нескольких последних лет фокус деятельности РАОС сместился на развитие новых направле ний бизнесов, произошли изменения и в вовле ченности сотрудников в новые проекты. Если сразу после создания компании 100 % персонала было занято заключением контрактов на соору жение АЭС БМ за рубежом, то в конце прошлого года этим было занято только 20 % персонала. Остальные трудились над развитием новых биз несов. В этих условиях логичным и естествен ным стало выделение блока, ответственного за контрактацию

продукты и направления бизнеса госкорпора ции. Нам предстояло в одной фразе «объять необъятное». Однако после многочисленных обсуждений это удалось. Наша новая миссия звучит так: «Раскрывая потенциал технологий, объединяя лучших в команды, изменяя рынки, РАОС создает новые доступные решения для мира и будущего: от идеи до реализации». Поясните, пожалуйста, чем занимается ком пания после обновления. Мы продолжаем вести пилотные проекты сооружения АСММ и в России, развиваем направление водородной энергетики и неэнер гетических решений под брендом RIVER. Сюда же относится и сооружение центров ядерной науки и технологий. Другое важное направле ние — развитие стратегического партнерства с «Трансмашхолдингом», в рамках которого мы намерены вывести на рынок новые продукты и услуги в энергетике, транспортном машино строении, логистике, электротехнике и цифро вых технологиях. С этой целью в начале года РАОС приобрел долю — 25,01 % уставного капи тала — в компании «ТМХ — Энергетические решения», объединяющей производственные активы «Трансмашхолдинга» в области силовых установок. Как видите, у РАОС много проектов, и все они имеют приоритетное значение для нашего государства, вносят вклад в достижение целей экологической повестки и обеспечивают России технологическое лидерство в энергетике и высоких технологиях.

Дайте, пожалуйста, апдейт по всем ключе вым проектам, которые ведет компания, на 10 августа 2022 года. Выделите наиболее значимые события. Самое яркое событие этого года для нас, без условно, — завершение строительства первых промышленных объектов самого высокогорного в мире центра ядерных исследований и техно логий. Мы сооружаем его в Боливии на высоте 4 тыс. метров над уровнем моря. Пятого августа прошла

облучения. Как признают эксперты МАГАТЭ, комплекс и центр — одни из лучших объектов применения ядерных технологий в Латинской Америке. Этот уникальный проект — один из крупней ших

регионе, которые ведет Россия. Он откры вает новые возможности для развития экспорта российских ядерных технологий. Боливийский центр станет значимой референцией современ ных решений Росатома, которые мы продвигаем под брендом RIVER. Еще один значимый про

отвечающую ее состоянию и задачам, стоящим перед ней. Скажу откровенно: это было непро сто, ведь деятельность РАОС охватывает многие

сооружение пилотной наземной АСММ

реакторной установкой РИТМ 200Н в Якутии. Уже выбрана площадка для сооружения стан

ции, проектируется АСММ. Мы завершаем двух летний цикл инженерных изысканий, получено положительное заключение главной экологи ческой экспертизы относительно материалов обоснования лицензии на размещение станции, начинается сооружение городка строителей. Еще один важный для развития арктических регионов России проект — сооружение АСММ на базе реакторной установки «Шельф-М» — также постепенно набирает обороты. Мы рассматриваем потенциальные площадки для строительства станции. По графику продолжается реализация одного из важнейших для российского здравоохране ния проектов — строительство нового корпуса ядерной медицины Центра им. Д. Рогачева. В области водородных технологий также идет активная работа. Мы подписали более 10 соглашений и ведем проработку четырех пилот ных проектов. Основной фокус — разработка собственных конкурентоспособных решений

ми российскими металлургическими и нефте перерабатывающими компаниями.

Каковы планы компании на 2022 год? Мы поставили перед собой достаточно амби циозные задачи. По проекту АСММ плани руем до конца года завершить разработку технического проекта РИТМ 200Н для АСММ в Якутии и направить документы для полу чения лицензии на размещение станции. По направлению RIVER мы намерены достичь договоренностей о сотрудничестве с несколь кими странами из нашего пула потенциальных заказчиков. По пилотным проектам водородной энергетики планируется начать инженерные изыскания на площадках размещения водо родно-заправочного комплекса для водородных поездов на Сахалине. Мы также намерены до конца года завершить разработку предпроект ной документации водородного завода в Саха линской области. Как бы вы оценили достижения компании за первую половину этого года? Мы успешно

завершено сооружение объектов первой

второй очереди центра ядерных исследований

технологий

Боливии,

альные

применения

на максимально термостой

материалы: бо́льшая часть стенки будет изготовлена

бериллия и вольфрама; также изобретаются новые материалы. Мы придумали оригинальную литиевую защиту наиболее нагруженных элементов стенки: с помощью слоя жидкого или газообразного лития при

большое

инженерных проблем: можно будет изба

вакуумной системы, от необ

создания дорогостоящей вакуумной камеры.

решается и проблема рециклинга.

в том, можно ли запустить тока

всего, нет. Токамак

тонн, а комплекс вспо могательных систем напоминает небольшой город. Следовательно, токамак не годится. Нужна система, отвечающая требованиям компактности, обеспечивая при этом стационарность. Эта система должна быть сверхпроводящей, низкоэнергетической и использую щей прямое преобразование энергии, чтобы не тратить ее на тепловой цикл. Таким требованиям могут удовле творять относительно простые системы, изобретенные в ходе термоядерных исследований, но не получившие большого распространения из-за прогресса токамаков, успешно эксплуатировавшихся в нашей стране. Такими системами могут стать гофрированный тор и сверхпро водящий диполь. Гофрированный тор — это относительно простая магнитная конфигурация, образованная кольцевыми проводниками, специальным образом юстирован ными. Теоретически доказаны возможность равно весия в такой системе плазмы без тороидального тока, а также возможность ее стабилизации. Недостаток этой системы в том, что она тоже не очень компактная, поэтому до сих пор экспериментально на Земле она реализована не была, хотя для космоса может оказаться вполне приемлемой. Можно предложить и более простую систему — кольцо с током без дополнительных магнитных катушек и без систем, корректирующих магнитную конфигура цию. Понятно, что такая

американском и японском, в ходе которых в лабора торных условиях удалось симулировать управляемую левитацию. Американский эксперимент LDX (Массачу сетский технологический институт) был более масштаб ным: там было достигнуто бóльшее значение тока, текущего по сверхпроводнику, и время существования разряда составило несколько часов. Японский экспери мент RT 1 (Токийский университет) позволял подвеши вать сверхпроводник на период до восьми часов, хотя при физических параметрах, достигнутых в этом экспе рименте, ток был меньше, чем в американском. Но глав ное, оба этих эксперимента продемонстрировали воз можность различного возбуждения тока в проводнике, его устойчивое положение даже в условиях гравитации и решили ту самую физическую парадигму, о которой

стационарного удер жания

режиме ограниченной устойчивости. Все вышесказанное доказывает, что соответствующий модельный эксперимент было бы весьма целесообразно провести в космосе уже на данном этапе развития космической программы, при формировании которой планируется создание новой орбитальной станции. Ко нечно, надо начать с мелкомасштабного эксперимента, и в первую очередь проанализировать возможности на хождения и эксплуатации сверхпроводника в открытом космосе. Насколько мне известно, такие возможности никем в мире до сих пор в полной мере не исследова лись. Предстоит решить много интересных технических задач, связанных с существованием сверхпроводимости в космическом пространстве, с необходимостью оптими зировать конструкции проводника, с использованием криогенных систем, которые не должны быть громозд кими. Можно использовать наличие вакуума. И в ходе такого мелкомасштабного космического эксперимента можно было бы продемонстрировать создание и захват плазмы в магнитном поле сверхпроводника в открытом пространстве. Некоторые эксперименты нужно прово дить на Земле: оптимизировать конструкции кольцевого проводника; изготовить компактный гиротрон, чтобы наиболее эффективным образом создавать плазму. Если к подготовке таких экспериментов приступить немедленно, лидерские позиции нашей страны в столь интересном направлении

сформирован колоссальный научный блок для развития атомных ускорительных технологий. Начиная с середины 1960 х годов ускорители эле ментарных частиц, изначально предназначенные для исследований в области физики высоких энергий, стали применяться для структурных исследований как спе циализированные источники синхротронного излуче ния — сверхъяркие источники фотонов в рентгеновском диапазоне. Сегодня рентгеновская структурная диагностика, так же как и нейтронные ее методы, стала базовым метро логическим инструментом нанотехнологий, позволяю щим исследовать различные объекты в широчайших пределах — от нано- до макроуровня. Классический рентгеновский эксперимент — это «фотография» рас положения атомов в пространстве. На ней мы видим, как расположены атомы, как формируются те или иные свойства твердых тел, можем даже управлять этими свойствами, меняя атомный состав и структуру. Но для того, чтобы «оживить» эту «фотографию», то есть из учать природу на всех уровнях организации, динамики и взаимодействий, нужно еще одно измерение — время. Современные источники поколения IV+, лазеры на свободных электронах, дают такую возможность, при чем в широчайших временны́х масштабах: от фемто секунд (такими временны́ми параметрами характе ризуются образования химических связей) до более высокого уровня, на котором работают живые системы, молекулярные механизмы и так далее. По сути, сейчас в науке наметился качественный переход. С появлением когерентных источников появи лась возможность на принципиально новом уровне оперировать структурой диагностики материалов: для рентгеноструктурного анализа не нужен упорядочен ный (кристаллический) объект, мы можем исследовать любые объекты, сколь угодно малые, с атомарным разрешением, во временно́м диапазоне от десятков фемтосекунд. Все это в совокупности дает возможность реализовать столь желанную в ХХ веке 4D-кристалло графию. Все действующие и строящиеся синхротроны можно разделить на два типа: флагманские машины мощностью от 6 ГэВ и базовые мощностью 1,5–3 ГэВ, необходимые для поддержания существующих техно логий. К первым относятся APS (США), Spring 8 (8 ГэВ, Япония), ESRF-EBS (6 ГэВ, Франция), Petra-III + XFL (Германия). Ко вторым — более 70 установок, в России, например, Курчатов (2,5 ГэВ). В 2011 году президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук и руководители ведущих

личество

вок

механизм

институт

синхротронных

DESY (Германия), Spring 8 (Япония), ESRF (Франция) подписали документ

источника

инфраструктуры на 2019–2027 годы, утвержденной постановлением Правительства России в 2019 году. Инфраструктурная часть программы включает созда ние национальной сети мегаустановок — синхротронных источников, источников нейтронов и распределенного центра ядерной медицины. Она охватывает ключевые научные регионы от Дальнего Востока до Новосибирска, от Москвы до Санкт-Петербурга. Научный руководитель программы — НИЦ «Курчатовский институт». Основная задача — интеграция взаимодополняющих исследовательских установок с распределением (орке стровкой) научных задач, с учетом специфики и потреб ностей науки и промышленности тех регионов, где они будут располагаться. По сути, будет создан единый механизм, который обеспечит развитие науки, созда ние новых прорывных технологий в горизонте многих десятилетий. Он поддержит связи территорий нашей страны.

Флагман программы — источник «Сила» (6 ГэВ, Протвино). Этот синхротрон-лазер — уникальная по совокупности решений машина, не имеющая анало гов в мире. Это многопользовательская установка, включающая два важнейших компонента: синхро трон и рентгеновский лазер на свободных электронах. Последний выдает фемтосекундные пучки, позволяющие исследовать малые молекулы, такие как вирусы и белки. На этой установке можно будет проводить передовые исследования по самым разным направлениям биологии, материаловедения, химии, физики, разрабатывать прин ципиально новые гибридные и биоподобные материалы, лекарства, электронные компоненты. Исследовательский высокопоточный реактор «ПИК» (100 МВт, Гатчина) — самый мощный в мире нейтрон ный исследовательский реактор, результат успешного взаимодействия Курчатовского института и Росатома. На базе реакторного комплекса ПИК будет создан между народный центр нейтронных исследований. В 2021 году был осуществлен первый этап энергетического пуска реактора, введены в эксплуатацию первые пять экспери ментальных станций. Прототип импульсного «безреакторного» источ ника нейтронов на основе реакции испарительноскалывающего типа «Омега» с энергией

менен при создании источника синхротронного излуче ния «РИФ» (более 2,5 ГэВ)

установки, схожей по кон фигурации с курчатовским

широкого круга задач: от междисциплинарных, связанных с иссле дованиями уникальной природы Дальнего Востока, до образовательных и технологических. В рамках реализации программы будут завершены работы по модернизации инженерных систем, экспери ментальной инфраструктуры и вводу в эксплуатацию источника синхротронного излучения в Зеленограде (технологический накопительный комплекс «Зелено град»). Он создавался как основной исследовательскотехнологический элемент предприятий микроэлектрон ной промышленности города, что нашло отражение в ряде технических решений, не имеющих аналогов. Также в рамках программы будет создан уникаль ный научно-образовательный центр ядерной медицины. Сегодня на площадках НИЦ «Курчатовский институт» в Протвино, Москве, Гатчине разрабатывается целый ряд различных медицинских комплексов на базе ускорителей для ионной и протонной терапии, онкоофтальмологиче ский центр на базе циклотрона Ц 80, а также радиоизо топный комплекс для диагностики и терапии. Создаваемые установки — основа формирования принципиально нового научного ландшафта в нашей стране, центры притяжения ведущих ученых и талант ливой молодежи — ключевые элементы разработки про рывных технологий XXI века и обеспечения опережающе го развития отечественной науки по всем приоритетным направлениям Стратегии научно-технологического развития России до 2032 года.

Николай ЗАВЬЯЛОВ, директор Института ядерной и радиаци онной физики ФГУП «РФЯЦ–ВНИИЭФ» Фундаментальные и прикладные исследования

будет модернизирован единственный в России действующий специализиро ванный источник синхротронного излучения КИСИ «Курчатов»

За последнее десятилетие

инфраструктура «Курчатова» была

обновлена. На текущем этапе модерниза ции предусмотрено полное обновление ускорительнонакопительного комплекса.

возрастает: именно с ее помощью можно получать новые эксперименталь ные данные и уточнять имеющиеся. Это очень важно

и расчетных моделей, а также

и прикладных

которые должны стать стартом создания и точкой роста прорывных технологий. Радиационная физика начиналась в 1960 х годах, когда в нашей стране создавались первые образцы ядер ного оружия. Сегодня она стала системообразующей

о взаимодействии ионизирующего излучения с веществом. Во ВНИИЭФе создана уникальная экспериментальная база для исследований в области ядерной и радиаци онной физики. Для полноты энергетического спектра

излучателей необходимо было построить установку, моделирующую воздействие рентгеновского излуче ния,— тогда бы мы имели полный набор установок, методик, методологий. В начале 2000 х годов в Росатоме было принято решение о создании полномасштабной установки «Гамма» мощностью 32 МВт. Сегодня установ ка, состоящая из четырех модулей, сдана в эксплуатацию и выведена на проектные параметры. Она не уступает лучшим мировым образцам своего класса: французской GEPI, китайской PTS, американской Z и другим. С целью развития гамма-нейтронных исследований на базе реактора «Икар» был создан критический стенд для радиационных испытаний объектов с габаритами 0,5 × 0,5 × 2 метра. Также создается реактор «ВИР 3» со сквозным облучательным каналом диаметром 400 мм. Сегодня во всем мире большое внимание уделяется освоению космического пространства. Очевидно, что это направление стратегически значимо и для обороноспо собности страны, решения народнохозяйственных задач, достижения технологического лидерства. Космическая аппаратура должна обладать высокой надежностью и иметь гарантированные длительные сроки активного

центров.

к 2025 году запланирован ввод в эксплуатацию первой очереди. В составе центра — кольцо основного синхро трона, инжекторы тяжелых ионов, бустер-синхротрон, гамма-установка, ускоритель электронов, участок под готовки образцов, зона испытаний ЭКБ и плат, центр обработки данных. Коротко расскажу еще об одном важном направле нии нашей деятельности — импульсной радиографии для исследования быстропротекающих процессов. Такие исследования велись в атомной отрасли с начала реализации атомного проекта. В последние 15–20 лет Росатом отрабатывал проведение протонографических исследований с использованием принципа, открытого в конце прошлого века. На базе Института физики высоких энергий создан уникальный

нового поко ления, с помощью которого можно будет получить такие элементы, как, например, 251Cf, необходимый для синтеза 120 го элемента. В Дубне создается фабрика сверх тяжелых элементов, а в НИИАРе должна быть налажена наработка всех необходимых изотопов, которые позволят создать единственный в мире банк изотопов.

Время требует разработки энергетических устано вок большой мощности. Во ВНИИЭФе созданы техно логии проведения испытаний твэлов для повышения их эффективности и обеспечения безопасности при реактивностных авариях. В рамках научной программы Национального центра физики и математики предусмо трено создание петлевого устройства на базе импульс ного реактора БИГР, которое позволит проводить такие испытания. Ядерная физика имеет широкий спектр направлений исследований. Иногда вопросы помогает сформулиро вать природа: зарегистрирована неожиданная (на поря док выше, чем в звездах) распространенность лития, бериллия, бора в космических лучах. Таким образом, перед учеными поставлена большая задача: проведение экспериментальных исследований с целью уточнения, а в отдельных случаях — получения принципиально новых данных о так называемой реакции «на лету» на литии, на бериллии, на боре при воздействии протонов, дейтонов и тритонов. Эти эксперименты имеют важней шее значение для исследований в области термоядерного синтеза.

В рамках НЦФМ принято решение о создании объекта класса мегасайенс — электрон-позитронного коллай дера «Супер с-тау фабрика». На нем будет проводиться широкий спектр исследований в области физики фун даментальных воздействий и построения новой физики за рамками Стандартной модели. Рассматривается вопрос объединения по крайней мере двух мегасайенсустановок: «Супер с-тау фабрики» и источника компто новского излучения + XCELS. Сложно предсказать резуль таты такой синергии, но с уверенностью можно сказать, что это будут открытия мирового уровня. И последнее, о чем надо упомянуть: в 2025 году, когда мы запустим первую очередь Центра радиационных испытаний, в рамках бустера будет создано все оборудо вание с характеристиками, не уступающими ни одному мировому специализированному центру в области адронной терапии. Так что есть все основания для созда ния центра адронной терапии, не имеющего аналогов в нашей стране. Рашит ШАГАЛИЕВ, заместитель директора — заместитель научного руководителя

стояла очень остро. В этой области ВНИИЭФу удалось накопить достаточно большой опыт работы. Я остановлюсь на двух ключевых направлениях: рабо тах, связанных с созданием отечественных технологий суперкомпьютерного моделирования, и развитии с этой целью вычислительной базы. Сегодня вопросы моделирования играют очень важ ную роль. С одной стороны, расширяется круг решае мых задач, возникают новые парадигмы организации вычислений. С другой стороны, работы становятся более комплексными, их невозможно осуществлять только силами специалистов в области физики и математики — необходимо привлекать экспертов из смежных областей. В части

методов моделирования, их адаптация к особенностям современных супер компьютерных систем (а это мощности в сотни тысяч вычислительных ядер). Кроме того, создание современ ных сложных систем и экспериментальных установок требует не просто расчетов отдельных точек трехмерно го моделирования, но принципиально новых подходов, способных предусмотреть наличие в системе огромного количества неопределенностей. Это сотни параметров, варьирующихся в определенных пределах. Современные технологии искусственного интеллекта, машинного вычисления, методы оптимизации начинают играть все бо́льшую роль в технологиях моделирования. Второй круг работ связан с созданием нового поко ления базы данных, ориентированной на высокоточное моделирование. Третий круг работ: получение программных про дуктов, впитывающих все эти знания и технологии и дающих инструменты для практического применения. Речь идет о создании интеграционной программной платформы промышленного уровня, ориентированной на вычислительные системы различной архитектуры, создание интерфейсной оболочки, системы графической обработки данных и т. д. Есть несколько задач, требующих скорейшего реше ния. Первая: импортозамещение и развитие импорто независимости. Несмотря на то что у нас есть хорошие научные школы в разных областях, основная часть расчетов сейчас проводится по зарубежным програм

ядерных центров, где в основе расчетного обоснования принципиально всегда были отечественные программные продукты. Необходимо внедрение

«Технологии высокопроизводительных

руководитель приоритетного технологи ческого

испытания

создания методов

нового поколения

Наконец,

комплексный характер, требует кооперации различных организаций. С учетом этого работы организуются, как правило, на самом высоком уровне: издан ряд соответ ствующих постановлений, включая правительствен ные, постановления Коллегии Военно-промышленной комиссии РФ и внутриотраслевые организационные формы.

Что уже сделано? В основу инструментария для моделирования мы заложили пакет программ «Логос». Напомню, это многофункциональный, полностью отечественный комплекс. Им уже оснащено

станций

сверхмощных супер-ЭВМ. С помощью «Логоса» можно моделировать процессы

области аэро-, гидро- и газодинамики, теплоперено са, турбулентности и т. д. И это только начало работ. Наша задача — обеспечить отечественным программ ным продуктом тысячи предприятий и научных орга низаций.

Помимо дальнейшего развития базовых компо нентов «Логоса», на его основе создаются специали зированные проблемно-ориентированные версии для разных отраслей. Таких версий уже 11, еще пять нахо дятся в разработке. В этих версиях базовые компоненты в части гидро- и газодинамики дополняются модулями, описывающими процессы, характерные для работы конкретных образцов той или иной отрасли, с учетом их особенностей: кинетики горения и детонации, обле денения, деформации и т. п. При создании специализи рованных пакетов программ мы стремимся объединить опыт, накопленный в отраслевых научных институтах, в рамках единого продукта, доведенного до нужного уровня верификации и валидации. Хороший пример — высокоточное моделирование системы пожаротушения по «Логосу» для беспилотного авиационного комплекса. Оно позволило отказаться от стендовой наземной отработки, подтвердив все нужные характеристики. Для системы пожаротушения получено положительное заключение только на базе расчетов. Теперь коснусь вопросов перспективного развития. Во-первых, необходимо расширять области примене ния «Логоса»: в ближайшей

процессоров и программного обеспечения для ЭВМ, остро стоит задача обеспечения организаций страны вычислительными системами различного класса. Мы имеем неплохие результаты в части супер-ЭВМ среднего класса: созданы машины на базе микропроцессоров «Эльбрус». Эти вычислительные системы ориентиро ваны на математическое моделирование физических процессов, а также на обработку больших объемов данных и использование технологий искусственного интеллекта. Одна из важнейших задач в данной обла сти — обеспечение вычислительных систем полно ценным отечественным системным и прикладным ПО. По эффективности вычислений на «Логосе» «Эльбрус» отставал от импортных аналогов примерно в пять раз. За три года нам удалось отставание ликвидировать. В целом ситуация понятна, перспективы видны. Также необходимо создать современные компонен ты для супер-ЭВМ. В состав любой супер-ЭВМ помимо процессора входят системы межпроцессорных обменов, операционная и, наконец, прикладное программное обеспечение.

ограничены возможности зарубежных поставок микро

трети российских ученых считают негатив ными); в 2016 м была принята «Стратегия научно-технологического развития России», предполагавшая «формирование эффективной современной системы управления в области науки, технологий и инноваций»; сейчас раз рабатывается очередная концепция техно логического развития на период до 2030 года, с новыми инструментами, механизмами и пока зателями.

Тем не менее к 2022 году кардинальных перемен в управлении наукой не произошло: инструменты поддержки по-прежнему рабо тают на «науку в вакууме».

Если не считать венчурных фондов с их методиками «уровня готовности технологий» (УГТ), с управленческой точки зрения в России фактически не учитывается принципиальная разница между фундаментальными и приклад ными исследованиями — и в части жизненного цикла (20–30 лет против 5–10), и в части целе полагания (приоритеты в фундаментальной науке должны определять сами исследователи; прикладным исследованиям нужен заказ со стороны экономики/государства), и пр. Ни одно из федеральных министерств не отвечает за прикладные исследования в целом: в зоне ответственности Миннауки — фундаментальные и поисковые, Минпром торга — только его собственные федеральные научно-технические программы. Поэтому даже отраслевая наука, по содержанию очень близкая к прикладным исследованиям, которая могла бы стать лучом света в темном управленческом царстве, сейчас «размазана» по 34 государствен ным программам. И наконец, прикладные исследования как объект управления в России не существуют даже с точки зрения государственной стати стики. Конечно, формально Росстат собирает какие-то данные в разрезе «фундаментальные, прикладные исследования, разработки», но существующая статистика мало соотносится не то что с практикой принятия управленческих решений — даже с федеральным законом «О на уке и государственной научно-технической

Количество

Но дьявол, как обычно, кроется в деталях. Во-первых, разработки, на которые прихо дится основная масса финансирования (вну тренних затрат), далеко не всегда заканчива ются чем-то практическим. Если верить данным государственной статистики, только 20 % денег идет на разработки, результатом которых ста новятся опытные промышленные образцы или серии продукции; остальные 80 % то ли идут на проекты, которые заканчиваются ничем, то ли… Догадайтесь сами. Во-вторых, все остальные НИОКР (хоть фундаментальные, хоть прикладные) тоже существуют в вакууме, не имеющем отношения ни к промышленности, ни, шире, к экономике: только треть финансирования исследований направлена на разработку новых / улучшение старых продуктов и процессов; на что идут остальные деньги, даже за вычетом фундамен тальных исследований, — ни науке, ни эконо мике не известно. Иными словами, «прикладная» ориентация научного финансирования в России — на самом деле совершенно не прикладная; в реальности на прикладные (хотя бы теоретически

малая «человеческая» мощность российского научно-исследовательского комплекса: в нашей стране на 1 млн человек, занятых в экономике, приходится чуть больше 5 тыс. исследователей, в то время как в США — 10 тыс., а в Южной Корее — более 16 тыс. То есть кадровый дефи цит у нас не в прикладных (или технических, или естественных) областях, а в науке в целом. Не говоря уже о том, что нынешняя кадровая ситуация — производная от объемов финанси рования науки, и на этом фоне предложения в духе «всем срочно переквалифицироваться в управдомы» выглядят странно. Во-вторых, почти половина российских исследователей занята в государственном секторе (НИИ, вузы), который по определению не может и не должен быть массово ориен тирован на прикладные исследования. Даже в Китае, интенсивно финансирующем науку, доля «государственных» исследователей не пре вышает 20 %, а в странах с развитой инноваци онно- и наукоемкой экономикой она составляет в среднем 5–7 %. Такая структура занятости, по сути, повторя ет то, что, за неимением лучшего определения, можно назвать традиционным разделением труда в научно-исследовательском комплексе: в зоне ведения и ответственности государства находятся фундаментальные исследования; при

естествен

самыми разными способами: то срочно ориентировать всех ученых на прикладные разработки, то запретить гумани тариев, чтобы все немедленно стали технарями. И, как и в случае со всеми остальными мифами, суть — далеко не просто в нехватке людей. Во-первых, ключевая кадровая проблема прикладных исследований — это не баланс между условными «фундаментальщиками» и «прикладниками», а общая сравнительно

как бы прикладных исследований и разработок (см. Миф № 2). То, что формально считается при кладным, прикладным и применимым быть просто не может: за редкими исключениями, исследовательские команды/группы в государ ственных НИИ и вузах, никак не связанных с реальной экономикой, не обладают ни рыноч

в экономике (2020),

Россия

И дело тут не в злонамеренности иссле дователей, упорно не желающих давать стране угля, а в структуре российского научноисследовательского комплекса. Готовых рецептов для выхода из такой ситуа ции пока нет. Но мы готовы указать несколько возможных направлений для поиска решений. Найти объект Для начала прикладные исследования и раз работки должны наконец стать объектом управления. В идеале — частью пресловутой инновационной цепочки: от фундаментальных исследований до внедрения технологий/про дуктов/процессов в промышленность.

Для превращения прикладных исследований в то, чем таки можно управлять, нужны четыре основных компонента.

Первый — понятная модель логического разделения научно-исследовательской и раз работческой деятельности, на основе которой структурируются и финансирование, и управ ление, начиная с переформатирования зон ответственности профильных министерств и ведомств и заканчивая созданием нормаль ной системы отчетности и ключевых показате лей эффективности научно-исследовательской деятельности. Самый распространенный (и многократно апробированный в мире) вариант такой модели — метод «Уровни готовности техно логий» (УГТ, technology readiness level, TRL), разработанный в 1970 х в НАСА и к 2020 м став ший обязательной частью программы практи чески для всех государств с обширной научной

говорят уже довольно давно, в последний раз речь о нем заходила на совместном заседании Госсовета и Совета по науке

Франция

Германия Китай

Япония

Южная Корея

эти уровни. Но, как водится, изменение принципов финансирования — последнее, в чем заинтере сованы нынешние его получатели, поэтому УГТ и инвестиционную логику вложений в иссле дования и разработки пока используют только российские

НАНО, Фонд развития интернет-инициатив)

и отдельные крупные компании/госкорпора ции. В стране силами нескольких министерств даже создан прототип цифровой платформы для движения стартапов «вверх по уровням готовности технологий» и для презентации их потенциальным инвесторам. В прикладных же исследованиях, как и в науке в целом, никаких системных подвижек в сторону УГТ пока не видно. И вряд ли один доклад что-то кардинально изменит. Возможно, делу поможет Национальная система оценки результативности научных исследований и разработок, способная в том или ином виде учитывать востребованность научных результатов промышленностью. Тео ретически изменения могут стартовать также благодаря национальной инициативе «Плат форма университетского технологического предпринимательства», которой без УГТ просто никуда, но это не точно; тем более что в россий ских вузах работает около

«научные достижения

при

грантов РНФ: результативность

Война подходов

В 1998 году министерство образования

Швеции решило реформировать систему

государственного финансирования науки.

В этой связи было проведено масштабное исследование Research 2000, основная

рекомендация по итогам которого звучала

примерно так: «Исследователям надо дать

больше автономии, а финансирование вести через академические научные советы по сек торам/темам».

Министерство промышленности Швеции, которому угрожала потеря всех бюджетов, объединилось с профсоюзами, промышленными ассоциациями и Агент

ством промышленного и технологического развития — и выступило с альтернативным предложением в духе: «Швеции срочно нужна инновационная

сотрудничества и развития. Основным их посылом было то, что университеты

и исследовательские центры — неотъемле мая часть инновационной системы страны, их автономия вредит шведской эконо мике и едва ли не угрожает национальной безопасности. В результате идеологической кампании шведская общественность «купила» инно вационную экономику, а не академическую автономию; министерство промышленности сохранило свои научно-исследовательские бюджеты; в Швеции появилась инноваци онная экономика. Вроде бы.

метрик для прикладных исследований и разработок

возникает — и почти полностью игнориру ется — при каждом обновлении федеральных программ развития, связанных с наукой. На

пример, в программу «Приоритет 2030» (после долгих и мучительных обсуждений) попал всего один целевой показатель, косвенно свя занный с прикладными исследованиями или разработками, — «Объем средств, поступивших от выполнения НИОКР и оказания научнотехнических услуг по договорам с организа циями реального сектора экономики и за счет средств бюджета субъекта Российской Феде рации»… Да и тот — только для вузов, претен дующих на специальную часть гранта — «Обес печение социально-экономического развития территорий».

Третий компонент целевой системы управ ления — собственно оргструктуры, этим управ лением занимающиеся. С оргструктурами,

обстоят не очень хорошо

России,

фонд (NSF) сможет наконец-то создать отдель ное Управление по технологиям и иннова циям, которое будет заниматься прикладными исследованиями, разработками и трансфером их в реальный мир; кроме того, американские коллеги планируют создать так называемые Институты будущего, которые будут зани маться исключительно коммерчески привлека тельными технологическими направлениями/ разработками. До схожей идеи пару лет назад дошел и Ев росоюз, включивший в очередную рамочную программу поддержки исследований Horizon Europe целый ряд подпрограмм и инициатив, связанных с развитием прикладных разрабо ток и с применением новых технологий на практике (создание Европейского Совета по инновациям, развитие инфраструктур под держки в университетах, поддержка апробации технологий и пр.). Самая же экологичная — с точки зрения академической автономии и самоорганизации исследователей — система управления наукой

в частности сложилась в Германии. Управление и преемственность звеньев цепочки «фунда ментальные исследования — прикладные ис следования — экономика/инновации» обеспе чиваются системой взаимосвязанных научных обществ и организаций. Так, Общество Макса Планка (и входящие в него исследовательские организации) отвечает за фундаментальные исследования; Общество Фраунгофера — за прикладные исследования для германской эко номики и рынка; Ассоциация им. Г. Лейбница специализируется на междисциплинарных исследованиях и науке на стыке фундаменталь ного и прикладного; Ассоциация им. Г. Гейм гольца работает с «большими вызовами»

в федеральных (и, возможно, региональных) органах исполнительной власти. Пока, конечно, кажется, что это чисто ситуационная история, связанная с задачей срочного обеспечения технологического суверенитета и с высоким градусом неразберихи в отраслевых научнотехнологических задачах и проблемах. Тем не менее, если неразбериха в задачах, проблемах и приоритетах продолжится, вполне вероятно, что управление — а заодно весь бюджет, выделенный на прикладные иссле дования и разработки, — уйдет в профильные министерства, в первую очередь — в Минпром торг (как это случилось, например, в Швеции в 1998–2000 х годах). И наконец, четвертый компонент системы управления — это механизм определения и реа лизации приоритетов (и, соответственно, рас пределения финансирования) для прикладных исследований. Поскольку появление «научного спецназа»

отраслевых министерствах влечет

вопрос: каким таким маги

образом федеральные

проводить?

объявил о грядущем появлении «научного спецназа» — руководи

телей по научно-технологическому развитию

соисполнителям из числа китайских универси тетов и исследовательских центров конкретные прикладные исследования/разработки. В США схема вовлечения промышленности в определение приоритетов менее прямо линейна, но, как показала практика, достаточно эффективна: в последние 10–15 лет значитель ная часть новых окологосударственных научноисследовательских центров, связанных с хоть сколько-нибудь прикладными направлениями, создавалась при обязательном участии про мышленных компаний, причем участвуют они в деятельности центров не формально, а вполне реально: ставят реальные задачи и вкладывают реальные деньги (по модели «подписки»). Имен но в такой логике, например, создана и работает сеть R&D-центров Manufacturing USA (бывшая программа America Makes), занимающихся новыми производственными

Найти исследователей Что касается людей, которые должны занимать ся прикладными исследованиями, то в нынеш ней экономической и управленческой ситуации взять их неоткуда (как и айтишников нужного уровня): массово готовить с нуля — долго и до рого, а переучить имеющихся условных фунда ментальщиков невозможно, если не рассматри вать всерьез вариант с шарашками и лагерями трудового перевоспитания. Поскольку, как уже было сказано, нынешняя кадровая ситуа ция — и в прикладных, и в фундаментальных исследованиях — производная от сложившейся системы финансирования с ее ориентацией на науку в вакууме, развитие которой измеряется преимущественно в научных публикациях. Даже в том случае, если на горе все-таки свистнет рак и в стране появится политическая воля для того,

умное»,

сработает, а в худшем — приведет к управленческой катастрофе.

исследо вателям три возможности: карьера в академии (в университетах и исследовательских центрах, тяготеющих к фундаментальным

карьера в качестве предпринимателя. А в Австрии, Греции и еще нескольких странах ЕС реализуются программы подготовки исследователей, ориентированных на промышленность и, шире, бизнес-сектор. К сожалению, в России на системном уровне все это пока малоприменимо. Можно сколько угодно менять ФГОСы, образовательные программы и пр., ориентируясь на нужные при кладникам навыки. Но до тех пор, пока в рос сийском научно-исследовательском комплексе будет доминировать государственный сектор, ориентированный на фундаменталку и имити рующий прикладные исследования, приклад никам — сколь угодно образованным — будет просто некуда податься. Не говоря уже о том, что им сложно найти место в нынешней систе ме распределения научного финансирования. Так что прямо сейчас можно, пожалуй, только скорректировать общие подходы к под готовке научных кадров, включив туда не толь ко навыки условного академического письма, но и специфические умения и компетенции, необходимые исследователям-прикладникам — и представителям академии, работающим с про мышленностью, и исследователям, занятым в предпринимательском секторе. И сработает это только в том случае, если какие-нибудь смелые университеты в порядке эксперимента начнут готовить будущих иссле дователей не только к чисто академической карьере, но и, скажем,

большие научные прорывы

остаться у технологического разбитого корыта. Именно это случилось в свое время с Китаем. Главным научным приоритетом прикладные промышленные исследования сделал еще Дэн Сяопин в конце 1970 — начале 1980 х, после довательно сокращая финансирование фунда ментальной науки (в 2000 х годах его доля не превышала 5 %), а разбираться

доминирование. (Технологический блок — это контро лируемая доля мирового рынка со своими финансовым центром, набором ресурсов и философией развития.) Один из блоков — англосаксонский мир во главе с США, второй — Китай. В каждом блоке будет собственная технологическая платформа, нацеленная на формирова ние цифровой среды. С одной стороны — WeChat, с дру гой — Facebook; с одной — Huawei, с другой — Cisco. Уже ясно, что в блок англосаксов войдет только «семья» (Канада, Великобритания, Австралия, воз можно — Южная Корея), а «друзья» — нет. Подтвер ждение — оборонный блок Британии, США и Австра лии AUKUS, предпосылкой для создания которого стал скандальный отказ Австралии от французских дизель ных подводных лодок в пользу американских. Фран ция — не член «семьи». Блоки могут торговать, но они не будут продавать друг другу ключевые технологии, влияющие на безопасность. Примеры уже есть: предоставив данные со спутников Starlink Украине, Илон Маск закрыл для себя рынки других стран. Ни Китай, ни даже Индоне зия не допустят компании Маска на свою территорию, потому что это может обернуться против них. Россия должна найти союзников и сформировать свой блок Ни у России, ни у других стран мира за пределами существующих блоков нет критической массы насе ления, которая обеспечила бы емкость рынка, доста точную для интересного инвесторам уровня возврата инвестиций. На маленьком рынке инвестиции в техно логическую инфраструктуру будут слишком дороги и никогда не окупятся. России надо выстраивать свой технологический блок и договариваться об альянсах со странами юга Евразии. Это и государства из ближай шего окружения, и страны Южной Азии, возможно, Турция и Южная Корея. Южнее России живут 4 млрд человек. В одиночку полноценный блок не создать ни России, ни другим евразийским странам. Россия не вступит в альянс с Западной Европой на позициях младшего партнера, потому что представляет самостоятельное цивилизационное ядро. Западной Европе хочется думать, что Россия ей подчинена, но у России внушительный запас ресурсов: мы слишком большие, нас не переварить. Если и будет какое-то взаимодействие,

блок,

кибервооружения будет невозможно. Если ядерные головки можно пересчитать и хотя бы понять уровень затрат, то совершенно непонятно, какой объем про граммного кода стоит $1 млн.

Глобальная система стандартов и правил разруша ется, у каждого технологического блока будет свой стандарт. Границы блоков будут определяться, в числе прочего, границами применимости стандартов и пра вил.

Усилится запрос на технологический суверенитет. Кто создаст больше технологий, тот и захватит новые рынки. Сейчас эпоха сильных личностей, которые смогут найти правильные решения в условиях неопределен ности. Безусловно, грядет передел богатств и власти. Он уже начался. Примеры — выходы западных компаний из российских активов и наоборот. Хищническое потребление материальных ресурсов останавливается. Следующий технологический цикл будет нацелен на качество медицинского обслужива ния, культурных форматов, возможностей самореализа ции, креатива. Часть этого — виртуализация, обеспечи ваемая цифровизацией. Противоречия внутри общества будут усиливаться, возможны социальные взрывы. Государства либо сумеют перераспределить доходы, чтобы сгладить имущественное расслоение и снизить социальную напряженность — и тогда появится новый средний класс; либо протест вырвется на улицу — и тогда страна отстанет в развитии, так как будет тратить все силы на «зализывание ран». Второе уже случилось в России 100 лет назад. Теперь слабое звено — Ближний Восток, который полыхает уже 10 лет. Но уровень социальной напряженности растет во всем мире. Наиболее уяз вимы экологически неблагополучные регионы, где идет индустриализация с использованием грязных техно логий и население многочисленно: Северная Африка и в еще большей степени — Южная Азия. Эти агломе рации нестабильны. Они сравнительно тихи только до тех пор, пока по ним не ударит кризис. Пример того, как протекает кризис, — Шри-Ланка, где правительство сместили из-за нескольких ошибок. Сейчас там нет ни власти, ни денег. В Бангладеш начинается примерно то же самое. Примеры перераспределения богатств ради снижения социальной напряженности тоже есть. Пер вый — действия властей США после Второй мировой войны. Второй — сегодняшние усилия российских вла стей: целевые трансферы

Африке, которую Индия

считают зоной

араб

действия

подливать керосина в любой огонь.

в США

отличие от россиян, не чувствуют

истории, у них проектное мышление:

каждого процесса, в том числе исторического, есть начало, целеполагание и конец. США создали люди, которые убежали из «плохого» мира строить новый, лучший. Американцы считают себя силой добра, а всё, что у них на пути, — силами зла. Они подчиняются правилам, а не личностям. Сейчас США стали не такими, какими были в конце «холодной войны». Изменился национальный состав, пришла волна с востока: китайцы, корейцы, живущие анклавами и не стремящиеся ассимилироваться. Затем волна с Юга — из Мексики, Пуэрто-Рико и других стран Латинской Америки. У них другие язык, религия и

целом культурный код. В Майами и Лос-Анджелесе основной язык — уже испанский. Латиноамери канцы умело идут в политику, и есть вероятность, что поколение новых общественных деятелей из их среды изменит вектор американской политики с Атлантики на Латинскую Америку. В США население больше не сытое. Нет уверенно сти, что дети будут жить лучше родителей, достаточно лишь хорошо работать. Дети живут хуже, чем роди тели, и накапливают не благосостояние, а долги. В США — раскол элит. Одна часть, «глобальные элиты», ориентирована на весь мир, США для них — лишь один рынок из многих. Другой, местным инду стриальным элитам, приходится

• накачали Китай деньгами и технологиями; • создали очаг нестабильности на Ближнем Востоке. У американских элит было два варианта выхода из кризиса потери влияния, развивающегося последние несколько лет. Первый — «инклюзивный капитализм», то есть уход от экстремальной модели спекулятивного типа, ставка на экологию, устойчивое развитие, долго срочные выгоды. Но реализовался другой сценарий: пошли ва-банк и решают проблему силовым путем, пока Россия и Китай не стали еще сильнее. Конфликт на Украине стратегически — это поражение Запада, так как он утратил монополию на диктовку глобальных правил игры. Многие страны открыто пошли против Запада: пять стран подали заявления в БРИКС, идет переход на национальные валюты в торговле, арабы не желают договариваться по нефти.

Что Россия может предложить миру На первый план выходят безопасность и базовые вопросы: как накормить, обогреть людей, дать им возможность торговать. У России со всеми этими вопросами дело обстоит хорошо. Россия — поставщик безопасности.

У России гигантский потенциал с точки зрения снабжения продуктами питания: мы можем произ водить вдвое больше того, что производим сейчас. К сожалению, не хватает транспорта для вывоза. Россия — ведущая энергетическая держава. А устой чивая энергетика — это не только тепло и свет, но и стабильная работа цифровых технологий. Уже сейчас 30 % энергетики Калифорнии идет на цифровой сек тор, поэтому в странах, где энергия окажется дорогой, полноценная цифровизация будет невозможна. Россия остается страной, связывающей Восток и Запад, а сейчас вдобавок актуализируются связи Се вер — Юг. И если Юг начнет «полыхать» в конфликтах и войнах, из-за которых поставки будут затруднены, СМП приобретет еще бо́льшую важность. Россия обладает собственными разработками суверенной цифровой инфраструктуры — «умных городов», финансовых платформ, торговых маркет плейсов и пр. Что Росатом может предложить миру

Результатом появления таких альянсов должны стать новые интересные про дукты, передача управленческой и производственной

Парад экспертов

технических наук.

Карьера

Начал трудовой путь в ИАЭ им. И. В. Кур чатова. С 1968 года — главный инженер отдела, с 1974 года — заместитель дирек тора отделения, с 1981 года — главный инженер, заместитель директора. Участво вал в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. В 1986 году возгла вил НИКИЭТ. В 1988 году был назначен генеральным конструктором Минсредмаша. В 1998–2001 годах — министр РФ по атомной энергии, входил в состав Совета безопасности РФ. В 2002–2004 годах — советник Председателя Правительства РФ.

Достижения

По его инициативе были созданы Между

народные центры: в 1996 году — ядерной безопасности и в 1999 году —экологи ческой безопасности Минатома России и министерства энергетики США. Иниции ровал в МАГАТЭ международный проект по инновационным ядерным реакторам

и топливным циклам (INPRO), к которому впоследствии присоединились 22 страны. Постоянный член Научно-технического совета Росатома. Заслуженный деятель науки и техники РФ, академик Российской академии инженерных наук. Автор более 300 научных публикаций.

Цитата

«Необходимость развития “большой науки” всегда признавали страны-лидеры. Для того чтобы на практике проверить теоретические выкладки ученых, нужны мегаустановки. Конечно, мегасайенспроекты — это всегда риск: невозможно предугадать, что выйдет из того или иного проекта. Но человечество все гда рисковало — и всегда оказывалось в выигрыше: технологии, появившиеся благодаря “большой науке”, поражают воображение». (Как окупается большая наука? — АЭ № 9, 2021)

Доктор

Цитата

«Двухкомпонентная система в атомной энергетике — это такая система, которая работает синергично, взаимосвязанно и внутри которой между реакторами происходит обмен топливом и ядерными материалами. (…) Тепловые реакторы — проверенная и эффективная технология производства электричества, кото рая продолжает совершенствоваться. Быстрые реакторы способны обеспечить топливную базу для себя и для тепловых

С 1970 по 1992 год работал инженером, старшим инженером, начальником группы, лаборатории, отдела Института атомной энергии им. И. В. Курчатова. Участник ликви дации последствий аварии на Чернобыль ской АЭС. С 1992 по 1994 год — директор Института проблем безопасного использо вания ядерной энергии РНЦ «Курчатовский институт». С 1994 по 2003 год — директор РНЦ «Курчатовский институт» по науч ному развитию. В 2003 году назначен заместителем министра Минатома России. С 2004 по 2006 год — директоркоординатор РНЦ «Курчатовский институт». С марта 2006 года — первый заместитель генерального директора — директор по научно-технической политике, с апреля 2006 года — заместитель генерального ди ректора — директор по научно-технической политике ФГУП «Концерн Росэнергоатом». С ноября 2007 года — президент (председа тель правления) ОАО «ВНИИАЭС».

Автор более 170 научных трудов. За участие в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС награжден орде ном Мужества. Также награжден орденом Почета.

Цитата

«Могу с уверенностью сказать: в ближай шие 20 лет никакого другого продажного продукта (в атомной энергетике помимо ВВЭР. — Прим. ред.) на внешнем рынке у нас не будет. Нужно внедрять техно логии нового поколения, чтобы через 20 лет они тоже стали продуктом. Но продавать нужно то, в чем ты абсолют но уверен». (Вековая перспектива для мирного атома. — АЭ № 3–4, 2018)

После окончания МЭИ был направлен на работу в Физико-энергетический институт, где принимал участие в раз работке свинцово-висмутовых реакторов, предназначенных для атомных подвод

ных лодок. Позже возглавил в ФЭИ это направление, с 1990 х годов занимался вопросами гражданского применения свинцово-висмутовых реакторов. Науч ный руководитель работ по созданию свинцово-висмутового быстрого реактора для гражданского применения СВБР 100, в проекте которого учтен опыт эксплуата ции реакторов на АПЛ. Читает курсы лекций в Обнинском ин ституте атомной энергетики НИЯУ «МИФИ»: «Физика

флоту», нагрудным знаком «Академик Курчатов» I степени. Дважды был удо стоен звания «Человек года» в номинации «Наука» в Обнинске. Автор и соавтор 14 патентов на изобретения, член научнотехнического совета ГНЦ РФ — ФЭИ.

«Не сомневаюсь, что СВБР100 хорошо себя покажет: атомщики России имеют солидный опыт работы со свинцововисмутовой технологией на АПЛ. Высо кий уровень внутренней самозащищенно сти и пассивной безопасности реакторов СВБР-100 позволяет размещать их вблизи городов и использовать для теплоснабже ния, замещая угольные ТЭЦ — основные источники выбросов углерода. Сейчас этой технологией активно занимаются на Западе и Востоке. Поэтому нам нельзя позволить себе стоять на месте: если стоишь — проиграешь, аналогичный реактор могут построить раньше за рубежом».

(Свинец-висмут для гражданской энерге тики. — АЭ № 3, 2022)

Карьера

Трудовую деятельность в атомной отрасли начал в Лаборатории № 2 НИЦ «Курчатов ский институт». В 1984 году был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР, в 1987 году стал ее действитель ным членом — академиком по специаль ности «Энергетика, в том числе атомная». В 1991–1992 годах был президентом оте чественного Ядерного общества и в этом качестве активно участвовал в сохранении атомного ведомства и образовании (1992) Минатома России. С 2012 года — науч ный консультант генерального директора АО «Концерн Росэнергоатом».

Лауреат Государственной и Ленинской премий. Награжден золотой медалью им. А. П. Александрова за выдающиеся работы, внесшие большой вклад в иссле дования и разработки в области двухком понентной атомной и атомно-водородной энергетики,

Цитата

«Основной недостаток нашего бизнеса — мы живем сегодняшним днем. А нужно планировать на будущее, на завтра и послезавтра, для наших внуков и пра внуков. Водород — то самое долгосрочное будущее».

(Нужно планировать будущее для наших внуков. — АЭ № 2–3, 2019)

Работал старшим научным сотрудником Государственного НИИ военной медицины

Минобороны РФ, руководил исследо ваниями в области военной медицины в должности начальника военно-научного отдела Главного военно-медицинского управления. Ветеран боевых действий. После увольнения из Вооруженных сил с 2010 по 2012 год работал в должности заместителя начальника, а затем — на чальника медико-биологического отдела ФГУП НПЦ «Фармзащита» ФМБА России. С 2012 по 2015 год возглавлял ФГБУ «Фе деральный научно-клинический центр спортивной медицины и реабилитации» ФМБА России. В феврале 2015 года назначен генеральным директором ФМБЦ им. А. И. Бурназяна. В 2008 году защитил кандидатскую диссертацию по специальностям «Хирургия» и «Безопас ность в чрезвычайных ситуациях», в 2016 году — докторскую, основанную на опыте оптимизации системы медикобиологического обеспечения спортсме нов сборных команд России по зимним видам спорта при подготовке к XXII зим ним Олимпийским играм в Сочи.

Награжден орденом Почета, медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени, знаком отличия «Ветеран атомной энергетики и промышленности», нагрудным знаком I степени Росатома «За вклад в развитие атомной отрасли», медалью министерства обороны РФ III степени «За отличие в военной службе» и другими наградами.

«Нейрофизиология —

сочетание практической медицины с фун даментальными знаниями в области анатомии, неврологии, функциональной диагностики, нейровизуализации, психо логии, но и тесное взаимодействие с дру гими специальностями, а также знание специальных компьютерных программ, основ физики и математики с целью обработки результатов и большого объема данных. Наш центр обладает уни кальной возможностью самостоятельно растить свои кадры, так

Медикобиологический

инноваций

образования».

Достижения

Уже

ет

Бразильской ассоциации по развитию ядерной деятельности

найден ное

«Крылья». По оценкам

рекордные

с руководителями

годы

и как развива ется сотрудничество с Россией.

Ретроспективный анализ схожих истори ческих эпох практически всегда помогает принять рациональные решения. Дирек тор Центра аналитических исследований и разработок ЧУ «Наука и инновации» Павел Птицын размышляет об особой роли национальной науки в период глобальных кризисов.

Разыскиваем самые старые в мире АЭС и выясняем, как они работают, как выгля дят на фоне «молодежи» и когда планиру ют «уйти на пенсию».

Что такое реальная цифровая трансфор мация в науке? Позволяет ли она