75 лет ФЭИ: над чем работает обнинский научный флагман сегодня?

Автор: 27 мая 2021 4770
75 лет ФЭИ: над чем работает обнинский научный флагман сегодня?

Ровно 75 лет назад в Обнинске был создан наш главный научный флагман, лидер атомной науки – Физико-энергетический институт. Именно с него начинался город в те далекие времена.С тех пор многое изменилось. Но главное осталось: ФЭИ под патронажем Госкорпорации «Росатом» по-прежнему определяет будущее Обнинска. И связано оно с прорывными ядерными технологиями, которые «варятся» в главном научном центре города здесь и сейчас.

Первый по быстрым

Каждый знает: самое громкое событие в истории и ФЭИ, и всего города — пуск Первой в мире АЭС 26 июня 1954 года. Обнинск стал точкой, откуда стартовала новая энергетическая эра человечества.

Но одновременно торился и другой путь в ядерной энергетике — разрабатывались реакторы на быстрых нейтронах, в которых происходит воспроизводство топлива. На самом деле широкая публика сегодня не особенно в курсе, чем реакторы на быстрых нейтронах, где ФЭИ является пионером и мировым лидером, отличаются от тепловых и почему именно на них сегодня делают ставку в атомной энергетике. Если совсем коротко, топливом реакторов на тепловых нейтронах служит U-235, а его доля в природном уране всего 0,7%. Реакторы же на быстрых нейтронах — совсем другая история. Их особенность — в воспроизводстве топлива. В них радиоактивный плутоний и сжигается, и тут же образуется, причем в большем количестве, чем было. Топливо не исчезает, а нарабатывается. Помимо всего прочего, такие реакторы помогают уничтожать радиоактивные отходы, и тут на первый план выходят вопросы экологии. Получается, что человечество не только избавляется от энергетической зависимости, но и сохраняет окружающую среду.

Сегодня у всех на слуху новый углеродный налог, который намерены ввести в Европе. Им будут облагаться экспортные товары с высоким «углеродным следом» — если их производство и поставка приводят к выбросам углекислого газа. Ставка налога доходит до 30% цены, и может так случиться, что Россия начнет проигрывать ценовую войну. С этой точки зрения «быстрая» энергетика, ключ от которой в руках ФЭИ, станет нашей палочкой-выручалочкой.

Дмитрий Клинов: «И исторически, и сейчас ФЭИ является головной научной организацией по быстрым реакторам»

«И исторически, и сейчас ФЭИ является головной научной организацией по быстрым реакторам, — рассказывает первый заместитель генерального директора ФЭИ по науке Дмитрий Клинов. — Институт несет ответственность за современный научно-технический уровень всех проектных решений по БР. И об их качестве говорит в том числе опыт эксплуатации реактора БН-800, который был запущен под руководством ФЭИ в 2015 году. Блок отработал надежно, безопасно и эффективно в течение шести лет. Это результат».

БН-800 — не просто реактор. Это важная веха на пути к мечте многих ученых-ядерщиков. Речь идет как раз о замкнутом топливном цикле, когда в реакторе нарабатывается топливо, а параллельно уничтожаются радиоактивные отходы. Следующая ступень — БН-1200. «ФЭИ и тут научный руководитель проекта, выполняется большая научная программа по обоснованию безопасности и проектных решений, — продолжает Клинов. — В 2016 году был сдан первый проект БН-1200. Но госкорпорация поставила перед нами задачу снижения его стоимости до такой величины, которая сравнима с действующими водо-водяными реакторами, а еще лучше — с парогазовыми установками. И нам это удалось. Разработаны 19 новых инновационных решений, которые позволяют выполнить задачу. Проект представлен в МАГАТЭ, прошел экспертизу и получил подтверждение как энергоблок IV поколения по эффективности, надежности и безопасности. В июне этого года Росатом должен принять решение по его строительству и утвердить для него площадку. По нашим расчетам, это должна быть Белоярская АЭС».

Корабль в корабле

Реакторы БН — промышленные. А есть еще и исследовательские. Самый интересный из тех, что сегодня находятся в разработке, — МБИР. Он строится на площадке НИИАР в Димитровграде. И это тоже прорыв, ведь начиная с 1980 года в стране исследовательских реакторов не запускали. Сдача в эксплуатацию МБИР намечена на 2028 год, ФЭИ и тут научный руководитель.

МБИР — предельно функциональная машина. Помимо всего прочего, в нем предусмотрены петлевые каналы. Туда вместо тепловыделяющих элементов можно помещать то, что интересно исследователю, — образцы, материалы. И смотреть, как они ведут себя при жесточайшей радиационной нагрузке. Устройство это крайне дорогое и сложное. Чтобы было с чем сравнить, представьте себе корабль в корабле. Во всяком случае, ученые предлагают для непосвященных именно такое сравнение.

Белоярская АЭС. БН-800

Ничего похожего на МБИР в мире еще нет. Как нет аналогов комплексу БФС (быстрых физических стендов) ФЭИ. Он — крупнейший в мире. Чтобы провести здесь исследования активных зон самых разных по типу реакторов, стоит огромная очередь. Недавно на критическом стенде БФС-1 завершилась программа экспериментальных исследований китайского экспериментального быстрого реактора CEFR. А на критстенде БФС-2 после его перевооружения собран макет активной зоны и экранов реактора БН-800.

Убийцы метастазов и другие препараты

Про быструю тематику ФЭИ можно рассказывать еще долго и увлекательно. Но в институте хватает и других направлений, где он чувствует себя уверенным лидером и в стране, и в мире. И прежде всего это ядерная медицина.

Если говорить о технологиях на грани познания, то это, конечно, радиофармпрепараты на основе актиния. Этот альфа-эмиттер еще называют убийцей метастазов, он очень востребован в медицине. Такие частицы позволяют адресно уничтожать только опухолевые клетки, не повреждая здоровые. Беда в том, что этот изотоп крайне дорогой. В ФЭИ же придумали не только как его удешевить, но и как сделать исключительно чистым. Недавно здесь подтвердили новый способ получения актиния — фотоядерный. Идея в том, чтобы нарабатывать его не в реакторе, когда нейтрон бомбардирует ядро, а с помощью ускорителя, гамма-квантами.

ФЭИ чувствует себя уверенным лидером в стране и в мире
во многих направлениях. Ядерная медицина — одно из них

А вот с микроисточниками для брахитерапии история совсем другая — в ФЭИ давно налажено их масштабное производство, производится по 20-30 тысяч в год. Такое количество покрывает треть нужд российского рынка.

В целом же линейка радиофармпрепаратов ФЭИ очень широкая, и недавно в нее добавился еще один — и стал еще одним предметом гордости института. «Мы получили регистрационное удостоверение на генератор рения, — рассказывает директор научно-производственного комплекса изотопов и радиофармпрепаратов ФЭИ Максим Самсонов. — В нашей стране генераторы рения производят только в ФЭИ. Да и в мире таких мест немного — США и Германия. При этом цена зарубежных аналогов вдвое выше нашего препарата». Изюминка же изотопа в том, что его можно использовать для лечения не только онкологии, но и, к примеру, ревматоидного артрита, успокаивая невыносимые для пациентов боли. Да и в диагностике препарат необходим — помогает визуализировать болезнь.

***
Рассказать о новейших наработках ФЭИ — пусть даже мельком — в одной газете не получится. Тут понадобится целая книга. И принципиально новые лазеры, и Центр имитационных исследований, и теплофизика, и новые материалы, и экология, и программные продукты… «Из 12 перспективных направлений, которые реализует Госкорпорация «Росатом», у нас заметная роль в семи, — говорит заместитель генерального директора по науке и инновационной деятельности Наталья Айрапетова. — Это серьезные позиции».

…75 лет назад ФЭИ дал начало Обнинску. Долгое время он был тождественен городу. Сегодня, когда Обнинск выплеснулся за пределы небольшого городка ученых, институт не утратил своего влияния и значения. Даже наоборот, его научные достижения открывают новые возможности всему научно-производственному комплексу первого наукограда. И нынешний слоган Физико-энергетического — «Ценим прошлое, работаем на будущее» — целиком себя оправдывает.

ФЭИ. Основные события

19 декабря 1945 года Иосиф Сталин подписал постановление об организации секретной Лаборатории «В». 18 апреля 1946 года руководитель атомного проекта Лаврентий Берия определил ее местоположение, а 31 мая 1946 года директор Лаборатории «В» Леонид Буянов издал первый приказ по предприятию. С этого дня начинается история Физико-энергетического института.

В августе 1946-го сюда прибывают немецкие ученые. Им поручают разработать «урановую машину с обогащенным ураном и легкой водой», то есть энергетический ядерный реактор. Первый научный руководитель Лаборатории «В» — профессор Хайнц Позе.

Осень 1949 года — в Лаборатории «В» начал работать Александр Ильич Лейпунский, впоследствии научный руководитель ФЭИ, определивший все ведущие научные направления института — разработку реакторов для подводных лодок, энергетических реакторов на быстрых нейтронах, реакторов для космических кораблей.

26 июня 1954 года — главнейшее событие в истории Физико-энергетического института, имеющее всемирное значение — энергетический пуск реактора Первой в мире атомной электростанции. Начало «эры мирного атома». Впоследствии ученые ФЭИ осуществят научное руководство проектированием и строительством многих АЭС страны и за рубежом.

29 апреля 1955 года — пуск первого в Европе экспериментального реактора на быстрых нейтронах БР-1. Затем последовали экспериментальные реакторы БР-2, БР-5 (10). Это был прорыв в XXI век. Сегодня это самое перспективное направление ядерной энергетики, и обнинский ФЭИ сохранил в этом направлении мировое лидерство. Сейчас ФЭИ осуществляет научное руководство строительством нового экспериментального реактора МБИР в Димитровграде. Он же научный руководитель БН-800 и БН-1200.

10 апреля 1956 года — запущен стенд 27/ВМ — реакторный и турбинный отсек атомной подводной лодки. Через три года начал работу стенд 27/ ВТ — с жидкометаллическим реактором. На них многие годы проходили подготовку экипажи АПЛ.

1957 год — обнинские ученые Дмитрий Блохинцев, Андрей Красин, Владимир Малых за разработку и создание Первой в мире АЭС удостоены Ленинской премии. Специалисты ФЭИ еще 4 раза будут отмечены самой престижной наградой СССР в области науки. Государственная премия СССР присуждалась ученым ФЭИ 12 раз. Званием Героя Социалистического труда наградят Александра Лейпунского, Дмитрия Блохинцева, Владимира Малых. В новейшее время ученые ФЭИ получили Государственную премию (по закрытой теме) и три премии Правительства России.

1958 год — в ФЭИ сделано открытие «Явление аномального упорядочения магнитных моментов в кристаллических структурах». Среди авторов — доктор технических наук Валерий Быков, кандидат наук Валентин Левдик.

1960 год — сделано открытие «Явление анизотропии ионно-электронной эмиссии монокристаллов». Среди авторов — кандидат наук Дмитрий Одинцов.

1 апреля 1962 года — ввод в строй атомной подводной лодки К-27, первой в мире оснащенной реакторами с жидкометаллическим теплоносителем «свинец-висмут». Научное руководство разработкой реакторов осуществил ФЭИ.

3 октября 1970 года — запуск спутника «Космос-367». На его борту размещался первый в мире реактор, напрямую преобразующий ядерную энергию в электрическую, «Бук». Всего в космос запустили 31 спутник с таким реактором.

31 декабря 1971 года — ввод в строй первой атомной подводной лодки проекта 705 «Лира». Всего их построили шесть. Благодаря жидкометаллическим реакторам, разработанным в ФЭИ, эти лодки обладали уникальными по тому времени характеристиками — скорости, маневренности, времени выхода на полную мощность.

8 апреля 1980 года — энергетический пуск первого в мире энергетического реактора на быстрых нейтронах БН-600 на Белоярской АЭС. Реактор — разработка ФЭИ. Научный руководитель пуска — профессор Юрий Казанский.

1983 год — зарегистрировано открытие «Закономерность подбарьерного фотоделения четно-четных ядер». Среди его авторов легендарные ученые ФЭИ Лев Усачев, Николай Работнов, Геннадий Смиренкин.

2 февраля 1987 года — запуск спутника «Космос-1818». На его борту размещался первый в мире ядерный термоэмиссионный реактор «Топаз» — одна из научно-технических вершин СССР.

2000 год — крейсерская атомная подводная лодка Б-138 Северного флота получила название «Обнинск».

2015 год — заявлено об открытии явления распада возбужденного тяжелого ядра на холодные осколки. Среди авторов — доктора наук Валерий Хрячков и Андрей Говердовский.

10 декабря 2015 года — пуск разработанного в ФЭИ реактора БН-800 на Белоярской АЭС. Это единственный в мире промышленный реактор на быстрых нейтронах такой мощности. В ближайшем будущем планируется строительство реактора БН-1200.

2017 год — ученые ФЭИ Андрей Говердовский, Николай Нерозин, Владимир Шаповалов награждены премией Правительства России за «разработку и внедрение инновационных технологий контактной лучевой терапии злокачественных новообразований на основе импортозамещающего производства радиофармпрепаратов».

20 декабря 2018 года — зарегистрировано открытие «Явление фазового превращения аморфного мелкодисперсного углерода в графен/графеноподобную структуру, интеркалированную цезием, в среде низкотемпературной газоразрядной цезиевой плазмы». Среди его авторов — сотрудники ФЭИ профессор Валерий Ярыгин и Сергей Тулин.

27 ноября 2019 года — зарегистрировано открытие докторов наук Бориса Габриановича, Валерия Дельнова, Юрия Юрьева «Закономерность распределения жидкости на выходе из проточных частей раздающих коллекторных систем».

© 2018 Портал НГ-РЕГИОН Все права защищены