Атомное древо ФЭИ

Автор: 20 июня 2024 1171
Игорь Курчатов: «Атом должен быть рабочим, а не солдатом» Игорь Курчатов: «Атом должен быть рабочим, а не солдатом»

70 лет назад в Лаборатории «В» впервые в мире была запущена атомная электростанция. Сегодня Лаборатория «В» — это Физико-энергетический институт (АО «ГНЦ РФ – ФЭИ», входит в научный дивизион Госкорпорации «Росатом»). И он по-прежнему первый в мире. Речь прежде всего идет о будущем атомной энергетики. Но не только о нем.

 

От солдата к рабочему

В августе 1945 года человечество впервые увидело мощь ядерного оружия и содрогнулось — США сбросили атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки. И не было никаких сомнений, куда направят следующий удар. Первый план атаки на СССР «Пинчер» (в переводе — клещи) появился в 1946 году и предполагал сброс 50 атомных бомб на 20 советских городов. Речь шла о полном уничтожении нашей страны.

Поэтому еще в августе 45-го в СССР создали Первое главное управление под контролем Берии для «строительства атомно-энергетических установок и разработки атомной бомбы». Научным руководителем всего Атомного проекта назначили Игоря Курчатова. Именно ему принадлежит фраза «Атом должен быть рабочим, а не солдатом». И как только в разрушенной после страшной войны стране создали атомное оружие и добились ядерного паритета с Америкой, в СССР начали думать над тем, как сделать атом мирным.

Реакторы для Атомного проекта служили исключительно военной тематике: они были нужны для наработки плутония — бомбового материала. Но в 1945 году была создана и другая структура — 9-е управление МВД СССР, в которую вошли несколько новых научных объектов, включая Лабораторию «В» в будущем Обнинске. Курировал ее генерал Завенягин, научное руководство осуществлял профессор Александр Лейпунский.
Вопрос стоял принципиально: США стали первыми, кто обрушил ядерный заряд на гражданское население, мы должны стать первыми, кто поставит ядерную энергию на службу людям. Наша страна выполнила эту задачу. И выполнила ее здесь, в Обнинске.

Сегодня, когда ядерное противостояние вновь обрело реальные черты, эта картина для глобальной политики не менее важна, чем 70 лет назад. В том числе и поэтому такое огромное внимание уделяется юбилею Первой в мире АЭС. Поэтому к нам съехалось около тысячи гостей со всего света. Поэтому так внимательно слушают экскурсовода в обновленном к празднику музейном комплексе атомной станции и так серьезно вникают в задачи, которые сейчас ставят в обнинском ФЭИ.

Уравнение с неизвестными

Но вернемся в 1951 год, когда вышло знаковое постановление Совета министров СССР «О сооружении опытной установки В-10». Руководителем работ становился Дмитрий Блохинцев, а Лаборатории «В» предписывалось построить три реактора разного типа. Зачем так много сразу?

Владимир Троянов:
«Сегодня, говоря о планах атомной энергетики,
мы заглядываем в середину следующего века»

«На тот момент, — рассказывает научный руководитель АО «ГНЦ РФ — ФЭИ» Владимир Троянов, — не было знаний и опыта по всем вопросам, касающимся разработки и обоснования реакторов, в области нейтронной физики, теплогидравлики, материаловедения, технологии изготовления оборудования, прочности, обращения на всех стадиях жизненного цикла с облученными материалами и топливом».

Можно сказать, во многом двигались наугад, решая уравнение с бесчисленными неизвестными, набивая болезненные шишки. Зато физики-ядерщики с большим энтузиазмом хотели решить поставленную задачу. Отсюда и многовариантность.

Лейпунский бился за свою собственную идею быстрых реакторов, которые не только дают электроэнергию, но и производят топлива больше, чем потребляют. Он даже написал записку Курчатову с подробными научными выкладками. Но время быстрых реакторов наступило позже, а тогда еще не были проведены необходимые исследования, не были выбраны технические решения для создания таких установок. И выбор был сделан в пользу реактора на тепловых нейтронах. Такой вариант выглядел проще, а Курчатов не хотел лишнего риска...

Тем не менее, работы по реакторам-размножителям на быстрых нейтронах активно продвигались. Вехой стал пуск реактора нулевой мощности БР-1 в начале 1956 года, на котором экспериментально были подтверждены все характеристики, до того предсказанные лишь расчетным путем. «Быстрые реакторы — это не эпизод в развитии науки и техники, а будущее атомной энергетики», — сегодня слова Лейпунского увековечены в металле у проходной ФЭИ. Полгода назад там установили памятник великому АИЛу. Он стоит у доски, а за его спиной — самые важные проекты: наземные установки, космические ядерные двигатели, атомные подводные лодки. Это история о том, как талант и невероятная самоотверженность обнинских физиков-ядерщиков выводили страну на передовые атомные рубежи.

Но первый восклицательный знак в ней был поставлен все же раньше, 27 июня 1954 года, когда Первая в мире АЭС дала промышленный ток и когда Курчатов, увидев пар над турбиной, выдохнул после страшного напряжения: «С легким паром!»

На 120 лет вперед

С тех пор дискуссии ученых о том, как будет развиваться дальше ядерная энергетика, не утихают. Дело в том, что обычные тепловые реакторы используют уран-235. Но его доля в запасах природного урана ничтожно мала — всего 0,7%. Зато в природе широко распространен уран-238, который как раз непригоден для обычных атомных реакторов. В быстром же реакторе уран-238 облучается и превращается в плутоний.

А тот уже можно закладывать как в тепловой, так и в быстрый реактор. К тому же реакторы на быстрых нейтронах воплощают давнюю мечту атомщиков — замкнутый топливный цикл. Отработавшее в тепловых реакторах ядерное топливо больше не надо отправлять в хранилища, захоранивать, его можно переработать, загрузить в быстрый реактор и получить новое энергетическое сырье.

При этом все, что так или иначе связано с «быстрой» атомной наукой, рождалось и рождается у нас, в ФЭИ. Институт на протяжении десятилетий — научный руководитель программы быстрых реакторов.

И дело с недавних пор идет очень быстро. Так, прошлой осенью реактор БН-800 на Белоярской АЭС был полностью переведен на МОКС-топливо. Это смесь изотопов урана и плутония, которая как раз и позволяет «превратить отходы в доходы». А к концу года ФЭИ взял еще одну высоту: на комплексе БФС был завершен этап исследования нейтронно-физических характеристик коммерческого реактора БН-1200М. Критическая сборка моделировала активную зону реактора в натуральную величину со 100%-м воспроизведением ее материального состава, включая ядерные материалы. Удалось подтвердить все расчетные параметры на весь проектный срок эксплуатации — 80 лет.

«Ядерная энергетика должна быть экономически конкурентной, — тем не менее остужает пыл Владимир Троянов. — А пока быстрые реакторы при всех их прочих преимуществах уступают по стоимости киловатта тепловым. Горизонты же планирования очень широкие. Если сегодня принимается решение о строительстве блока с тепловым реактором ВВЭР, то о каких сроках мы говорим? 10 лет проектирование, еще 10 лет строительство, 80 лет эксплуатация, 20 — вывод из эксплуатации. То есть суммарно получается 120 лет. Мы заглядываем практически в середину XXII века. И можем говорить как минимум о том, что ядерная энергетика XXII века будет двухкомпонентной».

В прошлом году в ФЭИ завершили исследования характеристик БН-1200М. Этот реактор —
основа двухкомпонентной ядерной энергетики

Фонтан науки и технологий

Обычным людям это удивительно, но для ученых само собой разумеется, что прорыв в каком-то одном конкретном направлении графически похож на комету. В ее хвосте — целый спектр новых открытий. Работа над ядерной бомбой в итоге вывела человечество на мирную атомную орбиту. Пуск Первой в мире АЭС породил бессчетное число технологий: энергетические атомные станции, подводный атомный флот, ледокольный флот, космические энергоустановки с прямым преобразованием энергии, малые АЭС и АТЭС. И это только в энергетике!

А сколько неэнергетических «внуков и внучек» у Первой в мире! Их даже перечислить сложно. Особняком же здесь стоит самая человечная область — медицина. Точнее, ядерная медицина. У обнинского ФЭИ тут наработан колоссальный опыт, который измеряется в тысячах спасенных человеческих жизней.

◄ Памятник Александру Лейпунскому
     у проходной ФЭИ

 

В институте готовят микроисточники с радиоактивным йодом для брахитерапии предстательной железы, микросферы с иттрием для радиоэмболизации неоперабельного рака печени, офтальмоаппликаторы с изотопами стронция, а теперь еще и чистый актиний, для производства которого разрабатывается фотоядерная технология.

Этот альфа-источник еще называют убийцей метастазов. Эффективность его огромна, спрос в мире запредельный — и, кстати, ФЭИ производит более половины его мирового объема. А сейчас в институте вовсю работают над проектом «Анемона»: крупное производство актиния разместится непосредственно на площадке института в действующем ускорительном комплексе.

Кто придет в атомную науку завтра?

При этом в ФЭИ уверены: главное в технологиях не процессы, а люди. 70 лет назад, как вспоминают ветераны атомной энергетики, в стране практически не было квалифицированных физиков-ядерщиков, поэтому и приходилось продвигаться наощупь. Так что первым делом Дмитрий Блохинцев и его заместитель Владимир Глазанов озаботились их подготовкой. За год до пуска АЭС при Лаборатории «В» родилось заочное отделение Московского механического института (будущего МИФИ), в нем и стали готовить атомные кадры. Заочное отделение давно выросло в ИАТЭ НИЯУ МИФИ, и всю его 70-летнюю историю ученые ФЭИ патронировали вуз. А сейчас он стал базой Международного научно-образовательного центра «Обнинск.Тех». И к его возможностям в институте относятся предельно серьезно.

«На площадке Физико-энергетического института в рамках "Обнинск.Теха" уже создаются учебно-научные лаборатории — перспективных ядерных энергетических установок, ускорительных систем, лазерных технологий, конструирования и проектирования, цифровых технологий, ядерной медицины и другие», — сделал особый акцент на полях ПМЭФ-2024 губернатор Владислав Шапша.

И эта традиция не должна прерваться. Вопрос, кто придет в атомную науку завтра, кто будет обеспечивать лидерство наших технологий в мире, для ФЭИ ключевой. И вот только одно тому доказательство.

Юные художники и мирный атом

С начала лета юные художники наукограда каждый день приходили на улицу Менделеева, что недалеко от главного здания ФЭИ, и расписывали там бетонные ограждения. Они сами придумали эскиз на атомную тему и воплотили свои идеи в натуре. Сюжеты прошли строгий конкурсный отбор — ФЭИ организовал специальный фестиваль «Планета мирный атом», в котором приняли участие почти 150 школьников.

В финал вышли 36 проектов. Атомная подлодка, ледокол «Ленин», даты, формулы — уличное граффити не просто привлекает внимание прохожих. В нем пропечатались особые эмоции молодежи: интерес к науке, восхищение атомщиками-первопроходцами, гордость за Первую в мире АЭС и первый наукоград. И это залог того, что история, блестяще начатая 70 лет назад, пополнится еще многими и многими яркими страницами.

© 2018 Портал НГ-РЕГИОН Все права защищены