Природоподобные технологии

С середины 2000 годов в Курчатовском институте началось активное развитие нанотехнологий. В 2009 году был создан первый в мире центр конвергентных наук и технологий — Курчатовский комплекс нано-, био-, информационных, когнитивных и социогуманитарных технологий (НБИКС-технологий), ориентированный на междисциплинарные исследования и разработки. НБИКС-технологии стали вторым важнейшим магистральным направлением научного развития Курчатовского института в последние годы. Создание принципиально новых технологий и систем, воспроизводящих принципы живой природы, позволит человечеству перейти на новые, гораздо более экономичные и безопасные принципы производства и потребления энергии.

— XXI век — время природоподобных технологий, - в этом убежден Михаил Ковальчук. — Именно в этом направлении будет развиваться институт, ставший первым национальным исследовательским центром страны. НИЦ «Курчатовский институт» включает в себя семь институтов. Его подразделениями стали четыре крупнейшие в мире научные организации в сфере ядерной физики — это сам Курчатовский институт, а также Институт теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ), Институт физики высоких энергий (ИФВЭ) в Протвино и Петербургский институт ядерной физики (ПИЯФ).К ним присоединился и один из крупнейших в мире материаловедческих центров — ЦНИИ «Прометей» в Санкт-Петербурге.

— Сегодня мощность всех компьютеров мира сравнялась с мощностью мозга одного человека, — продолжает М. Ковальчук. — Мы должны создавать технологии, системы и приборы, которые будут потреблять энергию подобно природным объектам. У нас есть подразделение, которое занимается биоэнергетикой — в частности, изучает метаболический процесс живого организма. Так создаются приборы — скажем, сенсоры, которые питаются с помощью метаболических процессов в клетках. Есть и другая сторона. У нас действует много гуманитарных направлений. Работают лингвисты, социологи, психологи. Проект природоподобных технологий сегодня — это новый вызов, который по масштабам превосходит даже значение атомно-космического проекта. Вот представьте, вы создаёте семейство роботов: есть некая «матка», из которой выходят мини-роботы; они расходятся и собирают нужную информацию — измеряют температуру, кислотность почвы или что-то фотографируют, в зависимости от того, какая задача стоит. Потом они передают эту информацию в центр. Если надо с помощью этих роботов что-то разрушить, вы формируете у них психологию, социологию стада или табуна. Если надо, чтобы они были строителями, вы изучаете и закладываете им социологию муравейника. Обратите внимание и на такой факт: где под эти крики об альтернативной энергетике стоят американские войска? Именно там, где сосредоточены запасы углеводородов.


Ресурсный коллапс очевиден. И если развитие пойдёт в сегодняшней технологической парадигме, мы придём к безресурсной жизни, но путём кровавых войн, которые по факту уже начались, за доступ к ресурсам. Причём речь идёт и о ресурсах значительно более важных — например, питьевой воде. Тот же Китай снабжён питьевой водой меньше, чем на 10%. Иртыш уже приходит к нам, теряя до 40% воды, которая забирается Китаем и Казахстаном. Россия — это уникальная система, в которой есть всё. Она полностью самодостаточна. У нас самый большой запас плодородных земель, питьевой воды, леса, природных ресурсов. Уже несколько лет мы собираем урожай, который не собирался ещё никогда за всю историю существования Российской империи и СССР. А это связано с генетикой, с биотехнологиями, массой других вещей. Американский зерновой союз разорился. Мы выдавливаем их отовсюду, где раньше они продавали зерно. Происходит переход к принципиально новому природоподобному укладу, который вернёт техносферу, антагонистичную к природе, назад в естественный природный ресурсооборот. Этот уклад восстановит естественный обмен веществ, который оказался нарушен нашей цивилизацией.


«Смирный» атом

Одно из основных направлений работы института — обеспечение безопасности атомной энергетики. Разработанные новые системы безопасности — так называемые ловушки расплава — уже входят в состав оборудования АЭС. Они были впервые установлены на Тяньваньской АЭС в Китае и АЭС "Куданкулам" в Индии. В случае тяжелой аварии расплавленное ядерное топливо будет удержано в таких ловушках, что не даст радиоактивным веществам выйти за пределы реакторной установки.
Институт занимается и продлением сроков эксплуатации энергоблоков АЭС. Благодаря разработанной системе так называемого отжига корпусов реакторов удается почти полностью восстанавливаются их эксплуатационные характеристики. Также с участием ученых института разработана новая марка стали, которая приобретает особые свойства, что позволит продлить срок работы корпусов реакторов до сотни лет.

— Мы являемся родоначальниками атомной энергетики в мире и до сих пор строим АЭС по всей планете, — подчеркнул Михаил Ковальчук. - Мы единственная страна в мире, которая обладает атомным ледокольным флотом, и продолжаем оставаться лидерами в этой области. В 2017 году, вступили в строй два ледокола новых серий, принято решение о создании еще одного, новейшего типа. Такой флот обеспечивает нам абсолютно внеконкурентное существование в высоких широтах. Северный морской путь — самая короткая транспортная артерия между Востоком и Западом, в разы менее протяженная, чем маршрут через Суэцкий канал и Индийский океан. Сегодня весь мир, собрав огромные деньги, на юге Франции строит международный термоядерный реактор. Реализует то, что было придумано у нас в институте много десятилетий назад. Курчатовский институт всегда реализовывал прорывные научные идеи, которые меняли цивилизацию.

После своего выступления академик Ковальчук ответил на вопросы журнала "Редкие земли".

РЗ: В Америке есть SpaceХ, а у нас - Курчатовский институт, можно ли привести такое сравнение? Как вы оцениваете вклад Курчатовского института в развитие цивилизации в целом? О каких технологиях здесь можно говорить - космос, сверхпроводимость, использование сплавов.? О чем вы могли бы рассказать, что не является секретной информацией?

— Мне проще вам сказать, что мы не делаем, чем рассказать, что мы делаем. Я вам приведу несколько примеров. Я уже об этом говорил вскользь, но мы с вами должны понимать, что, скажем, освоение Арктики требует абсолютно иных материалов, да? Вот про атомные станции я вам скажу. Когда мы их начали строить десятилетия назад, у них был срок службы. Срок службы атомных станций, самих корпусов исчисляется очень простой вещью. У вас в реакторе поток нейтронов, так называемый нейтронный взрыв. Он облучает стенки реактора, корпуса. И они под действием облучения нейтронного охрупчиваются. То есть треснуть могут. И все. Реактор надо останавливать, он становится опасным. Причем вывод реактора из эксплуатации, его потом хранение, поскольку радиоактивный материал там остается, он требует денег, грубо говоря, столько же, сколько построить. Поэтому создание реакторов, которые бы работали большие сроки, скажем, до ста лет, это и есть ключевая проблема. Так вот мы вместе с «Прометеем» создали вместе, много лет эти работы идут, создали материал, который обеспечивает очень высокую радиационную стойкость… Это первое. Второе. Старые станции строили 40 лет назад! А сорок лет прошли, значит, станции надо останавливать. Поэтому у нас есть целое подразделение, которое занимается анализом состояния этих корпусов. Мы создали прибор, некий стенд, который больше, чем атомная станция. И корпус атомной станции ставится внутрь и проходит по специальному режиму, разработанному нами, восстановительный отжиг. И свойства металла корпуса восстанавливаются. Так что вы можете ему на десятилетия продлевать срок, как новой станции. Этого в мире никто никогда не делал. Я вам таких примеров могу привести десятки. Вот вам инновации. Вот на одной из атомных станций были проблемы. Там графитовая вкладка трескалась (речь идет о первом блоке Ленинградской АЭС). Ее надо было, грубо говоря, останавливать и выводить из эксплуатации. У нас есть работающий стенд этой станции, мы предложили способ, как это делается. В Росатоме это сделали. Экономия от этой процедуры составила 700 миллиардов рублей. Вот вам ответ, что делает Курчатовский институт.

РЗ: Создается ли космический ядерный реактор?

— Создают электрические, а не атомные. Там важно только электричество. Я вам в двух словах скажу. Во-первых, электричество нужно для того, чтобы станция работала. Особенно, если вы далеко летите. А второе, и у нас есть целое подразделение, которое этим занимается десятилетия – это создание двигателей. Вот вы знаете, как устроен двигатель реактивный в самолете? В самолете двигатель устроен очень просто. Сгорает топливо, смесь кислорода с распыленным мелкодисперсным керосином. Как летит самолет? Он как бы сам себя толкает. И ракета так же летит. Когда станция крутится на орбите (или спутник), поскольку гравитация существует, она потихоньку падает. Помимо того, что ее надо ориентировать, надо еще поднимать орбиту, а для этого требуется топливо, чтобы включить двигатель. А чтобы было топливо, туда прилетает "грузовик", какой-нибудь «Прогресс», с топливом. А если вы полетели в дальний космос, мы же не можем туда грузовик послать. Значит, надо думать, что делать. Есть простые идеи - электроразрядные двигатели, например. Берете газ, например, аргон или ксенон, он легкий, ничего не весит. Можете его сжать. Затем вам надо иметь электричество, чтобы перевести его из нейтрального состояния, его атомы - в ионы, а затем приложить напряжение, ускорить эти ионы, они будут вылетать, и толкать корабль вместо горючей смеси. Так вот у нас в 70-х годах были придуманы и впервые в мире сделаны так называемые двигатели Морозова. Есть НПО «Факел» в Калининграде, который их серийно выпускает. И на каждом спутнике, включая американские, стоят эти двигатели. Это вот такие маленькие коробочки и баллончик с газом. И они корректируют орбиту. А сейчас идет разговор о следующем. Мы этим занимаемся много лет. О том, чтобы создать мощный ионный или плазменный двигатель. И лететь к Марсу.Термоядерный синтез легких элементов требует, первое, – вакуума. Плазма нужна в вакууме. И второе, нужно магнитное поле очень мощное, чтобы эту плазму держать. А для этого нужны низкие температуры гелия. А в космосе - сверхнизкие температуры и вакуум. И поэтому можно этот двигатель, грубо говоря, превратить еще и в термоядерный источник электричества. Это сложная задача, но мы ее решаем!