Водород, бериллий, 3D-сканеры — что светит «Лучу» после юбилея

Некогда п/я 12, а сейчас НПО «Луч» 22 мая отметил 75-летие. О совместной работе с ВНИИХТ, возрождении в России производства бериллия, создании рентгеновских излучателей для лечения рака и мечте заправлять водородный автомобиль отечественным топливом мы поговорили с директором «Луча» Павлом Карболиным.

Мы умеем решать чужие проблемы»

— Когда и для чего был создан «Луч»?

— Наше предприятие учредили в 1946 году. Сначала это была опытная установка «Гиредмета» для разработки промышленной технологии производства бериллия. Позднее стали осваивать и другие направления, связанные с чистыми редкоземельными и редкими металлами. Потом совместно с ВНИИНМ — ​тогда это был Девятый институт, знаменитая «Девятка» — ​мы создавали диоксидное топливо. Так предприятие стало обрастать разными направлениями, которые, как это ни удивительно, удалось по большей части сохранить.

Сейчас мы, как и раньше, занимаемся прикладной научно-исследовательской деятельностью. У нас две площадки: в Подольске и в Протвине.

Наше преимущество — ​уникальные технологии, которые можно применять в самых разных отраслях науки и техники. Мы можем разрабатывать и адаптировать специфические материалы, можем создать то, что не могут другие. Когда испытывали новый отечественный реактивный двигатель для самолета Су‑27М, была вроде бы простая задача: измерить температуру в потоке исходящих продуктов горения. И ни одна организация не сумела обеспечить требуемой стойкости чехла для термопары. Создать высокотемпературную термопару не сложно, но чехол для нее никто сделать не мог. Наши ребята взяли лейкосапфир, который мы делаем для термоэмиссии, из него изготовили трубочку, запаяли хитрым образом и без проблем замерили температуру в потоке.

С одной стороны, мы умеем решать чужие проблемы. С другой — ​в этом и наша проблема: ​у нас пока нет своего конкретного продукта. Мы в поиске. Мое внутреннее ощущение, что зона роста для нас — ​найти нестандартное применение наших стандартных техно­логий.

Вместе с ВНИИХТ

— К вам на площадку в Подольске частично переезжает ВНИИХТ. Рады такому соседству?

— Любое объединение крупных носителей знаний и компетенций — ​это здорово. У нас в планах два совместных проекта с ВНИИХТ. Во-первых, мы хотим возродить бериллиевую тематику в стране. Сейчас в России бериллия нет — ​никто его не производит. Мы, крупный потребитель бериллия, покупаем его у Казахстана, Китая, США. У ВНИИХТ есть уникальная технология производства бериллиевых концентратов, три крупных рудника в России (Малышевское, Ермаковское и Завитинское месторождения. — «СР») с неплохим сырьем, а у нас есть опыт производства металлического бериллия. Хочется все это возродить и на нашей площадке организовать опытное производство, которое потом можно масштабировать.

Второе направление, по которому мы будем сотрудничать с ВНИИХТ, — ​это тугоплавкие материалы. В России нет производства качественных тугоплавких металлов, таких как вольфрам, молибден. У ВНИИХТ есть компетенции по переработке руды и невостребованных отходов. Там знают, как переработать, а мы знаем, как применить. Мы давно изготавливаем монокристаллические изделия из тугоплавких металлов и сплавов на их основе бестигельной зонной плавкой. Есть и другой способ, его хотелось бы тоже освоить, — ​аддитивные технологии. Я говорю не только о печати из порошков, но и о EBAM — ​печати при помощи электронных пушек, электронных излучателей. Такие установки уже разрабатываются, мы надеемся, что в ближайшие два-три года у нас будут свои изделия и свое оборудование. Основным потребителем таких принтеров выступим мы сами, и нашим продуктом будет уже не принтер, а продукция, которая на нем получается.

Вообще, аддитивными технологиями планируем в ближайшие годы заниматься очень активно. По заказу «Росатома» в прошлом году изготовили двухосевой сканатор 3D-принтера. В некотором роде это конверсия наших компетенций по оптике: в составе почти любых 3D-принтеров, особенно мощных, которые используются для печати на металлах, есть такой элемент. По сути, это элемент управления лазерным пучком. Мы изготавливаем сканаторы для российских 3D-принтеров.

Ядерная медицина и водород

— Какие еще направления появятся у предприятия?

— Альтернативный вид топлива для легководных реакторов. Мы предлагаем использовать уран-циркониевое топливо как альтернативу диоксиду. Основной скепсис в том, что цирконий как добавка — ​проблема для оболочек твэлов, так как может произойти пароциркониевая реакция. Но мы надеемся обосновать безопасность применения такого топлива за счет его высокой теплоемкости и теплопроводности. Пароциркониевая реакция, по нашему мнению, невозможна на таком топливе. Само уран-циркониевое топливо давно существует, оно применялось для исследовательских установок, транспортных и прочих, но для энергетических никогда не рассматривалось. Что касается поглотителей, сегодня стандартом является карбид бора, но бор — ​это дефицит в нашей стране. Мы считаем, что вполне возможно использовать другие композиции — ​на основе гафната диспрозия например.

Другое интересное направление — ​ядерная медицина. Наше предприятие давно занимается производством рентгеновских трубок. По заданию Минпромторга мы в 2013–2015 годы изготовили образцы изделий для ангиографа и томографа. Тогда же появилась идея создать миниатюрный рентгеновский излучатель. «Луч» выполняет НИОКР по теме «Разработка экспериментального образца аппарата для близкофокусной терапии онкологических заболеваний на основе миниатюрных рентгеновских источников». Источник представляет собой термоэмиссионную стеклянную рентгеновскую трубку диаметром порядка 10 мм. Терапия происходит за счет облучения рентгеновскими гамма-квантами тканей опухоли дозой 20–40 Гр за одну фракцию. Предполагаемые области использования — ​интраоперационное вмешательство, лучевая терапия прямой кишки и гинекологических заболеваний, поверхностное облучение.

В мире три производителя таких аппаратов: в США, Великобритании и Германии. Стоимость этих устройств превышает 500 тыс. долларов, и в России на данный момент есть всего четыре. Разработка отечественного аппарата позволит повысить количество операций и снизить смертность от рака.

Специалисты «Луча» второй год работают с Первым медуниверситетом над оптимизацией этого изделия — ​пытаемся сделать его максимально эргономичным. Уже в этом году планируем отправить первый опытный образец на испытания.

А на площадке в Протвине скоро начнем работы по водороду. Будем делать установку конверсии метана водяным паром. Реактор ВТГР, который разрабатывает ОКБМ, будет производить нужное тепло, от 700 до 950 °C. Мы это тепло будем использовать для конверсии метана в установке.

Кстати, топливо для ВТГР тоже разрабатываем мы, совместно с коллегами из ВНИИНМ, ОКБМ, Курчатовского института. Конечно, водородная энергетика — ​это пока терра инкогнита. В советское время что-то в этом направлении делалось, но ни специалистов, ни технологий практически не осталось. Либо, наоборот, современные технологии ушли так далеко вперед, что делать старым способом уже экономически неэффективно. Поэтому мы проходим путь с самого начала.

— А вы в водородное топливо верите?

— Я настолько в него верю, что планирую в ближайшее время купить автомобиль с водородным топливным элементом. И очень бы хотел заправлять его российским водородом, а в идеале — ​водородом, который производится в НПО «Луч». Вот такая у меня мечта. Может быть, это случится не через год-два, но мы обязательно начнем его производить.

ДРУГИЕ ПРОЕКТЫ «ЛУЧА»

ТЕРМОЭМИССИЯ

Этим направлением предприятие занимается с 1960 года. С коллегами из других институтов специалисты «Луча» разрабатывали космическую ядерную энергетическую установку «Енисей». Сейчас, как и 60 лет назад, предприятие создает термоэмиссионные преобразователи тепловой энергии в электрическую для реакторных установок, а также разрабатывает высокотемпературные материалы и технологии изготовления изделий из них для оболочек твэлов. Термоэмиссионные установки в перспективе пригодятся для энергообеспечения отдаленных районов, подводных и космических аппаратов.

ПЕРЕРАБОТКА УРАНА

У «Луча» есть комплекс технологий по переработке и возврату в ядерный топливный цикл невостребованных урансодержащих материалов. К примеру, в 2018 году завершился проект по переработке топливных материалов французской компании Orano в металлический уран низкого обогащения, который будет использован при производстве ядерного топлива для исследовательских реакторов. Это первый для «Луча» металлический уран, до этого НПО имело дело лишь с «полуфабрикатами» — ​закисью-окисью и диоксидами урана различного обогащения.

ОПТИКА

В 1975 году в Подольске занялись разработкой металлических зеркал для мощного лазерного излучения. «Луч» и сейчас производит силовую оптику для лазерных систем. Предприятие работает совместно с РФЯЦ-ВНИИЭФ над установкой УФЛ‑2М. Она необходима для экспериментов по управляемому термоядерному синтезу и для исследования свойств вещества в экстремальных состояниях — ​при сверхвысоких давлении и температуре. Оптические элементы, которые делает «Луч» для УФЛ‑2М, способны собрать небольшие по энергии пучки в один очень мощный. Другой пример — ​специалисты «Луча» создали технологию нанесения отражающего и защитного покрытия на зеркало телескопа Т‑170М, входящего в комплекс научной аппаратуры космической обсерватории «Спектр-УФ».

ТЕРМОМЕТРИЯ

В 1992 году «Луч» по заданию Минатома начал выпуск датчиков температурного контроля. Сейчас это одно из ведущих направлений деятельности — разработка и изготовление высокоточных и надежных датчиков для предприятий атомной и других отраслей промыш-ленности, термопреобразователей сопротивления, расходомеров, уровнемеров и т. д.

ТОПЛИВО

Предприятие производит топливо для исследовательских реакторов в России и за рубежом. «Луч» создал инновационное металлическое низкообогащенное урановое топливо для реактора ИВГ.1М в Национальном ядерном центре Казахстана. Финальная партия топлива отправилась туда в феврале этого года. Ведется разработка низкообогащенного уран-циркониевого карбонитридного топлива для критических стендов «Кристалл» и «Гиацинт» в Объединенном институте энергетических и ядерных исследований «Сосны» Национальной академии наук Белоруссии. А совместно с Курчатовским институтом «Луч» изготавливает топливо для Корейского института атомной энергии (KAERI).