От бериллия до лунной энергетики: 80 лет истории НИИ НПО «ЛУЧ»

80 лет назад, в разрухе послевоенных лет, начиналось будущее института, чьи разработки сегодня обеспечивают ядерные реакторы, водородную энергетику и медицину. Гендиректор Павел Карболин рассказал, как предприятие превращает науку в серийное производство и почему 30 % сотрудников моложе 35 лет гарантируют технологическое лидерство России.

— По отраслевым и научным меркам вы молодой директор. Какие факты из истории предприятия вам кажутся наиболее впечатляющими?

— Институт на самом деле вдвое старше меня: ему — 80, мне — 40. Знаете, что меня больше всего впечатляет? Как все начиналось. Представьте: 1946 год, южное направление Подмосковья, многое разрушено, заводы эвакуированы, страна только-только начала восстанавливаться после войны. В своих воспоминаниях первый технолог предприятия Лев Ижванов достоверно описывает экстремальные условия, в которых приступили к работе первые сотрудники Опытной установки. Их было менее 100.

Всего одно здание — его выделили из Оловянного завода, который был эвакуирован в начале войны. Перед горсткой инженеров поставили такие задачи, что голова шла кругом. По сути, им пришлось с нуля придумывать технологии получения и обработки редкоземельных металлов: тория, тантала, иттрия, циркония, бериллия. Информации почти не было. Но они не растерялись. Пока разрабатывали технологии, сразу же изучали свойства этих материалов, смотрели, как они взаимодействуют. Еще и оборудование под них проектировали — специальное, нестандартное. Вот в таких условиях острого дефицита и зародились наши школы материаловедов и технологов.

Нужно отдать должное государству, которое помогало обеспечивать сотрудников продуктами питания. Сам Иосиф Сталин подписывал постановления об обязательном выделении дополнительных продовольственных и промтоварных лимитных карточек раз в квартал на 400–600 рублей. Для сравнения: в то время средняя зарплата на промышленных предприятиях составляла 600–700 рублей, белый хлеб стоил 3,5 рубля.

Меня вдохновляет то, что люди в условиях разрухи и отсутствия товаров были одним целым, командой, работали как единый организм. Иногда думаю, работа была их второй или даже первой семьей. По времени, проведенному на работе, скорее первой. Нашему поколению нужно не забывать об этих примерах. Вклад первопроходцев в науку в послевоенные годы заложил прочный фундамент для наших нынешних достижений.

История становления и развития «ЛУЧа» очень богатая, хочется отметить несколько ярких и значимых событий.

В 1960–1980 годы институт разработал, изготовил и испытал на Семипалатинском полигоне в четырех активных зонах в реакторе ИВГ.1 твэлы и ТВС ядерного ракетного двигателя. Достигнутые результаты по температуре, энергонапряженности, ресурсу существенно превышали подобные разработки в США.

В те же годы в институте были освоены технологии и производство термоэмиссионных преобразователей тепловой энергии ядерного реактора в электрическую. Создано производство зеркал для силовой оптики лазеров.

В 1990-е годы в связи с отказом Украины от поставки датчиков температуры для АЭС в Россию институт в кратчайшие сроки создал производство датчиков температуры и с 1993 года обеспечивает ими как российские АЭС, так и строящиеся за рубежом.

В 2000-е годы институт в соответствии с программой нераспространения вывез из Латвии, Ливии, Германии, Венгрии, Польши, Чехии, Вьетнама, Болгарии, Украины, Белоруссии, Грузии свыше 500 кг высокообогащенного уранового топлива российского происхождения. В соответствии с программами консолидации и конверсии неиспользуемых ядерных материалов наш институт вернул в ядерный топливный цикл России десятки тонн урана обогащением до 19,75 %, что эквивалентно экономии 1,8 тыс. т природного урана. Работы по возврату ядерных материалов в топливный цикл и сегодня являются важными и значимыми для атомной отрасли.

После Чернобыля в институте совместно с институтами отрасли проведены исследования по поведению тепловыделяющих сборок в условиях проектной, запроектной и тяжелой аварий с доведением до расплавления циркониевой оболочки и таблеток из оксида урана на созданном стенде «Параметр» и удержанию расплавленных материалов активной зоны водоохлаждаемых реакторов (проект RASPLAV).

— Институт начинался с Опытной установки для разработки промышленной технологии производства бериллия. Советское бериллиевое производство после распада Союза осталось в Казахстане, и уже новые технологии востребованы для создания российского производства. В «ЛУЧе» сохранилась бериллиевая тематика?

— Все годы существования наш институт занимается развитием бериллиевых технологий. Работы по получению бериллия были начаты в 1948 году, и до 1960‑х завод единственный в стране производил металлический бериллий и изделия из него. Первыми изделиями были кубы с ребром 40 мм, которые поставлялись в Физико-энергетический институт для определения нейтронно-физических характеристик. В 1960‑е годы со стороны создателей гироскопов из бериллия на предприятие последовало обращение по улучшению свойств бериллия. Так начались работы по превращению металлокерамического бериллия из материала для атомной техники в конструкционный материал широкого назначения. В конце 1970‑х начали бурно развиваться работы по использованию бериллия в металлооптике.

В 2021–2023 годах наши специалисты выполнили масштабные НИОКР по разработке опытно-промышленной технологии получения гидроксида бериллия, оксида бериллия и металлического бериллия с выпуском экспериментальных партий с привлечением ведущих отраслевых и коммерческих отечественных организаций. Сегодня мы реализовали проект, разработали аппаратурно-технологические схемы изготовления бериллийсодержащих материалов, рассчитали материальные балансы, разработали и приобрели нестандартное оборудование. В лабораторных условиях отработали технологию полного цикла получения бериллийсодержащих материалов. Получили патент на изобретение. Результаты проведенной работы могут быть использованы при организации бериллиевого производства полного цикла в России.

— Какое сейчас соотношение науки и производства в структуре деятельности НИИ НПО «ЛУЧ»?

— Мы — научно-производственное объединение. Примерное соотношение научных исследований и производства — 50 на 50, потому что у нас все научные проекты завершаются выпуском опытных партий продукции.

Мы стремимся быть производственной площадкой. Вся наша научная деятельность носит прикладной характер. Главная цель нашей организации по наследству досталась, наш код ДНК — мы научные работы завершаем производством.

— Институт давно специализируется на монокристаллических, тугоплавких и высокотемпературных материалах. Какие изделия вы из них делаете и в каких отраслях они востребованы?

— Это довольно универсальные технологии, и они связаны с экстремальными характеристиками. Наши специалисты разработали и внедрили уникальные технологии создания изделий из W, Nb, Mo, Ta, Re, Zr и сплавов на их основе, работающих в особых условиях эксплуатации — это высокие температуры, значительные механические нагрузки, коррозионное и радиационное воздействие.

Благодаря накопленному опыту мы не ограничиваемся созданием новейших материалов для нужд только атомной энергетики. Круг задач чрезвычайно широк, и за последние пять-шесть лет нам удалось апробировать их применение в турбоагрегатах для освоения космоса.

Своим достижением считаем разработку технологий и оборудования для выращивания сложных заготовок из сплавов тугоплавких металлов в монокристаллическом состоянии. В рамках Единого отраслевого тематического плана удалось обеспечить стабильность их свойств при недостижимых для прошлых поколений материалов температурах и нагрузках. Продолжаем активно вести научные изыскания по увеличению ресурса подобных материалов.

Сейчас в рамках Национального проекта мы не просто выполняем научно-исследовательскую работу, а создаем участок полного цикла производства уникальных изделий из тугоплавких металлов.

Считаем направление «Высокотемпературные материалы» стратегическим для института. Развивая его, мы завершим разработки технологий производства и запустим участки для обеспечения потребностей атомной отрасли. Это будут и крупногабаритные тигли для пирохимической переработки ОЯТ проекта «Прорыв», и разработка материалов и изделий для космической ядерной энергетики, и материалы первой стенки токамака реакторных технологий. Мы активно ведем работы по расширению областей применения новых высокотемпературных материалов, в том числе работающих при температурах выше 2000 °С и имеющих многоцикловой ресурс, прежде всего для производства изделий для аэрокосмической, медицинской, микроэлектронной отраслей.

Мы предполагаем и обратный эффект, когда разработки, выполняемые для смежных отраслей, могут быть использованы у нас. Материалы, изначально примененные для космической энергетики, в будущем могут быть перенесены из космоса на землю и использоваться для миниатюризации ядерных энергетических установок с повышением температуры эксплуатации и КПД.

Важно отметить, что большая часть таких амбициозных задач, которые поставлены перед нами Национальным проектом и Стратегией отрасли, находятся в руках молодых исследователей и инженеров, и мы надеемся, что наши разработки и достижения будут активно использоваться в промышленности и служить основой технологического лидерства России. Например, в этом году мы введем в опытную эксплуатацию первый в России комплекс автоматизированного синтеза новых металлических материалов, в котором объединены возможности искусственного интеллекта, аддитивных технологий производства образцов и ускоренных испытаний производительностью до 10 физических образцов новых материалов в день.

— Предприятие производит топливо для исследовательских реакторов в России и за рубежом. Какие установки сейчас «обслуживает» институт, есть ли перспективные проекты?

— Надо сказать, что в новейшей истории мы завершили работы по конверсии с ВОУ на НОУ-топливо реактора ИВГ.1М. Они проводились в рамках выполнения международных обязательств Республики Казахстан в области нераспространения ядерного оружия. Мы достигли главной цели — снизили обогащение топлива до уровня менее 20 % в соответствии с требованиями МАГАТЭ и при этом улучшили его характеристики.

С 2010 года предприятие сотрудничает с Объединенным институтом энергетических и ядерных исследований — Сосны Национальной академии наук Беларуси по вопросу комплектации критических установок «Гиацинт» и «Кристалл» твэлами с высокотемпературным высокоплотным топливом на основе уран-циркониевого карбонитрида.

Наши специалисты создают новые поглощающие элементы реакторов на быстрых и тепловых нейтронах, твэлы для реакторов атомных станций малой мощности. При реализации этого проекта специалисты института впервые применили блочную технологию производства топливного сердечника уран-циркониевого твэла, позволяющую исключить несколько этапов прессования топливных компонентов, что повысит производительность. Уникальность этой технологии подтверждена патентом. А практическая реализация выполнена в интересах отраслевых конструкторских бюро.

И конечно, топливо для высокотемпературных газовых реакторов, ВТГР.

— Топливо для ВТГР — часть работы по развитию водородной тематики в «Росатоме», в которой активно участвовал «ЛУЧ». Каковы перспективы этой работы?

— Атомно-водородная энергетика — одно из приоритетных направлений научно-технологического развития госкорпорации «Росатом». Она предполагает получение высокопотенциального тепла от ВТГР и его применение в промышленности, например получение водородосодержащих соединений из метана для химической промышленности и иных целей.

Электроэнергетический дивизион «Росатома» с 2021 года реализует масштабный инвестиционный проект по разработке технологий водородной энергетики для крупномасштабного производства и потребления водорода и водородсодержащих продуктов. В рамках комплексного проекта ведется разработка технологических решений для создания АЭТС с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором и химико-технологической частью для производства водородсодержащих продуктов и аммиака (включая разработку технологии производства топлива ВТГР и технологии конверсии метана).

Для ВТГР, реактора новейшего, четвертого поколения, наши специалисты разработали новую конструкцию топлива — компакт с равномерно распределенными по объему микротвэлами. Они представляют собой керамический топливный сердечник из диоксида урана со специальными защитными покрытиями, диаметр микротвэла — менее 1 мм, в одном топливном компакте 4 тыс. микротвэлов.

Также мы разработали импортонезависимую опытно-промышленную технологию производства топлива и запустили в эксплуатацию линию по его производству производительностью 250 тыс. топливных компактов в год.

Создание и промышленное освоение технологии производства микротоплива с многослойными защитными покрытиями (TRISO-топлива) открывает перспективы использования данного вида ядерного топлива в иных инновационных проектах реакторов повышенной безопасности. Например, мы видим, что такое топливо планируют использовать в США и Франции в реакторах с жидкосолевым теплоносителем.

— «ЛУЧ» знаменит созданием диэлектрических зеркал для лазерной оптики, адаптивных оптических систем. В чем уникальность этой продукции? Сегодня есть заказы на оптику?

— Уникальность заключается в том, что для достижения экстремальных характеристик какой-либо лазерной системы необходимо транспортировать лазерное излучение на заданные расстояния с минимальными потерями. Для этого мы производим транспортную оптику широкой номенклатуры. Оптические элементы и системы с нашими покрытиями сегодня используются в львиной доле лазерных проектов России, в медицинских лазерах, при создании 3D-принтеров по лазерному селективному плавлению, в телекоммуникационном оборудовании, в проектах НЦФМ.

Покрытия на зеркала телескопа обсерватории «Спектр-УФ» наносились у нас, в этом году заключаем договор на нанесение покрытий на дифракционные решетки для данной обсерватории.

90 % оптических элементов и все адаптивные зеркала проекта УФЛ‑2М изготовлены силами НИИ НПО «ЛУЧ».

Сегодня в комплексную аналитическую программу «Фотоника-2030» внесено ключевое мероприятие по созданию отраслевого центра «Оптика низких потерь» на базе нашего опыта по созданию прецизионных оптических покрытий и адаптивных оптических систем. Кроме того, у нас разрабатываются технологии спектрального сложения лазерных пучков.

— В 2023 году предприятие разработало первый российский трехосевой лазерный сканатор для 3D-печати. Сегодня продолжаете аддитивную тематику?

— Нашим стратегическим партнером по созданию коммерческих сканирующих систем является бизнес-направление «Аддитивные технологии» топливного дивизиона «Росатома». Так, уже с 2020 года мы совместно разработали двухосевые сканаторы. На данный момент основной фокус направлен на трехосевые, необходимые для производства 3D-принтеров с максимальной долей импортозамещения. Разработки лазерных сканаторов непрерывно продолжаются с целью улучшения характеристик и разработки новых моделей сканаторов. С 2023 года в рамках комплекса работ ЕОТП и Нацпроекта мы разработали и изготовили вертикальный трехосевой сканатор для кластерного размещения их большого количества в 3D-принтере; гибридный сканатор, сочетающий элементы двухосевого и трехосевого сканатора, что позволяет гибко настраивать печать; сканатор с диагональным выходом излучения, предназначенный для оснащения стенда лазерного отжига оптических покрытий.

Ведутся работы непосредственно по разработке аддитивных технологий и оборудования. Также второй год ведем разработки в области лазерной проволочной наплавки. Сотрудники разработали лазерную наплавочную головку с коаксиальной подачей материала. Совместно с питерским Политехом разрабатываем технологию наплавки с помощью этой головки и робота-манипулятора.

Сегодня мы ведем отработку печати изделий на уникальных аддитивных установках, созданных совместно с отраслевым ГНЦ РФ «НПО ЦНИИТМАШ» и НИТУ «МИСиС». Оборудование позволяет печатать изделия из керамических и металлических материалов восемью сканаторами одновременно, а также с использованием модифицирующего воздействия на характер кристаллизации повышать механические характеристики материалов в сравнении с традиционными методами их производства.

— Расскажите о разработках для медицины.

— На предприятии инициирован проект по созданию серийного производства и реализации медицинских рентгеновских излучателей, оказавшихся под влиянием последствий внешних санкций и не имеющих отечественных аналогов, с целью повышения стабильности рынка социально значимых медицинских товаров, необходимых для обеспечения текущей деятельности системы здравоохранения России.

Уже сегодня разработаны и сертифицированы пять излучателей для рентгенодиагностического медицинского оборудования. Созданы предпосылки для разработки и изготовления отечественного ангиографа и компьютерного томографа.

— «ЛУЧ» много участвовал в космических разработках. Будет ли предприятие задействовано в проекте лунной АЭС, которую «Росатом» намерен разработать в сотрудничестве с «Роскосмосом» и Курчатовским институтом?

— Мы претендуем на активное участие во всех проектах, связанных с космосом. Наши компетенции и современнейшие производственные возможности это объективно позволяют. Мы разрабатываем материалы для энергоустановок с большим КПД в заданном объеме и с как можно меньшим весом. «ЛУЧ» является серийным изготовителем тепловых труб для различных космических аппаратов, элементов керамики и двигателей различных спутниковых систем.

Мы прекрасно понимаем, что только ядерная энергетика обеспечит большие электрические мощности при малых габаритах реакторов, которые, в отличие от солнечных батарей, не зависят от ориентации в пространстве и могут быть размещены на поверхности Луны или Марса.

Специфика ядерных энергетических установок для космоса — высокая, больше 1200 °С, температура топлива, автономность и работа без обслуживания: управлять ими возможно только с поверхности Земли. Чтобы обеспечить работу таких установок, необходимы уникальные высокотемпературные материалы и особые технологии, которые сегодня есть только у «Росатома».

Стоит отметить, что уникальные материалы и технологии, связанные с космической ядерной энергетикой, уже внедряются в жизнь и применяются в передовых проектах: водородной энергетике, медицине, ракетной технике, исследованиях термоядерного синтеза и микроэлектронике.

— Расскажите о коллективе института. Сколько сейчас сотрудников, что это за специалисты?

— Нашему предприятию несказанно повезло. Все 80 лет здесь работают удивительные люди, зажигаются настоящие звезды науки, ответственные должности занимают ведущие ученые страны. Хотелось бы в первую очередь сказать о тех, кто стоял у истоков становления института, способствовал его развитию и процветанию. Институтом руководили выдающиеся ученые и организаторы науки в атомной отрасли: Владимир Николаевич Костин, Петр Иванович Бучихин, Дмитрий Дмитриевич Соколов, Арсений Феодосьевич Петров, Михаил Васильевич Якутович, Ираклий Григорьевич Гвердцители, Владимир Филиппович Гордеев, Иван Иванович Федик. Они внесли значительный вклад в воспитание молодежи и создание коллектива ученых и инженеров, нацеленных на решение задач, поставленных отраслью. Их дело продолжили Сергей Владимирович Алексеев, Павел Александрович Зайцев.

На данный момент на нашем предприятии трудятся чуть больше тысячи человек. Они ежедневно доказывают: успех куется общими усилиями. Молодых специалистов — около 30 %. Это наша инвестиция в завтрашний день и гарантия преемственности поколений.

За каждым прорывным проектом стоят более 300 ученых и инженеров, наших пытливых умов, превращающих сложные задачи в решения. Мы ими гордимся.

Я восхищаюсь результатами работы наших женщин-ученых — Надежды Потехиной, Натальи Колтуновой, Александры Игониной, Христины Белашевой. А также работой сотрудниц из других служб. Девушки у нас работают эффективно, самоотверженно и показывают очень значимые и перспективные результаты.

— Несколько лет назад руководство госкорпорации поставило задачу омоложения научных кадров. Как обстоят дела с привлечением молодых специалистов в «ЛУЧе»?

— Привлечение и удержание молодежи на сегодняшний день является основным вектором развития кадровой политики предприятия. Мы активно сотрудничаем с базовыми кафедрами профильных отраслевых вузов, в 2023 году совместно с НИЯУ «МИФИ» создали научно-образовательную лабораторию «Новые материалы для атомной энергетики», в 2025–2026 годах для студентов кафедры «Плазменные энергетические установки» МГТУ им. Баумана сформировали курс лекций по дисциплине «Материалы и технологии перспективных энергетических систем». Преподавателями являются наши эксперты, лекции совмещены с практической деятельностью на территории предприятия.

Для студентов профильных вузов на постоянной основе проводятся технические туры и экскурсии с привлечением молодых научных сотрудников. Всего в 2025 году в НИИ НПО «ЛУЧ» прошли производственную и преддипломную практики 89 студентов вузов и колледжей.

Наше предприятие в рамках отраслевой программы «Лаборатория роста «Росатома» предлагает студентам выпускных курсов оплачиваемую стажировку, включающую участие в реальных научных исследованиях и проектах в команде профессионалов. На период прохождения стажировки студенты официально трудоустраиваются. В настоящее время стажировку проходят более 50 человек.

Также мы реализуем целевую программу подготовки кадров по востребованным специальностям для абитуриентов с заключением целевого договора, выплатой стипендии от предприятия, последующим трудоустройством. На 2026 год запланировано 16 квот по инженерно-техническим специальностям в опорных вузах «Росатома».

С 2023 года на наше предприятие пришли почти 200 молодых сотрудников, и мы стремимся содействовать развитию и росту каждого, возобновили проведение научных конференций для молодых специалистов. Кстати, наградой победителей и призеров НТК стало участие в летней школе академии «Меганом» в рамках арт-кластера «Таврида» и V Конгрессе молодых ученых.

— Еще одна стратегическая задача научного дивизиона — подготовка кадров высшей квалификации. Как мотивируете ученых писать диссертации, учиться в аспирантуре?

— Я убежден: наука начинается с личного выбора. Никто не должен поступать в аспирантуру для галочки — мотивация должна идти изнутри. Моя задача как работодателя — создавать среду, где этот выбор становится реальным и привлекательным: давать сильные, актуальные темы для исследований, подключать наставников, открывать доступ к конференциям, публикациям, грантам, чтобы работа не оставалась в столе.

Так мы превращаем интерес в результат, а инвестиции в науку — в реальные достижения команды.

— Каким вы хотели бы видеть «ЛУЧ» через 10 лет?

— Счастливым, узнаваемым, уважаемым, выполнившим взятые на себя сегодня обязательства по всем направлениям, развивающимся предприятием с обновленной инфраструктурой. Мы способны на реализацию крупных проектов, для этого у нас много хороших заделов.

Если вернуться к истокам становления «ЛУЧа», то многое повторяется: от государства и отрасли мы имеем в рамках нацпроектов и Отраслевого плана стратегические задачи, научное руководство. Важно каждый день быть нацеленными на результат. Для этого у нас все есть: талантливые люди, перспективные идеи и воля к развитию. Нам нужно лишь четко сформулировать новую парадигму роста и смело идти вперед.