На заседании РАН обсудили развитие атомпрома

Главной темой первой с начала пандемии очной встречи научной элиты страны стало развитие атомной отрасли. Сессию общего собрания членов РАН, которое проходило 8–9 декабря в Москве, посвятили 75-летию атомпрома. В мероприятии приняли участие офлайн и онлайн более 1 тыс. человек.

Академия была колыбелью атомной отрасли, напомнил президент РАН Александр Сергеев: первую в стране спецлабораторию для ядерных исследований создали в 1943 году именно в структуре АН СССР. «Главное достижение атомной отрасли за 75 лет — ​то, что мы все эти годы живем в мире. Создание ядерного щита обеспечило военный паритет, — ​отметил Александр Сергеев. — ​Но время идет, и сегодня не менее важно достижение научно-технического паритета с ведущими странами, иначе окажемся на обочине цивилизации».

Гендиректор «Росатома» Алексей Лихачев отметил, что сотрудничество с РАН актуально как в традиционных для отрасли направлениях, так и в новых: цифровых и квантовых технологиях, разработках в области искусственного интеллекта, экологических проектах. «Президент России во время визита в Саров одобрил нашу инициативу — ​создание на базе ВНИИЭФ Национального центра физики и математики, — ​сказал Алексей Лихачев. — ​Мы понимаем эту работу как создание академгородка нового типа, долины знаний. Конечно же, мы планируем осуществлять эту работу в прямом взаимодействии с Академией наук, Курчатовским институтом, МГУ и правительством России. Считаем, что этот центр станет не только Меккой российских атомщиков, но и точкой притяжения ученых, молодых специалистов всей нашей страны».

Новость о создании Национального центра математики и физики глава РАН прокомментировал на пресс-конференции в рамках общего собрания: «У нас уже есть кодовое слово с Алексеем Евгеньевичем [Лихачевым] — ​«Академгородок‑2000». Это будет не только площадка для общения, там будут построены и новые исследовательские центры, и исследовательская инфраструктура, там предполагается разместить установки класса мегасайенс».

Министр здравоохранения Михаил Мурашко подчеркнул важность сотрудничества РАН и «Росатома» в ядерной медицине: «Сегодня уделяется большое внимание развитию и внедрению методов ядерной медицины. В нашей стране успешное решение этих задач требует мультидисциплинарного подхода и скоординированной работы врачей, физиков, техников, химиков. В системе Минздрава России такая работа налажена, осуществляется тесное взаимодействие профильных подведомственных учреждений с командами ученых, разработчиков из академических институтов. Такая работа позволит нам сделать новый рывок в развитии этого направления».

Алексей Лихачев отметил, что большая часть актуальных научно-технических задач «Росатома» отражена в комплексной программе «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ на период до 2024 года» (РТТН). Сейчас она на согласовании в правительстве, и атомщики надеются, что программу примут до конца года. «К ее реализации, в том числе по направлениям управляемого термоядерного синтеза, водородной энергетики, разработке новых материалов, будут привлечены ученые институтов РАН, вузов, других ведомств. Только сообща мы сможем обеспечить научный и технологический прогресс в этих областях», — ​сказал руководитель «Росатома».

Совместные работы по ключевым направлениям программы уже идут в инициативном порядке. Последними новостями и перспективами поделились ведущие ученые РАН и «Росатома».

Лазеры

16 мая лазер отметил юбилей — ​в этот день 60 лет назад американский физик Теодор Мейман запустил первую установку. Сегодня лазеры — ​мощный инструмент для решения прикладных задач атомной отрасли и для фундаментальных исследований.

Институты РАН (ИПФ, ФИАН и др.) участвуют в создании мощнейшей в мире лазерной установки в саровском ядерном центре. Директор Института лазерно-физических исследований РФЯЦ-ВНИИЭФ Сергей Гаранин рассказал, что построено здание установки, введены в эксплуатацию системы управления и автоматической юстировки, камеры взаимодействия и энергообеспечения и первый лазерный модуль, мишенная фабрика. Главная задача саровского лазера — ​запустить управляемую реакцию термоядерного синтеза. Фундаментальной науке он даст возможность проводить уникальные эксперименты в области физики высоких плотностей энергии. Мишенная фабрика лазерной установки позволит ученым моделировать в лаборатории разрушение астероидов.

На площадке ИПФ РАН построят еще один мощный лазер — ​XCELS. Сейчас завершается его проектирование. РФЯЦ-ВНИИЭФ разрабатывает для установки ряд составных частей. На XCELS ученые будут исследовать экстремальные состояния вещества, моделировать космологические явления, исследовать пространственно-временную структуру вакуума. Также планируются эксперименты по адронной терапии — ​это перспективный метод лечения онкологии: ускоренные ионы могут проникать в организм глубже, чем электроны и гамма-кванты.

Вычислительные и информационные технологии

Научный руководитель проектного направления «Прорыв» Евгений Адамов напомнил, что коды нового поколения для энергетики будущего разрабатывает ИБРАЭ РАН. «Качество наших кодов лучше, чем на зарубежных проектах, а времени на разработку уходит в разы меньше», — ​отметил он.

Директор Института прикладной математики им. Келдыша академик РАН Борис Четверушкин рассказал об актуальных атомных задачах для математиков. Нужны новые технологии расчета перспективных реакторов, моделирования свойств материалов. Необходимо совершенствовать модели аварийных ситуаций на атомных объектах. Для термоядерных исследований очень важно создать модели реакции синтеза для получения энергии. Отдельное направление сотрудничества атомщиков и математиков — ​кибербезопасность, оценка рисков и парирование непредвиденных ситуаций.

Радиохимия

Радиохимики РАН и «Росатома» сосредоточились на технологиях замыкания ЯТЦ. Ученые с нетерпением ждут запуска опытно-демонстрационного центра по переработке ОЯТ на Горно-химическом комбинате, чтобы проверить на промышленном оборудовании методы, которые показали хорошие результаты в лабораторном масштабе. Среди них — ​железный пьюрекс: исследователи предложили в традиционном процессе переработки ОЯТ заменить азотную кислоту нитратом железа. Это позволит существенно уменьшить количество вторичных отходов. Также нуждаются в опытно-промышленном освоении технологии выделения и разделения самых радиотоксичных и долгоживущих отходов атомной энергетики — ​минорных актинидов для их последующего дожигания.

ГЕОХИ РАН, ВНИИНМ, НИИАР и СХК работают над СВЧ-технологией изготовления топлива из рециклированных ядерных материалов: оксидного и нитридного. Исследуется экспериментальная партия топливных таблеток из порошков, полученных СВЧ-денитрацией. Если технология будет внедрена, она позволит в 4,5 раза снизить образование жидких РАО при переработке и изготовлении топлива.

Продолжается разработка инновационных минералоподобных магний-калий-фосфатных матриц для отверждения радиоактивных отходов. В долгосрочной перспективе они надежнее стекла, отверждение происходит при комнатной температуре — ​громоздкие печи для работы с РАО становятся не нужны. На «Маяке» создана опытно-промышленная установка для отработки технологии отверждения.

Термоядерные и плазменные технологии

В программе РТТН есть масштабный подпроект «Термоядерные и плазменные технологии». Для его реализации ученым «Росатома», РАН, Курчатовского института и вузов надо к 2024 году общими усилиями обновить исследовательскую инфраструктуру. В планах — ​запуск токамака Т‑15МД в Курчатовском институте и оборудование его комплексом дополнительного нагрева плазмы, создание первой очереди токамака реакторных технологий в ТРИНИТИ, модернизация термоядерных лабораторий институтов РАН.

Предстоит разработать ряд технологий перспективных токамаков: жидкометаллическую защиту первой стенки и элементов бланкета, методы нейтральной инжекции и высокочастотного нагрева плазмы. Также надо создать проект гибридного реактора, испытать и аттестовать материалы для такой установки. Еще ученые планируют в ближайшие три года существенно продвинуться в разработке плазменных ракетных двигателей.

Водородная энергетика

Госкорпорация рассчитывает к 2050 году стать одним из лидеров на рынке водородной энергетики, для этого нужны экологичные и эффективные технологии производства водорода. Одна из самых близких к освоению — ​высокотемпературный электролиз воды с использованием энергии АЭС. Ученые предлагают в ближайшее время создать центр компетенций в области водородной энергетики на Кольской АЭС.

Но многие ученые уверены, что лучше получать водород из метана. «Для разложения метана нужно меньше энергии, чем для разложения воды», — ​пояснил научный консультант гендиректора «Росэнергоатома», академик РАН Николай Пономарев-Степной. Есть несколько вариантов разложения, в качестве основного рассматривают паровую конверсию с использованием высокотемпературных гелиевых реакторов. «Поисковые исследования по другим технологиям разложения метана — ​низкотемпературный катализ, плазменный катализ, плазменно-дуговой пиролиз — ​нацелены на повышение эффективности процесса», — ​отметил докладчик.

Ядерная медицина

Гендиректор НМИЦ радиологии Минздрава РФ, академик Андрей Каприн рассказал о новых радиофармпрепаратах, которые создают врачи вместе с атомщиками. Недавно разработаны два отечественных препарата на основе рения‑188 для радиосиновэктомии — ​относительно нового и очень эффективного метода лечения воспалительных заболеваний суставов, в том числе ревматоидного артрита.

Тестируются препараты на основе технеция‑99m и лютеция‑177 для ПСМА-диагностики и терапии рака простаты. На поверхности клеток предстательной железы содержится особое вещество — ​ПСМА (простатспецифический мембранный антиген). При раке простаты продуцирование этого вещества многократно усиливается. Ученые пришли к выводу, что рецепторы ПСМА могут выступать в качестве мишени при диагностике и таргетной терапии. В организм пациента вводят ПСМА-лиганд, меченный радиоизотопом. Радиофармпрепарат прикрепляется к ПСМА-рецепторам, находящимся на поверхности простаты и метастазов.