Михаил Ковалчук- президент на Националния изследователски център "Курчатовски институт", ръководител на Всеруското дружество на изобретателите и
Национален изследователски център "Курчатов институт"- научен институт, основан от академик I.V.Курчатов през 1943 г. От първите дни Курчатовският институт се занимава с развитието на ядрената енергетика. Центърът е разработил и сглобил много ядрени инсталации: реактори, електроцентрали, подводници и ледоразбивачи.
Какво повлия на решението за създаване на атомна бомба?
- Днес науката в много отношения заема водеща роля. Но какво се случва с научните знания и институции, когато се гледа отвътре?
- Безспорно науката сега претърпява промени. За да разберете как се случва това, е важно да разпознаете текущото му местоположение и правилно да приоритизирате. Този подход се прилага за абсолютно всяка област на дейност. Приоритетите помагат да се справят с трудностите: ресурсни или финансови. Следващата важна стъпка е да разберем, че има две категории приоритети: тактически и стратегически. Първите са определящи и отговорни за оцеляването. Тактическите приоритети позволяват развитието и модернизирането на конкретни пазари или продукти. Втората категория приоритети е отговорна за дългосрочните цели, които засягат бъдещето, и за създаването на принципно нови технологии, които революционизират всички идеи за обичайния начин на живот. Такива приоритети не се обсъждат в началото, нямат прогнози и не са обвързани със съществуващи конкретни продукти.
Михаил Ковалчук. Снимка: Отворена иновация
Но и двете категории са тясно свързани в обществото,към които има много примери в историята. Всички много добре знаем, че на 9 май 1945 г. спечелихме една от най-трудните войни. Победата беше осигурена от предимството в екипирането на войските. СССР стана най-значимата държава по онова време, но след няколко месеца балансът на силите се промени.
През август същата година след ужаснотобомбардировките над Хирошима и Нагасаки, стана ясно защо по време на най-трудната война съветското правителство реши да продаде ядрено оръжие. Да, по времето, когато е взето това решение, беше невъзможно да си представим, че впоследствие ще реши съдбата на целия Съветски съюз. Ако такъв неясен и труден за изпълнение приоритет не се беше появил през военните години, тогава според плановете на американците, ние просто щяхме да бъдем заличени от лицето на земята и войната щеше да бъде спечелена напразно.
Според редица източници, 16 май 1944гКомитетът за началник на щаба на САЩ прочете доклад до правителството, в който се казваше, че след приключването на войната СССР ще се превърне в мощна световна сила. Това би довело до сблъсък на икономическите интереси на СССР и САЩ. Затова веднага след края на Втората световна война правителството на САЩ възложи на военните да разработят план за атака срещу Съветския съюз.
Много такива планове са правени, но отизвестен от тях е „Dropshot“, одобрен на 19 декември 1949 г. Предполагаше се да хвърли 300 атомни и 250 хиляди тона обикновени бомби на територията на СССР, да я окупира и да я раздели на четири части: западната част, Урала със Средна Азия, Сибир и Далечния Изток. В края на 1949 г. обаче СССР създава и собствена атомна бомба, RDS-1. Американските военни анализатори стигнаха до заключението, че при атака загубите от авиацията ще бъдат 55%, СССР успя да отмъсти и да се откаже в сухопътните битки, така че всички планове за нападението бяха ограничени.
Атомните бомбардировки на Хирошима и Нагасакивъзникна на 6 и 9 август 1945 г. Ядрени атаки срещу японски градове бяха извършени от американски бомбардировачи. Детска уранова бомба с капацитет 13–18 килотона TNT беше хвърлена върху Хирошима, а плутониева бомба „Дебел човек” с капацитет 21 килотона беше хвърлена върху Нагасаки. След като хвърлиха бомбите, Хирошима и Нагасаки се превърнаха в руини, а жителите на тези градове загинаха ужасна и мъчителна смърт. Общият брой на жертвите е повече от 450 хиляди души. В Хирошима от експлозията, според различни оценки, загиват от 70 до 100 хиляди души, в Нагасаки - около 70 хил. В следващите години хората продължават да умират от радиационна болест, данните за жертвите се актуализират всяка година в дните на експлозиите. Например през 2014 г. общият брой на жертвите в Хирошима е 292 325 души, а в Нагасаки - 165 409 души.
Хирошима след атентата
- Тоест, всеки стратегически приоритет и резултатът от неговото изпълнение ще определят бъдещето на цяла цивилизация?
- Точно така, но в ситуация с американецимаше само два изхода от бомбардировките - или им отговаряме, или изчезваме. Естествено, целта за създаване на ядрени оръжия се превърна в приоритет без никакви дискусии и прогнози. На 25 декември 1946 г. се лансира верижна реакция, която демонстрира потенциала за създаване на този тип оръжие. Три години по-късно успяхме да покажем на света собствените си успехи и да взривим атомната бомба, обаче се ограничихме в тестове, за да не станем като нашите чужди противници.
По-късно, през 1954 г., Курчатов успява да създаде и пусне в експлоатация първата атомна електроцентрала на планетата. Именно това събитие стана решаващо за развитието на световната ядрена енергетика.
И това беше следващият етап - термоядрененергетика. Създаването на токамак през 50-те години направи възможно използването на принципа на магнитно задържане на високотемпературна плазма. Токамак е нашето изобретение, но днес позволява на всяка цивилизована страна да използва този прототип на енергийната машина и следователно нов тип пренос на енергия без загуба при движение на самолети, хеликоптери и дори кораби. Именно нашето развитие ни позволява активно да развиваме индустрията на термоядрената енергия.
Следващият пробив на нашите учени е стартирането през 1958 г. на първата съветска атомна подводница, наречена „Ленин комсомол“, и година по-късно, след нея, атомния ледоразбивач.
На 25 декември 1946 г. е изстрелян на територията на СССРПървият в Европа ядрен реактор, Той е построен под надзора на академик.Игор Василиевич Курчатов. Огромните запаси от уран и графит са изразходвани за създаването му. Основната научна цел на дизайна беше възможността за разработване на технологии за производство на плутоний.
26 юни 1954 г. в присъствието на Курчатов естартира първата в света ядрена централа. Намира се в района на Калуга, в град Обнинск и е свързан с общата електрическа мрежа на СССР. През 2002 г. първата атомна електроцентрала е затворена.
Токамак, тороидална камера с магнитни намотки— инсталация за магнитно задържане на плазмата, коятови позволява да създадете условия за контролиран ядрен синтез. Този синтез дава възможност да се получат по-тежки атомни ядра от леки чрез реакция на разпадане. Основната разлика и предимство на токамак, използващ магнитно поле, е използването на електрически ток. От своя страна токът осигурява нагряване на плазмата и поддържане на равновесие. В момента реакторът Токамак се разработва като част от международния научен проект ITER.
токамак
Първата ядрена подводница „ЛенинскиКомсомол “стартира на 9 октомври 1957 г. Името на лодката беше от едноименната подводница на Северния флот на СССР. През годините на служба Ленинският комсомол посети множество мисии: проучване под леда на Северния ледовит океан, няколко кръстовища на Северния полюс и едно изкачване на Северния полюс. Подводницата е изтеглена от Северния флот едва през 1991 г. През 2019 г. е взето решение за запазване на кораба с последващо преобразуване в музей.
Как възникна изчислителната математика и къде работи атомният проект
- Какви предимства ни донесоха тези фундаментални постижения в науката и технологиите днес?
- Има много такива предимства. Например, днес ние сме единствената държава в света, която разполага с ядрен ледоразбиващ флот. Неговото присъствие ни осигурява достъп до високи ширини, в които са разположени основните въглеводородни находища. Също така наскоро разбрах, че страната ни като цяло има повече от половината от световния ледоразбиващ флот.
Създават се нови подводници ледоразбивачиРусия може да обслужва подводни комплекси за добив на нефт и газ и самостоятелно да добива тези минерали. По инициатива на нашия институт вече е пусната и работи първата платформа с такова предприятие.
Основният проблем на съвременния свят енеобходимостта от осигуряване на мегаватни източници на енергия, които се получават само от ядрените технологии. Така че без ядрена енергия е невъзможно да се извърши космическо проучване.
Михаил Ковалчук. Снимка: Отворена иновация
И най-често срещаното нещо, което може да се спомене е -вашите джаджи. Разбира се, никой не мисли, държейки в ръцете си ново чудо на техниката, че изчислителната математика, в основата на такива устройства, възниква като дисциплина само поради необходимостта да се изчислят характеристиките на неутронните реактори през 40-те години в нашия институт. Ето как изчислителната математика стана основа за разработването на бъдещи електроника, ядрени и космически проекти.
Компютриматематика- клон на математиката, който включва проблеми,свързани с използването на компютри. Това включва изграждане и анализ на математически модели, разработване на методи и алгоритми за решаване на проблеми, които възникват при изучаване на модели. По-специално, подобряването на ядрените оръжия трябва да се основава на резултатите от математическото моделиране на процесите на компютри.
В процес на създаване на атомна бомба в КурчатовскиВ института се работи ръчно върху електронно-механични машини, доставени като ремонт от Германия. Теоретичните изследвания бяха важни, но по това време университетите и техническите училища не подготвяха специалисти по висша математика. Теоретичните изследвания за бъдещи изчисления бяха извършени от обикновени математици, механици, метеоролози и други специалисти от различни области, които трябваше да се преквалифицират в движение. В резултат на това академик Соболев открива първата катедра по изчислителна математика в СССР в Механико-математическия факултет на Московския държавен университет, а колегите му Келдиш и Лаврентиев започват създаването на първите компютри.
Трябва да разберем, че дължимпрогресът е само атомен проект. И най-вече това се дължи на подписването на споразумение за забрана на ядрените тестове. Перспективата за деградация на ядрените оръжия измести погледа на учените към подобряване на компютърните технологии.
- Има ли подобни примери за появата на нови области на знанието, основаващи се на съществуващите?
- Днес ние сме един от тяхключови страни в развитието на материалознанието. Тази посока възникна от необходимостта от създаване на нови материали за космически проекти, които могат да работят в екстремни условия: радиация, големи скокове на температурата и други фактори.
Ярък пример е турбината на двигателясамолета. Само три държави имат компетентността да произвеждат такива части. Ако например американските учени, закупили нашите двигатели, се опитат да разберат неговата структура и да разглобяват двигателя, тогава те няма да могат да се възстановят. Това се дължи на факта, че само няколко световни сили са способни да създават толкова сложни структури и това е достойно за уважение.
В създаването на ядрени оръжия са важниматериали, способни да се разделят. Такива материали сред естествените аналози или не са съществували, или техните свойства не отговарят достатъчно на учените, което се превърна в първостепенна задача в областта на материалознанието.
Например за подобряване на деленето на уран-235Академик от нашия институт Михаил Николаевич Тихомиров реши да създаде технология за обогатяване. Именно тази технология изведе страната до нивото на най-големия в света доставчик на обогатено гориво. От друга страна, беше необходимо да се разработят изкуствени материали, способни да се делят, например плутоний, което изисква създаването на редица устройства, необходими за атомния проект.
Обогатяване на уран— технологичен процес, който ви позволява да увеличитемасова част на изотопа уран-235. В промишлен мащаб обогатяването се извършва с помощта на газ уранов хексафлуорид UF6, като се използват методите за електромагнитно изотопно разделяне, газова дифузия (UF6 се нагрява и преминава през специален филтър), аеродинамично разделяне (вихров газ в специална дюза), газово центрофугиране ( разделяне поради центробежни сили в зависимост от абсолютните разлики в масата), лазерно обогатяване (лазери в уранови пари възбуждат атоми на уран-235, след което йонизираните атоми се отстраняват с помощта на електрическо или магнитно поле). В природата се среща в обеднен вид с масова част от 0,72%. Този тип уран има верижна реакция на делене и относителна стабилност, което привлече вниманието на учените. В момента от този материал се създава гориво за ядрени реактори.
Днес трябва ясно да разберете, че Русия иАмерика е страна, способна да създава такива технологии, и ние, които имаме основните компетенции, за разлика от други страни, ни правят „ключовите фигури на тази игра“. Важно е също да разберем, че конкурентоспособността ни в такива сложни високотехнологични области зависи пряко от наличието на съвременни атомни оръжия, което определя нашия суверенитет.
Resource Disaster: Сценарий за решаване на проблеми
- Какво, освен заплахата от атомно оръжие, може да има катастрофални последици за света като цяло?
- В момента има заплахатенденция, глобално предизвикателство пред цивилизацията, което е опасно именно поради своята невидимост. Говоря за изчерпаемостта на ресурсите: енергия, вода и площта за сеитба. Сред тези ресурси енергията е важна, тъй като в процеса на покупка и продажба сред държавите запасите се изчерпват, което със сигурност ще доведе до нейното изчезване. За всяка държава приоритетът сега е спирането на изтощението. Световната политика се определя и от борбата между държавите за ресурси.
Проблемът с изчерпаемостта на природните ресурсисе крие във факта, че много от тях нямат естеството на възстановяване - или го имат, но то не е сравнимо с обема на потреблението. Природозащитниците прогнозират, че в близко бъдеще планетата ще бъде затрупана от криза с липса на ресурси: например петролните запаси ще изчерпат след 50 години, природният газ - след 55, а въглищата - след 150.
Започва все по-голям брой държавиизползвайте алтернативни енергийни източници: енергията на слънцето, вятъра, водата, топлината на земята и биогоривата. Енергията на слънцето се използва за генериране на електрическа и топлинна енергия; за това се създават соларни електроцентрали и слънчеви колектори, които преобразуват слънчевата енергия в топлина за топлоносител. Вятърната енергия се състои в преобразуването на кинетичната енергия на вятъра в електричество, в основата на инсталациите е вятърният генератор. Силата на водата се използва в водноелектрическите централи: водата действа върху лопатките на турбината, която генерира електричество, също така се изграждат и приливни станции, които използват енергията на приливите и отливите в морето или океана. Топлинните помпи се използват за преобразуване на топлината на земята в електрическа и топлинна енергия. Биогоривото се образува в резултат на преработка на органични вещества.
Михаил Ковалчук. Снимка: Отворена иновация
- Защо човечеството се озова в тази ситуация?
- Разбира се, знаете затвореното естественоресурсен цикъл. Самата природа съществува от милиарди години и не се изчерпва. Веднъж влязохме в системата на природата. Бяхме част от система, захранвана от слънчева енергия. Листата са били "хранени" от слънчевите лъчи и животът на човек зависи от слънцето и неговата "мускулна сила". По-късно се появиха енергийни източници, които от своя страна използваха огромни количества ресурси. След 200 години бяхме в разгара на ресурсите. Най-тъжното е, че самият човек, който е изградил техносферата, антагонистичен на природата, е виновен.
Ресурс прогнозира сегаразочароващо: ако не се забавите, тогава ще стигнем до кърваво клане за ресурси и съществуване в свят, в който модерният човек е просто невъзможен да оцелее. Разбира се, сега има възможност да започнете да създавате техносфера, подобна на природата, за да не нарушите естествения ход на нещата. Създаването на подобна концепция изисква симбиоза на науката и технологиите, по-точно интегрирането на технологичните системи в оборота на природните ресурси.
Преди пет години президентът на Русия подОбсъждането на Протокола от Киото относно емисиите на парникови газове каза, че няма смисъл да се занимава само с частично решение на екологичните проблеми на цивилизацията. Решително имаме нужда от принципно нов подход към създаването на подобни на природата технологии и да намерим възможността за хармонично съвместно съществуване.
През декември 1997 г. Киото прие международнаспоразумение, според което всички развити страни се ангажират да намалят или стабилизират емисиите на парникови газове. Протоколът от Киото се счита за първото приятелско споразумение, уреждащо опазването на околната среда. Документът регулира намаляването на емисиите на 6 вида газове: метан, въглероден диоксид, флуоровъглеводороди, хексафлуорид, азотен оксид и флуоровъглеводороди. В момента 192 държави участват в Споразумението от Киото.
12 декември 2015 г. в Париж, новспоразумение за климата, което трябваше да замени Протокола от Киото, който изтича през 2020 г. Парижкото споразумение включва изисквания за намаляване на емисиите на парникови газове за всички държави, няма количествени ограничения върху емисиите, няма механизъм за строг мониторинг на спазването му и мерки за прилагане за неговото прилагане и се създава икономически инструмент, който позволява на държавите да финансират проекти за намаляване на емисиите една от друга. друг.
Нов поглед на научната общност
- Каква е причината за нашия погрешен подход към техносферата?
- За да отговорите на този въпрос, е по-добре да продължитефилософска гледна точка към самото начало на развитието на света. Преди много години, по времето на Нютон, човек се интересуваше от света и неговата структура, но без да разбира нищо, го обожестви. Следващата стъпка беше разделянето на огромния голям свят на малки части, с които вече не възникваха трудности. В резултат на това възникна тясно фокусирана наука и същата икономика, която не съответства на реалността. От една страна, човечеството е получило огромно количество знания, от които е изградена системата. От друга страна, в резултат на разпокъсаността на информацията за света, всеки специалист е толкова тясно фокусиран, че не възприема световната картина на близък представител на друга индустрия.
Да се обясни това явление е доста простоПример: ако вземем абстрактни, съседни колони като посока за обучение на специалисти, тогава с появата на нова посока просто се добавя още една колона.
Когато възникна ИТ, беше добавена колона, но е невъзможно да се разглеждат като индустрия, тъй като това е структурата, която е над индустриите, а целият напредък в тази област зависи пряко от компютъра.
Михаил Ковалчук. Снимка: Отворена иновация
Също така в бъдеще те дойдоха с нанотехнологиите. В този случай грешката беше, че нанотехнологиите трябва да се разглеждат като методология за изграждане на материали от различни видове чрез атомно и молекулно регулиране. Това означава, че това е и суперакторална структура. По този начин ИТ и нанотехнологиите с право се разглеждат като части, които заедно образуват по-пълна картина.
Имало едно време само една наука - естествознанието, но вВ резултат на разделението се появиха маса отделни дисциплини. Сега е настъпила ерата на сливането на това множество от природни и хуманитарни науки в едно. Свидетели сме на прехвърляне на неживото в живо, на сливане на тези състояния.
- Как технически да извърши такова сливане? Какво се прави в тази вена директно в института Курчатов?
- Настоящият етап на науката е преходът отанализ до изучения синтез. Това е като пъзел, просто трябва да сглобите картина от много дисциплини. Познавайки всеки „пъзел“, можем да получим нова картина на света, която определя съвременната тенденция в науката.
Основното в тази връзка е нанотехнологиите,позволявайки да се конструира необходимия неорганичен материал и след това, като слоева торта, можете да добавите биотехнологии, за да създадете хибриден полупроводников субстрат. Следващата дисциплина е ИТ, за проектиране на интегрална схема. И накрая, познавателната технология - за анимиране на системата.
На тази основа в института Курчатов има отдел по хуманитарни технологии. Тя се управлява от д-р Яцишина, тя отговаря за анимацията на новите технологии.
Например, когато създавате екип от роботицелта за създаване на работна сила е постигната и за да намалите разходите, ще трябва да разберете психологията и социологията на рояка или рояка мравки. В такъв случай всичко ще зависи от целта на създаването на системата. Институтът Курчатов вече е създал уникален комплекс за създаване на природни структури.