Mikhail Kovalchuk- President for National Research Center "Kurchatov Institute", leder av All-Russian Society of Inventors og
Nasjonalt forskningssenter "Kurchatov Institute"- vitenskapelig institutt grunnlagt av akademiker I.V.Kurchatov i 1943. Helt fra de første dagene var Kurchatov-instituttet involvert i utviklingen av kjernekraft. Senteret har utviklet og satt sammen mange atominstallasjoner: reaktorer, kraftverk, ubåter og isbrytere.
Hva påvirket beslutningen om å lage atombomben?
- I dag inntar vitenskap på mange måter en ledende rolle. Men hva skjer med vitenskapelig kunnskap og institusjoner sett fra innsiden?
- Utvilsomt er vitenskapen nå i endring. For å forstå hvordan dette skjer, er det viktig å gjenkjenne sin nåværende beliggenhet og riktig prioritere. Denne tilnærmingen gjelder absolutt ethvert aktivitetsområde. Det er prioriteringer som hjelper til å takle vanskeligheter: ressursmessige eller økonomiske. Det neste viktige trinnet er å forstå at det er to kategorier av prioriteringer: taktisk og strategisk. De første er å definere og være ansvarlige for overlevelse. Taktiske prioriteringer muliggjør utvikling og modernisering av spesifikke markeder eller produkter. Den andre kategorien prioriteringer er ansvarlig for langsiktige mål som påvirker fremtiden, og for å skape grunnleggende nye teknologier som revolusjonerer alle ideer om den vanlige livsstilen. Slike prioriteringer blir ikke diskutert i starten, har ikke prognoser og er ikke knyttet til eksisterende spesifikke produkter.
Mikhail Kovalchuk. Foto: Åpen innovasjon
Men begge kategoriene henger tett sammen i samfunnet,som det er mange eksempler på i historien. Vi vet alle godt at vi 9. mai 1945 vant en av de vanskeligste krigene. Seieren ble sikret av fordelen ved å utstyre troppene. Sovjetunionen ble den viktigste staten på den tiden, men etter et par måneder endret maktbalansen seg.
I august samme år etter det forferdeligebombingen av Hiroshima og Nagasaki, ble det klart hvorfor den sovjetiske regjeringen under den vanskeligste krigen bestemte seg for å selge atomvåpen. Ja, da denne avgjørelsen ble tatt, var det umulig å forestille seg at den senere ville avgjøre skjebnen til hele Sovjetunionen. Hvis en så vag og vanskelig å implementere prioritering ikke hadde dukket opp i krigsårene, ville vi, ifølge amerikanernes planer, ganske enkelt blitt tørket av jordens overflate, og krigen ville blitt vunnet forgjeves.
I følge en rekke kilder 16. mai 1944Den amerikanske stabssjefen leste opp en rapport til regjeringen, som sa at etter krigen var slutt, ville Sovjetunionen bli en mektig verdensmakt. Dette vil føre til et sammenstøt av økonomiske interesser fra Sovjetunionen og USA. Derfor beordret den amerikanske regjeringen rett etter slutten av andre verdenskrig militæret til å utvikle en angrepsplan mot Sovjetunionen.
Mange slike planer ble laget, men avberømt for dem var "Dropshot", godkjent 19. desember 1949. Den skulle slippe 300 atom- og 250 tusen tonn vanlige bomber på Sovjetunionens territorium, okkupere den og dele den opp i fire deler: den vestlige delen, Ural med Sentral-Asia, Sibir og Fjernøsten. På slutten av 1949 skapte imidlertid Sovjetunionen også sin egen atombombe, RDS-1. Amerikanske militæranalytikere konkluderte med at i et angrep ville luftfartstapet være 55%, kunne Sovjetunionen ta gjengjeldelse og slå tilbake i landslag, så alle planer for angrepet ble innskrenket.
Atombombene til Hiroshima og Nagasakiskjedde 6. og 9. august 1945. Atomangrep mot japanske byer ble utført av amerikanske bombefly. En barn uranbombe med en kapasitet på 13-18 kiloton TNT ble droppet på Hiroshima, og en plutoniumbombe "Fat man" med en kapasitet på 21 kiloton ble droppet på Nagasaki. Etter å ha droppet bombene, ble Hiroshima og Nagasaki om til ruiner, og innbyggerne i disse byene døde en forferdelig og smertefull død. Det totale antallet ofre er mer enn 450 tusen mennesker. I Hiroshima, fra eksplosjonen, ifølge forskjellige estimater, døde fra 70 til 100 tusen mennesker, i Nagasaki - omtrent 70 000. I de påfølgende årene fortsatte folk å dø av strålingsyke, oppdateres dataene om ofrene hvert år på eksplosjonens dager. I 2014 var for eksempel det totale antallet ofre i Hiroshima 292 325 mennesker, og i Nagasaki - 165 409 personer.
Hiroshima etter bombingen
- Det vil si at hver strategisk prioritering og resultatet av implementeringen avgjør fremtiden for en hel sivilisasjon?
- Akkurat, men i en situasjon med amerikanskdet var bare to avkjørsler ved bombingen - enten svarer vi på dem, eller så forsvant vi. Målet om å lage atomvåpen har naturlig nok blitt prioritert uten noen diskusjon og prognoser. 25. desember 1946 ble det lansert en kjedereaksjon som demonstrerte potensialet for å skape denne typen våpen. Tre år senere klarte vi å vise verden våre egne suksesser og å detonere atombomben, men vi begrenset oss til tester for ikke å bli som våre utenlandske motstandere.
Senere, i 1954, klarte Kurchatov å opprette og sette i drift det første atomkraftverket på planeten. Det var denne hendelsen som ble avgjørende for utviklingen av global kjernekraft.
Og dette var neste trinn - termonukleærkraftteknikk. Opprettelsen av en tokamak på 50-tallet gjorde det mulig å bruke prinsippet om magnetisk innesperring av høytemperaturplasma. Tokamak er vår oppfinnelse, men i dag tillater den ethvert sivilisert land å bruke denne prototypen av energimaskinen, og derfor en ny type energioverføring uten tap i bevegelse av fly, helikoptre og til og med skip. Det er vår utvikling som nå lar oss aktivt utvikle fusjonsenergiindustrien.
Det neste gjennombruddet av våre forskere var lanseringen i 1958 av den første sovjetiske atomubåten, kalt "Lenin Komsomol", og et år senere, etter den, den atomiske isbryteren.
Den 25. desember 1946 ble den skutt opp på Sovjetunionens territoriumEuropas første atomreaktor. Den ble bygget under tilsyn av en akademiker.Igor Vasilievich Kurchatov. Enorme reserver av uran og grafitt ble brukt på opprettelsen. Det viktigste vitenskapelige målet med designen var muligheten for å utvikle teknologier for å produsere plutonium.
26. juni 1954 i nærvær av Kurchatov varverdens første atomkraftverk ble lansert. Det ligger i Kaluga-regionen, i byen Obninsk, og var koblet til det generelle elektriske nettverket i Sovjetunionen. I 2002 ble det første atomkraftverket stengt.
Tokamak, toroidal kammer med magnetiske spoler— installasjon for magnetisk plasma inneslutning, somlar deg skape forhold for kontrollert kjernefysisk fusjon. Denne syntesen gjør det mulig å oppnå tyngre atomkjerner fra lette ved å bruke en henfallsreaksjon. Hovedforskjellen og fordelen med en tokamak som bruker et magnetfelt, er bruken av elektrisk strøm. På sin side sørger strømmen for oppvarming av plasmaet og opprettholdelse av likevekt. Tokamak-reaktoren utvikles for tiden som en del av det internasjonale vitenskapelige prosjektet ITER.
Tokamak
Den første atomubåten "LeninskyKomsomol ”ble lansert 9. oktober 1957. Båten fikk navnet sitt fra ubåten med samme navn som Sovjetunionens nordlige flåte. Gjennom årene av tjenesten har "Leninsky Komsomol" vært på mange oppdrag: leting under isen i Polhavet, flere kryssinger av Nordpolen og en bestigning i Nordpol-regionen. Ubåten ble trukket ut av den nordlige flåten bare i 1991. I 2019 ble det besluttet å mothball fartøyet med påfølgende omutstyr til et museum.
Hvordan beregningsmatematikk kom til og hva har atomprosjektet å gjøre med det
- Hvilke fordeler har disse grunnleggende prestasjonene innen vitenskap og teknologi ført til oss i dag?
- Det er mange slike fordeler.For eksempel er vi i dag det eneste landet i verden med en atombryterflåte. Dens tilstedeværelse gir oss tilgang til høye breddegrader, hvor de viktigste hydrokarbonforekomstene er lokalisert. Jeg har også nylig fått vite at landet vårt som helhet har mer enn halvparten av verdens isbryterflåte.
Nye isbryterubåter lages iRussland, kan betjene undersjøiske olje- og gassproduksjonskomplekser og uavhengig utvinne disse mineralene. På initiativ fra vårt institutt er den første plattformen med et slikt foretak nå lansert og er i drift.
Hovedproblemet i den moderne verden erbehovet for å skaffe kilder til megawattkapasitet som bare oppnås fra atomteknologi. Dette betyr at romforskning er umulig uten atomkraft.
Mikhail Kovalchuk. Foto: Åpen innovasjon
Og det vanligste som kan nevnes er -dingsene dine. Selvfølgelig tror ingen, med et nytt mirakel av teknologi i hendene, at beregningsmatematikk, grunnlaget for slike enheter, oppsto som en disiplin bare på grunn av behovet for å beregne egenskapene til nøytronreaktorer på 40-tallet ved instituttet vårt. Slik ble beregningsmatematikk grunnlaget for utviklingen av fremtidige elektronikk-, atom- og romprosjekter.
Databehandlingmatte- en gren av matematikk som inkluderer problemer,knyttet til bruk av datamaskiner. Dette inkluderer konstruksjon og analyse av matematiske modeller, utvikling av metoder og algoritmer for å løse problemer som oppstår ved studier av modeller. Spesielt bør forbedringen av atomvåpen være basert på resultatene av matematisk modellering av prosesser på datamaskiner.
I ferd med å lage en atombombe i KurchatovskyVed instituttet ble det utført arbeid manuelt på elektronisk-mekaniske maskiner levert som reparasjoner fra Tyskland. Teoretisk forskning var viktig, men på den tiden utdannet ikke universiteter og tekniske skoler spesialister i høyere matematikk. Teoretiske studier for fremtidige beregninger ble utført av vanlige matematikere, mekanikere, meteorologer og andre spesialister fra ulike felt, som måtte omskolere seg mens de var på farten. Som et resultat åpnet akademiker Sobolev den første avdelingen for beregningsmatematikk i USSR ved fakultetet for mekanikk og matematikk ved Moscow State University, og kollegene hans Keldysh og Lavrentyev begynte å lage de første datamaskinene.
Vi må forstå at vi skylder nåtidenbare fremgang til atomprosjektet. Dette skyldes først og fremst signering av en avtale som forbyr atomforsøk. Utsiktene til degradering innen atomvåpen har rettet forskerne oppmerksomhet mot forbedring av datateknologi.
- Er det slike eksempler på fremveksten av nye kunnskapsområder basert på eksisterende?
- I dag er vi en av desentrale land i utviklingen av materialvitenskap. Denne retningen oppstod fra behovet for å lage nye materialer for romprosjekter som kan operere under ekstreme forhold: stråling, store temperaturhopp og andre faktorer.
Et godt eksempel er motorturbinenluftfartøy. Bare tre land har kompetanse til å produsere slike deler. Hvis for eksempel amerikanske forskere, etter å ha kjøpt motorene våre, prøver å forstå dens struktur og demontere motoren, vil de ikke kunne gjenopprette den. Dette skyldes det faktum at bare noen få verdensmakter er i stand til å skape slike komplekse strukturer, og dette er verdig respekt.
I utviklingen av atomvåpen er viktigspaltbare materialer. Det var enten ingen slike materialer blant naturlige analoger, eller egenskapene deres passet ikke forskere nok, noe som ble den primære oppgaven for materialvitenskap.
For eksempel for å forbedre fisjonen av uran-235akademiker fra vårt institutt Mikhail Nikolaevich Tikhomirov bestemte seg for å lage en teknologi for berikelse. Det var denne teknologien som førte landet til nivået som verdens største leverandør av beriket drivstoff. På den annen side var det nødvendig å utvikle kunstige materialer som kunne splittes, slik som plutonium, som krevde oppretting av en rekke instrumenter som var nødvendige for et atomprosjekt.
Uranberikelse— en teknologisk prosess som lar deg økemassefraksjon av uran-235 isotopen. I industriell skala utføres anrikning ved bruk av uranheksafluoridgass UF6 ved bruk av metodene for elektromagnetisk isotopseparasjon, gassdiffusjon (UF6 varmes opp og føres gjennom et spesielt filter), aerodynamisk separasjon (turbulens av gass i en spesiell dyse), gassentrifugering (separasjon på grunn av sentrifugalkrefter avhengig av de absolutte forskjellene i masse), laseranrikning (lasere i urandamp eksiterer atomer av uran-235, deretter fjernes de ioniserte atomene ved hjelp av et elektrisk eller magnetisk felt). I naturen finnes den i utarmet form med en massefraksjon på 0,72%. Denne typen uran har en fisjonskjedereaksjon og relativ stabilitet, noe som tiltrakk seg oppmerksomheten til forskere. For tiden lages drivstoff til atomreaktorer av dette materialet.
I dag må vi forstå at Russland ogAmerika er et land som er i stand til å skape slike teknologier, og det er vi som har hovedkompetansen, i motsetning til andre land, som gjør oss til "nøkkelpersoner i dette spillet." Det er også viktig å forstå at vår konkurransekraft i slike komplekse høyteknologiske områder avhenger direkte av tilgjengeligheten av relevante atomvåpen, som bestemmer vår suverenitet.
Resource Disaster: Problem Solving Scenario
- Hva, bortsett fra trusselen om atomvåpen, kan ha katastrofale konsekvenser for hele verden?
- For øyeblikket er det en trusselen trend, en global utfordring for sivilisasjonen, som er farlig nettopp på grunn av dens umerkelighet. Jeg snakker om uttømming av ressurser: energi, vann og areal for avlinger. Blant disse ressursene er energi viktig, siden tilbudet er utarmet i løpet av kjøp og salg blant land, noe som absolutt vil føre til at det forsvinner. For hvert land, på dette tidspunktet, blir det en prioritet å slutte å kaste bort. Verdenspolitikk bestemmes også av kampen mellom statene om ressurser.
Problemet med uttømming av naturressurserligger i det faktum at mange av dem ikke har karakter av utvinning - eller har, men det er ikke sammenlignbart med forbruksvolumene. Miljøvernere spår at planeten i løpet av nær fremtid vil bli overveldet av en ressursmangelkrise: for eksempel vil oljereservene gå tom om 50 år, naturgass om 55 år og kull om 150 år.
Et økende antall stater starterå bruke alternative energikilder: solenergi, vind, vann, jordens varme og biodrivstoff. Solens energi brukes til å generere elektrisk og termisk energi; for dette skapes solkraftverk og solfangere som omdanner solenergi til termisk energi for en varmebærer. Vindenergi består i å konvertere vindens kinetiske energi til elektrisitet, grunnlaget for installasjonene er en vindgenerator. Kraften til vann brukes i vannkraftverk: vann virker på bladene til en turbin som genererer elektrisitet, og det bygges også tidevannsstasjoner som bruker energien til ebben og strømmen av vann i havet eller havet. Varmepumper brukes til å konvertere jordvarmen til elektrisk og termisk energi. Biodrivstoff produseres ved bearbeiding av organisk materiale.
Mikhail Kovalchuk. Foto: Åpen innovasjon
- Hvorfor befant menneskeheten seg i denne situasjonen?
- Selvfølgelig kjenner du det lukkede naturligesirkulasjon av ressurser. Naturen selv har eksistert i milliarder av år og tømmer ikke. En gang var vi en del av naturens system. Vi var en del av et soldrevet system. Bladene ble "næret" av solstrålene, og en persons liv var avhengig av solen og dens "muskelstyrke." Senere dukket det opp energikilder, som igjen brukte ressurser i store mengder. 200 år senere befinner vi oss midt i en ressurskatastrofe. Det tristeste er at det er mannen selv som har skylden for å bygge teknosfæren, som er antagonistisk mot naturen.
Ressursprognoser nåskuffende: hvis vi ikke bremser, så vil vi komme til en blodig massakre for ressurser og eksistens i en verden der det rett og slett er umulig for det moderne mennesket å overleve. Selvfølgelig er det en mulighet nå til å begynne å skape en naturlignende teknosfære for ikke å forstyrre den naturlige løpet av ting. Opprettelsen av et slikt konsept krever en symbiose av vitenskap og teknologi, nærmere bestemt integrering av teknologiske systemer i sirkulasjonen av naturressurser.
For fem år siden, Russlands presidentdiskusjonen om Kyoto-protokollen om klimagassutslipp sa at det ikke gir mening å bare håndtere en delvis løsning av miljøproblemene til sivilisasjonen. Vi trenger presserende en grunnleggende ny tilnærming til etableringen av naturlignende teknologier og finner muligheten for harmonisk sameksistens.
I desember 1997 vedtok Kyoto en internasjonalen avtale der alle utviklede land forplikter seg til å redusere eller stabilisere klimagassutslipp. Kyoto-protokollen regnes som den første globale avtalen som regulerer miljøvern. Dokumentet regulerer reduksjon av utslipp av 6 typer gasser: metan, karbondioksid, fluorkarboner, heksafluorid, lystgass og hydrofluorkarboner. For øyeblikket deltar 192 stater i Kyoto-avtalen.
12. desember 2015 ble en ny vedtatt i Parisen klimaavtale som skulle erstatte Kyoto-protokollen, som avsluttes i 2020. Paris-avtalen inkluderer krav til reduksjon av klimagassutslipp i forhold til alle stater, det er ingen kvantitative begrensninger på utslipp, en mekanisme for streng kontroll med overholdelse og håndhevingstiltak for gjennomføring er ikke beskrevet, og et økonomisk instrument blir opprettet som gjør det mulig for land å finansiere prosjekter for å redusere utslipp fra hverandre.
Et nytt syn på det vitenskapelige samfunnet
- Hva er årsaken til vår feilaktige tilnærming til teknosfæren?
- For å svare på dette spørsmålet er det bedre å nærme seg medfilosofisk synspunkt helt til begynnelsen av verdens utvikling. For mange år siden, på Newtons tid, var mennesket interessert i verden og dens struktur, men uten å forstå noe forgudet han den. Det neste trinnet var inndelingen av den store store verdenen i små deler, som det ikke lenger var vanskeligheter med. Som et resultat oppsto en smalt fokusert vitenskap og samme økonomi, som ikke samsvarer med virkeligheten. På den ene siden har menneskeheten fått en enorm mengde kunnskap som den har bygget et system fra. På den annen side, som et resultat av fragmentering av informasjon om verden, er hver spesialist så smalt fokusert at han overhodet ikke oppfatter verdensbildet av en nærliggende representant for en annen industri.
Å forklare et slikt fenomen er ganske enkelteksempel: hvis vi oppfatter det abstrakte, står ved siden av kolonnene som en retning for opplæring av spesialister, så med tilkomsten av en ny retning, blir det bare lagt til en kolonne til.
Da den dukket opp, ble kolonnen lagt til, men det er umulig å betrakte dem som en industri, siden dette er en struktur som står over næringene, og all fremdrift i dette området er direkte avhengig av datamaskinen.
Mikhail Kovalchuk. Foto: Åpen innovasjon
Senere gjorde de det samme med nanoteknologi.I dette tilfellet var feilen at nanoteknologi må betraktes som en metodikk for design av materialer av forskjellige typer gjennom atom- og molekylærregulering. Dette betyr at det også er en overindustriell struktur. Dermed blir IT og nanoteknologi sett på som stykker som sammen danner et større bilde.
En gang var det bare én vitenskap - naturvitenskap, men iSom et resultat av delingen dukket det opp en masse separate disipliner. Nå har tiden kommet for å slå sammen denne mengden av natur- og humanvitenskap til én. Vi er vitne til overføringen av de livløse til de levende, sammenslåingen av disse statene.
- Hvordan gjennomfører du teknisk en slik sammenslåing? Hva gjøres på denne måten direkte ved Kurchatov-instituttet?
- Vitenskapens nåværende stadium er i overgangen fraanalyse til syntesen av de studerte. Det er som et puslespill, du trenger bare å sette sammen et bilde fra mange disipliner. Når vi kjenner hvert "puslespill", vil vi kunne få et nytt bilde av verden, som bestemmer den nåværende trenden innen vitenskap.
Det viktigste i denne forbindelsen er nanoteknologi,slik at du kan designe det nødvendige uorganiske materialet, og deretter, som en lagkake, kan du legge til bioteknologi for å lage et hybrid halvledersubstrat. Den neste disiplinen er IT for design av en integrert krets. Og til slutt brukes kognitive teknologier for å animere systemet.
Basert på dette er det en avdeling for humanitær teknologi ved Kurchatov-instituttet. Det administreres av Dr. Yatsishina, hun er ansvarlig for å animere nye teknologier.
For eksempel når du oppretter et team med robotermålet om å skape en arbeidsstyrke er nådd, og for å redusere kostnadene må du forstå psykologien og sosiologien til en sverm eller maursverm. I et slikt tilfelle vil alt avhenge av formålet med å lage systemet. Kurchatov-instituttet har allerede laget et unikt kompleks for å lage naturlignende strukturer.