Michaił Kowalczuk- Prezes Narodowego Centrum Badawczego „Instytut Kurczatowa”, szef Ogólnorosyjskiego Towarzystwa Wynalazców i
Narodowe Centrum Badań „Instytut Kurchatov”- instytut naukowy założony przez akademika I.V.Kurczatowa w 1943 r. Instytut Kurczatowa od pierwszych dni zajmował się rozwojem energetyki jądrowej. W ośrodku opracowano i zmontowano wiele instalacji jądrowych: reaktory, elektrownie, łodzie podwodne i lodołamacze.
Co wpłynęło na decyzję o stworzeniu bomby atomowej?
- Obecnie nauka pod wieloma względami odgrywa wiodącą rolę. Ale co dzieje się z wiedzą naukową i instytucjami, gdy patrzy się na nią od wewnątrz?
- Niewątpliwie nauka przechodzi obecnie zmiany. Aby zrozumieć, jak to się dzieje, ważne jest, aby rozpoznać jego bieżącą lokalizację i odpowiednio ustalić priorytety. To podejście dotyczy absolutnie każdego obszaru działalności. Priorytety pomagają radzić sobie z trudnościami: zasoby lub finanse. Kolejnym ważnym krokiem jest zrozumienie, że istnieją dwie kategorie priorytetów: taktyczna i strategiczna. Pierwsi określają i odpowiadają za przetrwanie. Priorytety taktyczne umożliwiają ewolucję i modernizację określonych rynków lub produktów. Druga kategoria priorytetów odpowiada za długoterminowe cele, które wpływają na przyszłość, oraz za tworzenie całkowicie nowych technologii, które rewolucjonizują wszystkie idee dotyczące zwykłego stylu życia. Takie priorytety nie są omawiane na początku, nie mają prognoz i nie są powiązane z istniejącymi konkretnymi produktami.
Michaił Kowalczuk. Zdjęcie: Open Innovation
Ale obie kategorie są ze sobą ściśle powiązane,do których istnieje wiele przykładów w historii. Wszyscy dobrze wiemy, że 9 maja 1945 r. Wygraliśmy jedną z najtrudniejszych wojen. Zwycięstwo zapewniła przewaga w wyposażeniu żołnierzy. ZSRR stał się wówczas najważniejszym państwem, ale po kilku miesiącach zmienił się układ sił.
W sierpniu tego roku po strasznychpo bombardowaniu Hiroszimy i Nagasaki stało się jasne, dlaczego w najtrudniejszej wojnie rząd radziecki postanowił sprzedać broń nuklearną. Tak, w chwili podjęcia tej decyzji nie można było sobie wyobrazić, że to ona decyduje o losie całego Związku Radzieckiego. Gdyby tak niejasny i trudny do realizacji priorytet nie pojawił się w latach wojny, zgodnie z planami Amerykanów zostalibyśmy po prostu zmieceni z powierzchni ziemi, a wojna wygrałaby na próżno.
Według wielu źródeł, 16 maja 1944 rAmerykański szef komitetu sztabowego odczytał raport dla rządu, który stwierdził, że po zakończeniu wojny ZSRR stanie się potężną potęgą światową. Doprowadziłoby to do zderzenia interesów gospodarczych ZSRR i USA. Dlatego zaraz po zakończeniu II wojny światowej rząd USA polecił wojsku opracowanie planu ataku na Związek Radziecki.
Wiele takich planów zostało opracowanych, ale przezznanym z nich był „Dropshot”, zatwierdzony 19 grudnia 1949 r. Miał zrzucić 300 atomowych i 250 tysięcy ton zwykłych bomb na terytorium ZSRR, zająć je i podzielić na cztery części: część zachodnią, Ural z Azją Środkową, Syberię i Daleki Wschód. Jednak pod koniec 1949 r. ZSRR stworzył również własną bombę atomową RDS-1. Amerykańscy analitycy wojskowi stwierdzili, że podczas ataku straty w lotnictwie wyniosłyby 55%, ZSRR był w stanie zemścić się i walczyć w bitwach lądowych, więc wszystkie plany ataku zostały ograniczone.
Bombardowania atomowe w Hiroszimie i Nagasakinastąpił 6 i 9 sierpnia 1945 r. Ataki nuklearne na japońskie miasta były przeprowadzane przez amerykańskie bombowce. Na Hiroszimę zrzucono dziecięcą bombę uranową o pojemności 13–18 kiloton TNT, a na Nagasaki zrzucono bombę plutonową „Grubas” o pojemności 21 kiloton. Po zrzuceniu bomb Hiroszima i Nagasaki zamieniły się w ruiny, a mieszkańcy tych miast ponieśli straszliwą i bolesną śmierć. Łączna liczba ofiar to ponad 450 tysięcy osób. W Hiroszimie, według eksplozji, według różnych szacunków, zginęło od 70 do 100 tysięcy osób, w Nagasaki - około 70 tysięcy W kolejnych latach ludzie nadal umierali na chorobę popromienną, dane o ofiarach są aktualizowane co roku w dniach wybuchów. Na przykład w 2014 r. Całkowita liczba ofiar w Hiroszimie wynosiła 292 325 osób, a w Nagasaki - 165 409 osób.
Hiroszima po bombardowaniu
- Czyli każdy priorytet strategiczny i wynik jego realizacji będą określać przyszłość całej cywilizacji?
- Dokładnie, ale w sytuacji z Amerykaninempo bombardowaniu były tylko dwa wyjścia - albo im odpowiemy, albo zniknęliśmy. Oczywiście cel stworzenia broni nuklearnej stał się priorytetem bez dyskusji i prognoz. 25 grudnia 1946 r. Rozpoczęła się reakcja łańcuchowa, która wykazała potencjał do stworzenia tego rodzaju broni. Trzy lata później udało nam się pokazać światu nasze własne sukcesy i zdetonować bombę atomową, jednak ograniczyliśmy się do testów, aby nie stać się jak nasi zagraniczni przeciwnicy.
Później, w 1954 r., Kurchatovowi udało się stworzyć i uruchomić pierwszą elektrownię jądrową na świecie. To właśnie to wydarzenie zadecydowało o rozwoju światowej energetyki jądrowej.
I to był kolejny etap - termojądrowyenergetyka. Stworzenie tokamaka w latach 50. umożliwiło zastosowanie zasady magnetycznego zamknięcia plazmy wysokotemperaturowej. Tokamak jest naszym wynalazkiem, ale dziś pozwala każdemu cywilizowanemu krajowi na użycie tego prototypu maszyny energetycznej, a zatem nowego rodzaju transferu energii bez strat w ruchu samolotów, śmigłowców, a nawet statków. To nasz rozwój pozwala nam obecnie aktywnie rozwijać przemysł energii syntezy jądrowej.
Kolejnym przełomem naszych naukowców było wystrzelenie w 1958 r. Pierwszego radzieckiego atomowego okrętu podwodnego o nazwie „Lenin Komsomol”, a rok później - lodołamacza atomowego.
25 grudnia 1946 roku został zwodowany na terytorium ZSRRPierwszy w Europie reaktor jądrowy. Został zbudowany pod nadzorem akademika.Igor Wasiliewicz Kurchatov. Ogromne rezerwy uranu i grafitu zostały wydane na jego powstanie. Głównym naukowym celem projektu była możliwość opracowania technologii produkcji plutonu.
26 czerwca 1954 r. W obecności Kurchatova byłuruchomienie pierwszej na świecie elektrowni jądrowej. Znajduje się w regionie Kaługa, w mieście Obnińsk, i został podłączony do ogólnej sieci elektrycznej ZSRR. W 2002 r. Pierwsza elektrownia jądrowa została zamknięta.
Tokamak, komora toroidalna z cewkami magnetycznymi— instalacja do utrzymywania plazmy magnetycznej, którapozwala stworzyć warunki do kontrolowanej syntezy jądrowej. Synteza ta umożliwia otrzymanie cięższych jąder atomowych z lekkich w wyniku reakcji rozpadu. Główną różnicą i zaletą tokamaka wykorzystującego pole magnetyczne jest wykorzystanie prądu elektrycznego. Z kolei prąd zapewnia ogrzewanie plazmy i utrzymanie równowagi. Reaktor Tokamak jest obecnie rozwijany w ramach międzynarodowego projektu naukowego ITER.
Tokamak
Pierwszy atomowy okręt podwodny „LeninskyKomsomol ”wystartował 9 października 1957 r. Nazwa łodzi pochodzi od okrętu podwodnego o tej samej nazwie Floty Północnej ZSRR. Przez lata służby Leninsky Komsomol odwiedził wiele misji: eksplorację pod lodem Oceanu Arktycznego, kilka skrzyżowań Bieguna Północnego i jedno wejście na Biegunie Północnym. Okręt podwodny został wycofany z Floty Północnej dopiero w 1991 roku. W 2019 r. Podjęto decyzję o zachowaniu statku z późniejszą konwersją do muzeum.
Jak doszło do matematyki obliczeniowej i gdzie jest projekt atomowy
- Jakie zalety przyniosły nam dziś te fundamentalne osiągnięcia w nauce i technologii?
- Istnieje wiele takich zalet. Na przykład, dzisiaj jesteśmy jedynym krajem na świecie, który posiada flotę lodołamaczy. Jego obecność zapewnia nam dostęp do dużych szerokości geograficznych, w których znajdują się główne złoża węglowodorów. Niedawno dowiedziałem się również, że nasz kraj jako całość ma ponad połowę światowej floty lodołamaczy.
Powstają nowe lodołamaczeRosja może obsługiwać podwodne kompleksy wydobywcze ropy i gazu oraz samodzielnie wydobywać te minerały. Z inicjatywy naszego instytutu została uruchomiona i funkcjonuje pierwsza platforma z takim przedsięwzięciem.
Głównym problemem współczesnego świata jestpotrzeba zapewnienia megawatowych źródeł energii, które są uzyskiwane wyłącznie z technologii jądrowej. Zatem bez energii jądrowej nie można przeprowadzić eksploracji kosmosu.
Michaił Kowalczuk. Zdjęcie: Open Innovation
A najczęstszą rzeczą, o której można wspomnieć, jest -swoje gadżety. Oczywiście nikt nie myśli, trzymając w rękach nowy cud techniki, że matematyka obliczeniowa, będąca podstawą takich urządzeń, powstała jako dyscyplina tylko z powodu konieczności obliczania charakterystyk reaktorów neutronowych w latach 40. w naszym instytucie. W ten sposób matematyka obliczeniowa stała się podstawą rozwoju przyszłych projektów elektronicznych, nuklearnych i kosmicznych.
Przetwarzanie danychmatematyka- dział matematyki obejmujący problemy,związane z użytkowaniem komputerów. Obejmuje to budowę i analizę modeli matematycznych, opracowywanie metod i algorytmów rozwiązywania problemów pojawiających się podczas badania modeli. W szczególności doskonalenie broni nuklearnej powinno opierać się na wynikach matematycznego modelowania procesów na komputerach.
W procesie tworzenia bomby atomowej w KurczatowskimW instytucie prace wykonywano ręcznie na maszynach elektroniczno-mechanicznych dostarczanych w ramach naprawy z Niemiec. Badania teoretyczne były ważne, ale w tamtym czasie uniwersytety i szkoły techniczne nie kształciły specjalistów z matematyki wyższej. Badania teoretyczne dotyczące przyszłych obliczeń przeprowadzili zwykli matematycy, mechanicy, meteorolodzy i inni specjaliści z różnych dziedzin, którzy musieli przekwalifikowywać się w drodze. W rezultacie akademik Sobolew otworzył pierwszy wydział matematyki obliczeniowej w ZSRR na Wydziale Mechaniki i Matematyki Uniwersytetu Moskiewskiego, a jego koledzy Keldysh i Ławrentiew rozpoczęli tworzenie pierwszych komputerów.
Musimy zrozumieć, że jesteśmy winnipostęp jest tylko projektem atomowym. A przede wszystkim wynika to z podpisania umowy o zakazie prób jądrowych. Perspektywa degradacji broni jądrowej zmieniła spojrzenie naukowców na poprawę technologii komputerowej.
- Czy istnieją podobne przykłady pojawienia się nowych obszarów wiedzy opartych na istniejących?
- Dzisiaj jesteśmy jednym z nichkluczowe kraje w rozwoju inżynierii materiałowej. Kierunek ten wynikał z potrzeby tworzenia nowych materiałów do projektów kosmicznych, które mogłyby pracować w ekstremalnych warunkach: promieniowanie, duże skoki temperatury i inne czynniki.
Żywym przykładem jest turbina silnikowasamolot. Tylko trzy kraje mają kompetencje do produkcji takich części. Jeśli na przykład amerykańscy naukowcy, kupiwszy nasze silniki, spróbują zrozumieć jego strukturę i zdemontować silnik, nie będą w stanie się zregenerować. Wynika to z faktu, że tylko kilka światowych mocarstw jest w stanie stworzyć tak złożone struktury i jest to godne szacunku.
W tworzeniu broni nuklearnej są ważnemateriały zdolne do podziału. Takie materiały wśród naturalnych analogów albo nie istniały, albo ich właściwości nie były wystarczająco odpowiednie dla naukowców, co stało się nadrzędnym zadaniem w dziedzinie inżynierii materiałowej.
Na przykład, aby poprawić rozszczepienie uranu-235Naukowiec z naszego instytutu Michaił Nikołajewicz Tichomirow postanowił stworzyć technologię wzbogacania. To właśnie ta technologia doprowadziła kraj do poziomu największego na świecie dostawcy wzbogaconego paliwa. Z drugiej strony konieczne było opracowanie sztucznych materiałów zdolnych do rozszczepienia, na przykład plutonu, co wymagało stworzenia szeregu urządzeń niezbędnych do projektu atomowego.
Wzbogacanie uranu— proces technologiczny, który pozwala na wzrostudział masowy izotopu uranu-235. Na skalę przemysłową wzbogacanie odbywa się za pomocą gazowego sześciofluorku uranu UF6 z wykorzystaniem metod elektromagnetycznej separacji izotopów, dyfuzji gazu (UF6 jest podgrzewany i przepuszczany przez specjalny filtr), separacji aerodynamicznej (turbulencja gazu w specjalnej dyszy), wirowania gazu (separacja na skutek sił odśrodkowych w zależności od bezwzględnych różnic mas), wzbogacanie laserowe (lasery w parach uranu wzbudzają atomy uranu-235, następnie zjonizowane atomy są usuwane za pomocą pola elektrycznego lub magnetycznego). W naturze występuje w postaci zubożonej o ułamku masowym 0,72%. Ten rodzaj uranu charakteryzuje się reakcją łańcuchową rozszczepienia i względną stabilnością, co przyciągnęło uwagę naukowców. Obecnie z tego materiału powstaje paliwo do reaktorów jądrowych.
Dzisiaj musisz jasno zrozumieć, że Rosja iAmeryka jest krajem zdolnym do tworzenia takich technologii i to my, w przeciwieństwie do innych krajów, mamy główne kompetencje, co czyni nas „kluczowymi postaciami tej gry”. Ważne jest również, aby zrozumieć, że nasza konkurencyjność w tak złożonych obszarach zaawansowanych technologii zależy bezpośrednio od dostępności nowoczesnej broni atomowej, co determinuje naszą suwerenność.
Katastrofa zasobów: scenariusz rozwiązywania problemów
- Co oprócz zagrożenia ze strony broni atomowej może mieć katastrofalne konsekwencje dla całego świata?
- W tej chwili jest groźnytrend, globalne wyzwanie dla cywilizacji, które jest niebezpieczne właśnie ze względu na swoją niewidzialność. Mówię o wyczerpywalności zasobów: energii, wody i obszaru do siewu. Spośród tych zasobów energia jest ważna, ponieważ w procesie kupna i sprzedaży między krajami zapasy wyczerpują się, co z pewnością doprowadzi do ich zaniku. Dla każdego kraju priorytetem jest teraz powstrzymanie wyczerpania. Polityka światowa jest również zdeterminowana walką państw o zasoby.
Problem wyczerpania zasobów naturalnychpolega na tym, że wiele z nich nie ma charakteru odzyskiwania - lub tak, ale nie jest to porównywalne z wielkością konsumpcji. Ekolodzy przewidują, że w najbliższej przyszłości planeta zostanie przytłoczona kryzysem braku zasobów: na przykład zasoby ropy wyczerpią się po 50 latach, gaz ziemny - po 55, a węgiel - po 150.
Zaczyna się rosnąca liczba stanówużywaj alternatywnych źródeł energii: energii słońca, wiatru, wody, ciepła ziemi i biopaliw. Energia słoneczna jest wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej; w tym celu powstają elektrownie słoneczne i kolektory słoneczne, które przekształcają energię słoneczną w ciepło dla nośnika ciepła. Energia wiatru polega na zamianie energii kinetycznej wiatru na energię elektryczną, podstawą instalacji jest generator wiatru. Energia wody jest wykorzystywana w elektrowniach wodnych: woda działa na łopatki turbiny wytwarzającej energię elektryczną, budowane są również stacje pływowe wykorzystujące energię pływów w morzu lub oceanie. Pompy ciepła służą do przekształcania ciepła ziemi w energię elektryczną i cieplną. Biopaliwo powstaje w wyniku przetwarzania substancji organicznych.
Michaił Kowalczuk. Zdjęcie: Open Innovation
- Dlaczego ludzkość znalazła się w takiej sytuacji?
- Oczywiście, znasz zamknięty naturalnycykl zasobów. Sama przyroda istnieje od miliardów lat i nie jest wyczerpana. Kiedyś weszliśmy w system natury. Byliśmy częścią systemu zasilanego energią słoneczną. Liście „karmiono” promieniami słońca, a życie człowieka zależało od słońca i jego „siły mięśniowej”. Później pojawiły się źródła energii, które z kolei zużywały ogromne ilości zasobów. Po 200 latach byliśmy w trakcie katastrofy zasobów. Najsmutniejsze jest to, że winien jest sam człowiek, który zbudował technosferę antagonistyczną wobec natury.
Prognozy zasobów terazrozczarowanie: jeśli nie zwolnicie, dojdziemy do krwawej rzezi w poszukiwaniu zasobów i egzystencji w świecie, w którym współczesna osoba po prostu nie jest w stanie przeżyć. Oczywiście istnieje teraz możliwość, aby zacząć tworzyć podobną do natury technosferę, aby nie zakłócać naturalnego biegu rzeczy. Stworzenie takiej koncepcji wymaga symbiozy nauki i technologii, a ściślej integracji systemów technologicznych z obrotem zasobami naturalnymi.
Pięć lat temu prezydent Rosji podDyskusja na temat protokołu z Kioto w sprawie emisji gazów cieplarnianych powiedziała, że nie ma sensu zajmować się jedynie częściowym rozwiązaniem problemów środowiskowych cywilizacji. Zdecydowanie potrzebujemy całkowicie nowego podejścia do tworzenia technologii podobnych do natury i znajdujemy możliwość harmonijnego współistnienia.
W grudniu 1997 r. Kioto przyjęło międzynarodowąporozumienie, na mocy którego wszystkie kraje rozwinięte zobowiązują się do ograniczenia lub stabilizacji emisji gazów cieplarnianych. Protokół z Kioto jest uważany za pierwszą polubowną umowę regulującą ochronę środowiska. Dokument reguluje redukcję emisji 6 rodzajów gazów: metanu, dwutlenku węgla, fluorowęglowodorów, heksafluorku, podtlenku azotu i fluorowęglowodorów. Obecnie 192 państwa uczestniczą w porozumieniu z Kioto.
12 grudnia 2015 r. W Paryżu, nowyporozumienie klimatyczne, które miało zastąpić protokół z Kioto, który wygasa w 2020 r. Porozumienie paryskie zawiera wymogi dotyczące ograniczenia emisji gazów cieplarnianych w odniesieniu do wszystkich państw, nie ma ograniczeń ilościowych w zakresie emisji, nie ma mechanizmu ścisłej kontroli jego zgodności i środków wykonawczych w celu jego wdrożenia, a także tworzony jest instrument ekonomiczny, który umożliwia krajom finansowanie projektów w celu zmniejszenia emisji między sobą przyjacielu.
Nowe spojrzenie na społeczność naukową
- Jaki jest powód naszego błędnego podejścia do technosfery?
- Aby odpowiedzieć na to pytanie, lepiej jest iśćfilozoficzny punkt widzenia na samym początku rozwoju świata. Wiele lat temu, w czasach Newtona, człowiek interesował się światem i jego strukturą, ale niczego nie rozumiejąc, deifikował go. Następnym krokiem był podział wielkiego wielkiego świata na małe części, z którymi trudności już nie wynikały. W rezultacie powstały wąsko skoncentrowane nauki i ta sama ekonomia, która nie odpowiadała rzeczywistości. Z jednej strony ludzkość otrzymała ogromną wiedzę, na podstawie której zbudowano system. Z drugiej strony, w wyniku rozdrobnienia informacji o świecie, każdy specjalista jest tak wąsko skoncentrowany, że nie dostrzega obrazu świata pobliskiego przedstawiciela innej branży.
Wyjaśnienie tego zjawiska jest dość prostePrzykład: jeśli weźmiemy abstrakcyjne, sąsiednie kolumny jako kierunek dla specjalistów szkoleniowych, to wraz z nadejściem nowego kierunku po prostu dodaje się jeszcze jedną kolumnę.
Kiedy pojawiła się IT, dodano kolumnę, ale nie można uznać ich za branżę, ponieważ jest to struktura ponad branżami, a cały postęp w tej dziedzinie zależy bezpośrednio od komputera.
Michaił Kowalczuk. Zdjęcie: Open Innovation
Również w przyszłości pojawiły się z nanotechnologią. W tym przypadku błąd polegał na tym, że nanotechnologię należy uznać za metodologię budowy materiałów różnego rodzaju na drodze regulacji atomowej i molekularnej. Oznacza to, że jest to również struktura ponadsektorowa. Dlatego informatyka i nanotechnologia słusznie są uważane za części, które razem tworzą bardziej kompletny obraz.
Dawno, dawno temu istniała tylko jedna nauka – nauki przyrodnicze, ale wW wyniku podziału powstała masa odrębnych dyscyplin. Nadeszła era połączenia tej wielości nauk przyrodniczych i humanistycznych w jedną. Jesteśmy świadkami przeniesienia nieożywionego do żywego, połączenia tych stanów.
- Jak technicznie przeprowadzić takie połączenie? Co robi się w tym duchu bezpośrednio w Instytucie Kurchatova?
- Obecny etap nauki to przejście odanaliza do analizowanej syntezy. To jak łamigłówka, wystarczy złożyć obraz z wielu dyscyplin. Znając każdą „łamigłówkę”, możemy uzyskać nowy obraz świata, który determinuje współczesny nurt nauki.
Najważniejsze w tym kontekście jest nanotechnologia,pozwalając skonstruować wymagany materiał nieorganiczny, a następnie, podobnie jak ciasto warstwowe, można dodać biotechnologię, aby utworzyć hybrydowe podłoże półprzewodnikowe. Kolejną dyscypliną jest informatyka do projektowania układów scalonych. I wreszcie technologia kognitywna - do animowania systemu.
Na tej podstawie Instytut Kurchatova ma dział technologii humanitarnej. Zarządza nią dr Yatsishina, odpowiedzialna za animację nowych technologii.
Na przykład podczas tworzenia zespołu robotówcel, jakim jest stworzenie siły roboczej, został osiągnięty, a aby obniżyć koszty, trzeba zrozumieć psychologię i socjologię roju lub roju mrówek. W takim przypadku wszystko będzie zależeć od celu tworzenia systemu. Instytut Kurchatova stworzył już unikalny kompleks do tworzenia struktur przypominających naturę.