Mikhail Kovalchuk— Presidente do Instituto Kurchatov, Chefe da Sociedade de Inventores de Toda a Rússia e
Centro Nacional de Pesquisa "Instituto Kurchatov"- instituto científico fundado pelo acadêmico I.V.Kurchatov em 1943. Desde os primeiros dias, o Instituto Kurchatov esteve envolvido no desenvolvimento da energia nuclear. O centro desenvolveu e montou muitas instalações nucleares: reatores, usinas de energia, submarinos e quebra-gelos.
O que influenciou a decisão de criar a bomba atômica?
Hoje, a ciência em muitos aspectos ocupa um papel de liderança. Mas o que acontece com o conhecimento e as instituições científicas quando vistos de dentro?
- Sem dúvida, a ciência está passando por mudanças. Para entender como isso acontece, é importante reconhecer sua localização atual e priorizar corretamente. Essa abordagem se aplica a absolutamente qualquer área de atividade. São prioridades que ajudam a lidar com as dificuldades: recursos ou financeiras. O próximo passo importante é entender que existem duas categorias de prioridades: tática e estratégica. Os primeiros são definidores e responsáveis pela sobrevivência. As prioridades táticas permitem a evolução e modernização de mercados ou produtos específicos. A segunda categoria de prioridades é responsável pelas metas de longo prazo que afetam o futuro e pela criação de novas tecnologias fundamentalmente que revolucionam todas as idéias sobre o modo de vida usual. Tais prioridades não são discutidas no início, não têm previsões e não estão vinculadas a produtos específicos existentes.
Mikhail Kovalchuk. Foto: Inovação aberta
Mas ambas as categorias estão intimamente interconectadas na sociedade,para o qual existem muitos exemplos na história. Todos sabemos muito bem que, em 9 de maio de 1945, vencemos uma das guerras mais difíceis. A vitória foi garantida pela vantagem de equipar as tropas. A URSS tornou-se o estado mais significativo da época, mas após alguns meses o equilíbrio de poder mudou.
Em agosto daquele ano, após o terrívelApós o bombardeio de Hiroshima e Nagasaki, ficou claro por que, durante a guerra mais difícil, o governo soviético decidiu vender armas nucleares. Sim, no momento em que essa decisão foi tomada, era impossível imaginar que subsequentemente decidisse o destino de toda a União Soviética. Se uma prioridade tão vaga e difícil de implementar não tivesse aparecido nos anos de guerra, então, de acordo com os planos dos americanos, teríamos sido simplesmente varridos da face da terra, e a guerra teria sido vencida em vão.
Segundo várias fontes, 16 de maio de 1944O Comitê do Chefe do Estado-Maior dos EUA leu um relatório ao governo, que dizia que depois que a guerra terminasse, a URSS se tornaria uma poderosa potência mundial. Isso levaria a um conflito de interesses econômicos da URSS e dos EUA. Portanto, imediatamente após o fim da Segunda Guerra Mundial, o governo dos EUA instruiu os militares a desenvolver um plano de ataque à União Soviética.
Muitos desses planos foram feitos, mas porfamoso deles foi o "Dropshot", aprovado em 19 de dezembro de 1949. Deveria lançar 300 bombas atômicas e 250 mil toneladas de bombas comuns no território da URSS, ocupá-lo e dividi-lo em quatro partes: a parte ocidental, os Urais com a Ásia Central, a Sibéria e o Extremo Oriente. No entanto, no final de 1949, a URSS também criou sua própria bomba atômica, RDS-1. Analistas militares americanos concluíram que, em um ataque, as perdas da aviação seriam de 55%, a URSS poderia retaliar e revidar em batalhas terrestres, de modo que todos os planos para o ataque foram reduzidos.
Os bombardeios atômicos de Hiroshima e Nagasakiocorreu em 6 e 9 de agosto de 1945. Ataques nucleares contra cidades japonesas foram realizados por bombardeiros americanos. Uma bomba de urânio infantil com capacidade de 13 a 18 quilotons de TNT foi lançada em Hiroshima e uma bomba de plutônio "Homem gordo" com capacidade de 21 quilotons foi lançada em Nagasaki. Depois de jogar as bombas, Hiroshima e Nagasaki se transformaram em ruínas, e os habitantes dessas cidades sofreram uma morte terrível e dolorosa. O número total de vítimas é de mais de 450 mil pessoas. Em Hiroshima, a partir da explosão, segundo várias estimativas, de 70 a 100 mil pessoas morreram, em Nagasaki - cerca de 70 mil. Nos anos subsequentes, as pessoas continuaram a morrer de doença da radiação, os dados das vítimas são atualizados todos os anos nos dias das explosões. Por exemplo, em 2014, o número total de vítimas em Hiroshima era de 292 325 pessoas e em Nagasaki - 165 409 pessoas.
Hiroshima após o bombardeio
- Ou seja, cada prioridade estratégica e o resultado de sua implementação determinarão o futuro de toda uma civilização?
- Exatamente, mas em uma situação com a Americanhouve apenas duas saídas pelo bombardeio - ou as respondemos ou desaparecemos. Naturalmente, o objetivo de criar armas nucleares tornou-se uma prioridade sem nenhuma discussão e previsões. Em 25 de dezembro de 1946, foi lançada uma reação em cadeia que demonstrava o potencial para a criação desse tipo de arma. Três anos depois, conseguimos mostrar ao mundo nossos próprios sucessos e detonar a bomba atômica; no entanto, nos limitamos a testes para não nos tornarmos nossos oponentes estrangeiros.
Mais tarde, em 1954, Kurchatov conseguiu criar e colocar em operação a primeira usina nuclear do planeta. Foi este acontecimento que se tornou decisivo no desenvolvimento da energia nuclear global.
E essa foi a próxima etapa - termonuclearengenharia de energia. A criação de um tokamak nos anos 50 tornou possível o uso do princípio de confinamento magnético do plasma de alta temperatura. Tokamak é nossa invenção, mas hoje permite que qualquer país civilizado use esse protótipo da máquina de energia e, portanto, um novo tipo de transferência de energia sem perda no movimento de aeronaves, helicópteros e até navios. É o nosso desenvolvimento que agora nos permite desenvolver ativamente o setor de energia de fusão.
O próximo avanço de nossos cientistas foi o lançamento em 1958 do primeiro submarino atômico soviético, chamado "Lenin Komsomol", e um ano depois, depois dele, o quebra-gelo atômico.
Em 25 de dezembro de 1946 foi lançado no território da URSSPrimeiro reator nuclear da Europa. Foi construído sob a supervisão de um acadêmico.Igor Vasilievich Kurchatov. Grandes reservas de urânio e grafite foram gastas em sua criação. O principal objetivo científico do projeto era a possibilidade de desenvolver tecnologias para a produção de plutônio.
26 de junho de 1954 na presença de Kurchatov foia primeira usina nuclear do mundo lançada. Está localizado na região de Kaluga, na cidade de Obninsk, e estava conectado à rede elétrica geral da URSS. Em 2002, a primeira usina nuclear foi fechada.
Tokamak, câmara toroidal com bobinas magnéticas— instalação para confinamento magnético de plasma, quepermite criar condições para fusão nuclear controlada. Esta síntese permite obter núcleos atômicos mais pesados a partir de núcleos leves por meio de uma reação de decaimento. A principal diferença e vantagem de um tokamak que utiliza campo magnético é o uso de corrente elétrica. Por sua vez, a corrente garante o aquecimento do plasma e a manutenção do equilíbrio. O reator Tokamak está atualmente sendo desenvolvido como parte do projeto científico internacional ITER.
Tokamak
O primeiro submarino nuclear "LeninskyKomsomol "lançado em 9 de outubro de 1957. O nome do barco era do submarino de mesmo nome da frota do norte da URSS. Ao longo dos anos de serviço, o Leninsky Komsomol visitou inúmeras missões: exploração sob o gelo do Oceano Ártico, várias interseções do Polo Norte e uma subida no Polo Norte. O submarino foi retirado da Frota do Norte apenas em 1991. Em 2019, foi tomada uma decisão para preservar o navio com subsequente conversão em um museu.
Como surgiu a matemática computacional e onde é que o projeto atômico
- Que vantagens essas conquistas fundamentais em ciência e tecnologia nos trouxeram hoje?
- Existem muitas vantagens. Por exemplo, hoje somos o único país do mundo que possui uma frota de quebra-gelo nuclear. Sua presença nos fornece acesso a altas latitudes, nas quais estão localizados os principais depósitos de hidrocarbonetos. Além disso, fiquei sabendo recentemente que nosso país como um todo possui mais da metade da frota mundial de quebra-gelo.
Novos submarinos quebra-gelo sendo criados emA Rússia pode atender complexos subaquáticos de produção de petróleo e gás e extrair esses minerais de forma independente. Por iniciativa do nosso instituto, a primeira plataforma com tal empreendimento já foi lançada e está em operação.
O principal problema do mundo moderno éa necessidade de fornecer fontes de energia em megawatts, obtidas apenas a partir da tecnologia nuclear. Portanto, sem energia nuclear, é impossível realizar a exploração espacial.
Mikhail Kovalchuk. Foto: Inovação aberta
E a coisa mais comum que pode ser mencionada é -seus gadgets. É claro que ninguém pensa, tendo em mãos um novo milagre da tecnologia, que a matemática computacional, base de tais dispositivos, surgiu como disciplina apenas pela necessidade de calcular as características dos reatores de nêutrons na década de 40 em nosso instituto. Foi assim que a matemática computacional se tornou a base para o desenvolvimento de futuros projetos eletrônicos, nucleares e espaciais.
Informáticamatemática- um ramo da matemática que inclui problemas,relacionadas ao uso de computadores. Isso inclui a construção e análise de modelos matemáticos, o desenvolvimento de métodos e algoritmos para resolução de problemas que surgem no estudo de modelos. Em particular, o aperfeiçoamento das armas nucleares deveria basear-se nos resultados da modelagem matemática de processos em computadores.
No processo de criação de uma bomba atômica em KurchatovskyNo instituto, os trabalhos eram realizados manualmente em máquinas eletromecânicas fornecidas como reparação pela Alemanha. A pesquisa teórica era importante, mas naquela época as universidades e escolas técnicas não formavam especialistas em matemática superior. Os estudos teóricos para cálculos futuros foram realizados por matemáticos, mecânicos, meteorologistas e outros especialistas de diversas áreas, que tiveram que se reciclar em movimento. Como resultado, o acadêmico Sobolev abriu o primeiro departamento de matemática computacional da URSS na Faculdade de Mecânica e Matemática da Universidade Estadual de Moscou, e seus colegas Keldysh e Lavrentyev começaram a criar os primeiros computadores.
Devemos entender que devemoso progresso é apenas um projeto atômico. E, acima de tudo, isso se deve à assinatura de um acordo para proibir testes nucleares. A perspectiva de degradação das armas nucleares mudou o olhar dos cientistas para o aprimoramento da tecnologia da computação.
- Existem exemplos semelhantes do surgimento de novas áreas de conhecimento baseadas nas existentes?
- Hoje somos um dospaíses-chave no desenvolvimento da ciência dos materiais. Essa direção surgiu da necessidade de criar novos materiais para projetos espaciais que possam funcionar em condições extremas: radiação, grandes saltos de temperatura e outros fatores.
Um exemplo vívido é uma turbina de motoro avião. Apenas três países têm competência para produzir essas peças. Se, por exemplo, os cientistas americanos, depois de comprarem nossos motores, tentarem entender sua estrutura e desmontar o motor, eles não conseguirão se recuperar. Isso se deve ao fato de que apenas algumas potências mundiais são capazes de criar estruturas tão complexas, e isso é digno de respeito.
Na criação de armas nucleares são importantesmateriais capazes de se dividir. Tais materiais entre análogos naturais ou não existiam ou suas propriedades não eram adequadas para os cientistas, o que se tornou a tarefa primordial no campo da ciência dos materiais.
Por exemplo, para melhorar a fissão do urânio-235O acadêmico do nosso instituto Mikhail Nikolaevich Tikhomirov decidiu criar uma tecnologia de enriquecimento. Foi essa tecnologia que levou o país ao nível do maior fornecedor mundial de combustível enriquecido. Por outro lado, foi necessário desenvolver materiais artificiais capazes de fissão, por exemplo, plutônio, o que exigiu a criação de vários dispositivos necessários para o projeto atômico.
Enriquecimento de urânio— um processo tecnológico que permite aumentarfração de massa do isótopo urânio-235. Em escala industrial, o enriquecimento é realizado com hexafluoreto de urânio UF6 usando métodos de separação eletromagnética de isótopos, difusão de gás (o UF6 é aquecido e passado por um filtro especial), separação aerodinâmica (turbulência do gás em um bico especial), centrifugação de gás (separação devido a forças centrífugas dependendo das diferenças absolutas de massa), enriquecimento a laser (lasers em vapor de urânio excitam átomos de urânio-235, então os átomos ionizados são removidos usando um campo elétrico ou magnético). Na natureza, é encontrado na forma esgotada com fração de massa de 0,72%. Esse tipo de urânio possui reação em cadeia de fissão e relativa estabilidade, o que atraiu a atenção dos cientistas. Atualmente, o combustível para reatores nucleares é criado a partir desse material.
Hoje você precisa entender claramente que a Rússia eOs Estados Unidos são um país capaz de criar essas tecnologias e somos nós que temos as principais competências, diferentemente de outros países, o que nos torna "as figuras-chave deste jogo". Também é importante entender que nossa competitividade em esferas complexas de alta tecnologia depende diretamente da disponibilidade de armas atômicas atualizadas, o que determina nossa soberania.
Desastre de recursos: cenário de solução de problemas
- O que, além da ameaça de armas atômicas, pode ter consequências desastrosas para o mundo como um todo?
- No momento há uma ameaçauma tendência, um desafio global à civilização, que é perigoso justamente por causa de sua invisibilidade. Estou falando da exaustibilidade dos recursos: energia, água e a área de semeadura. Entre esses recursos, a energia é importante, porque no processo de compra e venda entre países, o estoque está esgotado, o que certamente levará ao seu desaparecimento. Para cada país, a prioridade agora é parar a exaustão. A política mundial também é determinada pela luta entre os estados por recursos.
O problema da exaustibilidade dos recursos naturaisreside no fato de que muitos deles não têm a natureza da recuperação - ou têm, mas não é comparável ao volume de consumo. Os ambientalistas prevêem que, em um futuro próximo, o planeta ficará sobrecarregado por uma crise de falta de recursos: por exemplo, as reservas de petróleo se esgotarão após 50 anos, o gás natural - após 55 e o carvão - após 150.
Um número crescente de estados está começandouse fontes alternativas de energia: a energia do sol, vento, água, calor da terra e biocombustíveis. A energia do sol é usada para gerar energia elétrica e térmica; para isso, são criadas usinas de energia solar e coletores solares que convertem a energia solar em calor para transportador de calor. A energia eólica consiste em converter a energia cinética do vento em eletricidade, a base das instalações é um gerador eólico. O poder da água é usado nas usinas hidrelétricas: a água atua nas pás de uma turbina que gera eletricidade, e também estão sendo construídas estações de maré que usam a energia das marés no mar ou no oceano. As bombas de calor são usadas para converter o calor da terra em energia elétrica e térmica. O biocombustível é formado como resultado do processamento de substâncias orgânicas.
Mikhail Kovalchuk. Foto: Inovação aberta
- Por que a humanidade acabou nessa situação?
- Claro, você conhece o ambiente natural fechadociclo de recursos. A própria natureza existe há bilhões de anos e não se esgota. Uma vez que entramos no sistema da natureza. Fazíamos parte de um sistema alimentado por energia solar. As folhas "se alimentavam" dos raios do sol, e a vida de uma pessoa dependia do sol e de sua "força muscular". Mais tarde, surgiram fontes de energia que, por sua vez, consumiram enormes quantidades de recursos. Depois de 200 anos, estávamos no meio de um desastre de recursos. O mais triste é que o próprio homem, que construiu a tecnosfera antagônica à natureza, é o culpado.
Previsões de recursos agoradecepcionante: se você não desacelerar, chegaremos a um massacre sangrento por recursos e existência em um mundo onde é simplesmente impossível para uma pessoa moderna sobreviver. É claro que agora existe uma oportunidade de começar a criar uma tecnosfera semelhante à natureza, para não atrapalhar o curso natural das coisas. A criação desse conceito requer uma simbiose entre ciência e tecnologia, mais precisamente, a integração de sistemas tecnológicos na rotatividade de recursos naturais.
Há cinco anos, o presidente da Rússia sobA discussão do Protocolo de Kyoto sobre emissões de gases de efeito estufa disse que não faz sentido lidar apenas com uma solução parcial para os problemas ambientais da civilização. Precisamos resolutamente de uma abordagem fundamentalmente nova para a criação de tecnologias semelhantes à natureza e encontramos a possibilidade de coexistência harmoniosa.
Em dezembro de 1997, Kyoto adotou um plano internacionalum acordo pelo qual todos os países desenvolvidos se comprometam a reduzir ou estabilizar as emissões de gases de efeito estufa. O Protocolo de Kyoto é considerado o primeiro acordo amigável que rege a proteção do meio ambiente. O documento regula a redução de emissões de 6 tipos de gases: metano, dióxido de carbono, fluorocarbonetos, hexafluoreto, óxido nitroso e fluorocarbonetos. Atualmente, 192 estados estão participando do Acordo de Kyoto.
12 de dezembro de 2015, em Paris, um novoacordo climático, que deveria substituir o Protocolo de Kyoto, que expira em 2020. O Acordo de Paris inclui requisitos para reduzir as emissões de gases de efeito estufa em relação a todos os estados, não há restrições quantitativas às emissões, não há mecanismo para controle rigoroso de suas medidas de conformidade e aplicação para sua implementação, bem como é criada uma ferramenta econômica que permite aos países financiar projetos para reduzir as emissões uns dos outros amigo
Uma nova visão da comunidade científica
- Qual o motivo de nossa abordagem incorreta da tecnosfera?
- Para responder a essa pergunta, é melhor ir componto de vista filosófico desde o início do desenvolvimento do mundo. Muitos anos atrás, na época de Newton, um homem estava interessado no mundo e em sua estrutura, mas sem entender nada, ele o divinizou. O próximo passo foi a divisão do enorme mundo grande em pequenas partes, com as quais as dificuldades não surgiram mais. Como resultado, surgiram ciências estreitamente focadas e a mesma economia que não correspondia à realidade. Por um lado, a humanidade recebeu uma enorme quantidade de conhecimento a partir da qual o sistema foi construído. Por outro lado, como resultado da fragmentação das informações sobre o mundo, cada especialista tem um foco tão restrito que não percebe a imagem do mundo de um representante próximo de outro setor.
Explicar esse fenômeno é bastante simples emExemplo: se tomarmos colunas abstratas adjacentes como uma direção para o treinamento de especialistas, com o advento de uma nova direção, mais uma coluna será simplesmente adicionada.
Quando a TI surgiu, uma coluna foi adicionada, mas é impossível considerá-las como um setor, pois essa é a estrutura que está acima dos setores e todo o progresso nessa área depende diretamente do computador.
Mikhail Kovalchuk. Foto: Inovação aberta
Também no futuro, eles vieram com nanotecnologia. Nesse caso, o erro foi que a nanotecnologia deveria ser considerada uma metodologia para a construção de materiais de vários tipos por regulação atômica e molecular. Isso significa que também é uma estrutura supra-setorial. Assim, TI e nanotecnologia são corretamente consideradas partes que, juntas, formam uma imagem mais completa.
Era uma vez apenas uma ciência - as ciências naturais, mas emComo resultado da divisão, surgiram muitas disciplinas separadas. Chegou agora a era da fusão desta multiplicidade de ciências naturais e humanas numa só. Estamos testemunhando a transferência do inanimado para o vivo, a fusão desses estados.
- Como realizar tecnicamente essa fusão? O que está sendo feito nesse sentido diretamente no Instituto Kurchatov?
- O estágio atual da ciência é a transição doanálise à síntese estudada. É como um quebra-cabeça, você só precisa montar uma imagem de várias disciplinas. Conhecendo cada “quebra-cabeça”, podemos ter uma nova imagem do mundo, que determina a tendência moderna da ciência.
O principal neste contexto é a nanotecnologia,permitindo construir o material inorgânico necessário e, como um bolo de camada, você pode adicionar biotecnologia para criar um substrato semicondutor híbrido. A próxima disciplina é a TI, para o projeto de um circuito integrado. E, finalmente, tecnologia cognitiva - para animar o sistema.
Nesta base, o Instituto Kurchatov possui um departamento de tecnologia humanitária. É gerenciado pela Dra. Yatsishina, ela é responsável por animar novas tecnologias.
Por exemplo, ao criar uma equipe de robôso objetivo de criar uma força de trabalho é alcançado e, para reduzir o custo, você precisará entender a psicologia e a sociologia de um enxame ou de um enxame de formigas. Nesse caso, tudo dependerá do propósito de criação do sistema. O Instituto Kurchatov já criou um complexo único para a criação de estruturas semelhantes à natureza.