Mikhail Kovalchuk, Institutul Kurchatov - privind bomba atomică și revoluția în știință

Mikhail Kovalchuk - Președinte al SIC „Institutul Kurchatov”, șeful Societății All-Russian of Inventors and

raționalizatori, în trecut - secretar științificConsiliul prezidențial pentru știință și educație. Conducând proiecte populare de televiziune științifică „Povești din viitor” și „Imagine a lumii”. Cavalier al Ordinului de Merit pentru Patria.

Centrul Național de Cercetare „Institutul Kurchatov” - Institutul Științific, fondat de academicianul I.V. Kurchatov în 1943. Institutul Kurchatov încă din primele zile s-a angajat în dezvoltarea energiei nucleare. Centrul a dezvoltat și asamblat multe instalații nucleare: reactoare, centrale electrice, submarine și spărgătoare de gheață.

Ce a influențat decizia de a crea o bombă atomică

- Astăzi, știința în multe privințe ocupă un rol principal. Dar ce se întâmplă cu cunoștințele științifice și instituțiile atunci când sunt privite din interior?

- Fără îndoială, știința suferă acum schimbări. Pentru a înțelege cum se întâmplă acest lucru, este important să recunoaștem locația actuală și să acordăm prioritate corectă. Această abordare se aplică absolut în orice domeniu de activitate. Este priorități care ajută la rezolvarea dificultăților: resurse sau financiare. Următorul pas important este să înțelegem că există două categorii de priorități: tactică și strategică. Primele sunt definitorii și responsabile pentru supraviețuire. Prioritățile tactice permit evoluția și modernizarea unor piețe sau produse specifice. Cea de-a doua categorie de priorități este responsabilă pentru obiectivele pe termen lung care afectează viitorul și pentru crearea de tehnologii fundamental noi, care să transforme toate ideile despre modul obișnuit de viață. Astfel de priorități nu sunt discutate la început, nu au previziuni și nu sunt legate de anumite produse existente.

Mikhail Kovalchuk. Foto: Open Innovation

Dar ambele categorii sunt strâns interconectate în societate,la care există multe exemple în istorie. Cu toții știm foarte bine că, pe 9 mai 1945, am câștigat unul dintre cele mai dificile războaie. Victoria a fost asigurată de avantajul echipării trupelor. URSS a devenit cel mai semnificativ stat la acea vreme, dar după câteva luni, soldul puterii s-a schimbat.

În august din acel an, după groaznicbombardarea de la Hiroshima și Nagasaki, a devenit clar de ce, în timpul celui mai dificil război, guvernul sovietic a decis să vândă arme nucleare. Da, la momentul luării acestei decizii, era imposibil de imaginat că va decide ulterior soarta întregii Uniuni Sovietice. Dacă o prioritate atât de vagă și dificil de pus în aplicare nu ar fi apărut în anii de război, atunci, conform planurilor americanilor, am fi fost ștersi pur și simplu de pe fața pământului și războiul ar fi fost câștigat în zadar.

Conform mai multor surse, 16 mai 1944Comitetul șef al Statelor Unite ale Americii a citit un raport către guvern, care spunea că după încheierea războiului, URSS va deveni o putere mondială puternică. Aceasta ar duce la o ciocnire a intereselor economice ale URSS și SUA. Prin urmare, imediat după încheierea celui de-al Doilea Război Mondial, guvernul SUA a ordonat militarilor să elaboreze un plan de atac asupra Uniunii Sovietice.

Multe astfel de planuri au fost realizate, însăfaimos dintre ei a fost „Dropshot”, aprobat la 19 decembrie 1949. Trebuia să arunce 300 de bombe atomice și 250 de mii de tone obișnuite pe teritoriul URSS, să o ocupe și să o împartă în patru părți: partea occidentală, Uralele cu Asia Centrală, Siberia și Orientul Îndepărtat. Totuși, la sfârșitul anului 1949, URSS și-a creat, de asemenea, propria bombă atomică, RDS-1. Analiștii militari americani au ajuns la concluzia că, într-un atac, pierderile din aviație ar fi de 55%, URSS a reușit să riposteze și să lupte din nou în luptele terestre, astfel că toate planurile pentru atac au fost reduse.

Bombardamentele atomice ale lui Hiroshima și Nagasakis-a produs pe 6 și 9 august 1945. Atacurile nucleare împotriva orașelor japoneze au fost efectuate de bombardieri americani. O bombă de uraniu pentru copii cu o capacitate de 13-18 kilograme de TNT a fost aruncată pe Hiroshima și o bombă de plutoniu „Fat man” cu o capacitate de 21 kilotone a fost aruncată pe Nagasaki. După ce au aruncat bombele, Hiroshima și Nagasaki s-au transformat în ruine, iar locuitorii acestor orașe au murit o moarte groaznică și dureroasă. Numărul total de victime este de peste 450 de mii de persoane. În Hiroshima, din explozie, conform diferitelor estimări, de la 70 la 100 de mii de oameni au murit, în Nagasaki - aproximativ 70 de mii. În anii următori, oamenii au continuat să moară din cauza bolilor de radiații, datele despre victime sunt actualizate în fiecare an în zilele exploziei. De exemplu, în 2014, numărul total de victime din Hiroshima a fost de 292.325, iar în Nagasaki, de 165.409.

Hiroshima după bombardament

- Adică, fiecare prioritate strategică și rezultatul implementării sale va determina viitorul unei civilizații întregi?

- Exact, dar într-o situație cu americanulbombardamentele au fost doar două ieșiri - fie le răspundem, fie am dispărut. În mod firesc, obiectivul creării armelor nucleare a devenit o prioritate fără discuții și prognoze. Pe 25 decembrie 1946, a fost lansată o reacție în lanț care a demonstrat potențialul creării acestui tip de armă. Trei ani mai târziu, am reușit să arătăm lumii propriile noastre succese și să detonăm bomba atomică, cu toate acestea, ne-am limitat la teste pentru a nu deveni ca adversarii noștri străini.

Mai târziu, în 1954, Kurchatov a reușit să creeze și să pună în funcțiune prima centrală nucleară de pe planetă. Acest eveniment a devenit decisiv în dezvoltarea energiei nucleare mondiale.

Și aceasta a fost următoarea etapă - termonuclearăinginerie electrică Crearea unui tokamak în anii 50 a făcut posibilă utilizarea principiului închiderii magnetice a plasmei la temperatură ridicată. Tokamak este invenția noastră, dar astăzi permite oricărei țări civilizate să folosească acest prototip al mașinii de energie și, prin urmare, un nou tip de transfer de energie, fără pierderi în mișcarea aeronavelor, elicopterelor și chiar nave. Dezvoltarea noastră ne permite acum să dezvoltăm în mod activ industria energiei de fuziune.

Următoarea descoperire a oamenilor de știință a fost lansarea în 1958 a primului submarin atomic sovietic, numit Lenin Komsomol, și un an mai târziu, după acesta, spărgătorul de gheață atomic.

25 decembrie 1946 în URSS a fost lansat Primul reactor nuclear al Europei. A fost construit sub supravegherea unui academician.Igor Vasilievici Kurchatov. Pentru crearea sa au fost cheltuite imense rezerve de uraniu și grafit. Principalul obiectiv științific al proiectării a fost posibilitatea dezvoltării tehnologiilor de producere a plutoniei.

26 iunie 1954 în prezența lui Kurchatov a fosta fost lansată prima centrală nucleară din lume. Acesta este situat în regiunea Kaluga, în orașul Obninsk, și a fost conectat la rețeaua electrică generală a URSS. În 2002, prima centrală nucleară a fost închisă.

Tokamak, cameră toroidă cu bobine magnetice - instalare pentru închidere cu plasmă magnetică, carevă permite să creați condiții pentru fluxul de fuziune nucleară controlată. Această sinteză vă permite să obțineți nuclei atomici mai grei din plămâni folosind reacția de descompunere. Principala diferență și avantaj al unui tokamak folosind un câmp magnetic este utilizarea curentului electric. La rândul său, curentul asigură încălzirea plasmei și menținerea echilibrului. Reactorul tokamak este în prezent dezvoltat ca parte a proiectului științific internațional ITER.

Tokamak

Primul submarin nuclear „LeninskyKomsomol "lansat la 9 octombrie 1957. Numele navei provenea de la submarinul cu același nume al Flotei de Nord a URSS. De-a lungul anilor de serviciu, Leninsky Komsomol a vizitat numeroase misiuni: explorarea sub gheața Oceanului Arctic, mai multe intersecții ale Polului Nord și o ascensiune în Polul Nord. Submarinul a fost retras din Flota de Nord abia în 1991. În 2019, s-a luat decizia de a păstra nava cu conversia ulterioară în muzeu.

Cum a apărut matematica calculațională și unde are loc proiectul atomic

- Ce avantaje ne-au adus astăzi aceste realizări fundamentale în știință și tehnologie?

- Există o mulțime de astfel de avantaje. De exemplu, astăzi suntem singura țară din lume care are o flotă atomică de deszăpezire. Prezența sa ne oferă acces la latitudini mari, în care se află principalele zăcăminte de hidrocarburi. De asemenea, am fost de curând conștient că țara noastră în ansamblu deține mai mult de jumătate din flota mondială de spargere a gheții.

Noi submarine-spărgătoare de gheață create înRusia, poate servi complexe subacvatice pentru producția de petrol și gaze și extrage în mod independent aceste minerale. La inițiativa institutului nostru, prima platformă cu o astfel de întreprindere a fost lansată și este în curs de operare.

Principala problemă a lumii moderne estenecesitatea furnizării de surse de energie de megawatt, care sunt obținute doar din tehnologia nucleară. Deci, fără energie nucleară este imposibil să se efectueze explorarea spațială.

Mikhail Kovalchuk. Foto: Open Innovation

Și cel mai obișnuit lucru de menționat estegadgeturile tale. Desigur, nimeni nu se gândește, ținând în mână un nou miracol al tehnologiei, că matematica de calcul, baza unor astfel de dispozitive, a apărut ca disciplină doar din nevoia de a calcula caracteristicile reactoarelor cu neutroni din anii 40 la institutul nostru. Astfel, matematica calculațională a devenit baza dezvoltării viitoarelor proiecte electronice, atomice și spațiale.

calcul matematică - o secțiune de matematică care include probleme legatefolosind calculatoare și computere. Include construcția și analiza modelelor matematice, dezvoltarea metodelor și algoritmilor de soluționare a problemelor apărute în studiul modelelor. Inclusiv îmbunătățirea armelor nucleare ar trebui să se bazeze pe rezultatele modelării matematice a proceselor pe computere.

În procesul de creare a unei bombe atomice la KurchatovskiLucrările la institut au fost realizate manual la mașinile electronico-mecanice furnizate prin reparații din Germania. Studiile teoretice au fost importante, dar apoi universitățile și școlile tehnice nu au pregătit specialiști în matematică superioară. Studiile teoretice pentru viitoarele calcule au fost realizate de matematicieni obișnuiți, mecanici, meteorologi și alți specialiști din diverse domenii care au trebuit să se prezinte în zbor. Drept urmare, academicianul Sobolev a deschis primul departament de matematică computațională în URSS la Facultatea de Mecanică și Matematică a Universității de Stat din Moscova, iar colegii săi Keldysh și Lavrentyev au început să creeze primele computere.

Trebuie să înțelegem că datorămprogres numai spre proiectul atomic. Și mai ales, acest lucru se datorează semnării unui acord de interzicere a testelor nucleare. Perspectiva degradării armelor nucleare a mutat privirile oamenilor de știință spre îmbunătățirea tehnologiei computerizate.

- Există exemple similare ale apariției de noi domenii de cunoaștere bazate pe cele existente?

- Astăzi suntem unul dintrețări cheie în dezvoltarea științei materialelor. Această direcție a apărut din necesitatea creării de noi materiale pentru proiecte spațiale capabile să funcționeze în condiții extreme: radiații, salturi mari de temperatură și alți factori.

Un exemplu viu este o turbină a motoruluiavionul. Doar trei țări au competența de a produce astfel de piese. Dacă, de exemplu, oamenii de știință americani, care au achiziționat motoarele noastre, încearcă să înțeleagă structura acestuia și să demonteze motorul, atunci nu vor putea să se recupereze. Acest lucru se datorează faptului că doar puține puteri mondiale sunt capabile să creeze astfel de structuri complexe, iar acest lucru este demn de respect.

În crearea armelor nucleare sunt importantemateriale capabile de diviziune. Ori nu existau astfel de materiale printre analogii naturali, ori proprietățile lor nu se potrivesc suficient oamenilor de știință, ceea ce a devenit sarcina principală a domeniului științei materialelor.

De exemplu, pentru a îmbunătăți fisiunea de uraniu-235Academicianul institutului nostru Mikhail Tikhomirov a decis să creeze o tehnologie de îmbogățire. Această tehnologie a adus țara la nivelul celui mai mare furnizor de combustibil îmbogățit din lume. Pe de altă parte, a fost necesară dezvoltarea de materiale artificiale capabile să fisioneze, de exemplu, plutoniu, care a necesitat crearea unui număr de dispozitive necesare proiectului atomic.

Îmbogățirea cu uraniu - proces tehnologic care să creascăfracția de masă a izotopului de uraniu-235. La scară industrială, îmbogățirea se realizează cu ajutorul hexafluorurii de uraniu UF6 prin separarea izotopilor electromagnetici, difuzia gazului (UF6 se încălzește și trece printr-un filtru special), separarea aerodinamică (turbulența gazului într-o duză specială), centrifugarea gazului (separarea datorată forțelor centrifuge în funcție de absolut diferențele de masă), îmbogățirea cu laser (laserele în vaporii de uraniu excită atomii de uraniu-235, apoi atomii ionizați sunt îndepărtați folosind un câmp electric sau magnetic). În natură, acesta este epuizat cu o fracție de masă de 0,72%. Acest tip de uraniu are o reacție în lanț de fisiune și o stabilitate relativă, care a atras atenția oamenilor de știință. În prezent, din acest material este creat combustibil pentru reactoarele nucleare.

Astăzi trebuie să înțelegeți clar că Rusia șiAmerica este o țară capabilă să creeze astfel de tehnologii și noi suntem cei care avem principalele competențe, spre deosebire de alte țări, ceea ce ne face „figurile cheie ale acestui joc”. De asemenea, este important să înțelegem că competitivitatea noastră în astfel de zone complexe de înaltă tehnologie depinde direct de disponibilitatea armelor atomice actualizate, ceea ce determină suveranitatea noastră.

Dezastru de resurse: scenariu de rezolvare a problemelor

- Ce, în afară de amenințarea armelor atomice, poate avea consecințe dezastruoase pentru întreaga lume?

- În momentul de față există o amenințareo tendință, o provocare globală pentru civilizație, care este periculos tocmai din cauza invizibilității sale. Vorbesc despre epuizarea resurselor: energie, apă și zona pentru însămânțare. Printre aceste resurse, energia este importantă, deoarece în procesul de cumpărare și vânzare între țări, stocul este epuizat, ceea ce va duce cu siguranță la dispariția sa. Pentru fiecare țară, prioritatea este acum să oprești epuizarea. Politica mondială este determinată și de lupta dintre state pentru resurse.

Problema epuizării resurselor naturaleconstă în faptul că multe dintre ele nu au natura recuperării - sau au, dar nu este comparabilă cu volumul consumului. Mediul ecologic prevede că în viitorul apropiat planeta va fi copleșită de o criză a lipsei de resurse: de exemplu, rezervele de petrol se vor epuiza după 50 de ani, gazul natural - după 55 de ani și cărbunele - după 150.

Un număr tot mai mare de state începefolosiți surse alternative de energie: energia soarelui, vântului, apei, căldurii pământului și biocombustibililor. Energia soarelui este utilizată pentru a genera energie electrică și termică; pentru aceasta, sunt create centrale cu energie solară și colectoare solare care transformă energia solară în căldură pentru transportorul de căldură. Energia eoliană constă în transformarea energiei cinetice a vântului în electricitate, baza instalațiilor este un generator eolian. Puterea apei este folosită la centralele hidroelectrice: apa acționează asupra lamelor unei turbine care produce energie electrică, fiind construite și stații de maree care utilizează energia mareei în mare sau ocean. Pompele de căldură sunt utilizate pentru a transforma căldura pământului în energie electrică și termică. Biocombustibilul este format ca urmare a procesării substanțelor organice.

Mikhail Kovalchuk. Foto: Open Innovation

- De ce s-a regăsit umanitatea în această situație?

- Desigur, știi naturalul închisciclul resurselor. Natura însăși există de miliarde de ani și nu este epuizată. Odată ce am intrat în sistemul naturii. Am făcut parte dintr-un sistem alimentat cu energie solară. Frunzele „s-au hrănit” de razele soarelui, iar viața unei persoane depindea de soare și de „puterea sa musculară”. Ulterior, au apărut surse de energie, care, la rândul lor, au folosit cantități enorme de resurse. După 200 de ani, am fost în mijlocul unui dezastru de resurse. Cel mai trist lucru este că vina este omul însuși, care a construit tehnosfera antagonistă naturii.

Prognozele resurselor acumdezamăgitor: dacă nu încetiniți, atunci vom ajunge la un sacrificiu sângeros pentru resurse și existență într-o lume în care pur și simplu este imposibil pentru o persoană modernă să supraviețuiască. Desigur, există acum o oportunitate de a începe să creăm o tehnosferă asemănătoare naturii, pentru a nu perturba cursul natural al lucrurilor. Crearea unui astfel de concept necesită o simbioză a științei și tehnologiei, mai precis, integrarea sistemelor tehnologice în cifra de afaceri a resurselor naturale.

În urmă cu cinci ani, președintele Rusiei în frunteDiscuția privind Protocolul de la Kyoto cu privire la emisiile de gaze cu efect de seră a spus că nu are sens să abordăm doar o soluție parțială la problemele de mediu ale civilizației. Avem nevoie hotărâtă de o abordare fundamental nouă pentru crearea tehnologiilor asemănătoare naturii și găsim posibilitatea unei coexistențe armonioase.

În decembrie 1997, Kyoto a adoptat o internaționalăun acord prin care toate țările dezvoltate se angajează să reducă sau să stabilizeze emisiile de gaze cu efect de seră. Protocolul de la Kyoto este considerat primul acord pe cale amiabilă care reglementează protecția mediului. Documentul reglementează reducerea emisiilor a 6 tipuri de gaze: metan, dioxid de carbon, fluorocarburi, hexafluorură, oxid nitru și fluorocarburi. În prezent, 192 de state participă la Acordul de la Kyoto.

12 decembrie 2015 la Paris, o nouăAcordul climatic, care trebuia să înlocuiască Protocolul de la Kyoto, care expiră în 2020. Acordul de la Paris include cerințe pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră pentru toate statele, nu există restricții cantitative la nivelul emisiilor, nu există un mecanism pentru monitorizarea strictă a conformității și a măsurilor de aplicare a acestuia și se creează un instrument economic care să permită țărilor să finanțeze proiecte pentru a reduce emisiile unul de la celălalt. altele.

O nouă viziune a comunității științifice

- Care este motivul abordării noastre eronate a tehnosferei?

- Pentru a răspunde la această întrebare, este mai bine să abordațipunct de vedere filosofic până la începutul dezvoltării lumii. Cu mulți ani în urmă, pe vremea lui Newton, un om era interesat de lume și de structura ei, dar fără a înțelege nimic, el a îndumnezeit-o. Următorul pas a fost împărțirea lumii mari mari în părți mici, cu care nu mai apărea dificultăți. Drept urmare, a apărut știința îngustă și aceeași economie care nu corespundea realității. Pe de o parte, omenirea a primit o cantitate uriașă de cunoștințe din care a fost construit sistemul. Pe de altă parte, ca urmare a fragmentării informațiilor despre lume, fiecare specialist este atât de îngust concentrat încât nu percepe imaginea lumii unui reprezentant din apropierea unei alte industrii.

A explica acest fenomen este destul de simpluexemplu: dacă luăm coloane abstracte, adiacente, ca direcție pentru instruirea specialiștilor, atunci odată cu apariția unei noi direcții, se adaugă pur și simplu o altă coloană.

Când a apărut IT, a fost adăugată o coloană, dar este imposibil să le considerăm ca o industrie, deoarece aceasta este structura care se află deasupra industriilor, iar toate progresele din acest domeniu depind direct de computer.

Mikhail Kovalchuk. Foto: Open Innovation

Tot în viitor, au venit cu nanotehnologie. În acest caz, greșeala a fost că nanotehnologia ar trebui considerată ca o metodologie pentru construcția materialelor de diferite tipuri prin reglare atomică și moleculară. Aceasta înseamnă că este, de asemenea, o structură suprasectorială. Astfel, IT-ul și nanotehnologia sunt considerate pe drept drept piese care formează împreună o imagine mai completă.

Odată a existat o singură știință - știința naturală, dar înÎn urma separării, a apărut o masă de discipline individuale. A venit epoca fuziunii acestei multitudini de științe naturale și umane. Asistăm la transferul neînsuflețitului la cei vii, la contopirea acestor state.

- Cum se realizează tehnic o astfel de fuziune? Ce se face în această linie direct la Institutul Kurchatov?

- Etapa actuală a științei este trecerea de laanaliza sintezei studiate. Este ca un puzzle, trebuie doar să adunați o imagine din mai multe discipline. Cunoscând fiecare „puzzle”, putem obține o nouă imagine a lumii, care determină tendința modernă a științei.

Principalul lucru în această legătură este nanotehnologia,permițând construirea materialului anorganic necesar și apoi, ca un tort cu strat, puteți adăuga biotehnologie pentru a crea un substrat semiconductor hibrid. Următoarea disciplină este IT, pentru proiectarea unui circuit integrat. Și în sfârșit, tehnologia cognitivă - pentru animarea sistemului.

Pe această bază, Institutul Kurchatov are un departament de tehnologie umanitară. Este gestionat de Dr. Yatsishina, ea este responsabilă cu animarea noilor tehnologii.

De exemplu, atunci când creați o echipă de roboțiObiectivul creării forței de muncă este atins și pentru a reduce costurile, trebuie să înțelegeți psihologia și sociologia unui roi sau un pachet de furnici. Într-un astfel de caz, totul va depinde de scopul creării sistemului. Un complex unic a fost deja creat la Institutul Kurchatov pentru crearea unor structuri asemănătoare naturii.