Михайло Ковальчук— президент НДЦ «Курчатовський інститут», голова Всеросійського товариства винахідників та
Національний дослідницький центр «Курчатовський інститут»- Науковий інститут, заснований академіком І. В.Курчатовим у 1943 році. Курчатовський інститут із перших днів займався розвитком ядерної енергетики. У центрі розроблено та зібрано безліч атомних установок: реактори, електростанції, підводні човни та криголами.
На що вплинуло рішення про створення атомної бомби
- Сьогодні наука багато в чому займає чільну роль. Але що відбувається з науковими знаннями і інститутами, якщо дивитися на них зсередини?
- Безсумнівно, наука зараз зазнає змін. Щоб зрозуміти, як це відбувається, важливо усвідомити її нинішнє місце розташування і грамотно розставити пріоритети. Такий підхід стосується абсолютно будь-якого напрямку діяльності. Саме пріоритети допомагають справлятися зі складнощами: ресурсними або фінансовими. Наступний важливий крок - розуміння, що існує дві категорії пріоритетів: тактичні і стратегічні. Перші відносяться до визначальних і таким, що відповідає за виживання. Тактичні пріоритети забезпечують еволюцію і модернізацію конкретних ринків або продуктів. Друга категорія пріоритетів відповідає за довгострокові цілі, що впливають на майбутнє, і за створення принципово нових технологій, перевертають все уявлення про звичному укладі життя. Такі пріоритети не обговорюються на старті, не мають прогнозів і не прив'язуються до вже наявних конкретних товарів.
Михайло Ковальчук. Фото: Відкриті інновації
Але обидві категорії тісно взаємопов'язані в суспільстві,чому існує маса прикладів в історії. Всі ми прекрасно знаємо, що 9 травня 1945 роки ми перемогли в одній з найбільш важких воєн. Перемогу нам забезпечило перевагу в оснащенні військ. СРСР став найбільш значущим державою на той момент, але через пару місяців розстановка сил змінилася.
У серпні того ж року після страшнихбомбардувань Хіросіми і Нагасакі стало зрозуміло, для чого в роки складної війни радянським урядом було прийнято рішення про реалізацію ядерної зброї. Так, в період прийняття цього рішення неможливо було уявити, що саме воно потім дозволить вирішити долю всього Радянського Союзу. Якби в військові роки не з'явився такий туманний і важкий в реалізації пріоритет, то, за планами американців, ми б були просто стерті з лиця землі, і війна була б виграна даремно.
Згідно ряду джерел, 16 травня 1944 рокуКомітет начальників штабів США зачитав уряду доповідь, в якому говорилося, що після закінчення війни СРСР стане потужною світовою державою. Це призвело б до зіткнення економічних інтересів СРСР і США. Тому відразу після закінчення Другої світової війни уряд США доручив військовим розробити план нападу на Радянський Союз.
Було складено багато таких планів, але самимНайвідомішим з них став «Дропшот», затверджений 19 грудня 1949 року. Передбачалося скинути 300 атомних і 250 тис. Тонн звичайних бомб на територію СРСР, окупувати її і розділити на чотири частини: Західна частина, Урал з Середньою Азією, Сибір і Далекий Схід. Однак в кінці 1949 року в СРСР теж була створена власна атомна бомба РДС-1. Американські військові аналітики прийшли до висновку, що під час нападу втрати авіації складуть 55%, СРСР здатний завдати у відповідь удар і дати відсіч в сухопутних боях, тому всі плани нападу були згорнуті.
Атомні бомбардування Хіросіми і Нагасаківідбулися 6 і 9 серпня 1945 року. Ядерні атаки, спрямовані проти японських міст, здійснювали американські бомбардувальники. На Хіросіму була скинута уранова бомба «Малюк» потужністю 13-18 кілотонн тротилу, а на Нагасакі - плутонієва бомба «Товстун» потужністю 21 кілотонн. Після скидання бомб Хіросіма і Нагасакі перетворилися на руїни, а жителі цих міст гинули страшною і болісною смертю. Загальна кількість жертв - більше 450 тис. Чоловік. У Хіросімі відразу від вибуху загинули, за різними оцінками, від 70 до 100 тис. Чоловік, в Нагасакі - близько 70 тис. У наступні роки люди продовжували вмирати від променевої хвороби, дані про жертви оновлюються щороку в дні вибухів. Наприклад, на 2014 рік загальна кількість жертв в Хіросімі склало 292 325 чоловік, а в Нагасакі - 165 409 чоловік.
Хіросіма після бомбардування
- Тобто кожен стратегічний пріоритет і результат його здійснення визначить майбутнє цілої цивілізації?
- Саме так, але в ситуації з американськимибомбардуваннями було лише два виходи - або відповідаємо їм, або ми пропали. Природно, мета створення ядерної зброї стала пріоритетною без будь-яких обговорень і прогнозів. 25 грудня 1946 року була запущена ланцюгова реакція, яка продемонструвала потенціал створення такого виду зброї. Через три роки нам вдалося показати світу власні успіхи і підірвати атомну бомбу, правда, випробуваннями і обмежилися, щоб не уподібнюватися нашим зарубіжним противникам.
Пізніше, 1954 року, Курчатову вдалося створити та запустити в роботу першу на планеті атомну станцію. Саме ця подія стала визначальною у розвитку світової атомної енергетики.
І це був наступний етап - термоядернаенергетика. Створення токамака в 50-х роках дозволило використовувати принцип магнітного утримання високотемпературної плазми. Токамак - це наш винахід, але сьогодні воно дозволяє будь-якій цивілізованій країні використовувати цей прообраз енергетичної машини, а значить, і новий вид передачі енергії без втрат в здійсненні руху літаків, вертольотів і навіть кораблів. Саме наша розробка зараз дозволяє активно розвиватися галузі термоядерної енергетики.
Наступним проривом наших вчених став спуск на воду в 1958 році першого радянського атомного підводного човна, що отримав назву «Ленінський комсомол», а через рік слідом за нею і атомного криголама.
25 грудня 1946 року на території СРСР було запущеноперший в Європі атомний реактор. Він був побудований під керівництвом академікаІгоря Васильовича Курчатова. На його створення витратили величезні запаси урану і графіту. Основною науковою метою конструювання стала можливість відпрацювання технологій отримання плутонію.
26 червня 1954 року в присутності Курчатова булазапущена перша в світі атомна електростанція. Вона розташована в Калузькій області, в місті Обнінську, і була підключена до загальної електричної мережі СРСР. У 2002 році перша АЕС була закрита.
Токамак, тороїдальна камера з магнітними котушками- Установка для магнітного утримання плазми, щодозволяє створити умови протікання керованого ядерного синтезу. Такий синтез дозволяє отримувати важчі атомні ядра з легенів за допомогою реакції розпаду. Головною відмінністю та гідністю токамака, що використовує магнітне поле, є застосування електричного струму. У свою чергу, струм забезпечує нагрівання плазми та утримання рівноваги. Токамак-реактор зараз розробляється в рамках міжнародного наукового проекту ITER.
Токамак
Перший атомний підводний човен «ЛенінськийКомсомол »спущена на воду 9 жовтня 1957 року. Назва човен отримала від однойменної підводного човна Північного флоту СРСР. За роки служби «Ленінський Комсомол» побував на численних завданнях: дослідження під льодами Північного Льодовитого океану, кілька перетинів точки Північного полюса і одне спливання в районі Північного полюса. Вивели підводний човен зі складу Північного флоту лише в 1991 році. У 2019 було прийнято рішення про консервацію судна з подальшим переобладнанням в музей.
Як виникла обчислювальна математика і причому тут атомний проект
- Які переваги нам принесли сьогодні ці фундаментальні досягнення в науці і техніці?
- Таких переваг безліч. Наприклад, сьогодні ми - єдина країна в світі, що має атомний криголамний флот. Його наявність забезпечує для нас доступ до високих широт, в яких знаходяться основні поклади вуглеводнів. Також мені недавно стало відомо, що наша країна в цілому має у своєму розпорядженні більше ніж половиною від світового криголамного флоту.
Нові підводні човни-криголамки, створювані вРосії можуть обслуговувати підводні комплекси видобутку нафти і газу і самостійно добувати ці корисні копалини. З ініціативи нашого інституту зараз запущено та експлуатується перша платформа з подібним підприємством.
Основною проблемою сучасного світу єнеобхідність забезпечення джерелами мегаватних потужностей, які отримують лише з ядерних технологій. А значить, без ядерної енергетики неможливо здійснити освоєння космосу.
Михайло Ковальчук. Фото: Відкриті інновації
І найпоширеніше, що можна згадати,ваші гаджети. Звичайно, ніхто не замислюється, тримаючи в руках нове диво техніки, що обчислювальна математика, основа таких пристроїв, виникла дисципліною лише через необхідність розрахунку характеристик нейтронних реакторів у 40-х у нашому інституті. Саме так обчислювальна математика стала основою розвитку майбутньої електроніки, атомного та космічного проектів.
Обчислювальнаматематика- Розділ математики, що включає завдання,пов'язані з використанням ЕОМ та комп'ютерів. До неї відносяться побудова та аналіз математичних моделей, розробка методів та алгоритмів вирішення завдань, що виникають при дослідженні моделей. У тому числі, вдосконалення ядерної зброї має спиратися на результати математичного моделювання процесів на комп'ютерах.
У процесі створення атомної бомби у Курчатівськомуінституті роботи проводилися вручну на електронно-механічних машинах, що постачаються за репарацією з Німеччини. Були важливі теоретичні дослідження, але тоді вузи та технікуми не готували фахівців із вищої математики. Теоретичні дослідження для майбутніх розрахунків проводили звичайні математики, механіки, метеорологи та інші фахівці з різних галузей, яким на ходу доводилося переучуватися. В результаті академік Соболєв відкрив першу в СРСР кафедру обчислювальної математики на механіко-математичному факультеті МДУ, а його колеги Келдиш та Лаврентьєв зайнялися створенням перших ЕОМ.
Ми повинні розуміти, що зобов'язані нинішнімпрогресом тільки атомного проекту. І перш за все пов'язано це з підписанням угоди про заборону ядерних випробувань. Перспектива деградації в області ядерної зброї перемкнула погляд вчених на вдосконалення комп'ютерних технологій.
- Чи існують подібні приклади появи нових галузей знань на основі вже наявних?
- На сьогоднішній день ми є однією зключових країн у розвитку галузі матеріалознавства. Цей напрямок виникло з необхідності створення нових матеріалів для космічних проектів, здатних працювати в екстремальних умовах: радіація, великі скачки температури і інші фактори.
Яскравим прикладом може служити турбіна двигуналітака. Всього три країни мають компетенції для випуску подібних деталей. Якщо, наприклад, американські вчені, закупивши наші двигуни, спробують зрозуміти його пристрій і розберуть двигун, то відновити вже не зможуть. Пов'язано це з тим, що тільки одиниці світових держав здатні на створення таких складних структур, і це гідно поваги.
У створенні ядерної зброї важливими єматеріали, здатні до поділу. Таких матеріалів серед природних аналогів або не було, або їх властивості недостатньо влаштовували вчених, що і стало першочерговим завданням галузі матеріалознавства.
Наприклад, для поліпшення розподілу урану-235академік з нашого інституту Михайло Миколайович Тихомиров вирішив створити технологію зі збагачення. Саме ця технологія вивела країну на рівень найбільшого світового постачальника збагаченого палива. З іншого боку, потрібно було розробити штучні матеріали, здатні до поділу, наприклад, плутоній, що зажадало створити цілий ряд приладів, необхідних для атомного проекту.
збагачення урану- технологічний процес, що дозволяє збільшитимасову частку ізотопу урану-235. У промислових масштабах збагачення здійснюється за допомогою газу гексафториду урану UF6 методами електромагнітного поділу ізотопів, газової дифузії (UF6 нагрівають і пропускають через спеціальний фільтр), аеродинамічної сепарації (завихрення газу в спеціальній форсунці), газового центрифугування (поділ за рахунок різниці в масі), лазерного збагачення (лазери у парах урану збуджують атоми урану-235, потім іонізовані атоми видаляються за допомогою електричного або магнітного поля). У природі він міститься в збідненому вигляді з часткою 0,72%. Такий вид урану має ланцюгову реакцію поділу та відносну стабільність, що й привернуло увагу вчених. Зараз паливо для ядерних реакторів створюється саме із цього матеріалу.
Сьогодні потрібно чітко розуміти, що Росія іАмерика - країни, здатні до створення таких технологій, і саме ми володіємо головними компетенціями, на відміну від інших країн, що робить нас «ключовими фігурами цієї гри». Важливо також розуміти, що наша конкурентоспроможність в таких складних високотехнічних сферах залежить безпосередньо від наявності актуального атомної зброї, яке і визначає нашу суверенність.
Ресурсна катастрофа: сценарій вирішення проблеми
- Що, крім загрози атомної зброї, може мати катастрофічні наслідки для світу в цілому?
- На даний момент з'являється загрозливатенденція, глобальний виклик перед цивілізацією, який небезпечний саме своєю непомітністю. Я говорю про вичерпність ресурсів: енергія, вода і площа для посіву. Серед цих ресурсів важлива енергетика, так як в процесі купівлі-продажу серед країн запас виснажується, що неодмінно призведе до його зникнення. У кожної країни на даний момент пріоритетним стає прагнення зупинити виснаження. Світова політика також визначається боротьбою серед держав за ресурси.
Проблема вичерпності природних ресурсівполягає в тому, що багато хто з них не мають характеру відновлення - або мають, але він не можна порівняти з обсягами споживання. Екологи прогнозують, що найближчим часом планету накриє криза нестачі ресурсів: наприклад, нафтові запаси вичерпаються через 50 років, природний газ - через 55, а вугілля - через 150.
Все більше число держав починаєвикористовувати альтернативні джерела енергії: енергію сонця, вітру, води, тепло землі і біопаливо. Енергія сонця використовується для вироблення електричної і теплової енергії, для цього створюються електростанції на сонячних батареях і сонячні колектори, що перетворюють сонячну енергію в теплову для теплоносія. Вітрова енергетика полягає в перетворенні кінетичної енергії вітру в електрику, основа установок - вітровий генератор. Сила води використовується на гідроелектростанціях: вода впливає на лопаті турбіни, що виробляє електрику, також будуються приливні станції, що використовують енергію припливів і відливів води в морі або океані. Для перетворення в електричну і теплову енергію тепла землі використовуються теплові насоси. Біопаливо утворюється в результаті переробки органічних речовин.
Михайло Ковальчук. Фото: Відкриті інновації
- Чому людство виявилося в цій ситуації?
- Звичайно, вам відомий замкнутий природнийкруговорот ресурсів. Природа сама по собі існує мільярди років і не виснажується. Колись і ми входили в систему природи. Ми були частиною системи, що працює за рахунок сонячної енергії. Листя «харчувалися» сонячними променями, а життя людини залежала від сонця і його «мускульної сили». Пізніше з'явилися джерела енергії, які, в свою чергу, використовували ресурси у величезній кількості. Через 200 років ми опинилися в самій гущі ресурсної катастрофи. Найсумніше те, що винна сама людина, що побудував техносферу, антагонічную природі.
Прогнози щодо ситуації з ресурсами заразневтішні: якщо не зменшити обороти, то ми прийдемо до кривавої бійні за ресурси і існуванню в світі, де просто неможливо вижити сучасній людині. Звичайно, існує можливість вже зараз почати створювати природоподобное техносферу, щоб не порушувати природний хід речей. У створенні такої концепції необхідний симбіоз науки і технології, точніше, інтегрування технологічних систем в природний ресурсооборот.
Ще п'ять років тому президент Росії приобговоренні Кіотського протоколу щодо викидів парникових газів сказав, що не має сенсу займатися тільки лише частковим вирішенням екологічних проблем цивілізації. Нам рішуче необхідно принципово по-новому підходити до створення природоподобное технологій і знаходити можливість гармонійного співіснування.
У грудні 1997 року в Кіото прийнято міжнароднеугода, за якою всі розвинені країни зобов'язуються скоротити або стабілізувати викиди парникових газів. Кіотський протокол вважається першим мировою угодою, що регулює охорону навколишнього середовища. Документ регламентує зниження викидів 6 видів газів: метан, вуглекислий газ, фторуглероди, гексафторид, закис азоту і фторуглеводородов. На даний момент в Кіотському угоді бере участь 192 держави.
12 грудня 2015 року в Парижі було прийнято новеУгода з клімату, який повинен був замінити Кіотський протокол, дія якого закінчується в 2020 році. Паризька хартія включає вимоги до скорочення викидів парникових газів по відношенню до всіх держав, кількісних обмежень по викидах немає, не прописаний механізм суворого контролю за його дотриманням і заходи примусу щодо його виконання, а також створюється економічний інструмент, що дозволяє країнам фінансувати проекти зі зниження викидів один у друга.
Новий погляд наукового співтовариства
- З чим же пов'язаний наш хибний підхід до техносфери?
- Для відповіді на це питання краще підійти зфілософської точки зору до самого початку освоєння світу. Багато років тому, за часів Ньютона, людині був цікавий світ і його пристрій, але нічого не зрозумівши, він його обожнив. Наступним кроком стало поділ величезного великого світу на малі частини, з якими складнощів вже не виникало. В результаті виникла вузьконаправлена наука і така ж економіка, що не відповідає реальності. З одного боку, людство отримало величезну кількість знань, з яких побудувало систему. З іншого ж - в результаті дроблення інформації про світ кожен фахівець настільки вузько спрямований, що абсолютно не сприймає картину світу поруч знаходиться представника іншої галузі.
Пояснити таке явище досить просто наприкладі: якщо сприймати абстрактні, поруч стоять стовпчики в якості напрямку підготовки фахівців, то з появою нового напряму просто додається ще один стовпчик.
Коли виникли ІТ, то стовпчик додався, але розглядати їх як галузь не можна, так як це структура, що стоїть над галузями, і весь прогрес даної сфери безпосередньо залежить від комп'ютера.
Михайло Ковальчук. Фото: Відкриті інновації
Також в подальшому вчинили і з нанотехнологіями. В даному випадку помилка була в тому, що нанотехнології потрібно розглядати як методологію конструювання матеріалів різних типів шляхом атомного і молекулярного регулювання. А значить, це також надгалузевий структура. Таким чином, ІТ і нанотехнології правильно розглядати як частини, що утворюють разом повнішу картину.
Колись була одна наука — природознавство, але ввнаслідок поділу з'явилася маса окремих дисциплін. Зараз настала епоха злиття цієї множини природничих і гуманітарних наук воєдино. Ми стаємо свідками перенесення неживого на живе, злиття цих станів.
- Як же технічно здійснити таке злиття? Що в цьому ключі робиться безпосередньо в Курчатовський інститут?
- Нинішній етап науки полягає в переході віданалізу до синтезу вивченого. Це як пазл, потрібно лише зібрати картинку з безлічі дисциплін. Знаючи кожен «пазл», ми зможемо отримати нову картину світу, що і визначає сучасний тренд науки.
Головне ж в цьому з'єднанні - нанотехнології,дозволяють сконструювати необхідний неорганічний матеріал, а далі, як листковий пиріг, можна додавати біотехнологію для створення гібридної напівпровідникової підкладки. Наступна дисципліна - ІТ, для проектування інтегральної мікросхеми. І, нарешті, когнітивні технології - для натхнення системи.
Виходячи з цього, в Курчатовський інститут існує відділ гуманітарних технологій. Ним керує доктор Яцишина, вона відповідає за натхнення нові технології.
Наприклад, при створенні колективу роботівдосягається мета створення робочої сили, а для здешевлення знадобиться розібратися в психології та соціології рою чи мурашиної зграї. У такій справі все залежатиме від мети створення системи. У Курчатівському інституті вже створено унікальний комплекс для створення структур природоподібного типу.