Атомная эпоха

АЭС снабжают энергией каждую пятую лампочку в стране. Фото © Росатом

Атомная отрасль России сегодня – не только ядерный щит страны и лидер в производстве электроэнергии, но и источник спасительных радиофармпрепаратов, передовых материалов, цифровых технологий завтрашнего дня. Компетенции Росатома востребованы в освоении Арктики и обращении с самыми опасными отходами, разработке квантового компьютера и перспективных направлений в энергетике. За почти 80-летнюю историю создана не просто крупнейшая экономическая, научная, технологическая индустрия, а почти государство в государстве.

Двигателем научно-технического прогресса иногда называют военные технологии, и применительно к начальному развитию атомной отрасли это применимо на все сто. Ровно 77 лет назад, 20 августа 1945 года, Госкомитетом обороны (ГКО) СССР было принято постановление о создании Первого главного управления при Совете народных комиссаров СССР для руководства работами по атомному проекту. Это случилось спустя всего две недели после атомной бомбардировки Хиросимы: ядерную монополию США, угрожавшую существованию СССР, необходимо было разрушить. Наработки имелись: за три года до этого ГКО поручил Академии наук организовать работы по исследованию расщепления ядра урана (28 сентября – 80-летие этого исторического события).

В результате в 1949 году благодаря самоотверженной работе советских ученых и конструкторов было проведено успешное испытание первой советской атомной бомбы РДС-1. Это не просто вывело оборонные возможности Советского Союза на качественно новый уровень, но и в корне изменило всю геополитическую реальность, обеспечило безопасность нашей страны и глобальный мир на планете. Испытания в 1961 году знаменитой «Царь-бомбы» – термоядерного боеприпаса АН602 мощностью более 50 Мт – показали бессмысленность военного противостояния. На решение оборонных задач прежде всего была направлена и разработка ядерной силовой установки, завершившаяся спуском на воду в 1957 году первой советской атомной подводной лодки К-3 «Ленинский комсомол».

При этом именно советская наука, конструкторская мысль и промышленность показали всему миру, что атом может и должен быть в первую очередь мирным. Советские ученые стали первопроходцами в использовании атомной энергии для созидания: в 1954 году в Обнинске была запущена первая в мире АЭС. В 1959 году поднят флаг над первым в мире атомным ледоколом «Ленин». В 1967 году запущен крупнейший в мире ускоритель протонов, который вывел нашу страну в лидеры исследований в области физики высоких энергий. А в 1968 году на советской установке токамак Т-3 для исследования реакции термоядерного синтеза был установлен мировой рекорд нагрева плазмы до 11,6 млн градусов Цельсия. Слово «токамак» (тороидальная камера с магнитными катушками) наряду со словом «спутник» без перевода вошло во все языки мира, такие термоядерные установки стали строить во многих странах.

Сейчас всем гигантским атомным хозяйством страны управляет госкорпорация «Росатом», которой в декабре исполнится 15 лет. Госкорпорация состоит из 14 дивизионов и объединяет более 350 предприятий и организаций с количеством сотрудников более 300 тыс. человек. И это не только вся цепочка ядерного цикла от добычи природного урана до вывода атомных объектов из эксплуатации, но и многочисленные ответвления, где востребованы и с успехом применяются высокие компетенции атомщиков – от производства инновационной ядерной и неядерной продукции до развития Северного морского пути и обращения с опасными отходами.

В России действуют 37 энергоблоков на 11 АЭС, их доля в общей выработке составляет примерно 20% – условно говоря, каждая пятая лампочка в стране горит от энергии, выработанной атомными станциями. Сейчас строятся три новых энергоблока, а в мире в 12 странах на разной стадии реализации находятся еще 35. Каждая станция – «штучный» продукт: при ее сооружении нужно учесть множество факторов – климат, географическое положение, сейсмику, особенности местных энергосетей, культурные особенности страны и многое другое.

Некоторые российские атомные станции уникальны и развивают перспективные направления в отрасли. Например, на Белоярской АЭС работают единственные в мире промышленные реакторы на быстрых нейтронах. Установки такого типа открывают практически неисчерпаемые возможности для использования ядерного топлива. С 2011 года Росатом реализует проект «Прорыв» по замыканию топливного цикла на базе таких реакторов. В 2021 году в рамках проекта начато строительство реактора на быстрых нейтронах БРЕСТ-300 со свинцовым теплоносителем.

Кроме того, Россия – единственная страна, эксплуатирующая реакторы малой мощности, причем в виде плавучей АЭС – это ПАТЭС «Академик Ломоносов» на Чукотке мощностью 70 МВт. У малых станций большое будущее. На Чукотку госкорпорация поставит еще четыре модернизированных плавучих энергоблока, а в Якутии построит первую малую наземную атомную станцию с модульными реакторами.

Основой глобальной энергетики в отдаленной перспективе, возможно, станут установки термоядерного синтеза токамаки. Эта теория проверяется в проекте Международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР на юге Франции – крупнейшего в мире токамака, который строят 35 стран. Росатом является одним из ведущих участников проекта: российским специалистам поручено производство 25 уникальных систем будущей установки, в разработке и изготовлении оборудования ИТЭР задействованы более 35 научно-технических учреждений, предприятий и комплексов страны.

В свою очередь, атомный ледокольный флот Росатома – один из ключевых факторов освоения Арктики. Сейчас он состоит из шести судов. В 2013 году стартовало серийное строительство атомоходов нового поколения, два из которых – «Арктика» и «Сибирь» – уже эксплуатируются. Росатом наделен функцией единого оператора Северного морского пути: он отвечает за развитие всей инфраструктуры этой транспортной артерии – кратчайшего пути между Европой и Азией, обладающего огромным потенциалом для глобальной торговли.

При этом развитие атомной энергетики происходит с учетом требований безопасности и экологичности. Российские АЭС вносят заметный вклад в борьбу с глобальным потеплением: благодаря их работе ежегодно предотвращается выброс в атмосферу более 100 млн т эквивалента СО2. Станции защищены от происшествий четырьмя барьерами безопасности. При возникновении внештатных ситуаций сработает уникальная разработка российских атомщиков – «ловушка расплава», не позволяющая топливу в случае аварии выйти за пределы гермооболочки. Ни одного серьезного нарушения безопасности за время существования Росатома на российских АЭС не зафиксировано.

Российская атомная отрасль – обильный источник инноваций не только в энергетике. Например, невозможно себе представить современную медицину без ядерных технологий. С их помощью можно очень рано выявить онкологические заболевания и вылечить их тогда, когда другие способы уже бессильны. Росатом обеспечивает производство широкой линейки радиоизотопов, которые являются сырьем для изготовления радиофармацевтических препаратов: они накапливаются в пораженных болезнью тканях и разрушают их.

Предприятия госкорпорации также производят источники ионизирующего излучения, которые можно применять не только в медицинских целях. Таким излучением можно стерилизовать продукты питания, медицинские изделия и лекарства, бороться с опасными инфекциями путем обработки насекомых-переносчиков, защищать сельхозпродукцию, выявлять скрытые дефекты в изделиях и конструкциях без их разрушения, улучшать свойства различных материалов, расширяя возможности их использования, определять возраст археологических находок и многое другое. При этом объекты, подвергшиеся воздействию излучения, безопасны для человека и окружающей среды, потому что не содержат остаточной радиации.

Еще одно направление – разработка новых материалов и технологий, которые берутся на вооружение не только в атомной, но и других областях: автомобилестроении, строительстве, электроэнергетике, той же медицине. Речь идет, в частности, об аддитивных технологиях: несколько лет назад в Росатоме создали отечественный однолазерный 3D-принтер, а недавно ввели в эксплуатацию первую в России двухлазерную машину. С помощью 3D-печати госкорпорация изготавливает оборудование для АЭС, выпускает опытные детали для авиа- и двигателестроения, не так давно была разработана и напечатана малогабаритная газотурбинная установка. На специализированном участке, который сейчас создается, можно будет изготавливать индивидуальные импланты: челюсти, глазницы и т.д.

Росатом занимает первое место в России и входит в десятку мировых лидеров по производству углеродного волокна широкого сортамента. Из углекомпозитов специалисты атомных предприятий изготавливают изделия медицинского назначения (например, протезы), части разных сооружений и даже детали для гоночных мотоциклов.

Работу атомщиков невозможно представить без передовых цифровых технологий – автоматизированных систем, специальных программ по выстраиванию сложнейших моделей, суперкомпьютеров. В 2019 году госкорпорация стала центром компетенций федерального проекта «Цифровые технологии» Национальной программы «Цифровая экономика». На рынок уже выведено несколько продуктов: модули «Логос Аэро Гидро» и «Логос Тепло», программно-вычислительный комплекс «Волна», центр обработки данных «Калининский». Институты госкорпорации производят серийные суперкомпьютеры мощностью до 100 терафлопс для ведущих компаний и образовательных организаций. Ведется работа по созданию квантовых процессоров: планируется, что квантовый компьютер разработки Росатома появится до 2024 года.

К очередному дню рождения атомной отрасли российские атомщики расширили свои компетенции. Несколько лет Росатом инвестирует в ветроэнергетику: уже действуют шесть построенных им ветроэлектростанций, в том числе крупнейшая в России. В области водородной энергетики Росатом может предложить экологически чистые ядерные технологии производства водорода – в перспективе он может стать новым ключевым продуктом госкорпорации. Среди экологических проектов, выполнение которых Росатому поручено государством, – создание комплексной системы обращения с отходами I и II классов опасности (люминесцентными лампами, ртутными термометрами, батарейками, автомобильными аккумуляторами), а также ликвидация нескольких масштабных объектов накопленного экологического вреда.