Материалы портала «Научная Россия»

От ТОКАМАКА до Интернета

От ТОКАМАКА до Интернета
С президентом Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», председателем Совета ITER (2010–2012) академиком РАН Евгением Велиховым мы встретились незадолго до его 80-летия. Но когда мы вошли в кабинет, ученый сразу попросил: «Давайте т

С президентом Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», председателем Совета ITER (2010–2012) академиком РАН Евгением Велиховым мы встретились незадолго до его 80-летия. Но когда мы вошли в кабинет, ученый сразу попросил: «Давайте только не про юбилей». Мы не возражали: с патриархом российской науки всегда есть о чем поговорить.

 

 

Евгений Павлович, можете открыть секрет: у вас день рождения 2 февраля или 20 января?

— Официально — 2 февраля. Но в семье говорили, что это ошибка в записи данных, а верная дата — 20 января. Но раз в паспорте записано 2.02., будем придерживаться этой версии.

— У вас была стремительная карьера. В 1961 г. поступаете после аспирантуры в Курчатовский институт, в 1968 г. вы уже профессор и член-корреспондент академии наук, в 1970-х гг. — вице-президент АН СССР. Как вам это удавалось?

— Тут много факторов. Мы с друзьями недавно вспоминали профессора Юрия Владимировича Гапонова, он работал и в Курчатовском институте. Замечательный человек, он организовывал в МГУ самодеятельность, поставил оперу «Архимед», устроил встречи с Нильсом Бором, Львом Давидовичем Ландау. Он обладал большим научным и организационным потенциалом. Мы вместе учились. Но так получилось, что его не выбрали ни в членкоры, ни в академики. Тут многое связано со всякого рода случайными обстоятельствами.

ТЕРМОЯД

— Вы считаетесь одним из ведущих специалистов по термоядерной энергетике.

— Термоядерной энергетики как таковой не существует. Энергетика — это отрасль промышленности, которая производит энергию как продукт. Есть термоядерный синтез — физическое явление, связанное с термоядерной реакцией изотопов водорода. Самым ясный и мощный термоядерный реактор — наше Солнце. Вся энергия, которую мы используем, и электрическая, и ядерная, и уголь, и газ, и нефть и все возобновляемые источники, — это результат деятельности Солнца. Еще одна форма, с которой мы знакомы и которая давно освоена, но, к сожалению, в разрушительных целях, — термоядерная энергия в водородной бомбе. Она родилась здесь, в Курчатовском институте, но без моего участия, я тогда еще в школу ходил.

Есть интересная, еще довоенная история, связанная с именем известного тогда еще советского физика Георгия Гамова. В 1930-х гг. он был приглашен в Европу, где занялся вопросом ядерной реакции легких ядер. Он довольно быстро сообразил, что ядерная реакция, которая протекает при столкновении легких ядер, может быть использована для получения энергии. Тогда за науку и ее применение в советском правительстве отвечал Н.И. Бухарин. В 1932 г. Гамов на одной из лекций рассказал о своих идеях в области получения термоядерной энергии и заинтересовал этой идеей Бухарина. Гамов объяснил, что для ее воплощения нужно провести исследования: создать очень мощный разряд, сравнимый с мощностью всей московской электрической сети. И Бухарин предложил предоставить в распоряжение Гамова на несколько минут ночью всю московскую энергомощность, чтобы он смог ее направить в очень тонкую медную проволочку, насыщенную маленькими «пузырьками» водорода и лития, тем самым создав контролируемую термоядерную реакцию. Представляете, включиться в московскую сеть и сделать то, что мы сейчас называем пинч-эффектом? «Я решил отклонить это предложение, — писал Гамов в своих воспоминаниях, — и я рад, что так поступил, т.к. это не сработало бы». Потом он эмигрировал и уже в США успешно занимался астрофизикой.

— А что в этой области происходило в Курчатовском институте?

После успешного испытания в августе 1949 г. первой советской ядерной бомбы ученые занялись термоядерной реакцией. Тогда институт еще назывался ЛИПАН (Лаборатория измерительных приборов АН СССР). Большие научные успехи были у коллектива А.Д. Сахарова и И.Е. Тамма, но они привязывали свои работы к ядерному взрыву, пока не появилась одна интересная докладная. Сержант Советской Армии Лаврентьев, служивший на Сахалине, направил в ЦК ВКП(б) письмо, содержащее предложение по электростатическому удержанию ядер дейтерия двумя сферическими сетками под отрицательным и положительным потенциалом. Лаврентьев был абсолютным самородком, самоучкой, начальство его воинской части помогало ему с получением образования, выписывало нужную литературу по ядерной физике и поддержало в написании и отправке письма об этих исследованиях Сталину.

Далее от этого высокого адресата письмо было направлено на отзыв Андрею Дмитриевичу Сахарову, который обсудил эту проблему со своим учителем Игорем Евгеньевичем Таммом. Тамм с Сахаровым скептически отнеслись к описанному сержантом Лаврентьевым методу. Но на них произвело впечатление, что он предлагал сделать то, что мы сейчас называем «ловушка», — систему, в которой находится высокотемпературная плазма, с температурой, измеряемой сотнями миллионов градусов. Реально такую плазму можно удерживать только в магнитном поле, поэтому должна быть магнитная ловушка. Довольно хитрая, потому что в простой ловушке магнитной плазма не держится.

 

— Неужели этим сержантом был создатель Новосибирского Академгородка академик Михаил Лаврентьев?

— Нет, однофамилец, Олег Лаврентьев, но в будущем тоже талантливый ученый. Предложенная им ловушка не работала, но именно он дал первоначальный толчок для начала работ по управляемому термоядерному синтезу.

Сахаров и Тамм уже к октябрю 1950 г. дали первые оценки реализации термоядерного реактора с использованием принципа магнитного удержания и предложили для этих целей концепцию установки ТОКАМАК («ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками»). Эта идея начала активно разрабатываться в Курчатовском институте. Многое сделали в этом направлении И.Н. Головин, Н.А. Явлинский. С их разработок и началась серия токамаков. Возглавить эту работу было поручено Льву Андреевичу Арцимовичу, который обладал критическим умом, все подвергал сомнению и эти свои сомнения высказывал. Затем к работам присоединились талантливые физики Курчатовского института М.А Леонтович, Б.Б. Кадомцев, В.Д. Шафранов.

На первой и второй Женевских международных конференциях по атомной энергии нашими учеными были высказаны с трибуны все основные идеи термоядерного синтеза. Наконец, в 1956 г. состоялась поездка И.В. Курчатова с Н.С. Хрущевым в Англию. В Харуэлле Курчатов выступил со своим легендарным докладом о наших планах по развитию атомной энергетики и освоению управляемого термоядерного синтеза. Именно в Курчатовском институте были созданы первые токамаки, в реальность которых западные ученые долго не верили. Академик Арцимович сделал смелый шаг, пригласив в Курчатовский институт англичан, тоже начавших заниматься проблемой удержания плазмы. Они измерили температуру в установке, которая оказалась даже выше нашей заявленной оценки: более 10 млн градусов по Цельсию. Именно наши токамаки стали основой мировой термоядерной программы, вплоть до строящегося сейчас ITER.

Перед первой заграничной поездкой М.С. Горбачева я подал ему идею предложить президенту Франции Франсуа Миттерану и мэру Парижа Жаку Шираку сотрудничество в создании термоядерного реактора на основе токамака. Было ясно, что по отдельности ни одна страна не продвинется в этом деле, потому что оно слишком сложно и непосильно для отдельных государств. Миттеран эту идею поддержал. Осенью 1986 г. Горбачев встретился с Рональдом Рейганом и тоже выдвинул идею сотрудничества в крупном проекте. Года два шло обсуждение, в результате которого родился проект ITER.

— Это был первый мирный проект по термоядерному синтезу?

— До этого был проект консенсуальной разработки термоядерного реактора, но без политического решения он не выжил. Поэтому начался проект ITER.

Вначале было четверо участников. Я взял на себя риск пригласить в ITER Евратом — Европейское сообщество по атомной энергии. У нашего Государственного комитета по использованию атомной энергии никаких отношений с ним тогда не было. Меня сразу же вызвали на ковер и в ЦК, и в министерство атомной промышленности, но я сказал, что плохо знаю английский и не понимаю, что они там говорили.

Без них нельзя было обойтись?

— Без них ITER просто не состоялся бы. Именно Евратом обеспечил сегодняшний успех проекта: у них была наиболее интересная установка — европейский токамак JET, который выступил технологической базой для продвижения ITER.

Так началась эпопея с ITER. Она тоже была не простой. Те же самые американцы одно время выходили из ITER, потом возвращались. В проект пригласили Корею, Китай, Индию. И в результате появилась та конфигурация стран-участниц, которая подписала межправительственное соглашение в Версальском дворце в присутствии президента Ширака. Это соглашение действует по сей день. Затем возник вопрос, где строить реактор. Было три основных претендента: Япония, Испания и Франция. Я по ряду причин поддерживал Японию. Но Жак Ширак и Владимир Путин приняли решение строить международный термоядерный реактор во Франции, в Провансе.

Сейчас в проекте так или иначе участвуют более двух десятков стран, ITER пережил все кризисы последнего десятилетия и продолжает развиваться. Заключено 80% контрактов, выровнена площадка в районе Кадараша, начато строительство, уже построены ряд зданий.

Программа, к сожалению, сегодня развивается не без трудностей. Все обязательства выполняют Россия и Китай — в отличие от других стран.

— Когда, по вашему мнению, ITER может заработать?

— В марте мы избираем нового директора, им согласился стать Бернар Биго, который возглавлял раньше Комиссариат по атомной энергии во Франции. Он приносит окончательно сформулированную программу ITER. На базе ITER, на этой платформе, в которую уже вложили десятки миллиардов долларов, в которой участвует весь мир, все лаборатории, и физики, и инженеры, металловеды, электрики, мы должны строить следующий вариант.

ITER не представляет собой прототип или модел термоядерной электростанции. Сейчас мы в Курчатовском институте предлагаем идею гибридного реактора. В гибридной схеме термоядерный реактор выступает в качестве источника нейтронов для наработки топлива в ядерном цикле и для дожигания минорных актинидов, т.е. продуктов деления топлива обычных ядерных реакторов.

Удивительно, но первым идею гибридной энергетики высказал Игорь Васильевич Курчатов. Еще в 1951 г. он передал Сталину письмо, ставшее достоянием общественности совсем недавно. В нем ученый писал, что практически вся энергия (приблизительно 98%), накопленная на Земле, заключена в трех элементах: уране-238, тории или взаимозаменяемом дейтерии и литии. А в оставшиеся приблизительно 2% укладываются нефть, газ и уголь. Поскольку ни уран, ни торий — не топливо, для его создания необходим внешний источник — нейтроны, а для их получения нужен термоядерный реактор. На наш взгляд, производство новых делящихся изотопов из тория и урана-238 с использованием термоядерного источника нейтронов — самый эффективный способ обеспечения атомной энергетики топливом в замкнутом цикле с минимальным радиоактивным загрязнением.

Мы прикинули: когда нам удастся преодолеть сегодняшние геополитические неприятности, тогда и Россия, и каждый из партнеров способны примерно к 2030–2035 гг. построить у себя демонстрационный завод по производству топлива. Наиболее подходящее место для этого — Россия, потому что мы сегодня главные поставщики ядерного топлива во всем мире.

РОСШЕЛЬФ

— В начале 1990-х гг. вы возглавили компанию «Росшельф». Физик-ядерщик и шельф… Какая связь?

— Я с детства был связан с «Севмашем» — самым крупным нашим судостроительным заводом. Мой отец в конце 1930-х гг. был главным монтажником на строительстве «Севмаша» и брал меня с собой. Еще в 1938 г., в три года, я был на «Севмаше», когда там собирали знаменитый 50-й цех. В нем потом было построено около сотни атомных подводных лодок. Я очень любил и люблю этот завод, это одно из величайших достояний России. В свое время Курчатовский институт занимался там созданием атомного подводного флота.

Когда началась чехарда незадолго до распада Советского Союза, мы встретились с заместителем министра нефтяной промышленности и обсудили освоение российского арктического шельфа. Были данные, что российский шельф имеет больше запасов углеводородов, чем весь Тихий океан. И «Севмаш» мог стать ключом в освоении этого шельфа. К обсуждению подключился Госплан, и идея была признана перспективной.

А раньше ее признавали бесперспективной?

— Действительно, с этой идеей я и раньше обращался к тогдашнему министру обороны Дмитрию Федоровичу Устинову. Но в те времена было такое бурное развитие атомного флота, что он мне сказал: «Ты даже не суйся на “Севмаш”». Однако настали критические годы, завод стал разваливаться, заказов у него не было. А генеральным директором там был совершенно фантастический человек — Давид Пашаев, азербайджанец и коренной сибиряк. Ясно было, что в завод нужно вложить серьезные инвестиции, чтобы создать соответствующие технологии. Такие инвестиции можно было получить только от газовых и нефтяных компаний. Тогда и возникла идея создать с ними совместную собственность.

Эту идею мы рассказали Р.И. Вяхиреву и В.С. Черномырдину. Эпопея была долгая. В качестве стратегической цели было выбрано Штокмановское нефтяное месторождение, а в качестве тактической — Приразломное.

— Почему? Насколько мне известно, Штокмановское существенно богаче.

— Да, но Приразломное проще в разработке, и значит, строительство платформы будет существенно дешевле. Мы планировали начать, заработать на нем деньги, а потом перейти к Штокмановскому. Первую часть мы выполнили, а вторую — нет. Мы решили создать компанию «Росшельф», в которой половина акционеров вносит свою собственность, а половина — средства. Вошли в нее нефтяные компании, прежде всего «Газпром». Вскоре выяснилось, что без иностранных инвестиций будет трудно. Тут нам помогли внешние связи Рэма Вяхирева. Наконец, нам удалось убедить и Б.Н. Ельцина в том, что если мы сами не начнем производить оборудование для платформы, то вся эта затея окажется бессмысленной. Ведь в итоге реальные доходы получает страна, которая сама производит оборудование. Добыча и продажа нефти — это уже совсем другая история. После этого правительство выпустило специальное постановление, и нам дали лицензии на разработку Приразломного и Штокмановского месторождений.

Кто только нам ни мешал, чего только ни происходило, какие только внешние инвесторы ни возникали, но все равно правда пробила себе дорогу.

— Платформа заработала?

— И два года уже работает. Это уникальная платформа. Почти полмиллиона тонн веса. Главное, она достаточно устойчива для будущих изменений уровня воды — это ее не заденет. Движения ледовых полей ей тоже не страшны.

Теперь на «Севмаше» появились две производственные ветви. Первая — производство платформ, другая — подводных лодок. Есть соответствующее оборудование, свои технологии и, самое главное, специалисты — инженеры, конструкторы, сварщики.

— Но сегодня при такой динамике цен на нефть оправдывают ли себя нефтяные платформы?

— Думаю, цены еще год-два будет падать, а потом начнется подъем. Когда большие компании съедят всю мелочь, в том числе и сланцевую, дело опять пойдет в гору.

— А если не пойдет?

— Пойдет. Раньше были страны развитые и страны развивающиеся, где средний доход на душу населения отличался примерно раз в десять. Если поместить на одну ось координат средний доход на душу населения, а на другую — количество людей, то должны быть два максимума; так раньше и было. А сегодня их нет, сегодня максимум один. Строго говоря, развивающихся стран нет. Они могут быть победнее, побогаче, успешные или не успешные, но все они находятся примерно в одной группе. Доход на душу населения однозначно связан с потреблением энергии. Среднее потребление постепенно выравнивается, и доход на душу населения выравнивается. Это приводит к тому, что потребление энергии будет расти фантастически.

Но нельзя все заработанные средства тратить только на нее, есть некий предел затрат на первичную энергию, принятый мировой экономикой. На сегодня он составляет менее 10%. Его превышение делает экономику страны неустойчивой.

Сейчас потребление энергии на душу населения начнет падать, но это будет не очень долго. А дальше опять начнется подъем. Поэтому шельф будет востребован, и Россия в этом отношении должна получить хороший выигрыш. Только нам нельзя терять квалификацию, опыт, специалистов. Потому что самое ценное — это интеллектуальный потенциал.

— А промышленный потенциал?

— И промышленный тоже. А ведь потерять это все очень просто. Достаточно, например, как предлагал Е.Т. Гайдар, начать производить на «Севмаше» ложки.

— В одном из интервью вы рассказывали о «городах Солнца»волшебных городах на дне океана, где люди будут работать и жить в условиях цивилизации следующего столетия.

— Если мы говорим о серьезном освоении Арктики, то самая неприятная часть Арктики — это поверхность. Там льды, волны, ветра… А на глубине тихо и спокойно.

Подводное освоение уже идет. Есть технологии, когда вы из одного месторождения добываете газ, но не поднимаете его на поверхность, а закачиваете в другое и вытесняете нефть. У нас есть реальные проекты, когда все это делается на дне морском.

— Но нужно ли там жить человеку?

— Это вопрос времени. Если будем осваивать активно — а мы будем, — то почему бы не жить? Жить там, может быть, значительно комфортнее, чем в современной Москве. Я, например, верю в то, что подводные города будут построены.

КОНВЕРГЕНЦИЯ НАУК И ТЕХНОЛОГИЙ

— Курчатовский институт сейчас ассоциируется не только с ядерной энергетикой, но еще и с таким волшебным словом — НБИКС-технологии. В этой аббревиатуре вам какая буква ближе?

— Что значит «какая ближе»? Все-таки я президент НИЦ «Курчатовский институт». Мне все одинаково близко.

Это совершенно уникальный научный, идеологический, организационный вклад директора нашего института Михаила Валентиновича Ковальчука. Очень мало у кого хватило бы пассионарности на то, чтобы ядерный институт повернуть в сторону идеи конвергенции наук: нано-, био-, информационных, когнитивных, а теперь еще и социогуманитарных технологий. Здесь дело даже не в том, чтобы добиться государственной или научной поддержки, а в том, чтобы создать соответствующий коллектив. Михаил Валентинович привлек сюда очень много талантливых людей, здесь работает много молодежи. Этим он вдохнул в Курчатник новую жизнь.

Ковальчук сумел не только проинтегрировать естественно-научные направления, но и добавить к ним гуманитарные науки. Мне кажется, у этого междисциплинарного направления огромное будущее, потому что оно развивается опережающими темпами. Основная цель НБИКС-конвергенции — соединение высших технологических достижений, таких как, например, микроэлектроника, с принципами живой природы и создание на их основе гибридных материалов и антропоморфных систем бионического типа. Именно посредством НБИКС, например, решаются проблемы моделирования работы мозга, современных способов изучения мозговой деятельности, что ведет к фантастическому прогрессу.

Человек — уникальный вид. Я бы не сказал, что для планеты очень полезный, потому что он самый агрессивный. Но главное в другом. Всякий вид имеет определенную экологическую нишу и численность. Когда он ее заполняет, развитие останавливается — срабатывают механизмы саморегуляции. А на человека эти механизмы не влияют. Или почти не влияют. Человеческий мозг с его подсознанием, сознанием, с его удивительными возможностями — это единственный и неповторимый объект.

На базе Курчатовского комплекса НБИКС-технологий мы проводим сегодня исследования по всем передовым научным направлениям: в области материаловедения, нано- и микроэлеткроники, метрологии, нанодиагностики, ядерной медицины, живых систем и биотехнологий.

И это — великая научная революция. Новые результаты в этой области изменят наш мир в ближайшем будущем.

евгений велихов

Назад

Социальные сети

Комментарии

  • Михаил Зосименко, 17 февраля 2015 г. 22:16:39

    Может ли Евгений Павлович прокомментировать мою статью "Загадки шаровой молнии", где затрагивается проблема ТОКОМАКа? http://www.chitalnya.ru/work/1081439/
  • Александр, 18 февраля 2015 г. 9:04:41

    Нет, Михаил, не может. Он уже полста лет надувает мыльный пузырь под названием токамак.
    А про шаровую молнию посмотрите здесь: https://yadi.sk/d/qP8bLO6sekEP6

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий