Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 1745

Физика прекрасна своей непредсказуемостью."В мире науки" №11, 2020

Физика прекрасна своей непредсказуемостью."В мире науки" №11, 2020
От ядерной энергетики мы сможем отказаться, когда освоим термоядерную. Научный руководитель Объединенного института высоких температур РАН академик Владимир Евгеньевич Фортов уверен, что нам поможет в этом «Росатом»

От ядерной энергетики мы сможем отказаться, когда освоим термоядерную. Научный руководитель Объединенного института высоких температур РАН академик Владимир Евгеньевич Фортов уверен, что нам поможет в этом «Росатом».

Владимир Евгеньевич, какую роль в развитии российской и мировой науки играет госкорпорация «Росатом»?

— Очень большую. Это организация, которая работает на самом переднем крае современных научных исследований. Вся история овладения человечеством атомной энергией— это история драматических столкновений неожиданных идей, гениальных прозрений и масштабных потрясений. В ней были и трагические времена, и времена настоящего душевного горения гениальных людей, которые создали эту отрасль. Нашими предшественниками был выполнен громадный объем творческой работы. Но главное то, что в основе достижений «Росатома» лежали гениальные научные идеи. Причем не столько прагматические, сколько глубокие фундаментальные, принципиально новые идеи.

Еще Антуан Беккерель на рубеже XIX и ХХ вв. обратил внимание на колоссальное количество энергии, которое скрыто в атомном ядре. И то, что за какой-то десяток лет в середине прошлого века была создана целая новая индустрия, конечно, стало результатом самой напряженной работы большого числа талантливых людей. Были получены новые, до того неизвестные данные, которые легли в основу новых, прорывных ядерных (и не только) технологий. Мы должны гордиться этими людьми.

Удивительно, как удалось так быстро не просто решить проблему деления урана, создать новую науку, провести успешные эксперименты, но именно организовать крепкую, опирающуюся на солидную научную и экономическую базу отрасль.

— Один из руководителей советского атомного проекта, академик Ю.Б. Харитон, отмечал, что работа по овладению атомной энергией была проведена так быстро и квалифицированно. потому что опиралась на фундаментальную науку, европейскую школу, в том числе советскую.

Но «Росатом» больше научная или коммерческая организация?

— «Каждый пишет, что он слышит», но я считаю, что и сегодня это, конечно, больше научная организация. С другой стороны, все основные идеи, которые выходят из «Росатома», так или иначе воплощаются в реальное дело. А масштаб его практических работ способен поразить самое пылкое воображение.

Если бы 75 лет назад не было создано Первое главное управление при СНК СССР, позже превратившееся в Министерство среднего машиностроения и далее — в госкорпорацию «Росатом», мир сегодня был бы другим?

— Совершенно другим. Та организационная работа, которая была проделана нашими предшественниками, достойна высочайшей оценки. Это был настоящий подвиг, когда в очень короткое, спрессованное время, за несколько лет была создана новая система ядерного оружия и ядерной энергетики, которая уничтожила атомную монополию США, дала человечеству новый источник энергии и этим навсегда изменила мир. Этими разработками мы пользуемся до сих пор.

Насколько плотно ваш институт сотрудничал с «Росатомом»?

— Мы работали в области, которая относится к открытой физике. Это так называемая теплофизика высоких температур и давлений. Дело в том, что, если вы собираетесь использовать атомную энергию для получения электричества или какой-то работы, вам всегда надо стремиться к высоким температурам и давлениям. Это закон природы, его нельзя обойти. Но когда вы получаете действительно высокие температуры, вы попадаете в область совершенно новых физических параметров и свойств материалов, которые вам до того были неизвестны. Поэтому вы должны построить экспериментальные установки, чтобы в лабораторных условиях воспроизвести то, что происходит в эпицентре ядерного взрыва или атомной станции. Это мощные взрывы, детонация, излучение, транспортировка энергии от одной точки пространства к другой и другие научные вопросы, которые, вне всякого сомнения, фундаментальны. И в этих вопросах сотрудничество с «Росатомом» идет достаточно интенсивно. Ведь в свое время знаменитый физик Стивен Хокинг писал: «Сегодня мы понимаем все процессы в природе, кроме экстремальных».

Можете рассказать о каком-нибудь наиболее интересном из уже рассекреченных совместных с «Росатомом» проектов?

— Там сроки секретности достаточно большие, но и я уже работаю с ядерной физикой достаточно долго, что-то рассказать уже можно. В 1962 г., еще только поступив на первый курс московского физтеха, я с товарищами-одногруппниками попал в один почтовый ящик, который тогда назывался Ракетным научно-исследовательским институтом (НИИ-1), а сейчас называется Исследовательским центром им. М.В. Келдыша. Тогда там велись работы по теме «Газофазный ядерный ракетный двигатель». Речь шла о том, чтобы подружить космическую ракету и ядерный реактор. Реактор планировался в качестве фактически безграничного источника энергии, а ракета — как средство для перемещения из одной точки космоса в другую. Я попал в отдел к члену-корреспонденту АН СССР В.М. Иевлеву, инициатору программы создания ядерных ракетных двигателей и космических энергетических ядерных установок. Работы тогда велись в обстановке очень большой секретности. Как потом выяснилось, не только у нас, но и в США. Сейчас материалы по этому проекту рассекречены и у нас, и в Америке. Научная проблема, связанная с газофазным ядерным реактором, упиралась в то, что мы не знали свойств ядерного топлива, находящегося в экстремальном состоянии. Потому что речь шла о плазме урана под давлением около 150-500 атм.

Мы не могли даже предположить, как это ядерное топливо поведет себя в таких условиях. Те формулы, которые были нам известны, для рассматриваемого диапазона параметров не годились. Мы не могли сделать даже самых общих оценок. Перед нами была поставлена фундаментальная— я подчеркиваю, фундаментальная, а не прагматическая— задача: разобраться и понять, насколько безопасно топливо будет себя вести в этих экстремальных условиях. Нам было очень интересно, потому что мы вошли в совершенно новую, неизведанную область. Я считаю, что мне и моим коллегам очень повезло, что мы попали в такое время в такое место. В суперсекретном отделе мы окунулись в атмосферу, созданную людьми, которые были настоящими творцами нового. Они делали ракетные двигатели, испытывали их, меняли параметры, подбирали нужные составы плазмы и т.д. А мы стояли рядом. Мне тогда было 16 лет.

Наблюдали?

— Мы и наблюдали, и работали, и учились. Только учились не как в обычном институте, когда ты приходишь, садишься за парту и пишешь то, что диктует преподаватель. Нет. Мы приходили и сразу начинали работать на новых уникальных стендах. Мы там, например, сделали ударную трубу на цезии и получили очень интересные результаты, на которые до сих пор ссылаются иностранные коллеги. Хотя мы тогда совсем не думали о публикациях. Да и вообще я до сих пор убежден, что труд ученого нельзя измерять числом публикаций. Все-таки перед ним стоят более важные, принципиальные задачи поиска нового. А публикации — это уже производная.

Какое направление работы госкорпорации вам ближе — военное, связанное с разработкой ядерного оружия, или мирное, ориентированное главным образом на ядерную энергетику?

— Я сам взрывник, поэтому мне ближе и интереснее все то, что касается взрывов. Не обязательно ядерных: взрывы с химическим взрывчатым веществом тоже очень интересны. В некоторых случаях они позволяют получать в лабораторных условиях давления в десятки миллионов атмосфер. Мы проводим такие эксперименты с нашими коллегами из Сарова. Когда вы в лабораторных условиях можете воспроизвести ультравысокие давления, это очень интересно. Как только мы вступаем в экстремальные условия, которые ученые раньше не получали в эксперименте или не воспроизводили в расчетах, мы всегда сталкиваемся с неожиданными эффектами. В этом и состоит очарование физики как науки — когда вы заранее не можете точно предсказать, что получится в результате эксперимента. Как правило, вы получаете то, чего не ждали, но значительно более интересное, чем то, на что рассчитывали.

Сейчас многие государства отказываются от ядерной энергетики. Германия, Австрия, Бельгия, Италия, Швейцария и т.д. — правительства этих стран приняли решения о поэтапном закрытии действующих АЭС. В Литве заглушили одну из самых технологически совершенных в СССР— Игналинскую АЭС.

— Я убеждал, что это неправильная позиция. В любом случае, растущему человечеству без энергии не обойтись. Насчет атомной энергетики хорошо высказался трижды Герой Социалистического Труда академик Я.Б. Зельдович. Гениальный физик, с именем которого в атомной отрасли связано очень много. Мне посчастливилось с ним общаться и работать. Так вот он говорил, что если атомную энергию уже открыли, «закрыть» ее обратно не получится, теперь человечество будет с ней жить. И это правда, вопрос только в том, что она должна быть безопасной, чтобы мы сами не обратили ее против себя. Неважно, сознательно или по незнанию. А для того чтобы этого незнания было меньше, нам нужно учиться овладевать этой ядерной энергией во всех ее проявлениях, направлениях и ракурсах. Это значительно важнее и труднее, чем закрывать атомные станции. Чудес не бывает, и если мы хотим получать энергию, не сжигая углеводороды и не нанося большого вреда природе, собственному здоровью и здоровью своих детей, то другого пути у нас фактически нет.

А управляемый термояд, который нам обещают уже больше полувека? По вашему прогнозу, когда мы его получим?

— Я вам отвечу не совсем обычно. А именно: мы уже давно получили термоядерную энергетику и давно ею пользуемся. Все виды энергии, которые люди используют: ветер, реки, даже те же углеводороды — все они имеют основой термояд. Если бы не горела в недрах Солнца термоядерная реакция синтеза, у нас бы ничего этого не было. Так что основа всей энергетики на Земле — это термояд.

Но этот термояд не особо управляем. Когда мы научимся зажигать собственное маленькое солнышко на Земле?

— Когда на заре развития термояда такой вопрос задали другому нашему гениальному физику, академику Л.А. Арцимовичу, он ответил: «Термоядерная энергетика появится тогда, когда человечество в ней действительно будет нуждаться». Еще один известный ученый, кстати, один из немногих друзей великого Л.Д. Ландау, академик М.А. Стырикович говорил так: «Энергетика— это физика плюс экономика». То есть первое, что надо сделать для овладения новым энергоресурсом, — понять, можно ли вообще ту или иную энерготехнологию реализовать с физической точки зрения, не противоречит ли эта технология законам физики. А второе — это должно быть выгодно с экономической точки зрения. Так вот, по оценкам ряда ученых и экспертов, когда нефть станет стоить больше $500 за баррель, вот тогда, скорее всего, и наступит время термояда. Потому что тогда он станет выгоден.

А сейчас невыгоден?

— Пока нет.

Тем не менее когда-нибудь мы его получим. И «Росатом» как мировой лидер в разработке, планировании и строительстве атомных электростанций должен быть к этому готов.

— А он и готовится.

Но пока действительно практические работы по укрощению термояда ведутся только в рамках базирующегося во Франции международного проекта ITER.

— Вы не совсем правы. Как раз «Росатом» очень много делает в этом стратегически перспективном направлении. ITER — большая термоядерная машина необходимый этап в построении термоядерной энергетики будущего. Но это не единственный вектор, по которому идет развитие. Например, есть еще направление, связанное с лазерным термоядом.

Это когда термоядерная реакция зажигается одновременным воздействием множества мощных лазеров?

— Работы в этом направлении с разным успехом осуществляются еще в США, Японии, Франции. Англии. То есть наступление идет с многих сторон. В этой области «Росатом» тоже занимает хорошие позиции. Так что движение к цели идет — и она будет достигнута. Тем более что кроме чисто прагматической задачи овладения термоядерной энергией там еще очень интересная физика, которая может открыться нам с совершенно новой, неизвестной стороны. Ведь вся атомная отрасль возникла совершенно случайно из одного, казалось бы, неудачного эксперимента Энрико Ферми. У него была идея, что можно получить тяжелые трансурановые элементы путем добавления к тяжелому ядру нейтронов. То есть с прибавлением к ядру нейтронов атом становится все тяжелее и тяжелее. Представьте, каково было удивление ученых, когда после очередной добавки атом стал не тяжелее, а легче. Оказалось, что он просто распался на два куска. Ферми решил исследовать этот процесс, посмотреть, что собой представляют осколки, сколько нейтронов потребовалось на то, чтобы разделить атом, и сколько нейтронов выделилось при этом делении. Выяснилась замечательная вещь: нейтронов выделилось больше, чем было поглощено. Тогда и появилась идея создания цепной реакции. Этого никто не мог предвидеть. Эрнест Резерфорд умер в 1937 г., считая, что ядерная физика никогда не получит практического применения. Он был в этом уверен.

Однако человечество успешно пользуется ядерной энергией уже три четверти века. Одно тревожит: люди до сих пор боятся атомной энергетики. Как сделать, чтобы мы перестали бояться человека с атомом?

— К счастью, боятся все меньше. Профессионалы вообще не боятся, они просто знают опасности и оценивают риски. В любой случае, с атомной энергией или без нее, вы всегда живете среди самых разных рисков, опасностей, каких-то неприятных случайностей и т.д. Их просто необходимо понимать, уметь с ними сосуществовать. Поэтому надо делать так, чтобы люди знали о ядерной энергетике больше. У нее есть огромное преимущество перед всеми другими видами энергетики. Плотность энергии в ядерном топливе в 10 млн раз выше, чем в химическом топливе. Отсюда куча разных бонусов, без которых нам уже сложно представить нашу современную жизнь и вообще невозможно — жизнь будущую. К звездам без ядерных ракетных двигателей точно не полетим.

Беседовал Валерий Чумаков

Владимир Евгеньевич Фортов, академик РАН, Научный руководитель Объединенного института высоких температур РАН

 

в мире науки 11 2020 владимир евгеньевич фортов академик ран госкорпорация «росатом» игналинская аэс объединенный институт высоких температур ран

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.