Материалы портала «Научная Россия»

ITER как база для развития

ITER как база для развития
Директор Санкт-Петербургского НИИ электрофизической аппаратуры им. Ефремова Валерий Беляков рассказывает о новом поколении оборудования для мегапроекта ITER

Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова в Санкт-Петербурге был среди тех, кто стоял у истоков проекта ITER и принимал самое активное участие в разработках на всех этапах. И неудивительно, что сегодня НИИЭФА стал одним из ключевых разработчиков и поставщиков оборудования для главного мегапроекта XXI в. – и не только для него. Об истории этого сотрудничества и о планах на будущее мы беседуем с заместителем генерального директора института Валерием Аркадьевичем Беляковым.

– Валерий Аркадьевич, ваш институт НИИЭФА - активный участник проекта ITER. Расскажите о задачах института в рамках этого проекта и об истории этого сотрудничества.

– Сотрудничество между НИИЭФА и ITER зародилось не сегодня. Мы активно начали работать уже на фазе концептуального проекта – с 1988 г. Затем был инженерный проект – с 1992 по 1998 г. и вплоть до сегодня.

 – В некотором роде ваш институт стал одним из основоположников этого сотрудничества?

– Более того, директор нашего института Олег Геннадиевич Филатов в течение долгого времени, по крайней мере с 1992 по 2007 г., выполнял роль так называемого лидера домашней команды, т.е. это, по существу, координация всех работ в России по проекту и по НИОКР в его обоснование. Так что история длинная.

 Пакетное предложение

– Если говорить более подробно о сотрудничестве с ITER, НИИ электрофизической аппаратуры обладает хорошо подготовленными кадрами в области анализа различных систем реактора, в первую очередь электрофизических. К ним относятся системы, создающие магнитные поля: это магнитные катушки различного назначения, вакуумная камера, внутрикамерные элементы – дивертор, первая стенка. Кроме этого у нас довольно сильные позиции не только в России, но и в мире по созданию коммутирующей аппаратуры для систем электропитания магнитной системы. Сегодня в рамках контракта между ITER и российским домашним агентством пакет по коммутирующей аппаратуре, шинопроводам и резисторам самый большой.

Если говорить о том, чем НИИЭФА интересен ITER, то стоит посмотреть на состав изделий, которые мы разработали для экспериментального термоядерного реактора. Сейчас изготавливаются опытные образцы. Начиная со следующего года мы уже переходим на серийное изготовление отдельных устройств элементов систем ITER.

 – Каких конкретно?

– У нас шесть так называемых пакетов, или шесть контрактов на изготовление отдельных систем. Наиболее крупный из них, как я уже сказал, – это коммутирующая аппаратура, это резисторы, которые способны при выводе энергии воспринимать энергию до 50 ГДж (это огромная цифра), и шинопроводы. Мы должны поставить 4,5 км шинопроводов на ITER. Сейчас эта работа уже переведена в разряд серийного изготовления, поскольку шинопроводы должны быть установлены тогда, когда здание строится. Сейчас на ITER вовсю идет возведение зданий. Следующий пакет относится к изготовлению и поставке так называемых диверторов. Это устройства, которые воспринимают тепловые потоки из плазмы, - высоконагруженный элемент, относящийся к высоким технологиям. Здесь мы должны поставить часть дивертора – его центральную сборку. Этот элемент представляет собой стальную опорную конструкцию, на которой закреплены паянные либо сваренные элементы, обращенные к плазме и воспринимающие нагрузку от 5 и до 20 МВт на квадратный метр.

Еще один пакет относится к проектированию и изготовлению панелей первой стенки. Это тоже высоконагруженная часть токамака, поскольку она контактирует напрямую с плазмой. Температура на поверхности - где-то порядка 660 ˚С, а температура основы, на которую опирается первая стенка и которая охлаждается водой, от 70˚ и до 130˚. Перепады огромные. Были большие проблемы с пайкой, со сваркой, но мы их сумели решить. При этом мы вынуждены были построить в НИИЭФА специальный участок, или цех, где собрано все современное оборудование для пайки и сварки различного назначения. Третий пакет в этом направлении работ – это тепловые испытания. Сейчас мы в НИИЭФА соорудили большой стенд для тепловых испытаний, оснащенный электронной пушкой с мощностью 800 кВт, на котором будут испытываться мишени дивертора, изготовленные в других странах – в Японии, в Европе. Они нам будут поставлять эти элементы, которые нужно будет нагружать до 20 МВт на квадратный метр. По существу, мы здесь играем роль ОТК. Мы либо даем разрешение на дальнейшее производство, либо останавливаем производство вследствие неудовлетворительных свойств сварки или пайки этих элементов.

Когда принималось решение о распределении заказов по всем странам, российские представители и я в том числе решили участвовать во всех ключевых технологиях, чтобы этот опыт мы могли в дальнейшем использовать для наших национальных проектов. Поэтому следующий элемент, за который мы взялись, - это элементы вакуумной камеры. Это двухстеночная конструкция, которая имеет достаточно толстые стенки (от 50 до 70 мм). По существу, это первый барьер безопасности реактора. И материал использован своеобразный – сталь 316LN. При сварке таких толстостенных конструкций нужно было решить ряд технологических проблем. Сегодня большинство проблем решены, и мы уже сейчас вместе с нашими контрагентом – компанией MAN из Германии – приступаем к изготовлению первых патрубков для вакуумной камеры.

Последний пакет связан с изготовлением крупномасштабных катушек для создания магнитного поля. Одну из таких катушек, которая называется полоидальная катушка PF1, мы сами спроектировали и сейчас изготавливаем. Это катушка диаметром около 9 м и весом свыше 200 т, которая изготавливается из достаточно жесткого проводника, основанного на сверхпроводнике из ниобий-титанового сплава. И там нам тоже пришлось решить ряд вопросов. Мы здесь, на самом деле, оказались пионерами, поскольку остальные катушки такого же масштаба, может даже чуть больше, должна изготавливать Европа. Но Европа не сумела пока решить те проблемы, которые мы на сегодня решили, и передала часть работ в Китай. Такая интересная ситуация.

В целом в рамках сотрудничества НИИЭФА и ITER, у последнего есть довольно большой спрос на наших инженеров, научных работников. Сегодня один из моих сотрудников – Александр Борисович Алексеев – назначен заместителем директора ITER и работает в Кадараше в этом качестве.

 – Работа по этим шести пакетам ведется параллельно или это последовательный процесс – сначала с одним пакетом закончили, потом второй и т.д.?

– Работа ведется параллельно, потому что основная поставка на ITER начинается с 2015 г., и потом, в зависимости от пакета, первые поставки планируются на 2015-2016 гг. Заканчиваются поставки по коммутирующей аппаратуре в 2017-2018 гг. По первой стенке и дивертору завершение поставок ожидается в 2021 г. Все основные системы – магнитные катушки, коммутирующая аппаратура, патрубки вакуумной камеры – должны быть готовы к пуску реактора, который пока планируется на конец 2020 г.

 – Европа довольно сильно отстает по графику, чуть ли не на два года. Это как-то сказывается на вашем производстве? Допустим, аппаратура готова, а ставить ее некуда.

– Это правильный вопрос. Действительно, когда отстает один из партнеров в крупном проекте, где задействовано семь участников, это создает трудности и для нас. Во-первых, мы пытаемся в срок изготовить и поставить на ITER оборудование. Это хорошо, но его надо где-то хранить. ITER уже обращается к нам с запросом о временном хранении оборудования на наших площадках. У таких задержек есть еще одна негативная сторона. Любые задержки в проекте - дополнительные финансовые средства. Продукция начинает дорожать из-за того, что не поставляется вовремя. Трудности подобного характера возникли не только у нас, но и у наших партнеров. Особенно резко реагируют на это Корея, Китай, в меньшей степени – Соединенные Штаты, поскольку у них более гибкий, чем у нас, график финансирования, и Индия.

 С пользой для всех

– Вы затронули тему собственных наработок, своего ноу-хау. Чего еще в этом плане удалось добиться интересного? Как это оптимизировало процесс производства?

– Здесь нужно понимать, что ITER – это мегапроект, в него вовлечены лучшие силы из мира физиков и лучшие специалисты – инженеры, технологи, по существу, со всего мира. За исключением того, что мы приобретаем опыт производства оригинальных элементов (причем многие из них по своим параметрам превосходят аналогичные образцы), мы получили от государства, по существу, инвестиции в наше производство. Если посмотреть на наш станочный парк, на оборудование для пайки, сварки, для изготовления различных технологических элементов, то мы увидим, что НИИЭФА сегодня стал обладателем новейшего оборудования отечественного и импортного производства. В наше время никого не удивляют пятикоординатные станки. Это трудно себе представить, но такие станки уже широко используются. Применяются новые технологии, мы закупили установку для горячего изостатического прессования. У нас есть оборудование для сварки. Я точно не помню, но, по-моему, шесть или семь типов различных сварочных технологий. Самое главное – на этом проекте за это время выросло новое поколение инженеров, ученых, которые занимают сегодня ведущие позиции в своем секторе деятельности. У нас очень сильные лаборатории, которые занимаются электромагнитными расчетами, анализом криогенных систем, механическим и тепловым анализом. Выросло целое поколение молодых специалистов, которые умеют быстро и качественно проектировать с использованием трехмерной графики, используя современные графические пакеты.

Мы широко используем систему электронного документооборота. У нас развита система планирования, основанная на самом современном программном обеспечении. Мне кажется, что, возможно, это главный результат нашей деятельности в ITER, потому что это молодые ребята. У меня в центре два молодых начальника лаборатории – одному 27 лет, другому около 30 лет. Это нечто новое в нашей деятельности. Обычно начальниками лабораторий становятся после 30-35 лет, а эти ребята активные, сильные, потому что они имеют все современные инструменты для исследований. Мы постоянно обновляем компьютерный парк, сегодня инженера без компьютера не встретить.

Почему мы рассматриваем ITER не только как международный проект? Вообще говоря, мы его воспринимаем как инновационный проект. Я думаю, что в дальнейшем те знания, навыки, технологии, которые развиты в НИИЭФА, могут быть применены в совершенно других отраслях науки и техники. Это тоже очень важный итог.

 – Уже на внутреннем рынке, в России?

– На внутреннем рынке, причем уже на мировом уровне. Это важно, особенно учитывая ситуацию с нашим валовым национальным продуктом, его динамикой. Появление такого рода инвестиций позволяет сказать, что НИИЭФА будет стремиться и имеет все возможности для того, чтобы повышать производительность труда, повышать объем продукции самого высокого качества.

 – Какой экономический потенциал у всего этого «богатства» – производственного, кадрового? Это может как-то дать толчок именно с точки зрения развития экономики или это все больше ориентировано на международные проекты?

– Потенциал таков, что нас приглашают в самые разные проекты, в том числе и российские.

 – Какие интересные российские проекты у вас в разработке?

– Одно из последних приглашений – проект по созданию высокоскоростного грузового либо пассажирского транспорта на основе поездов на магнитной подушке. Если этот проект пойдет дальше, то станет хорошим началом для нашего развития и интересным проектом для страны. Кроме того, мы участвуем еще в двух мегапроектах. Первый проект — XFEL, лазер на свободных электронах, который сейчас сооружается в Германии, в Гамбурге на базе института DESY. Здесь мы участвуем в поставках теплых магнитов для этого комплекса. Второй мегапроект – это FAIR в Дармштадте, недалеко от Франкфурта, крупный заказ на поставку теплых магнитов. Конечно, в том, что нас признают в мире и приглашают к участию в этих проектах, есть и какая-то доля ITER, т.к. наш институт более детально начали узнавать за рубежом и по этой причине зовут в другие проекты. Может, будут еще интересные предложения, опять по магнитам. Пока еще идут разговоры, но это для медицины. Безусловно, участие в проекте ITER будет помогать нам, если мы будем участвовать и в национальных проектах, которые развиваются, например, во ВНИИЭФ в Сарове, в ИФВЭ.

Нужно понимать, что у нас нет жесткой специализации. Люди, которые занимаются расчетами, конструируют, участвуют в подготовке, в наладке производства и в нем самом, по существу, одни и те же. Такой универсализм в свое время нам помог выжить, когда действительно было очень трудно, – в 1990-х гг. Мы брались тогда за любую работу, сейчас тоже не отказываемся – будь это УТС (управляемый термоядерный синтез), магниты для физики высоких энергий или другие проекты.

 – Судя по всему, магниты – ваш конек?

– Это один из способов зарабатывать деньги, поскольку мы умеем достаточно хорошо делать прецизионные магниты. Подобных фирм в мире не так много. У нас есть хороший конкурент в Новосибирске, с которым мы делим рынки влияния. Он специализируется также и в термоядерных исследованиях, имеет большой опыт в производстве магнитов. У нас довольно тесное сотрудничество со многими институтами. Например, мы плотно работаем с Курчатовским институтом, который сейчас подготовил предложения, в том числе с нашими помощью и участием, по национальной программе ПТС. Сегодня закончили проектирование и начали производство систем для модернизации термоядерной установки Т-15. Нас приглашают участвовать в проекте термоядерного источника нейтронов. Мы будем участвовать и в национальном проекте гибридного термоядерного реактора — конечно, если правительство даст деньги.

 – Но это пока еще далекое будущее?

– Все кажется далеким, но время летит быстро. У нас хорошие отношения с Дубной, мы участвуем и в их работах. В системе научных центров России НИИЭФА занимает прочную нишу сильной инженерной организации, готовой выполнить любые заказы на технику для физики плазмы, ускорителей и ускорительных комплексов. Есть интерес к нам и за пределами ITER - в производстве циклотронов для медицины, томографов и другого оборудования. Довольно интересный проект, который мы развиваем, но пока он наталкивается на недостаток средств и недостаток поддержки, – внутрисосудистые стенты. Мы стараемся работать во всех областях, где есть интерес к нам. По существу, мы коммерческая организация. Тем более сейчас мы реорганизованы в ОАО и обязаны зарабатывать себе на жизнь.

Хотя я должен сказать, что именно ITER сыграл огромную роль в тех преобразованиях и последних событиях, которые произошли в институте. Мы коснулись участия и в других мегапроектах и национальных проектах. Это важно, что в России существует сообщество научных подразделений, научных институтов, академических центров и таких инженерных организаций, как наша. Я вижу в этом успех не только ITER, FAIR, XFEL, но и других, национальных, проектов, которые развивают Дубна, Институт атомной энергии им. Курчатова и другие институты.

Подготовил Виктор Фридман

 СПРАВКА

Валерий Аркадьевич Беляков

доктор физико-математических наук. 

Заместитель генерального директора ФГУП НИИЭФА им. Д.В. Ефремова,
директор Научно-технического центра «Синтез»,

В 1969 г. закончил ЛПИ им. М.И. Калинина по специальности «инженер-электрофизик». В 1977 г. защитил кандидатскую диссертацию, в 2004 г. – докторскую.
Работает в НИИЭФА с 1968 г. Во время работы в НИИЭФА принимал активное участие в комплексной разработке, сооружении и наладке циклотрона У-240 в Киеве, руководил работами и принимал непосредственное участие в разработке систем управления параметрами плазмы токамаков Туман-3, Т-15, ТСП, ГЛОБУС.

Участвовал в разработке национального проекта опытного термоядерного реактора ОТР. В 1987 г. продолжил работу в рамках проекта ITER. В 1992 г. приказом министра РФ по атомной энергии включен в состав Национальной дирекции ITER, в октябре 1996 г. назначен заместителем директора ITER по Российской Федерации.

В 2003 г. назначен директором Научно-технического центра «Синтез», в 2004 г. – заместителем генерального директора НИИЭФА.

Ведет большую учебно-преподавательскую работу. Читал лекции в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете на электромеханическом факультете по специальности «Инженерная электрофизика и ТВН».В настоящее время - профессор кафедры теории систем управления электрофизической аппаратурой СПбГУ.

Автор более 100 научных работ. Многократно выступал с докладами на международных конференциях, симпозиумах и рабочих совещаниях.

 

научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры проект iter

Назад

Социальные сети

Комментарии

  • Александр, 22 февраля 2015 г. 8:59:50

    ITER - как международная труба для выбрасывания денег налогоплательщиков...
    Может и к лучшему, этот мыльный пузырь, лопнув, похоронит наконец-то всю лженаучную парадигму, состряпанную большими лжеучеными.

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий