Мировое сообщество высоко оценивает наш научный потенциал

Интервью начальника Управления атомной науки и техники Росатома

Олега Октябревича Патаракина

(журнал «Бюллетень по атомной энергии, №2, 2005 год)

- Общественности известны две основные составные части атомной отрасли - это ядерная энергетика и ядерное оружие. А как обстоят дела с развитием фундаментальной науки? В советское время проводилась активная популяризация достижений ядерной физики, а вот в последнее время об этом почти ничего не слышно.

- Говорить о том, что фундаментальные исследования сошли на нет, ошибочно. Развитие фундаментальной науки на предприятиях Росатома всегда было, есть и будет. Все три основные прикладные направления атомной техники - ядерная энергетика, ядерное оружие и ядерный топливный цикл - базируются на наших фундаментальных разработках. Целый ряд фундаментальных исследований развивался на предприятиях, входящих в систему сначала Минсредмаша, а затем - Минатома России. Тут можно назвать, например, такие направления, как физика высоких энергий и фундаментальная ядерная физика. В системе Росатома находится Институт физики высоких энергий (ИФВЭ) в Протвино, в котором работает самый мощный в России ускоритель У-70 на 70 ГэВ (все остальные - на уровне не более 10 ГэВ), Институт экспериментальной и теоретической физики (ИТЭФ), в котором создается уникальный тяжелоионный ускорительно-накопительный комплекс (ТВН). Там проводятся исследования по физике атомного ядра, по физике частиц, физики высоких плотностей энергии, нейтронные исследования. При этом существует четкая связь между фундаментальными исследованиями и отдачей для интересов отрасли.

В последнее время усиливается роль международной интеграции в фундаментальных научных исследованиях, поскольку дальнейшее продвижение вглубь материи требует концентрации не только и не столько финансовых усилий, сколько интеллектуальных и технологических.

Методика и технологии, разрабатываемые в процессе фундаментальных исследований, находят свое применение на практике. Можно привести такой пример: в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН), 50-летие которого недавно отмечалось, сейчас сооружается Большой адронный коллайдер (по-английски: LHC - Large Hadron Collider), с помощью которого ученые будут пытаться обнаружить новую частицу – хиггсовский бозон, который, по современным теоретическим представлениям, отвечает за возникновение у частиц массы. Россия также участвует в подготовке этого проекта. Для одного из детекторов потребовалось изготовить поглотитель калориметра. Это была очень сложная техническая задача: толстый слой стали, в котором с очень большой точностью надо было просверлить длинные миллиметровые отверстия, в которые были бы вставлены световодные волокна. Ни один из станков не смог обеспечить изготовление этих отверстий с заданной точностью. По инициативе ИТЭФ в Российском федеральном ядерном центре ВНИИТФ была разработана технология диффузной сварки профилированных стальных пластин в монолитные блоки -- заготовка была разделена пополам, углубления на месте отверстий были сделаны на фрезерном станке, после чего две части заготовки были сварены. Для таких габаритов – масса блока 750 кг, этого никто раньше не мог сделать. А сегодня эта технология уже используются в промышленности.

Или возьмем другой пример. Институт физики высоких энергий в Протвино специализируется на ускорительной тематике. Но именно там были разработаны и выпускаются копирующие манипуляторы, которые сегодня используются и на атомных станциях. И все фундаментальные разработки, находящие применение в практике, находятся под контролем Росатома. Что же касается исследований, имеющих чисто теоретический интерес, то они относятся скорее не к задачам Росатома, а к задачам других ведомств, таких, например, как Академия наук или Министерство образования и науки.

- Каков уровень российского участия в этих международных проектах?

- Российский вклад в проект сооружения Большого адронного коллайдера обеспечивается нами на 30-35%. Мы взаимодействуем с немецкими институтами DESY в Гамбурге и GSI в Дармштадте, а также с американцами. Например, в лаборатории имени Ферми под Чикаго на Тэватроне, являющемся самым мощным ускорителем в мире, был открыт топ-кварк, в Брукхейвенской обсерватории под Нью-Йорком на ускорителе RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider, что в переводе означает «коллайдер релятивистских тяжелых ионов»), самом мощном в мире по столкновению ядер, ведутся исследования по кварк-глюонной плазме. Во всех этих работах весьма значителен вклад российских ученых из институтов, подведомственных Росатому.

- Лет двадцать назад у нас в Протвино собирались построить ускоритель УНК (ускорительно-накопительное кольцо) - наш аналог европейского LHC, но после развала Советского Союза финансирование было прекращено. Насколько велик оказался ущерб для нашей страны от того, что такой ускоритель строят не у нас в Протвино, а в ЦЕРНе?

- Несомненно, если бы УНК был построен у нас, то это был бы очень большой импульс для развития физики высоких энергий в стране, и Россия сегодня в этой области занимала бы более высокие позиции. К сожалению, из-за отсутствия средств его строительство было прекращено. Кстати, следует отметить, что с подобными проблемами сталкиваемся не только мы. В США в начале 1990-х годов также по финансовым причинам было прекращено строительство сверхпроводящего суперколлайдера SSС, и поэтому единственным местом, где сейчас создается ускоритель такого класса, является ЦЕРН. Таково проявление общемировой тенденции - научное сообщество вынуждено концентрироваться на крупных международных проектах.

Если бы мы сумели построить УНК в Протвино, тогда именно этот ускоритель и стал бы таким международным центром, но при этом, естественно, при определяющей роли нашей страны. Возможно, при этом развитие физики элементарных частиц пошло бы другим путем.

Отмечу также, что нынешний Большой адронный коллайдер - это не единственный путь исследования глубин материи. В настоящий момент в стадии обсуждения находится международный проект по строительству линейного ускорителя, на котором будут сталкиваться электроны и позитроны до энергий 1-3 ТэВ. Если, например, в Большом адронном коллайдере при столкновении двух ядер свинца получается около 8000 частиц, которые при этом очень трудно распознать (в целом при работе этого коллайдера детекторы будут давать столько же информации, сколько ее сегодня циркулирует во всех европейских телекоммуникационных системах, вместе взятых), то при столкновении электронов и позитронов получается значительно меньшее количество частиц, что лучше поддается анализу.

- К тому времени, когда журнал с этой беседой выйдет в свет, должен быть решен вопрос о месте строительства международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР). Какова роль России в этом проекте? Есть ли опасность срыва этого проекта из-за разногласий между участниками о месте его строительства?

- Существует международная коллаборация по строительству ИТЭРа, в которую входят 6 сторон – Россия, Евросоюз, США, Япония, Китай и Южная Корея. До конца 2004 года должно быть принято окончательное решение о месте строительства реактора, после чего должно быть подписано соглашение о начале его сооружения. Существует федеральная целевая программа «ИТЭР». Согласно международным договоренностям, Россия берет на себя 10% затрат на строительство ИТЭРа.

Наша страна изготовляет ряд принципиальных узлов для этого реактора, например, сверхпроводящие кабели, материалы для первой стенки, гиротрон для инжекции и другие.

Споры вокруг места строительство ведутся действительно достаточно жесткие. Напомню, что существует два варианта площадки для строительства ИТЭРа – это Кадараш во Франции и Роккасё в Японии. Россия считает более целесообразным выбор в пользу Кадараша. Но даже если стороны не смогут сейчас прийти к компромиссу относительно выбора площадки, то раскол коллаборации маловероятен: одновременно строить два ИТЭРа на двух разных площадках никто не будет - это общенаучная, а не коммерческая задача. После подписания соглашения о строительстве ИТЭРа появится федеральная целевая программа для обеспечения обязательств, которые возьмет на себя российская сторона. Нынешняя федеральная целевая программа «ИТЭР» действует до 2005 года, планируется продлить ее действие на 2006 год.

В качестве окончательной даты создания ИТЭР намечен 2015 год, а промышленные термоядерные электростанции появятся, вероятно, не раньше 2050 года.

- В последнее время часто пишут о проектах космических экспедиций на Луну с целью добычи гелия-3 в качестве термоядерного топлива. Насколько реалистичны эти проекты?

- Идея использования гелия-3 для управляемой термоядерной реакции достаточно перспективна. Впервые ее высказал в 1986 году советский ученый И. Н. Головин. В термоядерной реакции при слиянии ядер дейтерия и гелия-3 образуются альфа-частица и протон. Преимущество данной термоядерной реакции в первую очередь состоит в том, что она в принципе не дает никакой радиоактивности. В дейтериево-тритиевой реакции, применяемой в термоядерном оружии и в том же ИТЭРе, во-первых, используется радиоактивный тритий, а во-вторых, образуются нейтроны, вызывающие активацию конструкции. С этой точки зрения реакции на гелии-3 более предпочтительны.

Однако серьезный недостаток реакции на гелии-3 состоит в том, что для ее запуска должна быть достигнута температура, в 5 раз большая, чем для дейтериево-тритиевой реакции. Проблема заключается даже не столько в достижении такой температуры, сколько в поиске материала для поверхности токамака. Так, при конструировании ИТЭРа лучшие умы бьются над решением вопроса о выборе материала поверхности, способного выдержать такие температуры, а тут будет температура в 5 раз больше. Поэтому на настоящий момент еще не известно ни одной серьезной экспериментальной работы по реакциям на гелии-3.

Несомненно, идея реакции с гелием-3 блестящая, и как перспективная, несомненно, имеет будущее. Но это вопрос не сегодняшнего дня. Скорее всего, реакции на гелии-3 будут реализованы только в XXII веке.

Я бы сказал, что доставить гелий-3 с Луны сегодня даже легче, чем освоить термоядерные реакции с его использованием. Технологии доставки с Луны отработаны, и если будет выделено финансирование, то никаких принципиальных сложностей не возникнет.

- Как известно, кроме схемы токамака, который лег в основу ИТЭР, существуют и другие варианты осуществления термоядерного синтеза. Например, в нашей стране в ряде лабораторий много лет ведутся работы по лазерному термоядерному синтезу (или как его еще называют, по инерционному удержанию термоядерной плазмы). Известно, что такие исследования проводятся в Сарове. «Родная газета» в марте 2004 года, рассказывая об очередном успешном эксперименте по лазерному термоядерному синтезу, написала: «На создание «искусственного солнца», которое со временем станет главным источником энергии на Земле, ученым из Сарова потребуется не менее 10 лет. Связано это в первую очередь с недостаточным финансированием проекта. Если бы денежные вливания были на порядок увеличены, ученые справились бы с поставленной задачей за пару лет». Соответствуют ли эти данные действительности?

- Что касается конкретных количественных оценок, то они на совести автора. Хотя, несомненно, отсутствие денег тормозит работу, а их наличие - ускоряет. До определенного уровня чем больше вкладывать средств, тем быстрее идет работа, но эта зависимость не прямая: если не решены какие-то принципиальные физические или технические вопросы, то дополнительные деньги здесь ничего не ускорят.

Что касается альтернативных путей термоядерного синтеза, то их существует много: токамак, стелларатор, магнитные ловушки, пинч-эффект, мюонный катализ и другие. Заметное место в их числе занимает и инерционное удержание плазмы, или лазерный термоядерный синтез. В этом направлении проводятся работы в нашей стране в целом ряде лабораторий: в Сарове, в Курчатовском институте, в ФИАНе и в других.

Международное сообщество предпочло схему токамака как наиболее разработанную, и именно эта схема легла в основу ИТЭРа. Однако это ни в коем случае не исключает работ по другим направления. За границей ряд институтов серьезно разрабатывают схему стелларатора (он похож на токамак, но в стеллараторе, в отличие от токамаков, сама плазма в создании удерживающего ее магнитного поля не участвует, а необходимые для удержания плазмы компоненты такого поля создаются токами в находящихся вне плазмы магнитных обмотках). Мы также поддерживаем не только ИТЭР, но и другие направления термоядерного синтеза, в том числе проводимые у нас в стране работы по лазерному синтезу. Нельзя исключать, что этот путь окажется перспективнее, что выяснится после 2015 года.

- В советское время говорили в основном о развитии фундаментальной науки в нашей стране, а сейчас больше говорят о международном сотрудничестве. Каково же оптимальное сочетание международного сотрудничества и работ в нашей стране?

- В первую очередь следует отметить, что в международные проекты не берут ради количества. Например, в тот же ИТЭР или ЦЕРН не приглашают, скажем, Саудовскую Аравию, хотя эта страна могла бы внести не один миллиард долларов. Соглашения заключают с теми странами, которые могут внести существенный научный или технологический вклад. В современной науке существует принцип: если в твоей лаборатории исследования достаточно «продвинуты» и тебе есть чем поделиться, то и с тобой поделятся важной информацией, чтобы совместными усилиями быстрее двигаться дальше, если же у тебя нет достижений, то и с тобой никто делиться не будет. И то, что Россию охотно приглашают в международные проекты, является свидетельством того, что мировое сообщество высоко оценивает наш потенциал.

Но при этом, чтобы иметь вес перед мировым научным сообществом, надо первоначально достигнуть определенных результатов в работах в нашей стране. Более того, принимая участие в международных проектах, надо стремиться к тому, чтобы нас оттуда не вытеснили. Если, например, создается какая-то международная экспериментальная установка, то мы должны брать на себя ответственность за целые узлы для нее. Иначе возможна такая ситуация: допустим, нас пригласили создать, скажем, подставку для нового детектора, когда же мы ее создали, то нас из общего эксперимента могут вытеснить. Поэтому надо делать так, чтобы без нас не могли обойтись.

Несомненно, надо развивать самостоятельные фундаментальные исследования в своей стране, и чем лучше мы будем это делать, тем выше будет наш вес в международном научном сообществе и тем охотнее и на более выгодных условиях нас будут приглашать в международные проекты.

- Одно из направлений, в которых наша страна является несомненным лидером - это работы Объединенного института ядерных исследований в Дубне, в частности, по синтезу сверхтяжелых элементов, о чем уже неоднократно писалось. Ученые, занимающиеся этими экспериментами, говорят, что одна из главных проблем - отсутствие финансирования. Оказывает ли Росатом помощь ученым в этом направлении?

- Мы внимательно следим за этими исследованиями. Хотя получение от них какого-то практического результата в ближайшем будущем сомнительно, тем не менее они позволяют глубже понять структуру ядерной материи и ускорить прогресс в ядерной науке, который в последнее время замедлился.

Теперь о финансировании. Еще в те времена, когда мы были министерством, существовало Соглашение между Минатомом России и Объединенным институтом ядерных исследований, в котором прописывались и финансовые обязательства, и мы эти обязательства выполняли. Росатом формально не является правопреемником министерства, поэтому в связи с ликвидацией Минатома России это Соглашение перестало действовать, и мы сейчас готовим новый документ, в котором пропишем и финансирование перспективных проектов.

- В последнее время многие работники атомной отрасли, в том числе и достаточно высокопоставленные, говорят, что надо использовать нынешнюю благоприятную экономическую коньюнктуру, вкладывать сверхдоходы от растущих цен на нефть в перспективные наукоемкие проекты. В СМИ были публикации, утверждающие, что ряд наиболее перспективных проектов в атомной и космической отрасли, вместе взятые, требуют затрат, которые в сумме как раз равны пресловутому стабилизационному фонду, и если их не держать, а потратить на реализацию этих проектов, тогда наша страна уже не будет зависеть от колебаний цен на нефть. Каково Ваше мнение на этот счет?

- Я не берусь судить относительно стабилизационного фонда, поскольку не являюсь специалистом в этом вопросе. Однако отмечу, во-первых, что я бы не стал все сводить к финансированию, так как проекты, о которых идет речь, не дадут отдачи немедленно. Например, промышленные термоядерные электростанции появятся не раньше 2050 года. Несомненно, за счет увеличения финансирования можно будет ускорить прогресс, но до 2010 года эти фундаментальные проекты результатов все равно не дадут.

Тем не менее, несомненно, в нынешней ситуации с ростом доходов бюджета государству следовало бы увеличить средства, выделяемые на наиболее актуальные задачи ядерной энергетики: строительство новых АЭС и предприятий ядерного топливного цикла, научные программы и др. Сегодняшняя ситуация в стране позволяет это сделать.

- Тогда каким же образом можно повлиять на тех, от кого зависит финансирование, чтобы нынешние высокие доходы бюджета не консервировались, а направлялись на развитие науки?

- Думаю, что очень многое в этом направлении могут сделать средства массовой информации. Сегодня СМИ увлекаются показом негатива, успехам же уделяется мало внимания, и это несмотря на то, что у нас и сегодня в области науки есть достижения, которыми можно гордиться.

Могу привести такой пример: несколько лет назад в Брукхейвенской лаборатории в США во время экспериментов на ускорителе RHIC, активное участие в которых принимали и российские ученые, был обнаружен сигнал от кварк-глюонной плазмы -- в таком состоянии существовала материя в первые доли секунды после Большого взрыва. Об этом открытии широко сообщили все мировые СМИ. Однако, если в репортажах американских СМИ была особо отмечена большая роль российских ученых, то в заметках, опубликованных в наших СМИ, говорилось, что это открытие сделано американцами и японцами.

Работа СМИ имеет весьма важное значение как для информирования общественности о наших достижениях, так и для подготовки кадров. Нужно, чтобы средства массовой информации создавали привлекательный, то есть соответствующий действительности, образ атомной отрасли, тогда молодежь будет охотнее идти к нам и принимать активное участие в реализации всех тех проектов, о которых мы говорили.

Беседу вел Артём Буслаев