Гамма-ножи, крушители льдов, карта вселенной и энергетические пропеллеры — что ещё готовит нам мирный атом на своё 75-летие?
В тени «электрического стула»
Не будем лукавить — атомную энергию окружают недобрые ассоциации. Правда, не вполне заслуженно. Всему виной исторические обстоятельства, в которых она была открыта. Однако уже тогда учёные с презрением относились к идее исключительно военного применения атомной энергии.
В 1945 году академик и нобелевский лауреат Пётр Капица заявил в письме В.М. Молотову: «То, что происходит сейчас, когда атомную энергию расценивают первым делом как средство уничтожения людей, так же мелко и нелепо, как видеть главное значение электричества в возможности постройки электрического стула».
Ведущие учёные мира, в том числе связанные с ядерными исследованиями, выступали за разоружение и поддерживали убеждения Капицы. Многие из них тоже рассматривали энергию атома как средство освобождения, а не уничтожения человека — освобождения от оков «энергетического голода».
Страх человека перед открывшимся ему могуществом, история атомной бомбы и несколько неудач на пути освоения новых технологий плохо отразились на репутации атомной энергии, но постепенно учёные реабилитируют атом. Каким образом? Ежегодно атомные технологии помогают двигаться вперёд науке и делают нашу повседневную жизнь безопаснее и комфортнее. В этом процессе участвует и более 255 тысяч россиян — сотрудников госкорпорации «Росатом», точнее, сотен её научных и производственных предприятий.
Ядерное здоровье
Предыстория ядерной медицины началась в 1895 году, когда Вильгельм Рёнтген открыл таинственные тогда Х-лучи. Через несколько лет французские учёные Анри Данло и Эжен Блок попытались использовать радиоактивность для лечения туберкулёза кожи. Они применили радий. Затем последовали многочисленные опыты лечения опухолей и болей при помощи различных элементов и их изотопов, но долгое время исследователи действовали наудачу, экспериментальным путём выявляли свойства разных элементов. Так открыли торможение клеточного деления при облучении и разные реакции клеток.
В выявлении и лечении злокачественных опухолей радиация имеет особое значение. Как это работает? Наиболее распространённый метод диагностики — ПЭТ-сканирование (при помощи позитронно-эмиссионного томографа), основанное на простой и изящной идее. Сначала пациенту делают радиоактивную инъекцию — вводится содержащий радиоизотопы фармпрепарат. В состав препарата включается глюкоза, которую очень активно потребляют нуждающиеся в энергии раковые клетки. В результате вместе с глюкозой радионуклиды (прежде чем они распадутся и будут выведены организмом) накапливаются вокруг опухолей. В это время их слабое излучение улавливают детекторы ПЭТ-сканера, и врач получает очень точную и ясную картину: вот здоровые органы и ткани, а вот поражённые. Появление ПЭТ-сканирования вдвое улучшило прогноз для пациентов с опухолями. В России таких приборов — 54; а также 282 ОФЭКТ-сканера.
Так же адресно и малоинвазивно (или совсем не инвазивно) можно выявленную опухоль излечить. Кибер-нож (небольшой ускоритель частиц) способен направить радиоактивное облучение так, чтобы раковые клетки погибли, а здоровые не пострадали. Сегодня это самый щадящий и технологичный способ лечения рака. В России «кибер-ножей» — девять.
«Росатом» сокращает дистанцию между зарубежной и отечественной ядерной медициной: поставляет российским центрам ядерной медицины и клиникам радиологическое оборудование и радиофармпрепараты.
Мечта о Северном пути
О том, чтобы добраться из Атлантического океана в Тихий по морям Северного Ледовитого океана, на Руси задумывались ещё с XVI в., а после открытия Берингова пролива стало ясно, что такому пути — быть. Первый план экспедиции по отысканию Северо-восточного морского прохода предложил северянин, поморец Михаил Васильевич Ломоносов.
Однако чаяния учёного реализовались много позже. Пройти Севморпуть удалось только в 1878-79 гг. шведу Адольфу Норденшёльду, а затем это повторил Борис Вильницкий на ледокольных пароходах «Таймыр» и «Вайгач» (1914 — 1915 гг.). Использование пути для грузоперевозок началось в 1930-е годы.
Севморпуть — кратчайший маршрут из портов Северо-Западной Европы в порты российского Дальнего Востока и Азии. Однако настоящее его хозяйственное освоение началось только во второй половине ХХ века благодаря атомному ледокольному флоту. Такой и до сих пор существует только в России (с 2008 года развивает его «Росатом»). Ледоколы прокладывают путь для грузовых кораблей, перевозящих сжиженный газ, нефть, металлы и другие ресурсы и товары.
Для победы над мощными льдами Северного ледовитого океана атомная энергия подходит лучше всего: она позволяет ледоколу ходить без дозаправки 5-7 лет (автономность плавания ограничена только запасами продовольствия), и в отличие от дизельных двигателей реактор не выбрасывает вредных веществ и не наносит ущерб хрупкой арктической экосистеме.
Ежегодно грузопоток Севморпути увеличивается, но этого мало. Для достижения круглогодичной навигации по СМП «Росатом» заказал на Балтийском заводе атомные ледоколы нового поколения и спроектировал для них специальные реакторы РИТМ-200. Самые большие ледоколы в мире — «Арктика», «Сибирь» и «Урал» — уже спущены на воду.
Космические технологии
Использовать атомную энергию в космосе начали в 1968 году — в 1970-80-е СССР запустил серию спутников «Космос» с ядерными реакторами на борту, а «Луноходы» пользовались теплом, полученным от полония-210. Только ядерные двигатели способны отправить космические аппараты в дальний космос, и только атомные реакторы смогут обеспечить достаточным объёмом энергии лунную базу.
Пока, однако, на повестке дня другие задачи, и российские предприятия больше занимаются космическим приборостроением. В 2011 г. марсоход NASA «Кьюриосити» получил от «Росатома» генератор нейтронов – этот прибор помог обнаружить на Марсе воду. В 2022 году состоится запуск европейского аппарата ExoMars — работать на красную планету отправятся российские нейтронный и инфракрасный спектрометры.
Последнее чудо техники, созданное при участии «Росатома», — космический телескоп ART-XC («Astronomical Roentgen Telescope — X-ray Concentrator», или «астрономический рентгеновский телескоп концентратор рентгеновских лучей»). Прибор создан Институтом космических исследований РАН совместно с Российским Федеральным ядерным центром (г. Саров).
Телескоп отправился в космос в июле 2019 г. на российско-германском аппарате-обсерватории «Спектр-РГ». Он удалён от Земли на 1,5 млн км. Вместе с российским телескопом более шести лет будет сканировать небо германский телескоп eRosita. Их задача — создать детальную карту видимой Вселенной и проникнуть в тайны её прошлого и будущего.
Мегаватты из воздуха
С недавних пор «Росатом» стал локомотивом ветроэнергетики в России. Казалось бы, к чему ловить ветер — ведь это конкурент атомной энергии. Однако мудрость о «яйцах в одной корзине» — универсальна и работает в любой отрасли. Строить разные типы электростанций выгодно: к этому человека подталкивает физическая и экономическая география.
«Росатом» построил в 2018-2019 году крупнейшую в России ВЭС — Адыгейскую. Своей энергии в Адыгее не хватает, а хороших ветров достаточно, и там ВЭС нужна как нигде. 60 ветроэнергетических установок общей мощностью 150 МВт дают 354 млн кВт/ч в год. Одна ВЭУ 2,5 МВт может обеспечивать энергией до 500 квартир с газовыми плитами или около 300 квартир с электрическими.
ВЭУ спроектированы с учётом мирового опыта: медленно вращающиеся лопасти не вредят птицам, не создают сильного шума, а вибрации почвы гасятся фундаментом. «Росатом» строит ветрогенераторы по технологии голландского производителя Lagerwey. Основные компоненты будут делать в России (гондолы, генераторы, лопасти и башни) — промышленное производство создаётся в Волгодонске. С 2019 г. строится станция в Ставропольском крае (84 ВЭУ, 210 МВт), на очереди — проекты в Краснодарском крае, Ростовской области и, возможно, в Карелии.
***
Радиационные технологии помогают человеку решить и более прозаические, но важные задачи: очистить и обеззаразить воду, найти взрывчатку или иные опасные предметы в аэропортах и метро, безопасно стерилизовать и законсервировать овощи и фрукты.
