Алексей Дуб: «Надеемся в конце десятилетия получить новые элементы таблицы Менделеева»

Сегодня один из популярных вариантов кооперации науки и бизнеса – работа над новыми материалами. Новейшие химические элементы должны сохранять работоспособность даже в экстремальных условиях. О том, как исследователи адаптируют свои научные открытия под нужды предприятий, рассказал научный руководитель федерального проекта «Разработка новых материалов и технологий для перспективных энергетических систем» комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации» (РТТН), первый заместитель генерального директора АО «Наука и инновации» – управляющей компании научного дивизиона госкорпорации «Росатом» Алексей Дуб.

– Первое направление – создание материалов для двухкомпонентной ядерной энергетики, с их помощью мы повышаем энергонапряженность реактора. Чем она выше, тем компактнее и эффективнее реактор для компаний.

Также мы работаем над созданием методик ускоренных испытаний новых материалов, они позволяют в течение трех месяцев установить, подходит ли материал для использования на предельных уровнях облучения. Здесь мы добились значительного прогресса и можем переходить к созданию ГОСТа, или стандарта, по внедрению методики ускоренных испытаний для широкого использования.

Следующее направление – исследование материалов и технологий, которые напрямую могут иметь более широкий спектр применения, чем только атомная энергетика. Например, керамические материалы, включая карбид кремния. Мы хотим его использовать для разработки оболочек ТВЭЛов (тепловыделяющие элементы. – «Ведомости. Наука») для атомных реакторов, с одной стороны, но и в камерах сгорания, ракетных турбинах и различной технике – с другой, так как это может обеспечить работоспособность при температурах выше 1500 градусов.

В рамках федерального проекта мы изучаем также аддитивные технологии, которые предполагают создание трехмерных объектов или вещей путем послойного добавления материала. В частности, делаем принтеры, позволяющие получать изделия из тугоплавких элементов.

– Они популярны во многих областях, поскольку хорошо работают с цифровыми моделями, изделия можно сразу напечатать с помощью аддитивных технологий. Мы видим широкое применение этого метода в медицине. Например, хирурги с помощью изделий, полученных благодаря аддитивным технологиям, могут проводить более сложные операции и быстрее возвращать пациентов к полноценной жизни. Мы сейчас делаем больше 10 различных ГОСТов для аддитивных материалов для совершенно разных областей.

– У нас есть одна интересная задача: мы рассматриваем поведение разных материалов при сверхвысоких давлениях и температурах. Проводим эксперименты и на их основе прогнозируем, как те или иные вещества поведут себя в космических условиях или при термоядерной реакции.

Кроме того, совместно с Объединенным институтом ядерных исследований в Дубне Московской области ведем работу над исследованиями сверхтяжелых элементов. Надеемся, что благодаря нашему сотрудничеству мы сможем получить в конце десятилетия новые элементы таблицы Менделеева – 119-й и 120-й.

Еще один вектор федерального проекта – технология жидкосолевого реактора, позволяющая работать с высокоактивными отходами ядерных реакторов, включая минорные актиниды. Эти элементы образуются при выработке ядерного топлива, достаточно радиоактивны и требуют осторожной утилизации. Однако мы сможем дожигать их с помощью технологий жидкосолевого реактора, что даст возможность существенно уменьшить затраты на захоронение таких элементов.

– Во-первых, благодаря этому повышается их эффективность. К примеру, новые материалы могут использоваться при очень высоких температурах и давлении. Также такие изделия дают больший энерговыход, а двигатель или реактор при этом будет меньшего размера. Во-вторых, новые материалы могут улучшить безопасность на предприятиях – они способны выдерживать большие нагрузки, а значит, мало подвержены неконтролируемым реакциям, которые могут привести к авариям на производствах.

– Сегодня доля компаний, которые имеют капитал, позволяющий им использовать современные наукоемкие материалы, еще недостаточно велика. Поэтому высокий темп обновления производств возможен пока только в мощных компаниях, таких как «Росатом», «Ростех» и др. Если говорить о частном бизнесе, то мы активно сотрудничаем с металлургами и нефтегазовым сектором, предоставляя им новые материалы. Например, аддитивные технологии стали часто использоваться в нефтегазовой отрасли для создания запчастей для оборудования.

В условиях ограничений компании могут обновить свои производства двумя способами. Первый – это импортозамещение, когда для создания запчастей на существующее оборудование делаются их копии из доступных ресурсов. Второй вариант – разработка конструкторами нового оборудования, которое не является репликой иностранных образцов. Этот процесс тоже идет, но инженеры обычно стараются использовать материалы, которые уже прошли все тестирования и хорошо себя зарекомендовали. Прохождение всех этапов согласования новых материалов занимает много времени, поэтому мы выступаем за ускорение этого процесса. Это позволило бы гораздо быстрее верифицировать новые материалы, а конструкторы чаще бы к ним обращались.

– Изначально карта объединила ряд направлений, которые существовали отдельно: полимерные композиционные материалы, аддитивные технологии и редкоземельные элементы. Затем к ним добавился еще один вектор – цифровое материаловедение. Мы используем уже существующие в этих направлениях разработки и механизмы для комплексного развития научной отрасли. Например, мы вывели новые составы магнитов, которые предполагают более активное использование редкоземельных металлов, обладают более высокими магнитными свойствами, но имеют меньшую массу.

При этом три первых направления найдут свое отражение еще в одном национальном проекте – «Новые материалы и химия». Там все разработки, которые уже есть в дорожной карте и реализуются в комплексе, объединены в единый технологический цикл. В свою очередь, цифровое материаловедение развивается очень активно. Мы факультативно взяли над этим направлением шефство, чтобы оно было полностью скоординировано с первыми тремя. Такая синергия должна дать результат в получении редкоземельных и композиционных материалов, развитии аддитивных технологий.

– В этом вопросе хорошо работает так называемый программный подход. С его помощью вы можете много проектов увязывать друг с другом не формально, а содержательно, в рамках одного федерального проекта. В результате получается синергетический эффект от разных исследований. Иными словами, ученые могут делать открытия, которые по отдельности не имеют коммерческого выхлопа, но при объединении нескольких проектов в один можно их коммерциализировать.

Прямой эффект «Росатома» от заключенных уже договоров с рядом партнеров по направлению «Материалы и технологии» превысил несколько миллиардов рублей с 2019 г. Здесь очень важна нацеленность на конкретный результат, потому что довести исследования до этапа внедрения довольно сложно. Например, мы занимаемся медициной, в которой есть и доклинические, и клинические испытания и другие исследования. Не у всех, кто создает инновации, хватает сил пройти весь цикл и запустить новый продукт. Чтобы сделать научные открытия более доступными для бизнеса, нужно упростить процесс верификации инноваций в экспертном сообществе.

– Мы научились взаимодействовать с органами власти и работаем достаточно эффективно с теми мерами господдержки, которые уже существуют. Конечно, было бы очень хорошо, если бы ситуация в науке стабилизировалась и правила верификации новых материалов какое-то время не менялись. Также необходимо на законодательном уровне определить цикл обновления продукции. Например, если компания внедряет инновации на производстве каждые три года, то ей положены преференции от государства, а если стоит на месте, то привилегии сокращаются. При таком подходе дополнительный стимул получило бы и развитие новых материалов.

– Сегодня у нас с кадрами все складывается неплохо, потому что изменились принципы обучения. До недавнего времени мы сталкивались с тем, что некоторые отечественные высшие учебные заведения учили студентов на примерах из прошлого и давали мало современных, практических знаний. Сейчас у нас сложились правильные, эффективные взаимоотношения с высшей школой. Например, с рядом передовых инженерных школ «Росатом» имеет партнерские отношения. Мы активно работаем со студентами, привлекаем их в наши реальные проекты с первого курса. То есть они полученные знания сразу применяют в работе и понимают, чему и зачем учатся. Мы стараемся добиться того, чтобы студенты чувствовали себя нашими коллегами уже с начала обучения.

– Есть области с высокой долей регуляторики, и это напрямую связано с безопасностью. Здесь точно никто послаблений делать не будет. Мы считаем это обоснованным, поэтому все программы испытаний и исследований строятся так, чтобы обеспечить необходимый уровень безопасности. Однако есть области, скажем так, коммерческого типа. Прежде всего речь идет о транспорте, домостроении, где можно достаточно оперативно внедрить новые материалы и технологии. В этих отраслях можно сразу протестировать весь комплекс инноваций, поэтому здесь полезно проводить одномоментное, одновременное прохождение всех согласований, реализуемых в проекте. Это даст дополнительный импульс для развития научных разработок.