Существует расхожая шутка о производстве, на котором что ни делают, все получается танк. Курчатовский институт — это антипод этой шутки. Организованный для создания бомбы, он дал миру мирный атом, высочайшие достижения теоретической физики, физику частиц, которая используется теперь и в медицине для лечения людей, а также создал наработки, которые могут еще сказать свое слово в будущем — в получении чистой и неисчерпаемой термоядерной энергии.
Начало
Апрель 1943 года. Отгремела Сталинградская битва, но не случилась еще битва на Курской дуге. Война шла полным ходом, жизнь в стране была до крайней степени тяжелой.
«Директор ИХФ академик Н. Семенов в 1940 году направил в свой наркомат письмо о необходимости развития комплекса работ по созданию ядерного оружия. Отклика не последовало. Сотрудник руководимой И. Курчатовым лаборатории ядерной физики Ленинградского физико-технического института Г. Флеров, находясь в армии, обратился со сходным письмом к Сталину в 1942 году. Правда, обстановка на фронте была уж очень тяжела, и трудно было ожидать положительной реакции на предложения, казавшиеся тогда многим фантастическими», — писал в своих воспоминаниях один из отцов атомной бомбы, академик Юлий Борисович Харитон.
Создание в таких условиях новой научной единицы — Лаборатории № 2, выросшей в великий институт, — может говорить только об одном — исключительной важности задачи, которая перед ней стоит. Создание атомной бомбы — ради этой задачи молодому еще физику Игорю Курчатову были предоставлены чрезвычайные полномочия — не только собрать вокруг себя лучше научные силы страны, но и привлекать к своей работе все необходимые институты, КБ и даже заводы, а также забирать кадры из святая святых — военной промышленности, работавшей для фронта.
Бег наперегонки со временем — наработка оружейного топлива ведется не быстро (а сначала требовалось понять, как его вообще получать) — был завершен в 1949 году на Семипалатинском полигоне испытанием первой в советской истории ядерной бомбы.
Впрочем, промежуточный итог, конечно, был не концом, но началом для института, руководство которого задумывалось о мирном атоме еще во время работы над бомбой. 27 июня 1954 года в Обнинске заработала АЭС — первая в мире АЭС, поставившая электричество в пользовательскую сеть. Как принято говорить в таких случаях, все остальное — история. Однако это история, опередившая свое время. «Зима» ядерной энергетики, пришедшая после Чернобыля и вызванная скорее политическими и коммуникационными сложностями позднего Советского Союза, чем реальным ущербом или просчетами физиков и инженеров, начала «таять» самым неожиданным образом. Во втором десятилетии XXI века люди окончательно убедились, что главный враг их будущего — это энергия, которая производится с выбросом углекислого газа в атмосферу. А атомная энергетика — безуглеродная! Так особенно ярые «зеленые», исторически ставившие АЭС на первое место среди своих врагов, стали обращаться в ее друзей, поняв, что это, возможно, и есть чистая энергия будущего — без выделения углерода, без разрушения экосистем, к которым приводит вполне штатная эксплуатация ГЭС. Вопрос лишь в системах безопасности.
Неизвестные страницы
Такая концентрация лучших научных сил страны, конечно, не могла оставаться в рамках только лишь поставленной задачи, даже такой важной, сложной и широкой, как создание ядерного щита страны. Компетенции курчатовцев широко выходили за пределы этой задачи.
С самого начала в институте работали и в сфере физики элементарных частиц (точнее, той науки, которая позже получила это название), нейтронной физики, мезонной химии, физики твердого тела, молекулярной физики и, конечно, базы всего — теоретической физики. Школа физиков-теоретиков «НИЦ «Курчатовский институт» известна во всем мире и по сей день является знаком особого качества и высокого уровня работы. Пионерские исследования по поиску кварк-глюонной плазмы — особого состояния, в котором все вещество во Вселенной пребывало в первые мгновения после Большого взрыва, — также составляют золотой фонд работы института и реализуются сейчас в коллайдере NICA — международной установки класса мега-сайнс, строящейся на территории Объединенного института ядерных исследований в подмосковной Дубне.
В Курчатовском институте долгое время работал первооткрыватель электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) академик Евгений Завойский. Открытие ЭПР — одно из самых важных событий физики XX века, а Завойский был единственным из сотрудников института, кого сам Игорь Курчатов выдвигал на Нобелевскую премию. Спектроскопический метод, основанный на явлении ЭПР, стал одним из основных методов исследования, «глазами и ушами» биологов, химиков и физиков, и используется для широкого класса задач от исследования структуры веществ в научных лабораториях до датировки в археологии и определения степени облучения жертв ядерных аварий.
Завтра
Символично, что российское «крыло» предтечи ядерной энергетики будущего — международного проекта термоядерного реактора ITER — родилось в Курчатовском институте, вышло из него и работает в соседнем здании на площади Академика Курчатова. ITER — самый международный проект мега-сайнс, даже более международный, чем CERN — дом Большого адронного коллайдера. CERN — европейская организация, и статус полноправных членов там имеют только европейские страны. ITER («путь» на латыни), который строится во французском Провансе, включает в качестве полноправных и равноправных членов Европейский Союз, Индию, Китай, Корею, Россию, США и Японию. Вместе эти страны реализуют мечту поколений физиков — получение чистой неиссякаемой энергии, подобной энергии Солнца. Только в отличие от солнечных батарей, улавливающих энергию настоящего Солнца, термоядерный реактор зажигает маленькое солнце на Земле. Маленькое, но очень мощное: термоядерная установка мощностью 1 гигаватт будет потреблять в день лишь около 1 кг смеси топлива в день, а для обеспечения работы тепловой электростанции такой же мощности понадобится 10 000 тонн угля (десять железнодорожных вагонов). Топливом для термоядерной установки служит водород: два атома двух разных изотопов водорода сливаются в атом гелия, а люди пытаются использовать энергию, которая выделяется в этой реакции. Такого топлива (редких изотопов водорода и необходимых для их получения элементов) на Земле хватить на сотни, если не на тысячи лет.
Символично, что предложение начать международное сотрудничество в сфере мирного атома прозвучало еще в 1956 году из уст основателя института — Игоря Курчатова, который в 1956 году в своей знаменитой лекции в Харуэлле (Великобритания) впервые рассказал об исследовании, показавшем возможность термоядерной реакции в газовом разряде.
«Если никаких крупных и неожиданных сюрпризов на пути развития термоядерной энергетики не будет, то примерно через 30 лет мы сумеем впервые подать электрический ток термоядерной электростанции в энергетические сети, а еще через 10 с небольшим лет начнет работать первая коммерческая термоядерная электростанция. Возможно, что во второй половине нашего столетия энергия ядерного синтеза начнет заменять ископаемые топлива», — уверен директор «ИТЭР-Россия» и многолетний сотрудник Курчатовского института, доктор физико-математических наук Анатолий Красильников.
Успех проекта ИТЭР может стать вторым «sputnik moment» для России: дело в том, что тип реализуемой установки — токамак — это тоже русское слово, вошедшее в международный научный язык, это сокращение от слов ток-камера-магнитные-катушки. Мир идет в будущее чистой термоядерной энергии по модели, созданной и впервые воплощенной в жизнь в Курчатовском институте.
Подготовила Гульнара Собирова