Исторический обзор

17 мая в НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ состоялось торжественное заседание Ученого совета, посвященное 75-летнему юбилею НИЦ «Курчатовский институт». Ученый секретарь НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ к.ф.-м.н. Сергей Иванович Воробьев сделал обзор по основным историческим событиям «Курчатовского института».

Организованный в Москве как Лаборатория № 2, Курчатовский институт сыграл ключевую роль в обеспечении развития и безопасности страны. Датой рождения института принято считать 12 апреля 1943 года. 

28 сентября 1942 года вышло Распоряжение Государственного комитета обороны № 2352 "Об организации работ по урану" – это был первый официальный документ, с которого начались работы по урановому проекту. Лаборатория № 2 ‒ такое название получила группа специалистов, которые под руководством Игоря Васильевича Курчатова должны были работать над решением самой важной для страны на тот момент стратегической задачи.

В коллектив новой лаборатории вошли сотрудники Ленинградского физико-технического института, в том числе из «особой группы по ядру». В 1930-е годы в ЛФТИ работал весь цвет советской атомной физики  ‒ молодые и талантливые учёные под руководством академика А. Ф. Иоффе. Их так и называли ‒ «детский сад папы Иоффе». В 1937 году в ленинградском Радиевом институте был запущен первый в нашей стране циклотрон для ускорения протонов. А в 1939 году в ЛФТИ началось сооружение большого циклотрона на 10 МэВ, его запуск планировался на 1 января 1942 года. Во многом благодаря ленинградской школе ЛФТИ и Радиевого института, а также лично Курчатову ядерно-физические исследования в нашей стране в предвоенные годы были на уровне лучших мировых лабораторий. Но их пришлось прервать из-за начавшейся войны.

Для выполнения поставленной задачи необходимо было создать ядерный заряд. Получить из урана ядерную взрывчатку можно было либо в результате выделения изотопа урана-235, либо путём наработки не существующего в природе элемента – плутония. Эти технологии предстояло сначала продумать и просчитать, а затем отработать на практике: построить циклотрон для наработки начального количества плутония, сконструировать и запустить не только сам ядерный реактор, но и производство сырья для его работы. И сделать это нужно было как можно быстрее, так что исследования велись параллельно по нескольким направлениям. Коллектив Лаборатории № 2 разделился на группы, каждая из которых отвечала за свой фронт работ.

· Создание циклотрона – И. В.  Курчатов, Л М. Неменов

· Создание реактора на естественном уране и обычной воде – Г. Н. Флеров, В. А. Давиденко

· Создание реактора на естественном уране и графите –

И. В. Курчатов, И. С. Панасюк

· Создание реактора на естественном уране и тяжелой воде – А. И. Алиханов, С. Я. Никитин

· Выпуск тепловыделяющих элементов – И. В. Курчатов, И. С. Панасюк

· Получение тяжелой воды – А. И. Алиханов, Р. Л. Сердюк, Д. М. Самойлович, М. И. Корнфельд

· Выпуск графитовых блоков - И. В. Курчатов, И. С. Панасюк, Н. Ф. Правдюк, В. В. Гончаров

· Разделение изотопов естественного урана – И. К. Кикоин, Л. А. Арцимович

· Измерение ядерных констант и нейтронная физика – П. Е. Спивак, И. С. Панасюк, С. А. Баранов, М. И. Певзнер

· Разработка конструкции атомной бомбы

В 1944 году в Лаборатории №2 заработал циклотрон. Это позволило накопить начальное количество плутония – основного металла для ядерного заряда.

25 декабря 1946 года там же был запущен первый в Европе и Азии исследовательский уран-графитовый реактор Ф-1 и осуществлена самоподдерживающая цепная реакция. Реактор Ф-1 («Физический первый») был нужен для подтверждения возможности производства плутония. За экспериментальным реактором последовал промышленный - уже в 1949 году в Челябинской области было налажено производство урана необходимого объёма и качества. 29 августа 1949 года на Семипалатинском испытательном полигоне был взорван первый советский ядерный заряд. Монополия США на владение атомным оружием закончилась. Так за шесть лет своего существования Лаборатория № 2 решила поставленную правительством страны задачу. Под научным руководством И.В. Курчатова был создан ядерный щит страны.

С этого момента научная направленность работ Лаборатории №2 начала изменяться от проблем ядерного оружия к широкому спектру задач для атомной науки и техники.

Между этими событиями ‒ множество исследований, огромные усилия по созданию сырьевой базы для добычи урана, разработка с нуля металлургии урана высокой чистоты и труднейшая задача производства сверхчистого графита.

Сегодня реактор Ф-1 имеет лицензию на работу «в режиме окончательного останова». В декабре 2016 года, к 70-летию со дня пуска, здесь открыт новый музей – единственный в мире с настоящим атомным реактором. 

Ещё до завершения работы над бомбой Курчатов искал пути более широкого использования атомной энергии в мирных целях. В сфере интересов учёного и его сотрудников были атомная энергетика, флот, летательные аппараты и позднее - космос. Цитата И. В. Курчатова лучше всего отражает его мысли и намерения ещё в ходе работы по созданию атомного оружия: «Нам, учёным, работающим в области атомной энергии, больше чем кому бы то ни было видно, что применение атомного и водородного оружия ведет человечество к неисчислимым бедствиям».

Сенсационным стало его выступление на международной конференции в британском Харуэлле в 1956 году. Учёный рассказал о выполненных в СССР исследованиях, доказывавших возможность термоядерной реакции в газовом разряде, и предложил зарубежным коллегам сотрудничать в мирном использовании атомной энергии. «Мы ставим задачу создать атомную энергетику, которая, по крайней мере, для условий Европейской части Союза, будет экономически более выгодной, нежели угольная энергетика. В связи с этим намечается строить крупные атомные электростанции мощностью на первое время около 400−600 тыс. кВт каждая, с тем, чтобы накопить опыт атомной энергетики с массовым производством тепловыделяющих элементов и их переработкой. Ясно, что только на крупных атомных электростанциях можно достигнуть экономически выгодных показателей атомной энергетики».

27 июня 1954 года под научным руководством Игоря Васильевича Курчатова и его заместителя Анатолия Петровича Александрова в Обнинске была запущена первая промышленная атомная электростанция (главный конструктор Н. А. Доллежаль). После этого под научным руководством Курчатовского института началось строительство крупных атомных электростанций по всей стране. Развивалось два основных направления – водо-водяные корпусные и уран-графитовые канальные реакторы на тепловых нейтронах. Они разрабатывались под руководством директора Института атомной энергии имени Курчатова (с 1960 года, после смерти Игоря Васильевича) А. П. Александрова сотрудниками института С. М. Фейнбергом, С. А. Скворцовым, В. А. Сидоренко, Е. П. Кунегиным и их коллегами вместе со специалистами других организаций и предприятий.

Первой стала Нововоронежская станция - её создание в 1964 году было первым шагом в развитии большой серии водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР). Разработка физики и технологии реакторов АЭС на многие годы стала одним из основных направлений научной и инженерной деятельности Курчатовского института.

12 февраля 1946 года, когда все силы были направлены на  создание ядерного оружия, Курчатов представил Сталину доклад «о ходе работ по использованию внутриатомной энергии». В нём учёный выражал уверенность в том, что «атомная энергия и радиоактивные вещества… найдут в недалёком будущем разнообразные применения в технике…». Вначале эти идеи не имели большой поддержки, так как в правительстве полагали, что они будут отвлекать Лабораторию №2 от решения основной задачи.

Так после успешного испытания первой советской атомной бомбы в августе 1949 года началась работа по созданию корабельных атомных энергоустановок. Научным руководителем проекта первой советской атомной лодки стал Анатолий Петрович Александров ‒ один из ведущих участников советского атомного проекта и ближайший соратник И. В. Курчатова. Под руководством А. П. Александрова созданы атомные подводные лодки трёх поколений, надводные корабли с ядерными энергетическими установками, построены восемь атомных ледоколов и атомный лихтеровоз. По признанию самих моряков, роль А. П. Александрова в создании атомного флота страны можно оценить одним словом ‒ безгранична.

В создании первенца советского атомного флота – атомной подлодки «Ленинский комсомол» приняли участие около 140 предприятий и организаций страны, в том числе 35 научно-исследовательских институтов, 20 конструкторских бюро и около 80 заводов-поставщиков. Но роль Курчатовского института, как научного руководителя проекта, была в нём особой.

В 1958 году состоялись успешные испытания первой в СССР атомной подводной лодки «Ленинский комсомол», построенной в Северодвинске с участием курчатовцев и под личным руководством А. П. Александрова. Всего за период до конца 1960-х годов было построено 55 лодок первого поколения четырёх проектов с реакторной установкой «ВМ-А». Монополия США в этой области военной техники была ликвидирована. Работы над вторым поколением лодок начались практически одновременно с пуском первого ‒ в 1958 году.

Создание первой в СССР ядерной энергоустановки для подводной лодки заложило основы новой области науки и техники – корабельной ядерной энергетики. Это принципиально изменило военно-морской потенциал страны, а создание первого в мире атомного ледокола открыло новые возможности в освоении богатств Арктики и развитии народного хозяйства северных районов нашей страны. 

В 1953 году, когда в СССР полным ходом шли работы по созданию атомной подводной лодки, стало ясно, что такие ядерные энергетические установки можно будет применять и на гражданских судах. Например, на ледоколах, которые до этого времени не имели достаточной мощности для длительных переходов. Ведущая роль в создании ледокола с атомным двигателем принадлежала А. П. Александрову, который к тому времени уже блестяще зарекомендовал себя в эпопее с первой атомной подводной лодкой. 3 декабря 1959 года первый советский атомный ледокол «Ленин» был принят Мурманским морским пароходством в опытную эксплуатацию. Сегодня эта дата отмечается как День атомного ледокольного флота России.  В 1970-е годы были построены ледоколы «Сибирь» и «Арктика» (на последнем был совершён исторический поход к Северному полюсу в августе 1977 года). За ними последовала серия линейных атомных ледоколов (три советских и один уже российский − «50 лет Победы») 1985−2007 годов, а также атомный контейнеровоз «Севморпуть» (1988 год). Благодаря появлению атомного флота стало возможным полномасштабное освоение Арктики, которое продолжается и сейчас. Эксперты прогнозируют рост грузопотока по трассе Северного морского пути: с 1,8 млн. тонн в 2010 году до 64 млн. тонн к 2020 году. К этому времени планируется пополнить наш флот ещё тремя атомными ледоколами к шести уже имеющимся.

Важным направлением работ в Курчатовском институте с середины 1950-х годов стал управляемый термоядерный синтез (УТС) ‒ переход к новым принципам овладения энергией, процессами, происходящими на нашем Солнце, звёздах, где термоядерные реакции протекают при температуре около 20 миллионов градусов. Происходит слияние ядер изотопов водорода – дейтерия и трития, в результате чего выделяется огромное количество энергии. В 1958 году в Курчатовском институте была построена первая в мире экспериментальная термоядерная установка с «ловушкой» из магнитного поля, которая получила название «токамак».  Одной из ключевых фигур в России и в мире в области физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза является академик Евгений Павлович Велихов, возглавлявший Курчатовский институт с 1988 по 2005 год. Ныне ‒ почётный президент НИЦ «Курчатовский институт».

В конце 1960-х - начале 1970-х годов были получены результаты мирового значения в области микроэлектронной технологии: ионная имплантация, сверхвысокочистые вещества, литография, плазменная химия, тонкие плёнки.

Такой технологический задел позволил позднее развить в Курчатовском институте и работы в области нанотехнологий, создания гибридных систем и суперкомпьютеров.

В 1999 году в Курчатовском институте был введён в эксплуатацию первый и пока единственный на постсоветском пространстве cпециализированный источник синхротронного излучения. Сейчас эта мегаустановка ‒ инструмент для междисциплинарных исследований, которым пользуются учёные со всей страны.

В ХХI веке в Курчатовском институте продолжают развиваться как традиционные, так и новые научные направления — атомная энергетика и ядерный топливный цикл; управляемый термоядерный синтез; фундаментальные исследования, информационные технологии и системы; технологии и разработки двойного назначения; биомедицинские технологии и ядерная медицина, нанотехнологии, нанодиагностика и материаловедение.

С 2010 года НИЦ «Курчатовский институт» является первой национальной лабораторией России. Под своим началом он объединил несколько научных институтов с общей программой. Основное направление этой научной программы ‒ работа на мегаустановках: исследования в России и за рубежом, модернизация существующих и создание принципиально новых национальных мегаустановок мирового класса.

Сегодня НИЦ «Курчатовский институт» - один из ведущих научных центров мира, междисциплинарная национальная лаборатория, системообразующий элемент инновационного комплекса России.