Светлые стороны: атом возит, атом кормит, атом лечит

Первый этап освоения атомной энергии заявил о себе очень громко и воинственно. Но почти сразу же появилось и понятие «мирный атом», а в наши дни «энергия звезд» используется в самых разных отраслях науки и техники

Атом-энергетик

Работы над созданием ядерных энергетических установок велись в нашей стране почти с самого начала «атомного проекта»: еще в октябре 1945 года академик Петр Капица подал докладную записку «О применении внутриатомной энергии в мирных целях», а 16 мая 1949 года советское правительство приняло постановление о создании атомной электростанции. Обнинская АЭС, введенная в эксплуатацию 70 лет назад, 26 июня 1954 года, стала первой в мире атомной станцией, давшей ток в общую энергосистему страны.

Сейчас в мире атомные установки производят около 17% электроэнергии — каждый шестой киловатт! Свои АЭС построили уже 33 страны мира — это больше 400 реакторов общей мощностью почти 380 ГВт. Причем с каждым годом использование ядерной энергии нарастает: с начала ХХI века было построено уже 90 реакторов, еще 57 находятся на разных стадиях строительства. АЭС при правильной эксплуатации практически не наносят ущерба окружающей среде, так что атомные киловатты причисляются к низкоуглеродным, экологически чистым — наравне с полученными на ветровых или солнечных электростанциях. А переход на замкнутый цикл производства и использования ядерного топлива, который уже сейчас начался в нашей стране, одновременно и решает проблему отходов в атомной энергетике, и делает запасы необходимого для ее работы сырья почти неисчерпаемыми.

Предприятия Машиностроительного дивизиона «Росатома» активно работают в сфере мирного атома. На наших заводах в Санкт-Петербурге, Подольске, Волгодонске и Петрозаводске беспрерывно идет изготовление оборудования для АЭС с реакторами типа ВВЭР. «ОКБМ Африкантов» является главным конструктором реактора БН-600, главным конструктором реакторной установки и комплектным поставщиком оборудования для БН-800, а также главным конструктором реакторной установки и центром ответственности проекта БН-1200М, который станет драйвером развития отрасли на долгие годы. Оборудование для опытно-демонстрационного энергоблока БРЕСТ-ОД-300 со свинцовым теплоносителем также создается нашими сотрудниками.

Атом-моряк

Первыми кораблями, использовавшими для движения ядерную энергию, стали подводные лодки. Реакторы обеспечили им почти неограниченную автономность: можно было обойти вокруг света, не всплывая на поверхность и не пополняя запасы топлива! Первая в мире атомная подлодка «Наутилус» была спущена на воду в США в 1954 году, советский «Ленинский комсомол» — через четыре года. Зато в СССР появилось первое в мире надводное судно с ядерной силовой установкой — атомный ледокол «Ленин», его сдали заказчику уже в 1959 году. А в 1977 году другой советский атомоход — «Арктика» — стал первым в истории надводным судном, дошедшим через льды до Северного полюса.

Сегодня Россия — единственная страна, обладающая мирным атомным флотом: на Северном морском пути работают семь атомных ледоколов и атомный лихтеровоз (грузовое судно) ледового класса, еще четыре ледокола находятся на разных стадиях строительства.

И реализовано все это было при непосредственном участии конструкторов и машиностроителей: к текущему моменту нашим дивизионом обеспечено изготовление десяти судовых реакторов РИТМ-200 для ледоколов новейшего поколения.

В 50–70-х годах в нескольких странах были построены грузовые атомоходы, но дальнейшего развития эти проекты не получили. По той же причине были прекращены работы над атомными самолетами, локомотивами и даже автомобилями. Впрочем, в наши дни мирный атом возвращается в сухопутную логистику, но уже другим путем: разрабатываются проекты по использованию АЭС для получения экологически чистого водородного топлива, не оставляющего углеродного следа в атмосфере.

Атом-врач

Как только человечество открыло радиоактивность, началось использование ее в медицине. Случилось это в самом начале ХХ века, когда весь мир ждал от науки невиданных чудес, и «радиевые» лекарства быстро вошли в моду. Даже минеральную воду «Боржоми» уже в советское время рекламировали как «целебную радиоактивную»! Потом, когда радиация стала одним из пугающих «поражающих факторов» и весь мир узнал о лучевой болезни и ее последствиях, многие ударились в другую крайность — радиофобию.

Истина, как обычно, была посередине: радионуклидные фармацевтические препараты успешно используются для лечения различных заболеваний, особенно онкологических. Основной принцип их действия — точная доставка излучающего изотопа к пораженному органу и тщательно рассчитанная доза излучения, воздействующая на опухоль, но не успевающая нанести вред здоровым клеткам организма.

Еще тщательнее рассчитывается доза при обследовании больного. При помощи радиоактивных изотопов можно в режиме реального времени отследить нарушения обмена веществ и кровотока, провести томографию, в которой пораженные места будут отмечены излучающими «маркерами» — и все это с крайне низкими дозами облучения, без побочных эффектов. Такую безопасность обеспечивают короткоживущие изотопы — время их полураспада измеряется буквально минутами, так что готовить препарат-маркер нужно непосредственно перед исследованием. Для этого созданы специальные циклотроны — «младшие братья» огромных исследовательских ускорителей частиц. Такой циклотрон можно установить в помещении медицинского центра и подключить к обычной городской электросети.

Существует и лучевая хирургия, позволяющая проводить операции без дополнительных травм — например, «прижечь» опухоль внутри головного мозга, не вскрывая черепную коробку. Для этого используются гамма-ножи, в которых несколько пучков излучения сводятся в нужной точке под управлением компьютера. Каждый пучок сам по себе почти безвреден, и только в месте их пересечения уровень радиации становится смертельным для раковых клеток.

Атом-кормилец

И поилец: при работе ядерного реактора выделяется столько тепла, что его буквально девать некуда — излишек приходится отводить в атмосферу или большие водоемы. Этот же излишек вполне можно использовать для получения пресной воды из морской или для очистки загрязненной воды до состояния дистиллированной. Сначала такую возможность реализовали на атомоходах и подводных лодках, а первый в мире промышленный атомный опреснитель заработал в 1972 году в советском городе Шевченко на берегу Каспийского моря (сейчас Актау, Казахстан). Сейчас проблема доступа к чистой воде встала в мировом масштабе, и некоторые страны — например, Иран и его соседи по Персидскому заливу — уже рассматривают возможность строительства малых АЭС, совмещенных с опреснительными установками.

Использование излучающих изотопов углерода, азота, фосфора позволяет точно отследить круговорот этих веществ на различных территориях — такие исследования сейчас используются для восстановления и улучшения плодородия почв. Малыми дозами радиации можно стимулировать рост семян перед посевом, а уже собранные зерна, плоды, клубни после лучевой стерилизации не портятся и не прорастают, при этом сами по себе не являются источниками радиации. Обработка мяса убивает в нем и бактерии (в том числе вызывающие ботулизм), и яйца паразитических червей, способных «пережить» заморозку. Для современного агропромышленного комплекса атомные технологии — это не только источник энергии и воды (что само по себе крайне важно!), но и повышение урожаев, удоев, яйценоскости кур — и все это без применения химических веществ, остающихся в продуктах нежелательными добавками!

Еще тщательнее рассчитывается доза при обследовании больного. При помощи радиоактивных изотопов можно в режиме реального времени отследить нарушения обмена веществ и кровотока, провести томографию, в которой пораженные места будут отмечены излучающими «маркерами» — и все это с крайне низкими дозами облучения, без побочных эффектов. Такую безопасность обеспечивают короткоживущие изотопы — время их полураспада измеряется буквально минутами, так что готовить препарат-маркер нужно непосредственно перед исследованием. Для этого созданы специальные циклотроны — «младшие братья» огромных исследовательских ускорителей частиц. Такой циклотрон можно установить в помещении медицинского центра и подключить к обычной городской электросети.

В настоящее время только около 1% ядерной энергии используется в целях, не связанных с генерацией электроэнергии, однако во всем мире — от Великобритании и Франции до России, Японии и других стран — предпринимаются инициативы, призванные проложить путь к более широкому внедрению таких применений. МАГАТЭ содействует разработке новых и перспективных неэлектрических применений ядерных технологий через научно-технические публикации и координирование исследований. Уже сейчас технологии термоядерной энергетики обещают найти применение не только на Земле. Разрабатываемый в Троицке плазменный ракетный двигатель на базе магнитно-плазменных ускорителей может открыть новые возможности не только на околоземной орбите, но и в освоении дальнего космоса. А это значит, что мы стоим только в самом начале пути развития мирного атома.