Часть Первая: Система космического уровня
Напомним, что этот документ вошел в перечень президентских поручений по итогам февральского пленарного заседания Форума будущих технологий и встречи Президента с учеными. В конце августа этого года Кабинет Министров должен представить Главе государства доклад о проработке указанного проекта. Эту задачу правительство РФ будет выполнять при участии НИЦ «Курчатовский институт», который играет здесь ключевую роль, реализую разработанную им концепцию упомянутых биоэкопоселений.
Важно отметить, что сама концепция не взялась ниоткуда. Отдельные ее положения проговаривались представителями Курчатовского института ранее (о чем мы писали еще три года назад). Что касается президентского распоряжения о создании сети таких биоэкопоселений, то оно стало логическим развитием личной встречи Владимира Путина с президентом НИЦ Михаилом Ковальчуком в сентябре 2024 года. Именно тогда Главе государства были детально презентованы возможности гражданского использования одной важнейшей разработки Курчатовского института – атомной станции малой мощности (АСММ) «Елена-АМ». Специалисты предлагают использовать эту «атомную батарейку» для освоения труднодоступных районов Арктики и Сибири по руслам крупных рек – Оби, Енисея и Лены. На февральском Форуме будущих технологий данная концепция получила статус масштабного национального проекта.
Пожалуй, самым интригующим моментом стало то, что сама модель арктического биоэкопоселения приобретает не просто глобальное, но даже космическое измерение. Так, в апреле этого года на Российском космическом форуме директор Курчатовского института Юлия Дьякова объявила о том, что эта модель пройдет своего рода «обкатку» в экстремальных условиях российского севера, после чего на ее основе будет развернута обитаемая база на Луне!
Напомним, что Курчатовский институт участвует в совместном российско-китайском проекте строительства лунной атомной электростанции малой мощности. В этой связи вполне логично провести «натурное» испытание такой системы на Земле, но в таких местах, где физические условия для нормальной жизни малоблагоприятны. Как мы понимаем, суровые северные территории нашей страны максимально подходят для решения такой задачи. По большому счету, создание комфортных поселений в таких местах само по себе неизбежно требует каких-то особых «космических» технологий. Именно их и пытаются применить, разработав под такие условия модель биоэкопоселения.
Разумеется, эта работа ведется не с чистого листа. Если говорить о первых заделах, то они появились еще в советское время, как раз во время первой «лунной гонки» 1960-х годов. Именно в эти годы зародилась концепция жизнеобеспечения людей в экстремальных условиях путем связки «мирного атома» и замкнутого биологического цикла. Эта концепция легла в основу знаменитого комплекса «БИОС-3», созданного в 1960-е годы в Институте физики СО АН СССР в Красноярске. Данный комплекс стал первой в мире экологической системой жизнедеятельности, где с помощью хлореллы и высших растений полностью утилизировали углекислый газ и регенерировали воду. Правда, такой важный элемент, как атомный реактор, здесь отсутствовал. Электричество получали из сети.
Позже, в 1970-80-е годы Институт атомной энергии (бывшее название Курчатовского института) инициировал проект «Елена». Речь как раз шла о создании атомной станции малой мощности, а точнее – «атомной батарейке» для удаленных объектов Министерства обороны и полярных станций. В 1982 году была запущена установка «Гамма», доказавшая возможность снабжать энергией (тепловой и электрической) удаленный объект в течение десятилетий без всякого обслуживания. Параллельно была высказана мысль о том, что избыточное тепло от реактора можно использовать для работы полярных гидропонных теплиц.
К началу 2000-х годов указанные темы перешли из секретных лабораторий в чисто гражданский сектор. Схему совмещения энергии АСММ с системой биологического замкнутого цикла попытались применить к созданию арктических поселений нового типа, где уже учитывались проблемы экологии. Обычно в таких случаях было принято использовать возобновляемые источники энергии (ветер и солнце), но в условиях Арктики с ее длинной полярной ночью эффективность ветряков и солнечных панелей была крайне низкой.
Точкой окончательного слияния АСММ и биотехнологий стал 2025 год, когда Курчатовский институт презентовал проект арктических биоэкопоселений. Главный научный принцип, на котором базируется данный проект, обозначен как НБИКС-конвергенция, где объединяются нано-, био-, инфо-, когнитивные и социо-гуманитарные технологии. Идея таких поселений была представлена на нескольких крупных государственных и научных площадках, в том числе – на Форуме будущих технологий в феврале этого года и на апрельском Форуме космических технологий. Конкретно в этом проекте наши ученые впервые соединили в едином промышленном контуре модернизированный советский атомный реактор «Елена-М/АМ» и биореактор по выращиванию специально выведенных микроводорослей. В связке в биореактором атомная установка играет роль источника стабильного тепла и электрической энергии, критически необходимых для поддержания жизни микроорганизмов в условиях полярной ночи и экстремальных морозов. Причем, весь этот технологический комплекс будет управляться с помощью искусственного интеллекта.
Несколько слов об упомянутой «атомной батарейке», которую Курчатовский институт разрабатывал вместе с «Росатомом». Главная ее особенность – прямое преобразование тепла в электричество с помощью термоэлектрических генераторов. То есть здесь нет никаких турбин и вращающихся механизмов, благодаря чему такая установка может работать в автономном режиме без постоянного присутствия человека. Станция в состоянии непрерывно работать в течение 40 лет без перезагрузки топлива, выдавая до 1 МВт электрической и до 15 МВт тепловой энергии. Как было сказано выше, прототипом данной установки была экспериментальная установка «Гамма», испытанная еще в 1982 году. Она наглядно продемонстрировала работоспособность самой концепции и, что самое интересное, до сих пор находится в работоспособном демонстрационном состоянии. То есть риск «второй Фукусимы» в таких поселениях полностью отсутствует.
Еще один важный момент. Разработчики не планируют осуществлять физическое увеличение размера реактора для повышения его мощности. Вместо этого будет использоваться модульный принцип, то есть когда наращивание мощности (при необходимости) осуществляется через увеличение общего количества таких «атомных батареек». Скажем, если будущему поселению потребуется три мегаватта электроэнергии, то на площадку доставят и подключат параллельно несколько готовых блоков «Елена-АМ».
Интересно, что для быстрого развертывания сети станций Курчатовский институт начал внедрять технологию 3D-печати корпусов реакторов специальными сплавами. Такой метод позволит собирать атомные реакторы как на конвейере, серьезно увеличивая скорость масштабирования технологии. Чтобы была понятна его актуальность, отметим, что освоение Арктики потребует (согласно предварительным расчетам) порядка четырехсот (!) реакторов данного типа. Напомним, что речь идет о создании целой сети таких «атомных» поселений. Проект уже масштабируется на межрегиональном уровне. Так, правительства Чукотки и Якутии уже ведут совместную работу по планированию агломерации Певек-Билибино-Баимское-Черский (при участии МЧС России). Как раз в этой зоне собираются развернуть сеть опорных биоэкопоселений.
После того, как АСММ «Елена-АМ» отслужит свой сорокалетний срок, она будет демонтирована и вывезена из Арктики. То есть никакого складирования радиоактивных отходов в полярной экосистеме не предполагается. Именно поэтому конструкция станции изначально разрабатывалась с расчетом на возможность быстрой и безопасной эвакуации. Отметим, что сам реакторный блок «Елена-АМ» представляет собой монолитную герметичную капсулу. Отработанное ядерное топливо не извлекается на месте – оно так и остается «запечатанным» в капсуле в процессе обратной транспортировки.
Когда капсулу доставят на специализированное предприятие «Росатома», отработавшее ядерное топливо будет извлечено и направлено на переработку в рамках замкнутого ядерного топливного цикла для создания другого ядерного топлива для реакторов на быстрых нейтронах. Благодаря такой схеме арктическая почва в зоне биоэкопоселений остается чистой от радиации, а ценные компоненты ядерного топлива возвращаются в экономику страны.
В данном случае мы имеем дело с принципиально новым подходом к ресурсам в рамках биоэкономики, соответствующей основными принципам Шестого технологического уклада. Создание таких замкнутых циклов происходит в точном соответствии с базовыми законами Природы. Поэтому указанное обращение с ядерными отходами – яркий пример использования природоподобных технологий. Это в одинаковой степени относится как к схеме использования «мирного атома», так и к работе помянутых выше биореакторов.
О биореакторах мы подробнее поговорим в следующий раз.
Николай Нестеров
Изображение сгенерировано нейросетью
Продолжение следует
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии