Нанотехнология в атомной отрасли и будущее атомных городов

Для  координации научно-исследовательских, опытно- конструкторских и технологических  работ, которые проводятся в целях  совершенствования нанотехнологий, направленных на безопасное использование  атомной энергии, а также использование  государственных капитальных вложений в области развития наноиндустрии  в 2006 создан Корпоративный Центр нанотехнологий и наноматериалов Росатома. В настоящее время в состав Центра входят 10 предприятий Росатома. Базовой организацией

Центра является Всероссийский  научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара.(см. Приложение 2)

Стратегическая цель Центра - создание и развитие научной, технической  и технологической базы в области  нанотехологий и наноматериалов. Для достижения основной стратегической цели будут решены следующие тактические задачи:

• развитие высокотехнологичных секторов производства на базе широкого внедрения нанотехнологий и наноматериалов, обеспечивающее повышение конкурентоспособности и расширение присутствия России на мировом рынке наукоемкой высокотехнологичной продукции;
• обеспечение снижения уровня угроз террористических актов, техногенных катастроф путем широкого внедрения специальной наносистемной техники,
• внедрение в практическое здравоохранение средств и методов диагностики, лекарственных средств нового поколения и лечебной аппаратуры на основе достижений нанотехнологий и наноматериалов,
• повышение уровня экологической безопасности и комфортности среды обитания за счет применения наносистемной техники для мониторинга и защиты окружающей среды.

Я думаю, что поставленные задачи могут  быть успешно решены, если по достоинству  будет оценен  главный потенциал  наноиндустрии, как, впрочем, и в  любой другой высокотехнологической  отрасли, - люди. Ведь для того, чтобы  работать на острие современной науки, необходим не только технический и технологический потенциал, но и конкретные специалисты, которые могли бы этим потенциалом воспользоваться. А это- единицы, так называемый  золотой фонд.

3. Результаты  достижений предприятий атомной отрасли.

У атомного энергопромышленного  комплекса  России имеется хороший задел в области нанотехнологий и наноматериалов, позволяющий реализовать Президентскую инициативу «Стратегия развития наноиндустрии». Интеллектуальный, организационный и финансовый потенциал отрасли дает ей шансы занять лидирующие позиции на международном рынке нанопродукции. Об этом красноречиво говорит и экспозиция Росатома, представленная на ежегодной специализированной выставке нанотехнологий и наноматериалов NТМЕХ.  Представленные для показа разработки атомного энергопромышленного комплекса направлены, прежде всего,  на создание и внедрение:

• специальной наносистемной техники для обеспечения гарантированной безопасности использования атомной энергии,
• интеллектуальных наноматериалов и применение нанотехнологий в атомной энергетике, физической защите радиационноопасных объектов;
• принципиально новых  радиационностойких конструкционных материалов и высокоэффективного ядерного топлива для атомной энергетики;
• электротехнических, магнитных и сверхпроводящих материалов и изделий для широкого внедрения в энергетику, прежде всего, атомную;
• средств и методов медицинской диагностики, лекарственных средств нового поколения и лечебной аппаратуры.

 Главные лидеры в этих направлениях - предприятия и научные институты Росатома.

Как видно из вышеприведенной таблицы предприятия Росатома демонстрируют    достаточно высокий уровень инструментария атомной отрасли для развития нанотехнологий.

Другим ярким примером вышесказанного явилось участие 10 организаций атомной  отрасли в коллективной экспозиции ГК «Росатом» на  Первом международном форуме по нанотехнологиям Rusnanotech-2008, на которой они продемонстрировали широчайшую гамму наноразработок, которые могут быть реализованы во многих  отраслях промышленности и обладают перспективами выхода на международный рынок. Некоторые из них, на мой взгляд, кажутся просто фантастическими.

Например, новаторская разработка СНПО «Элерон» — наносенсорная нейроподобная система «Электронный нос». Это созданная на базе нанотехнологий интеллектуальная система искусственного обоняния и распознавания запахов. Разработке суждено стать надежным инструментом в борьбе с контрабандой, наркобизнесом и терроризмом. Кроме этого, «Электронный нос» может найти широчайшее применение в медицине, помогая проводить массовую диагностику заболеваний и инфекций. Система в состоянии безошибочно определять качество пищевых продуктов и лекарств, буквально по запаху вести поиск месторождений нефти, газа и других полезных ископаемых. Но самое удивительное заключается в том, что «Электронный нос» — уже на пороге массового производства. Как прогнозируют специалисты, в случае успеха массовое внедрение этой системы позволит получить прибыль до $4 млрд.

 Интерес вызывают наноразработки Уральского электрохимического комбината. В перспективных планах предприятия производство  электрохимического  генератора, способного заменить двигатель внутреннего сгорания. В основу его работы заложены уникальные нанотехнологии, предназначавшиеся для космической отрасли.

На УЭХК уже создан и прекрасно  функционирует опытный образец такого электрохимического генератора. Он установлен на одном из автомобилей отечественного производства, который показывает отличные ходовые качества. Сейчас стоит задача максимально сократить стоимость генератора и довести его до серийного производства. Работы над агрегатом идут в тесном сотрудничестве с «АвтоВАЗом», который очень заинтересован в новом двигателе.

Перспективны производства и Чепецкого  механического завода (г.Глазов). Развивая традиционные направления - выпуск циркония и его соединений, кальция и урановой продукции-  он делает серьезные шаги по развитию новых современных направлений: созданию прокатного производства (титан и нержавеющая сталь), освоению производства сверхпроводников , развитию производства керамики на основе диоксида циркония и изделий из нее. Интерес к  наноструктурной керамике на основе диоксида циркония как к конструкционному материалу обусловлен ее исключительными характеристиками: высокой изностойкостью, прочностью, увеличенной термостойкостью, пониженным коэффициентом трения, увеличенной ионной проводимостью, стабильностью физико- химический свойств.

Тенденции развития мирового рынка циркониевой керамики  указывает на  расширение спроса на нанопорошки из диоксида циркония.  Нанопорошки из диоксида циркония  находят все более широкое применение в различных областях промышленности.

4. Стратегия  будущего

"Если бы меня спросили, какая область  
науки может обеспечить нам прорыв  
в будущее, я бы назвал нанотехнологии"  
Р. Фейнман, физик, лауреат Нобелевской премии

Я думаю, что всем известен тот факт, что наша страна имеет весьма высокую удельную энергоемкость экономики, вдвое превышающую аналогичный показатель в США и в целом по миру. Одновременно потенциал энергосбережения у нас в стране составляет 360-450 млн. тонн условного топлива, или около 40-45% текущего потребления энергии.

Поэтому, для России решение проблемы энергоэффективности особенно актуально.  Как решить эту проблему? За счет чего можно сэкономить?

Несмотря на то, что решение этой задачи в России, да и во всем мире пока что находится в стадии разработки, в электроэнергетике уже реализуется ряд пилотных проектов по использованию наноматериалов.

Во-первых, сегодня  в качестве перспективного энергоносителя рассматривается водород. «Курчатовский институт» и другие российские институты уже разрабатывают соответствующие энергетические установки, обеспечивающие рост КПД до 40-70%.

Второе перспективное направление  – солнечная энергетика (фотовольтаика), которая во многом базируется на достижениях нанотехнологий. Мировой рынок фототоэлектрических преобразователей растет примерно на 30% в год. По прогнозу специалистов отечественные разработки в этой области могут обеспечить КПД порядка 30% и способны вытеснить с мирового рынка «традиционные» солнечные батареи.