Научно-деловой портал «Атомная энергия 2.0» представляет эксклюзивное интервью с лауреатом Национальной премии в области будущих технологий «ВЫЗОВ» в номинации «Учёный года» – академиком РАН, вице-президентом РАН, заведующим кафедрой радиохимии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Степаном Калмыковым.
- Степан Николаевич, поздравляем Вас с признанным российским научным сообществом выдающимся достижением – получением Премии «ВЫЗОВ» в номинации «Учёный года»! По вашему собственному мнению, почему ваши разработки получили такие признание, и почему они, в первую очередь, важны, полезны и актуальны для будущих поколений?
- Спасибо большое за поздравление! Эта премия для меня является очень важной и значимой – так для любого ученого признание со стороны коллег своих научных достижений и результатов является высшей оценкой. Моя работа и соответственно премия «Вызов» связана с исследованиями в области радиохимии – важнейшей составной части современных разработок в области ядерной энергетики, экологии и ядерной медицины. И конечно без этих трех направлений невозможно развитие как отдельных стран, так и в целом человечества. Нам необходимо создавать и использовать экологичные высококонцентрированные источники энергии, что возможно только при условии реализации проектов атомных энергосистем 4 поколения. Важной задачей является вывод из эксплуатации старых, отработавших свой срок реакторов и производственных мощностей, очистки ранее загрязненных радионуклидами территорий, создания безопасных хранилищ радиоактивных отходов. Наконец, радиохимической задачей является создание радиофармацевтических препаратов для ранней диагностики и терапии социально-значимых заболеваний. Мне посчастливилось проводить исследования и разработки во всех трех направлениях, которые имеют огромный практический потенциал.
- Подчеркивая постоянный инновационный вектор, наше коммуникационное медиа называется «Атомная энергия 2.0». В свою очередь, все принципы освоения и развития атомной энергии фундаментально построены на радиохимии. Мы как с СМИ поспешили с таким названием? Вы можете уверенно подтвердить, что «Радиохимия 2.0» тоже существует и уже обладает признанными не только научным школами, но и реальной промышленностью характеристиками?
- По-моему, название «Атомная энергия 2.0» - прекрасное название, в полной мере отвечающее тем масштабным, революционным свершениям, которые реализуются сейчас в этой области. Недаром Евгений Олегович Адамов называет проект создания атомных энергосистем 4 поколения – Атомным проектом 2.0. Задачи крайне амбициозные – полное замыкание ядерного топливного цикла с созданием двух компонентов – реакторов на тепловых и быстрых нейтронах, решение проблем радиоактивных отходов и сырьевого обеспечение ядерной энергетики, используя в том числе четные изотопы тяжелых элементов (например уран-238). Исследования в области радиохимии, наряду с ядерной физикой, реакторным материаловедением, инженерными науками, конечно, экономикой – важнейшая часть этих направлений.
- Что такое «Российская радиохимическая школа»? Как она появилась, на каких проектах растёт и развивается сейчас, и какие сложные задачи перед ней поставлены?
- Мы должны помнить, что любые наши достижения в научно-технологической сфере создаются благодаря тем научным школам, которые закладывались нашими великими предками. Одна из важнейших миссий Российской академии наук, где я работаю – сохранение и развитие научных школ, обеспечивающих наш суверенитет и технологическое развитие. Радиохимия тут, конечно, не исключение. Ее становление и расцвет связаны с использованием фундаментальных открытий, которые были сделаны в самом конце 19 и первой половине 20 веков, в решении практических задач, стоявших перед нашей страной – создания ядерного оружия и безопасной ядерной энергетики. Конечно, прежде всего вспоминается имя великого ученого, академика Владимира Ивановича Вернадского, который еще задолго до открытия нейтрона и реакции деления, до осуществления первой цепной реакции, задавался вопросом – сможет ли человечество использовать открывшийся ему новый источник энергии, заключенный в ядерных излучениях себе во благо, а не для саморазрушения. Его ученики и соратники, многие из которых участвовали в работе КЕПСа - Комиссии по изучению естественных производительных сил, создали заделы в различных сферах науки – от геологии и геохимии урана до радиохимии и металлургии этого элемента. В области радиохимии и аналитической химии радиоактивных элементов – это прежде всего академик Виталий Григорьевич Хлопин, член-корреспондент Иосиф Евсеевич Старик, академик Александр Павлович Виноградов, который в свою очередь взрастил академика Бориса Федоровича Мясоедова, к научной школе которого я себя причисляю, академика Юрия Александровича Золотова. Соратниками и последователями В.Г. Хлопина в свою очередь были такие ученые-радиохимики как Б.А. Никитин, А.Е. Полесицкий, A.П. Ратнер, В.М. Вдовенко, Б.П. Никольский, А.А. Гринберг и многие другие.
Нельзя не упомянуть множество прекрасных ученых-радиохимиков, которые работали в основном по закрытым тематикам и мало известны по своих статьям, однако их заслуги сложно переоценить, например брат Игоря Васильевича Курчатова – Борис Васильевич Курчатов. Хочу упомянуть член-корреспондента Владимира Владимировича Фомина, который фактически был первым заведующим радиохимической лаборатории в МГУ, которая позже, благодаря другому ученому-радиохимику, члену-корреспонденту Андрею Николаевичу Несмеянову, была преобразована в кафедру, которой сейчас руковожу я.
- Расскажите, пожалуйста, подробнее, о ваших разработках по фракционированию высокоактивных радиоактивных отходов, в том числе с выделением минорных актинидов и редкоземельных элементов. Насколько сам по себе современный процесс переработки облученного ядерного топлива уже можно назвать экологически устойчивым и «безотходным»?
- Я часто сравниваю процесс фракционирования РАО с раздельным сбором и последующим обращением с мусором, только в нашем случае это высокотехнологичный процесс. Основы этих технологий закладывали наши предки, когда создавали технологии получения и глубокой очистки делящихся компонентов для ядерного оружия. Это прежде всего жидкостная экстракция, в которой мы оперируем двумя несмешивающимися жидкостями – водной и органической (например, азотнокислый раствор после растворения ОЯТ и керосин) и разделение элементов происходит на границе раздела этих жидкостей за счет того, что в керосине находятся молекулы- комплексообразователи, которые селективно захватывают только определённые элементы, переводя их в органическую среду. Так вот поиск, синтез и исследование таких молекул, которые могут разделять в том числе близкие по химическим свойствам элементы (например америций, кюрий и редкоземельные элементы) – важнейшая научно-практическая задача. Тут применяют и расчетные методы, основанные на использовании суперкомпьютеров и методы органического синтеза и многочисленные эксперименты в лаборатории и потом на производстве.
Разделив такие элементы как америций, кюрий и редкоземельные элементы мы решаем как экологическую, так и экономическую задачу – америций (представленный долгоживущими изотопами 241 и 243) может быть подмешан в ядерное топливо и использован в реакторе, кюрий может быть «сожжен» в жидкосолевом реакторе или оставлен для распада до плутония, который опять же может быть использован в составе топлива быстрых реакторов, а относительно короткоживущие изотопы редкоземельных элементов могут быть безопасно захоронены.
- Какое будущее ожидает накопленные в России и мире сотни тонн облученного ядерного топлива, которые по экономическим и технологическим характеристикам не будут перерабатываться? В какую безопасную форму их необходимо перевести, когда лучше это сделать, и где их можно безопасно хранить, в том числе учитывая интересы, развивающуюся информационную культуру и возможности будущих поколений?
- Судьба отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в мире, а в значительной степени именно это и определяет будущее ядерной энергетики, зависит от той стратегии, которая та или иная страна себе выбрала. Концепция открытого ядерного топливного цикла подразумевает обращение с ОЯТ как с радиоактивными отходами и принята во многих странах, но очевидными недостатками ее является постоянная зависимость от подпитки новым ураном и необходимость безопасного хранения ОЯТ на протяжении 300 тыс. – 1 млн лет, что пока не обеспечивается ни одним действующим геологическим хранилищем. Без сомнения та стратегия, которая принята у нас в стране в рамках двухкомпонентной ядерной энергетики позволит решить как задачу с накоплением нового ОЯТ, так и решит проблему утилизации имеющегося ОЯТ. Причем в этой области фактического решения ожидает судьба ОЯТ от реакторов РБМК, но идеи по решению этой задачи также имеются.
Ну а то, что будет захораниваться в результате реализации энергокомплекса 4 поколения – это радиоактивные отходы, которые будут достигать радэквивалентности в течение первых сотен лет, а не сотен тысяч лет.
- В целом, из чего строится и как развивается современная наука обоснования безопасного геологического захоронения радиоактивных отходов? Расскажите, пожалуйста, про ваш особый вклад в эту сферу, в том числе отмеченный Национальной премией «ВЫЗОВ» в 2025 году?
- Безопасность технологий захоронения радиоактивных отходов – важнейшее научное междисциплинарное направление, объединяющее геологов, геохимиков, материаловедов, химиков, инженеров и, конечно, экономистов. Мы исходим из того, что как бы ни развивалась ядерная энергетика, образование радиоактивных отходов избежать полностью не удастся. Наша цель – не просто минимизировать, а исключить их потенциальное воздействие на человека и биосферу в том числе в далеком будущем путем создания приповерхностных или глубинных пунктов размещения таких отходов. Для этого во всем мире и у нас в стране принята концепция многобарьерной системы, призванная как многоэшелонированная оборона обеспечить целостность хранилищ РАО. Первый этап защиты заключается в том, что используют матрицы (стекла, цементы, битумы, кристаллические соединения), в которые включают те или иные компоненты РАО. Эти матрицы должны обладать рядом необходимых физико-химических свойств, в том числе радиационной стойкостью, быть нерастворимы в подземных водах, должны включать в свою структуру радионуклиды-компоненты РАО. Затем ближняя зона хранилища, обустройство которой включает в себя емкость для матриц, устойчивую к коррозии, обладающую необходимыми прочностыми и механическими свойствами, и засыпку ближней зоны инертными материалами, обладающими изолирующими свойствами, например смектитовыми глинами. Наконец, для хранилищ выбирают не трещиноватые горные породы в сейсмически не активных районах.
С 2022 года в Росатоме при моем научном руководстве реализуется научная программа по обоснованию выбора барьерных глинистых материалов, применяемых при выводе из эксплуатации опасных объектов и создания хранилищ РАО, в которой систематизируются необходимые характеристики различных глин. Очень своевременная и необходимая программа, на основании которой будут приниматься технологические решения по созданию барьеров безопасности.
Без сомнения ни одно практическое решение в ядерной энергетике не может быть принято без всесторонней оценки безопасности, в том числе для будущих поколений. В конечном счете именно вопросам безопасности и посвящена премия «Вызов», которую мне посчастливилось получить.
- Как развивается ваше взаимодействие с Госкорпорацией «Росатом» сегодня? Насколько ГК уже успешно внедряет ваши и ваших коллег передовые научные разработки, и также помогает в воспитании и обучении следующего поколения ученых-радиохимиков и инженеров-экологов?
- Очень важно, что Росатом за последние годы стал глобальной компанией, открытой для новых инновационных решений в различных областях и собирающих эти инновационные решения за пределами научно-производственного контура самого Росатома. Такая открытость и готовность взаимодействовать с академическими институтами, университетами, высокотехнологичными компаниями, обеспечивает приток новых идей и кадров для осуществления прорывных проектов. Поэтому для меня Росатом – это прежде всего заказчик многих научно-исследовательских разработок. Как академик РАН я погружен в работу многих органов управления Росатома – научный комитет Госкорпорации, Общественный Совет, являюсь председателем тематического НТС 5, который рассматривает вопросы радиохимии на заключительной стадии ядерного топливного цикла. По долгу службы в Президиуме РАН мне много приходится заниматься экспертизой и мониторингом исполнения национальных проектов технологического лидерства, в том числе проектом «Новые атомные и энергетические технологии».
Как заведующий кафедрой радиохимии, хочу сообщить, что мы активно участвуем в подготовке кадров для Росатома – проводим не менее 3 международных школ по различным направлениям по заказу Росатома в год, разрабатываем и реализуем несколько магистерских программ.
- Наконец, что бы вы хотели пожелать не только молодым и опытным радиохимикам России и мира, многочисленным научным сообществам и коллективам, но и всей Стране и Отечеству в наступившем 2026 году?
- Прежде всего хочу пожелать успехов в работе, потому что от результатов труда людей зависит в итоге развитие нашей страны. Год будет не простым – и санкционное давление, и непростая геополитическая ситуация, и именно опора на собственные силы, ресурсы и возможности, среди которых человеческий капитал является главным – залог в преодолении трудностей.
