Менеджмент искусственного солнца

Ирик Имамутдинов
28 февраля 2015, 19:37

Главные проблемы завершения проекта века — международного термоядерного экспериментального реактора — лежат сегодня не в научно-технологической сфере. Зажигание солнца на земле тормозят менеджмент и политика

5 марта к исполнению обязанностей генерального директора ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) вместо уходящего японца Осаму Мотодзимы приступает француз — физик-ядерщик Бернар Биго. Причем это не просто плановая ротация управленцев. Затеянный еще в середине 1980-х, этот крупнейший международный исследовательский и инженерный проект в области физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза (УТС) в последнее время начал пробуксовывать. Из семи участников только Россия и Китай соблюдают график поставок. В 2006 году объем затрат на сооружение установки оценивался в 5 млрд евро, к настоящему времени эта цифра выросла почти втрое. Некоторые специалисты считают, что предстоящие сдвиги сроков запуска ИТЭР могут увеличить его стоимость еще на 30–40%. Поначалу первую плазму в установке планировалось получить в 2016 году, потом заговорили о 2018-м, теперь предполагается осуществить пуск еще тремя годами позже, а начало постоянной работы с дейтерий-тритиевой смесью отнесено на 2027 год. Сами итэровцы не исключают, что запуск реактора может быть отложен еще на два-три года. А проблемы с затягиванием строительства станции связывают больше с организационной стороной дела, чем с технологической.

Бернару Биго, считает директор росатомовского Проектного центра ИТЭР Анатолий Красильников, придется взять на себя ответственность за выстраивание «вертикали власти» в ИТЭР для оптимизации графика сооружения реактора и расходов, показав четкие и обоснованные сроки реализации технологических целей в первой фазе проекта — при температуре свыше 150 млн градусов удержать плазму в течение 1000 секунд и получить из нее 500 МВт термоядерной энергии при потреблении 50 МВт сетевого электричества. Он должен быстро принять меры для повышения общего уровня менеджмента. Есть надежда и на то, что у него, француза, лучше, чем у предшественника, получится договариваться с бюрократами Евросоюза, от которых зависит 45% бюджета ИТЭР, притом что они отстают от графика уже более чем на два года.

Генеральный директор НИИЭФА Олег Филатов считает, что проекты уровня ИТЭР создают мультипликационный технологический эффект nauka2.jpg
Генеральный директор НИИЭФА Олег Филатов считает, что проекты уровня ИТЭР создают мультипликационный технологический эффект

О том, с какими проблемами сталкивается проект, как он развивается в целом и что еще предстоит сделать, «Эксперту» рассказал генеральный директор Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры (НИИЭФА) доктор физико-математических наук Олег Филатов. Возглавляемая им организация принимала в свое время доминирующее участие в научно-инженерных разработках для всех советских ускорителей и токамаков, а сейчас она поставляет для ИТЭР свыше 50% различного высокотехнологичного оборудования по всем обязательствам России, причем заказы по проекту составляют до половины бюджета НИИЭФА. Сам Филатов с 1992-го по 2006 год возглавлял российскую дирекцию ИТЭР, а с 2013-го занимает должность председателя консультативного комитета по научно-техническим вопросам ИТЭР.

— Олег Геннадьевич, многие считают, что проблемы с управляемым термоядерным синтезом фундаментального свойства — что-то наука там еще недокрутила.

— Более сорока лет назад директор нашего института Евгений Григорьевич Комар говорил: «Я знаю, что термояд сделают инженеры». Его слова отражают роль инженерных решений в проблеме УТС. ИТЭР не является сейчас объектом фундаментальной науки. Я, может, скажу грубовато, но с инженерной точки зрения термоядерный реактор в известной мере представляет собой такую же машину, как атомный энергоблок или тепловой котел. Надо сделать так, чтобы в реакторе выделялось тепло, его, в свою очередь, эффективно надо снять и преобразовать в электроэнергию. Естественно, инженерный опыт нарастает только в тесной работе с физиками-экспериментаторами, и ученым хватит работы еще надолго. Не случайно тот реактор, который мы сейчас строим в рамках программы ИТЭР, называется экспериментальным. Это значит, что он предназначен для получения ответов на многие еще оставшиеся вопросы как по физике, так и по технике. Для этого машину под завязку нагрузят научно-диагностическими приборами, их там сотни. Как вы знаете, во второй фазе работ на ИТЭР планируется перейти к непрерывному режиму работы и в случае успеха заняться следующим проектом, DEMO, — не экспериментальной, а опытно-промышленной версией токамака с выработкой электроэнергии. В этой установке останется только управленческая диагностика, это должно намного ее удешевить — это я говорю, предвосхищая ваш вопрос, почему реактор получается такой дорогой.

— Удорожание ИТЭР связывают прежде всего с отставанием от графика запуска реактора, и чаще сталкиваешься с критикой организационного и управленческого устройства проекта. Когда я был на площадке ИТЭР в Кадараше, никто не жаловался на проблемы технологического плана.

— Одной из причин всякого рода издержек и задержек действительно называют излишнюю бюрократизацию всего процесса, у нас даже шутят: бюрократия подорвала реактор. Отчасти это так, но причин отставания немало. Это и авария на «Фукусиме», и изначальный чересчур оптимистичный, написанный скорее для политиков график выполнения работ, который я еще при утверждении считал фантастическим. В 2006 году при подписании Соглашения о создании Международной организации ИТЭР заявлялось, что инженерный проект завершен и все готово к строительству. А это было не совсем так. Да и кризис не способствует ускорению работ. Но все же главная причина проблем видится мне в другом. Люди никогда еще не строили установок и с таким объемом финансирования, и, главное, такого уровня инженерно-технологической сложности. Представьте себе: стоит задача удерживать плазму в постоянном режиме при температуре 150 миллионов градусов.

ИТЭР, безусловно, стройка века, и я говорю об этом без всякого иронического подтекста. Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе ведь тоже построили не в те сроки и не за те деньги, которые заявлялись изначально. К сожалению, ИТЭР не избежал участи почти всех крупных технологических проектов — как национальных, так и международных. Очевидно, что и сама интернациональная конструкция проекта в известной мере предопределила сегодняшние управленческие сложности.

— Между тем, насколько я помню, международное сотрудничество в ядерной сфере с участием нашей страны начиналось как раз в области управляемого термоядерного синтеза.

— Да, это известная история. В 1956 году, собираясь взять с собой Курчатова в Великобританию, Хрущев разрешил ему рассекретить работы по УТС. Игорь Васильевич выступил тогда с блестящим докладом в атомном исследовательском центре в Харуэлле. Еще более открытыми исследования по УТС стали двумя годами позднее. Западные ученые, собравшиеся на знаменитой Второй Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии, не могли поверить данным, представленным Львом Андреевичем Арцимовичем по результатам экспериментов на советском токамаке: выходило, что параметры нашей плазмы в десятки раз лучше, чем, к примеру, у тех же английских коллег. Тогда академик пригласил их в Москву со своей измерительной аппаратурой, и они сами смогли убедиться в успехах нашей термоядерной программы.

— Но работа над совместным проектом термоядерного реактора началась все же только в 1980-е.

— Нет, раньше, во второй половине 1970-х, когда накопленный опыт работы с токамаками в разных странах дал научную базу, которая позволяла заглянуть дальше в будущее и понять, что будет представлять собой термоядерная станция. Благодаря экспериментам на нашем Т-10 стало понятно, что время удержания плазмы — а это важнейшая задача УТС — быстро растет с увеличением сечения плазменного «бублика», а американцы на своем PLT почти достигли температуры термоядерного синтеза. Тогда казалось, что проблема получения термоядерной энергии близка к решению. Но в то же время все понимали, что до того, как начать строить энергетическую установку, надо непременно пройти стадию опытного реактора. Приступили к проектированию таких установок, в частности ОТР у нас, и я, тогда еще молодой специалист, привлекался в НИИЭФА к этим еще бумажным работам, целью которых было понять, что можно сделать, чтобы такая станция могла стать экономически привлекательной. Эскизные наброски перспективных машин делались и за границей. Выходило, что строить свой реактор каждой стране по отдельности дороговато: тогда это оценивалось примерно в два миллиарда долларов по тем деньгам. Руководитель советской термоядерной программы академик Евгений Павлович Велихов пропагандировал: давайте объединим усилия и посмотрим, получится ли совместно разработать и построить большую опытную установку. В мае 1977 года по специальному решению Политбюро ЦК КПСС он выступил от имени Советского Союза на сессии МАГАТЭ и призвал коллег участвовать в разработке международного проекта экспериментальной термоядерной электростанции, причем построить ее предлагалось на территории СССР.

Так была запущена программа создания реактора ИНТОР мощностью один гигаватт. Формально она тянулась с 1978-го по 1985 год, но вскоре из-за событий в Афганистане начала затухать. Это был первый опыт научно-инженерной притирки, но ученые успели познакомиться с наработками друг друга и понять, что совместно такую установку разрабатывать не только можно, но и целесообразно. А задел, собранный в пяти томах как результат работы над ИНТОР, пригодился в следующем проекте.

— С этого начинается история уже собственно ИТЭР.

— В апреле 1985-го состоялась первая поездка Михаила Горбачева как генсека КПСС во Францию, и он с подачи Велихова, который его сопровождал, среди прочего предложил президенту Франсуа Миттерану объединить усилия в проекте уже под названием ИТЭР. Позже, в Рейкьявике, об этой задумке Горбачев говорил с президентом США Рональдом Рейганом, а затем к переговорам присоединилась Япония. В 1988 году начались разработки концептуального проекта. Была определена центральная площадка — под Мюнхеном в Гархинге, где находится Институт физики плазмы Общества Макса Планка. За три года под руководством японского ученого и инженера Кена Томабечи мы набросали эскизный проект, и в 1992 году приступили к техническому, в связи с чем был запланирован большой объем НИОКР с натурными испытаниями.

По договору стороны брали на себя определенные обязательства, каждая из них должна была вложить в проект примерно по 25 процентов в виде работы конструкторов, расчетчиков, стендовой работы, создания прототипов. Чтобы как-то привести к общему знаменателю «натурные» вклады участников, придумали специальную единицу — ITER Unit of Account, равную тысяче долларов США в ценах 1989 года, которая используется при расчетах по сей день. Но прежде, чем приступить к работе, долго не могли определить, где посадить центральную команду разработчиков. Россия не претендовала — тогда, в начале 1990-х, нам это было не под силу, боролись европейцы, американцы и японцы. Никакого компромисса достичь не удалось, и в итоге создали три центра: в Сан-Диего, Гархинге и в японской Наке. Только это «дипломатическое» решение привело к удорожанию этой части работ на 20–30 процентов.

— Мы географически выпали, но по содержательной-то части ведь нет?

— Нет, конечно. Я, возглавляя российскую домашнюю команду, участвовал во всех обсуждениях на равных: и в планировании программы НИОКР, и в разработке самого проекта, и в принятии решений. Но у нас, у меня лично, были моменты очень тяжелых сомнений: а сможем ли мы вообще в обстановке 1990-х годов это дело потянуть. Тогда нам очень помог Виктор Никитович Михайлов (министр атомной энергетики и промышленности РФ. — «Эксперт»), выделив нам из резервов Минатома дополнительные средства. Благодаря минатомовской поддержке еще на стадии разработки инженерного проекта наш институт уже вовсю трудился на ИТЭР. Самым крупным проектом, в котором участвовал НИИЭФА, было изготовление модельных магнитных катушек из сверхпроводников. Катушку тороидального поля мы успешно испытали в немецком Карлсруэ, а центральный соленоид — в японской Наке. Разработали, а потом на «Ижорских заводах» изготовили макет патрубка вакуумной камеры реактора. «Патрубок», может, и звучит как что-то простое, но это очень высокотехнологичное и ответственное изделие, работающее с радиоактивными материалами, на котором устанавливаются системы диагностики и нагрева плазмы, вакуумной откачки. Позже мы с коллегами из московского НПЦ «Эхо+» разработали и изготовили дистанционную робототехническую систему неразрушающего контроля сварных швов вакуумной камеры и бланкета. Много усилий нам стоила работа над приемным диверторным устройством, которое необходимо для обеспечения экранировки основной плазмы от примесей, поступающих со стенок камеры. К концу разработки технического проекта выяснилось, что мы и американцы внесли в ИТЭР по 17 зачетных процентов, остальные расходы взяли на себя Европа и Япония. Это был уже 1998 год.

— Американцы до этого вышли из проекта, некоторые тогда считали, что сделали они это для того, чтобы сосредоточить силы на своей программе инерционного термояда.

— Да нет, что вы, это совсем другое. Американцы не любят участвовать в проектах, где они не лидеры. А тут вдруг Европа и Япония оказались намного впереди США, а по вкладу они наравне, мягко говоря, с не очень богатой Россией. Еще за несколько лет до «развода» председатель комитета по науке Конгресса Джим Сенсенбреннер говорил, что будет поддерживать только те международные проекты, где гарантировано доминирование США, а проект ИТЭР был построен на равноправии. Интересно, что американская научная общественность поддержала решение своего политического руководства, одно время их ученые даже игнорировали мероприятия, на которых обсуждались вопросы ИТЭР. Но оставшиеся в проекте не дрогнули, и технический проект был завершен.

— Известно, что этот проект как слишком дорогой пришлось переделывать.

— Эксперты посчитали цену спроектированного ИТЭР — а его оценили в десять миллиардов долларов — чрезмерной; между тем мы выбирали размеры установки из оптимального расчета, чтобы создать в реакторе необходимый положительный энергобаланс, а это было легче сделать при первоначально запланированном радиусе плазменного тора в 8,2 метра. Совет ИТЭР предложил директору проекта французскому физику Роберу Аймару, работавшему, кстати, на Кадараше, пересмотреть параметры реактора для снижения стоимости ИТЭР примерно до четырех миллиардов долларов. К этому времени мы все неплохо сработались и довольно быстро нашли пути снижения стоимости установки, кажется, на 56 процентов по сравнению с первоначальным вариантом. Удалось это прежде всего за счет уменьшения размеров реактора и, соответственно, радиуса плазменного шнура примерно до шести метров, а термоядерной мощности — с одного гигаватта до 500 мегаватт. Основная задача в этой работе заключалась в соблюдении и оптимизации компромисса между технологичностью изготовления и сборки, стоимостью и надежностью при получении необходимых параметров и обеспечении безопасности эксплуатации реактора. В 2000 году мы представили совету ИТЭР проект, получивший название ITER-FEAT (FEAT — Fusion Energy Advanced Tokamak). После этого начались тяжелые переговоры о выборе площадки — теперь уже для строительства. Вначале в борьбе участвовали все: Япония, Канада (она присоединилась к этому времени), только в Европе три площадки было, и даже мы готовили свою площадку по поручению главы Минатома Евгения Олеговича Адамова, выбрав Сосновый Бор под Санкт-Петербургом. Место подходило идеально, но руководство страны отказалось от возможности побороться за право стать страной-хозяйкой — ведь в этом случае нам пришлось бы принять на себя большую часть расходов, в том числе на создание инфраструктуры, которые оценивались тогда в три миллиарда евро. По существу, переговоры о выборе площадки шли с 2001-го по 2006 год, и никак было не договориться! Вообще, если оглянуться на всю историю ИТЭР, то только переговоры заняли не меньше десяти лет. Такова природа международного проекта. Трудно все это давалось. В конце концов дело свелось к двум площадкам — Рокассё в Японии и Кадараш во Франции.

В следующем году здесь уже должен был начать работать термоядерный реактор, теперь это произойдет только через шесть лет nauka3.jpg
В следующем году здесь уже должен был начать работать термоядерный реактор, теперь это произойдет только через шесть лет

Пока шла борьба за выбор места для строительства, в проект вошли китайцы, индийцы, Южная Корея. Видя, что дело доходит до железа, в 2003 году в проект вернулись США, они поддерживали Японию. Мы колебались. Президент Жак Ширак обратился за помощью к Владимиру Путину. В итоге поддержка нашего президента сыграла определяющую роль в отборе площадки. Ею стал Кадараш, где находится один из центров комиссариата по атомной энергии Франции с одним из самых больших токамаков в мире — Tore Supra. То есть там уже были и крепкие кадры, и налаженная инфраструктура. Япония же в качестве утешительного приза получила статус страны-нехозяйки, это давало ей несколько более высокое представительство в руководстве проекта, и первые два генеральных директора были японцами. Кроме того, она получала право на сооружение в Японии демонстрационной термоядерной электростанции. Евросоюз как хозяин взял на себя 45 процентов расходов, на остальных шесть участников пришлось примерно по девять процентов.

— Очевидно, управление проектом осложняется тем, что каждая из сторон вносит большую часть своей доли оборудованием.

— Это так называемый inkind contribution, или поставки натурой. Это отличает ИТЭР, например, от того же ЦЕРНа, который имеет консолидированный бюджет, образующийся за счет взносов его членов. Конечно, и в нашем проекте есть определенные денежные отчисления: надо же содержать домашние агентства и команду в Кадараше, где работает около 600 человек. Знаете, вначале рассматривался и чисто денежный вариант взносов с последующим распределением заказов, и так, наверное, было бы намного эффективнее работать организационно. Но, хотя по условиям соглашения все участники и так получают сто процентов интеллектуальной собственности, никто не захотел отделываться деньгами, а наоборот, старался выбрать для исполнения что-то более сложное и технологическое. Ведь обязательства по ИТЭР — это отличная возможность создавать и развивать в своей стране новые высокотехнологические производства или, как в нашем случае, загрузить и обновить уже имеющиеся. Поэтому каждая из стран-участниц старалась забрать себе кусок ключевых реакторных технологий, понимая, что от этого зависит ее способность в будущем самостоятельно построить у себя установку таких же масштабов, только промышленную. Это действительно создает дополнительные трудности и увеличивает стоимость проекта, но это та цена, которую стороны готовы платить за приобретение широкого инженерно-технологического опыта, который они рассчитывают применить в будущем. Мы сами еще на стадии создания инженерного проекта поняли, как важно принять участие в разработке ключевых систем и технологий ИТЭР, попробовать все понемногу; сейчас, я считаю, нет ни одной критической технологии, которую умели бы делать наши партнеры и не могли бы делать мы здесь, в России. Мы, к примеру, и в рамках исследований по ИТЭР выполнили около 600 очень непростых научно-инженерных задач по семи основным проектам.

— Одна из них, насколько я понимаю, — создание сверхпроводящих катушек для магнитной системы токамака.

— Это отличный пример кооперационной вовлеченности и нашего института, и других российских организаций в итэровский проект. В свое время в минатомовском Институте неорганической химии имени Бочвара разработали ниобий-титановый материал для сверхпроводящих магнитов, предназначенных для нашего несостоявшегося протон-антипротонного коллайдера в Протвино. Проволоку из этого материала должны были выпускать в казахстанском Усть-Каменогорске, но после развала Союза завод там попал в сложное положение. В бочваровском институте, правда, оставалось опытное производство на две тонны в год, но нам-то только по итэровским обязательствам нужно двести. Был вариант покупать проволоку за границей, но тогдашний министр по атомной энергии Александр Юрьевич Румянцев по нашей докладной принял решение о воссоздании производства сверхпроводящей проволоки на Чепецком механическом заводе в Глазове. Сейчас там работает высокотехнологичная линия мощностью 60 тонн такой проволоки в год. Из чепецкой проволоки подольский Институт кабельной промышленности плетет кабель, а в Институте физики высоких энергий в Протвино этот кабель затягивают в трубу-кондуит километровой длины.

По нашим обязательствам мы должны поставить 40 процентов ниобий-титанового кабеля. Американцы сейчас рассматривают возможность закупки в России ниобий-титана для покрытия своих обязательств по ИТЭР. В итоге этот продукт предназначен для отправки в Европу. Там из нашего кабеля будут наматывать катушку. Причем, отмечу, по нашей технологии. Поскольку у НИИЭФА очень высокие компетенции в области магнитной сверхпроводимости, нам одним достался заказ на отработку очень сложной технологии намотки кабеля для изготовления сверхпроводящих катушек так называемого полоидального поля. Одну из 200-тонных катушек мы накрутим на площадке Средненевского судостроительного завода и отправим затем морем во Францию, остальные пять намотают уже на месте, в Кадараше. Эту наработку мы планируем в будущем использовать для выпуска крупногабаритных магнитных систем для сверхпроводниковых накопителей энергии энергоемкостью до одного гигаджоуля. Знаете, такой проект, как ИТЭР, — это своего рода ледокол, который тащит за собой создание многих новых технологий, и я вижу, как ряд научных и технических достижений, появившихся благодаря ИТЭР, в будущем найдет применение в других областях — ядерной энергетике, тепловой энергетике, двигателестроении, медицине.

Под выполнение российских обязательств по ИТЭР в 2007 году принят № 143-ФЗ «О ратификации Соглашения о создании Международной организации ИТЭР по термоядерной энергии». Согласно этому документу, Россия вложит в бюджет программы на этапе строительства до 2016 года 23 млрд рублей, а общий вклад составит 42,6 млрд рублей на 35 лет, причем большая часть вклада будет осуществлена за счет поставок произведенного в России оборудования и материалов. Россия наряду с другими участниками проекта будет обладать доступом ко всему объему научно-технической информации.

В 2014 году промышленный вклад России в проект превысил 5 млрд рублей. За 2015–2016 годы инвестиции российской стороны в ИТЭР составят почти 8 млрд рублей.