— Отечественная наука и промышленность могут обеспечить себя качественно новыми, сложными материалами?
— На уровне исследований и создания лабораторных образцов наша страна полностью обеспечена. Значительно сложнее решить задачу перехода к массовому производству продукции с повторяемыми характеристиками. Отсутствие малых производственных мощностей становится камнем преткновения, несмотря на то что в прошлом критически важные отрасли успешно снабжались необходимыми материалами. Сегодня заводы большой металлургии, прошедшие масштабную модернизацию, сосредоточились на производстве и потенциальном экспорте продукции в больших объемах, их экономическая модель существенно отличается от прежней. Заказы на мелкосерийное производство не в приоритете. Возникает разрыв, поскольку наука понимает под обеспечением материалами разработку лабораторных образцов, а не массовое производство, а промышленность, конечно, хочет, чтобы она была обеспечена долгосрочными и объемными заказами.
Поэтому надо думать о создании спецметаллургии, способной обеспечивать стратегические отрасли и научные разработки сложными материалами, партии которых могут быть сравнительно скромными при сохранении маржинальности. Примером может быть Швейцария, где самое большое количество небольших металлургических производств, и каждое из них маржинально.
— Что удалось в прошлом году сделать «Росатому» по основным направлениям программы создания новых материалов?
— Мы сосредоточились на материалах для атомной энергетики, улучшали характеристики конструкционных материалов, прежде всего для реакторов типа ВВЭР. Наши разработки позволили значительно увеличить прочность материалов при сохранении всех ключевых характеристик, включая продолжительность эксплуатации.
Вторым важным направлением стали конструкционные материалы для реакторов на быстрых нейтронах. Задачей было обеспечение эксплуатации при высоких температурах до 750 ℃ и продолжительности работы более 6 тыс. эффективных часов.
Третье направление касается разработки и внедрения методологических подходов. Был разработан проект национального стандарта для ускоренных испытаний, который позволяет оценить радиационные характеристики и ресурс материалов в срок от 1 до 3 месяцев вместо традиционных 10 лет испытаний на исследовательских реакторах. Методология отечественная, это результат синергии аналитического подхода и использования цифровой модели.
Также в прошлом году в Радиевом институте была разработана отечественная технология обогащения по изотопу бор-10. Такой технологии раньше в России вообще не было. Изотоп бор-10 — один из ключевых изотопных продуктов для современной атомной энергетики и радиационной техники. В РФ сейчас потребляется примерно тонна такого изотопа в год, его используют в реакторах как замедлитель нейтронов и в пеналах перевозки соответствующего отработавшего топлива. При этом в России нет собственного производства бора-10, весь он импортируется, в том числе из недружественных стран.
Если же говорить о работе с редкоземельными металлами (РЗМ), то в проекте, за который я отвечаю, мы в основном занимались двумя направлениями. Первое — это получение особо чистых РЗМ для присадок, датчиков, кристаллов. Также мы создали технологию производство магнитов, в которых неодим в значительной мере заменен на церий и лантан, гораздо более дешевые и доступные РЗМ. Высокотемпературные магниты нужны для электродвигателей и генераторов. У стандартных при интенсивной работе повышается температура и снижаются характеристики.
Второе направление — производство кальция на Чепецком механическом заводе. Высокочистый кальций нужен металлургии для очистки сталей от технологических и химических загрязнений.
Также выполнен очень большой объем работ по выпуску керамики на основе карбида кремния. Для того, чтобы обеспечить высокие температуры эксплуатации, нужно добиться получения карбида кремния (материал оболочки ТВЭЛов) с низким содержанием кислорода. В прошлом году получены волокна карбида кремния с содержанием кислорода на уровне 1%, теперь наша цель — еще более снизить это содержание.
— Расскажите о создании промышленных 3D-принтеров, как далеко мы продвинулись?
— Существует несколько промышленных технологий 3D печати. Среди них — селективное лазерное спекание, при котором лазер по слоям сплавляет порошкообразный материал, создавая прочные и сложные объекты. Стереолитография — другая популярная технология, использующая ультрафиолетовый свет для затвердевания жидких фотополимеров по слоям, что позволяет достигать высокой детализации изделий. Еще одна технология — прямого металлического лазерного спекания, адаптирована для работы с металлическими порошками и создания деталей. У нас уже готовы несколько машин для работы преимущественно с жаропрочными материалами. Используем не только лазерное спекание, но и электронный луч. Сделали две большие установки с электронным лучом, производим с их помощью заготовки из сплавов на основе молибден-ниобий, в том числе для высокотемпературных турбин, в которых температура достигает 1800 градусов.
— Насколько эти принтеры отечественные?
— Критически не отечественного там нет ничего, потому что лазеры отечественные, сканаторы (устройство для отклонения лазерного луча) — тоже отечественные. В микроэлектронике что-то есть не наше. Но уже создана программно-аппаратная платформа на российском процессоре «Эльбрус». Платформа позволяет, используя искусственный интеллект, вести весь процесс печати и в отличие от зарубежных, управляет и самой машиной, и контролирует процесс печати. В иностранных принтерах эти задачи разделены.
— Порошки для 3D-принтеров российского производства?
— Какое-то время тому назад я считал, что порошки для нас не являются проблемой. Но сейчас достигнут такой уровень объемов использования, когда стабильность порошков имеет значение. Мы делаем установку для получения порошков из титана на Чепецком механическом заводе. Титан — самый сложный в этом отношении материал, и если с ним получится, то с остальными материалами для порошков будет легче.
Таким образом, мы каждый год выдерживаем важное правило — каждый научный проект, кроме достижения собственно научных и технологических результатов, должен обязательно продемонстрировать превосходство новых результатов на реальном пилотном изделии. Ну и конечно, все наши достижения — это результат кооперации более 60 организаций — как отраслевых, так и ведущих научных центров страны, в том числе НИЦ «Курчатовский институт», институтов РАН, вузов и ГНЦ РФ.
