Академик Олег Фиговский (Израиль)

В ближайшие десятилетия грядут изменения энергетического ландшафта по мере роста глобальных мощностей атомной энергетики, связанные с внедрением усовершенствованных реакторов, пишет Мэтт Фишер, МАГАТЭ. Большинству реакторов следующего поколения потребуется топливо на основе высокопробного низкообогащенного урана (ВНОУ, от англ. High-Assay Low-Enriched Uranium, сокращенно HALEU), что может значительно повысить эффективность их работы.

Почти все из более чем 400 действующих сегодня атомных реакторов используют топливо из низкообогащенного урана (НОУ), содержащего не более 5% делящегося изотопа уран-235 (235U). Однако ВНОУ может быть обогащен до 19,95% по урану-235. «Более высокий уровень обогащения ВНОУ позволит создавать меньшие по размеру активные зоны, например, для малых модульных реакторов и микрореакторов, а также обеспечит более высокое выгорание топлива и более длительную топливную кампанию, — говорит Елена Миколайчук, руководитель Отдела ядерного топливного цикла и технологии обращения с отходами МАГАТЭ. — Это, в свою очередь, может повысить коэффициенты использования мощности атомных электростанций».

Коэффициент использования мощности — это отношение количества электроэнергии, производимой за определенный период времени, к максимальной мощности, — показатель, по которому атомная энергетика уже значительно превосходит другие источники энергии. ВНОУ может быть получен путем обогащения в газовых центрифугах, аналогично НОУ, или путем смешивания высокообогащенного урана со старыми запасами. Обогащение до диапазона ВНОУ требует большего количества исходного урана и единиц работы разделения (ЕРР) — механических усилий, необходимых для достижения желаемого обогащения урана-235. Это означает задействование более крупных центрифужных каскадов с более высокими энергозатратами. Однако перспективные виды топлива, которые можно производить из ВНОУ, обеспечивают преимущества в части оптимизации энергетической системы, которые оправдывают эти первоначальные затраты.

В мире разрабатывается множество видов топлива на основе ВНОУ, включая топливо для реакторов на быстрых нейтронах и топливо с трехструктурным изотропным покрытием (TRISO-топливо или топливо ВТГР), представляющее собой микросферы размером с маковое семя, внутри которых находится уран. RISO-топливо, первоначально сконструированное несколько десятилетий назад, но еще не получившее широкого коммерческого применения, отличается исключительной прочностью. Оно может выдерживать температуры до 1700 °C, что создает условия для повышения запаса по надежности реактора и обеспечения эффективной работы при высоких температурах.

Министерство энергетики и инфраструктуры Израиля объявило о начале приема заявок на финансирование инновационных проектов в сфере энергетики, топлива и водородных технологий на сумму до нескольких миллионов шекелей. Главное научное подразделение ведомства запустило конкурс заявок в рамках программ Стартап, новаторство и демонстрация, направленных на продвижение передовых технологий от стадии разработки до тестирования в реальных условиях и коммерциализации.

Программа предложила гранты в размере до 1,5 миллиона шекелей для пилотных проектов и до 750 000 шекелей для стартапов, а в сфере топлива и водорода объем финансирования составил до 3 миллионов шекелей. В текущем году министерство впервые предусмотрело возможность расширения финансовой поддержки за счет партнерства с государственными компаниями, что позволило увеличить долю покрытия бюджета проектов. Особое внимание организаторы уделили инициативам по формированию цепочки добавленной стоимости водорода в регионе Восточного Негева в рамках правительственного плана, где гранты на пилотные проекты достигли 6 миллионов шекелей.

Отобранные участники получили возможность привлечь не только финансовую поддержку, но и профессиональное сопровождение. Прием заявок через цифровую систему продлился до 10 сентября 2026 года. Главный научный сотрудник министерства профессор Брайан Розен отметил, что инициатива призвана укрепить прикладные исследования и обеспечить технологическое лидерство Израиля в энергетической и экологической отраслях.

Увеличение коммерческих поставок ВНОУ имеет решающее значение для достижения целей по сооружению новых усовершенствованных реакторов и устойчивого развития атомной энергетики. В настоящее время РФ эксплуатирует реакторы на быстрых нейтронах (БН-600 и БН-800), в которых используется или может использоваться топливо на основе ВНОУ. Китай также обладает инфраструктурой для начала крупномасштабного производства топлива на основе ВНОУ.

Соответствующие производственные контуры, при поддержке крупных инвесторов, налаживаются также во Франции, Великобритании и США. В 2024 году Великобритания выделила около 400 млн долл. США на производство ВНОУ, а в 2025 году Европейский инвестиционный банк предоставил кредит в размере около 500 млн долл. США французской компании по производству ядерного топлива Orano для поддержки расширения деятельности по обогащению. В январе 2026 года Министерство энергетики США объявило о выделении 2,7 млрд долл. США на десять лет для целей обогащения урана.

Во Франции компания Orano расширяет свой завод по обогащению урана Georges Besse II. Ожидается, что к 2030 году будут введены в эксплуатацию еще четыре каскада центрифуг. Компания также планирует построить крупный завод по обогащению урана в США, в городе Оук-Ридж, штат Теннесси. В Великобритании компания Urenco модернизирует завод по производству ВНОУ на своем предприятии в Капенхерсте. Предполагается, что к 2031 году завод будет производить 10 тонн этого материала в год.

По данным Министерства энергетики США, спрос на ВНОУ в Соединенных Штатах Америки может вырасти до 50 тонн в год к 2035 году. Страна активно работает над укреплением своей цепочки поставок в рамках программы доступности ВНОУ, которая предполагает поставку ВНОУ силами местных американских компаний и производство небольших объемов за счет ресурсов Министерства энергетики. Поставщик ядерного топлива Centrus Energy уже произвел более 900 килограммов ВНОУ по контракту, заключенному в рамках этой программы, и несколько других компаний были выбраны для выполнения работ по обогащению или реконверсии.

Более высокий уровень обогащения ВНОУ имеет важные последствия в части применения гарантий, обеспечения ядерной и физической безопасности, в том числе во время перевозки. В то время как материалы с низким содержанием урана (НОУ), обогащенные ниже 10%, классифицируются как материалы категории III независимо от количества, материалы ВНОУ с обогащением выше 10% приобретают статус материалов категории II при количестве свыше 10 килограммов, с более строгими требованиями к физической безопасности на площадках реакторов и объектах топливного цикла.

Необходимо будет модифицировать существующие транспортные контейнеры или изготавливать новые в соответствии с уровнем безопасности для материалов категории II. В целях соблюдения требований по лицензированию необходимо также увеличить запасы по критичности для установок и транспортных упаковок. Более высокое обогащение ВНОУ по урану-235 также подразумевает, что инспекции МАГАТЭ должны проводиться еще тщательнее, поскольку высокообогащенный уран оружейного качества может быть произведен с меньшим количеством сырья и в более короткие сроки, чем низкообогащенный уран. Нельзя забывать о том, что решающее значение для наращивания производства ВНОУ сообразно растущему спросу и обеспечения стабильных поставок топлива для реакторов будущего будет иметь привлечение устойчивых инвестиций и получение одобрения регулирующих органов.

Китай впервые обошел США по совокупным расходам на исследования и разработки, потратив в 2024 году $615 млрд. США за тот же период направили на НИОКР около $604 млрд. Данные приводит Nikkei Asia со ссылкой на статистику японских аналитиков, которые учитывают расходы компаний и университетов, а также показатели научной активности. Расходы Китая выросли за год на 13,1%, тогда как американские — на 6,7%. На третьем месте оказалась Япония с расходами в $140 млрд. Далее следуют Германия ($116 млрд), Южная Корея ($97 млрд), Великобритания ($68 млрд) и Франция ($56 млрд).

Основной вклад в китайские инвестиции внесли компании: на них пришлось около $478 млрд из общей суммы. Особенно активно финансировались компьютерные технологии, электроника и оптика. Рост инвестиций связывают в том числе с курсом Пекина на технологическую самодостаточность и развитием собственного производства в условиях американских экспортных ограничений. В США значительная часть корпоративных расходов на НИОКР в последние годы приходится на искусственный интеллект. По оценке японских аналитиков, ИИ-системы и связанные с ними технологии поглотили около половины прироста американских расходов на исследования и разработки.

Рост инвестиций сопровождается усилением научных позиций Китая. По числу научных публикаций страна обошла США еще в 2017 году, а годом позже стала крупнейшим источником работ, входящих в 10% наиболее цитируемых исследований. В 2019 году Китай вышел на первое место и по числу публикаций, входящих в 1% самых цитируемых. Страна также опережает США по количеству и качеству научных публикаций в области разработки чипов.

Выбор места для космодрома — сложная задача, для решения которой приходится искать баланс между физикой полета, безопасностью, экономикой и политикой. Космодром, который помещается в десяток транспортных контейнеров и может быть доставлен на обычном грузовике в любую точку Земли, мог бы существенно упростить запуски. Компания Rocket Lab представила систему GHOST — инфраструктуру, которая включает всё необходимое: сами носители, наземное оборудование, пусковые столы и системы управления полигоном.

Стационарные космодромы — дорогие и уязвимые цели. В условиях растущей геополитической напряженности способность быстро развернуть пусковую установку в нужном месте становится стратегическим преимуществом. GHOST («Технология глобального гиперзвукового и орбитального космодрома») дает возможность производить запуски без многолетнего строительства и миллиардных затрат. Система поддерживает как орбитальную ракету Electron, так и суборбитальный гиперзвуковой испытательный аппарат HASTE, разработанные Rocket Lab (США).

В контейнерах GHOST размещается всё, что нужно для пусковой кампании: ракеты, системы заправки, пусковые столы, оборудование для телеметрии и управления полетом. Это полностью автономный космодром, который можно развернуть за считанные дни. Rocket Lab уже располагает шестью пусковыми площадками в двух полушариях, и GHOST делает эту сеть еще более гибкой.

Electron — 18-метровая ракета-носитель, которая с 2017 года совершила 83 полета и считается второй по частоте запусков в США после Falcon 9 компании SpaceX. HASTE — ее суборбитальная модификация, предназначенная для испытаний гиперзвуковых технологий на скоростях более 5 Махов. С первого запуска в июне 2023 года HASTE выполнила девять полетов.

GHOST — это ответ на меняющуюся стратегию национальной безопасности: стационарные пусковые площадки становятся уязвимыми, и решением становятся распределенные мобильные системы. Возможность запускать ракеты с любого континента и с минимальной подготовкой меняет правила игры — как для оборонных программ, так и для коммерческих миссий, где время и гибкость имеют решающее значение. Суборбитальный дебют GHOST запланирован на 2027 год, сообщает IE. Американская компания Rocket Lab успешно завершила в июле первые полномасштабные квалификационные испытания двигателя Archimedes, предназначенного для второй ступени частично многоразовой ракеты Neutron. Двигатель проработал 5,5 минут без замечаний.

Европейские страны ищут способ, как сделать авиацию более экологичной и одновременно снизить зависимость от импортного авиационного топлива. Выходом могут стать электросамолеты, но многим они кажутся далекой мечтой. Однако, по оценкам экспертов, электросамолеты могут начать короткие перелеты в Европе уже в 2030 году. Европейские стартапы уже работают над электрическими самолетами, которые смогут преодолевать расстояния до 500 километров. Агентство Евросоюза по безопасности полетов полагает, что такие самолеты в перспективе смогут обслуживать около четверти европейских маршрутов.

Например, в число таких направлений могут войти Лондон — Дублин, Афины — Санторини, Барселона — Ибица, Ницца — Корсика и Рим — Сардиния. Франция уже начала отказываться от некоторых ближнемагистральных рейсов. В стране запретили перелеты, если маршрут можно преодолеть на поезде менее чем за 2,5 часа. Однако заменить авиацию железнодорожным транспортом не всегда возможно, так как некоторые маршруты связывают острова или проходят над водой. В этом случае сократить выбросы могли бы электрические самолеты.

Первые электрические самолеты, вероятно, будут небольшими. Из-за этого они не смогут конкурировать с привычными лайнерами. Скорее всего, в первое время их будут использовать для связи удаленных районов, которые не обслуживаются регулярными рейсами крупных авиакомпаний. Долгое время развитию электрической авиации мешал большой вес батарей. Сейчас технологии стремительно развиваются, но энергоемкость батарей все равно ограничивает дальность полета и размеры электрических лайнеров.

Крупные игроки отрасли пока не спешат разрабатывать электрические самолеты. Например, такой проект отложила Airbus. Заполнить пробел пытаются европейские компании. Нидерландская компания Elysian Aircraft в партнерстве с KLM сейчас работает над аккумуляторным электрическим самолетом, рассчитанным на перевозку 90 человек. Компании планируют, что летать на расстояние до 1000 километров лайнер сможет уже с 2035 года.

Гибридный электрический самолет на 19 мест разрабатывает французский стартап Aura Aero. Компания рассчитывает, что он сможет летать на расстояния до 1500 километров. Aura Aero надеется получить сертификацию в конце 2029 года. В будущем Aura Aero хочет также производить самолеты вместимостью от 40 до 90 пассажиров. В компании пояснили, что гибридная силовая установка позволит самолету летать на большие расстояния, но при этом сократит выбросы до 80%.

Девятиместный электросамолет разрабатывает немецкий стартап Vaeridion. Планируется, что уже к 2030 году его могут допустить до перевозки пассажиров. Эксперты пока спорят, можно ли будет называть электрические самолеты экологичным вариантом. Хотя полностью электрические лайнеры не используют топливо во время полета, их воздействие на климат зависит от того, каким способом вырабатывается электричество для их зарядки. Кроме того, не стоит забывать о выбросах, связанных с производством батарей и других компонентов.

Американские компании Syntropic Power и Unigrid объявили о стратегическом партнерстве, цель которого — коммерциализация натрий-ионных аккумуляторов на основе хромата натрия в Северной Америке. Благодаря своей особенности поглощать, а не рассеивать тепло, натрий-хромоксидный элемент обходится без дорогостоящих систем активного охлаждения. В рамках соглашения уже в 2027 году планируется развернуть системы хранения энергии общей емкостью до 1 ГВт·ч.

Главное преимущество новой технологии — способность работать без сложных и энергозатратных систем активного охлаждения, которые являются критически важным, но дорогостоящим компонентом литий-ионных станций. В отличие от литиевых аналогов, которые интенсивно выделяют тепло при работе, натрий-хромоксидные элементы питания, наоборот, демонстрируют эндотермическое поведение во время зарядки, то есть поглощают часть тепловой энергии из окружающей среды. Это свойство позволяет устанавливать накопители в более широком диапазоне температур без риска перегрева и с меньшими эксплуатационными расходами.

Независимые испытания в лаборатории Рочестерского технологического института подтвердили высокие показатели натрий-хромоксидных батарей. Элементы емкостью 210 А·ч обеспечили эффективность полного цикла не менее 97,9% и сохранили более 99% емкости после 1000 циклов полной разрядки. Тесты на устойчивость к экстремальным условиям и механическим повреждениям показали, что элементы остаются термически стабильными. Батареи уже получили ключевые сертификаты безопасности и транспортировки, необходимые для коммерческого использования, сообщает IE.

Помимо эксплуатационных преимуществ, использование натрия и хрома вместо дефицитных лития и кобальта дает стратегический выигрыш: защита от скачков цен и геополитических рисков, связанных с поставками критических материалов. Syntropic уже получила первую партию элементов и планирует наладить их производство в США. Коммерциализация начнется с двух отдельных продуктов: Tenet — настенную систему для жилых помещений, легкого коммерческого сектора и виртуальных электростанций; и GridSpan — модульную платформу для промышленных и сетевых накопителей, поддерживающую режимы работы от быстрого реагирования (20 минут) до длительного хранения энергии (до 20 часов).

Натрий-ионные аккумуляторы могут превратить обычную поваренную соль в один из ключевых ресурсов мировой энергетики. К такому выводу пришли аналитики инвестиционного банка Morgan Stanley, которые прогнозируют стремительный рост рынка новых батарей.

Делегация Филиппин во главе с заместителем министра национальной обороны Сальвадором Мисоном встретилась в Киеве с Игорем Жовквой — заместителем главы офиса президента Украины. Это первый визит филиппинских оборонных чиновников в Украину. Переговоры последовали за поездкой президента Владимира Зеленского в Манилу в 2024 году. По словам Арно Лево, профессора геополитики Парижского университета Дофин, Украина из за идущей войны не может массово экспортировать готовые системы, но способна делиться экспертизой, проектами, обучать специалистов и развивать промышленные партнёрства. Особенно ценен украинский опыт в недорогой морской разведке и радиоэлектронной борьбе. Стороны также обсудили безопасность в Индо Тихоокеанском регионе и стремление Украины получить статус партнёра по секторальным диалогам с АСЕАН (в этом году председательствует Филиппины).

Физики из Тель-Авивского университета совместно с американскими коллегами создали метаповерхность для сверхбыстрого управления лазерным светом. Команда ученых разработала наноматериал, способный управлять лазерными лучами с рекордной скоростью – за 74 квадриллионные доли секунды (фемтосекунды). Созданная физиками метаповерхность открывает новые перспективы для передачи данных, вычислений, сенсорики и квантовых технологий и задает новый стандарт управления светом. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Хотя скорость самого света огромна, современные электронные устройства реагируют на него относительно медленно. В телекоммуникационных системах оптический сигнал приходится преобразовывать в электрический для обработки, а затем обратно в оптический, что создает большие задержки. Новая разработка делает важный шаг в преодолении этого «бутылочного горлышка». Новое устройство представляет собой ультратонкую поверхность с кремниевыми наноструктурами, размеры которых меньше длины световой волны. Под воздействием управляющего лазерного импульса оптические свойства метаповерхности мгновенно меняются, что позволяет динамически изменять направление и форму второго, основного луча. В лабораторных экспериментах исследователи с помощью такого лазерного управления успешно отклоняли основной луч на угол до 13 градусов и придавали ему различные пространственные формы.

Скорость переключения оказалась настолько высокой, что она практически совпала с длительностью самого управляющего лазерного импульса. Ученые считают, что скорость переключения можно еще увеличить, если использовать более короткие импульсы. Соавтор работы доктор Лиор Михаэли отметила практическую значимость исследования: «Эта работа указывает на широкие возможности: использование специально разработанных структур для усиления взаимодействия между светом и веществом и превращение таких структур в инструменты управления, сенсорики и обработки информации». Сейчас технология находится на стадии фундаментальных исследований, но в будущем она поможет создать полностью оптические вычислительные платформы и сделает необязательным преобразование оптических сигналов в электрические.

Группа исследователей из Университета Сонгюнгван и Сеульского национального университета решила проблему миграции связующего вещества в литий-ионных аккумуляторах. При изготовлении толстых слоев катода стандартный фторированный полимер всплывает на поверхность при сушке, из-за чего электрод крошится. Ученые соединили полиакриловую кислоту с высокоэластичной плащевой тканью, создав новое гибридное связующее вещество. Эластичность текстильного компонента помогла удержать структуру электрода от разрушения.

Эксперименты на коммерческих ячейках типа «пауч» показали, что новые батареи сохраняют 86,8% емкости после 200 циклов, тогда как старые образцы ломались на 95 цикле. Компонент также ускоряет транспорт ионов лития внутри системы. Главная ценность технологии заключается в возможности использовать стандартный «мокрый» процесс производства без переоборудования заводов. Внедрение полимера поможет поднять запас хода электромобилей без миллиардных инвестиций в новые линии сборки сухих батарей.