Традиции и будущее физики ядерных реакторов: Кафедра №5 отмечает 80-летие

Подготовка кадров для атомной отрасли всегда была приоритетом НИЯУ МИФИ, и кафедра №5 «Теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов» играет в этом процессе одну из ключевых ролей. Именно здесь готовят будущих инженеров-ядерщиков, исследуют процессы, протекающие в ядерных реакторах, в том числе с помощью математического моделирования. Заведующий кафедрой №5, доктор физико-математических наук, профессор, заместитель директора Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ Георгий Тихомиров рассказал о современной жизни кафедры и ключевых направлениях ее работы.

- Расскажите, пожалуйста, о кафедре, ее ключевых направлениях работы. В чем ее уникальность?

- Кафедра №5 теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов НИЯУ МИФИ уникальна, прежде всего, своей тематикой. Нейтронно-физические расчеты, которыми кафедра занимается, данные о сечении взаимодействия нейтронов со средой, экспериментальная реакторная физика – это уникальные направления для российской высшей школы. И кафедра наша, безусловно, по этим направлениям является лидером в России. Похожих кафедр, которые имели бы такую специализацию, я, честно говоря, в других университетах не знаю.

Основные задачи, которые перед кафедрой сегодня стоят, – это передача знаний о нейтронно-физических расчетах во всем их многообразии. Мы стараемся отслеживать все тренды в этой области. Сейчас расширяются возможности моделирования, появляются новые модели ядерных реакторов, меняются требования к обоснованию безопасности. Наша кафедра старается все эти тренды отслеживать и включать в образовательные программы актуальную информацию о новых документах, рекомендациях и требованиях.

Моя роль, как заведующего, заключается прежде всего в общении с преподавателями, с научными сотрудниками, в объединении их общей задачей. Хочется, чтобы все однозначно понимали нашу роль, чтобы мы внимательно относились к студентам, которых на кафедре очень много, и старались как можно лучше обеспечивать учебный процесс. Кроме формальных курсов, дисциплин, которые каждый преподаватель читает, очень важна роль индивидуальной работы со студентом, важна научная исследовательская работа, важны различные практики, которые студенты могли бы проводить в лабораториях университета. И мы должны делать все возможное, чтобы у нас такие лаборатории были. Ну и, конечно, очень важна роль кафедры на этапе дипломного проектирования и выпускных квалификационных работ на всех уровнях – это и бакалавриат, и специалитет, и магистратура, и аспирантура.

Лично для себя одной из важных задач я вижу обеспечение кафедры аспирантами, которые будут активно участвовать в ее работе. Сейчас на кафедре обучаются около 20 аспирантов. Многие из них, конечно, совмещают аспирантуру с работой на предприятиях Росатома, и поэтому много времени проводят вне кафедры.

Аспирантский корпус – это, без сомнения, очень важная боевая сила, наиболее мобильная и заинтересованная группа. Сегодня, к сожалению, не все аспиранты активно участвуют в научной работе, и одна из наших задач – создать им условия. Стипендия аспирантов сегодня, к сожалению, низкая и не позволяет решать бытовые проблемы. Соответственно, нужно, чтобы на кафедре были договора на НИР и НИОКР, чтобы мы открывали различные проекты, получали гранты. При наличии актуальных проектов с финансированием, я надеюсь, аспиранты смогут и захотят здесь оставаться.

- Какие образовательные программы реализуются на кафедре, каких специалистов вы готовите?

- На сегодняшний день кафедра реализует программы бакалавриата и магистратуры по направлению «Ядерная физика и технологии», также у нас реализуются программы специалитета «Ядерные реакторы и материалы». Ну и, конечно, важное направление – это подготовка научных кадров по научной специальности 2.4.9, включающей ядерные энергетические установки, топливный цикл и радиационную безопасность. По этому направлению, кстати, у нас действует диссертационный совет, председателем которого я являюсь, и это, конечно, тоже важная часть деятельности кафедры.

- Каков уровень подготовки студентов, поступающих на кафедру?

- Я считаю, что уровень подготовки достойный. К нам поступают много сильных абитуриентов, ведь в МИФИ случайные люди, как правило, не попадают. У большинства высокий балл ЕГЭ, если говорить о бакалавриате и специалитете. Но и в магистратуру к нам приходят мотивированные ребята, которые хотят учиться. Причем не всегда выпускники бакалавриата МИФИ сильнее тех, кто приходит к нам из других вузов, часто мотивация у «внешних» студентов даже выше. У нас на самом деле выпуск бакалавриата не такой уж и большой, поэтому в наших программах магистратуры достаточно много ребят из других технических вузов, а если говорить об иностранцах, то это в основном «внешние» студенты. Так что в магистратуре у нас публика, можно сказать, разношерстная.

В аспирантуру, как правило, поступают наши выпускники, наиболее подготовленные и сильные, часто они уже работают на предприятиях.

- Какие современные методы обучения используют на кафедре?

- Я считаю, что нам очень важно сохранять традицию индивидуальной работы со студентами, когда в рамках научно-исследовательской работы студент погружается в проблематику под руководством преподавателя. Схемы работы также довольно традиционные: это и работа с научной литературой, освоение профессиональных программ, приборов и установок, семинары в научных группах, и обратная связь по выполняемым студентами работам. Это могут быть экспериментальные или расчетные работы, что и позволяет вовлечь студента в исследовательский процесс. Мы, конечно, стараемся систематически обновлять и модернизировать наши лаборатории.

Важно, чтобы студенты подходили к выбору направления научно-исследовательской работы осознанно, понимая, чем именно они хотят заниматься. Именно поэтому одна из наших задач – максимально представить возможности наших преподавателей и научных групп, чтобы выбор был наиболее адекватен возможностям, способностям и желаниям студента реализовываться в эксперименте, расчете, или в теоретическом направлении.

Если говорить о современных методах, нельзя не упомянуть проектную деятельность. Кафедра по праву гордится тем, что у нас достаточно сильный курсовой проект в области проектирования реакторов – это современный подход. И здесь очень важно, чтобы эти проекты выполнялись совместно с работодателями, чтобы в рамках курсовых и дипломных проектов студенты решали задачи, действительно актуальные для отрасли. Здесь нам еще многое предстоит сделать, поскольку у кафедры должна быть необходимая компетенция, чтобы быть способной выполнять такие работы. Тогда студенты в рамках дипломного проекта будут участвовать в выполнении реальных задач отрасли.

- Как организована производственная практика студентов вашей кафедры? На каких предприятиях они ее проходят?

- У нас традиционно сложились очень тесные связи с рядом предприятий, входящих в Госкорпорацию «Росатом». В основном наши работодатели – это ОКБ «Гидропресс», НИКИЭТ и ВНИИАЭС. Кроме того, наши студенты проходят практику на атомных станциях, во всероссийских ядерных центрах. Важно отметить и предприятия, деятельность которых не связана напрямую с нейтронно-физическими расчетами, но связана с ядерным топливом, например, НИИ НПО «Луч». На самом деле, спектр предприятий Госкорпорации «Росатом», где наши студенты могут получить практический опыт, достаточно широк.

Помимо Росатома, есть и другие партнеры, которые формально и не входят в госкорпорацию, но при этом остаются в рамках атомной отрасли. Например, НИЦ «Курчатовский институт» – это научный центр, который многие направления развивает совместно с Росатомом, но при этом имеет и свои научные направления. Это и другие научные институты, которые активно взаимодействуют с отраслью, выполняя для нее экспериментальные и теоретические работы. Например, Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук (ИБРАЭ РАН), который напрямую связан с атомной энергетикой, а также Институт прикладной математики РАН и многие другие. И со всеми ними мы активно взаимодействуем.

Мы гордимся тем, что многие наши выпускники продолжают работать по специальности. Лучшие из них поступают в аспирантуру, чтобы и дальше развиваться в выбранном направлении. И, конечно, мы поддерживаем связь с нашими выпускниками, которые сегодня трудятся в атомной отрасли. Взаимодействуем с ними через решение общих задач и выполнение совместных договоров. И я надеюсь, что многие из наших выпускников, которые сегодня успешно работают в атомной отрасли, придут поздравить нас с юбилеем кафедры.

- Какие научные направления сегодня наиболее активно развиваются на кафедре?

- Наиболее активно развивается направление, связанное с моделированием нейтронных процессов с использованием современных программных кодов. У нас есть несколько лабораторий, которые этим активно занимаются, используя такие программы, как MCU, Serpent, SCALE и другие. Кроме того, мы разрабатываем программы, связанные с тренажерными моделями, которые хоть и являются более простыми с точки зрения используемых вычислительных ресурсов, но при этом адаптированы к моделированию конкретных типов реакторов.

Также активно развиваются исследования в области инновационных топливных циклов, связанных с перспективами использования тория, а также с производством радиофармацевтических препаратов и радиоизотопов. Конечно, мы хотим возрождать и экспериментальные направления, в частности, разработку устройств для определения делящихся материалов в различных объектах. Это направление в свое время неплохо развивалось на кафедре.

Мы планируем развивать те направления, в которых у нас исторически были сильные компетенции, например, связанные с нейтронным генератором, гамма-спектрометрией и нейтрон-активационным анализом. В свое время на кафедре активно развивалась культура нераспространения ядерных материалов, у нас были специальные магистерские программы, и мы тесно сотрудничали с МАГАТЭ и университетами США. И это тоже важная часть нашей деятельности, которую необходимо продолжать. В 2023 году МИФИ стал центром сотрудничества с МАГАТЭ, и специалисты нашей кафедры активно участвуют в реализации совместных проектов.

- Каким образом научная деятельность кафедры связана с образовательным процессом?

- Научная деятельность и образовательный процесс на кафедре неразрывно связаны, ведь современное образование в МИФИ предполагает подготовку инженеров исследователей. А если мы готовим исследователей, значит, в основе всего лежит научная деятельность. Именно научно-исследовательские работы (НИРС), практика и выполнение выпускной квалификационной работы (ВКР) позволяют студенту развиваться в интересующем его научном направлении и узнать свои возможности в научных областях кафедры. Поэтому здесь связь самая тесная и важная, подразделения и лаборатории кафедры, играют ключевую роль в этом процессе.

- Расскажите о научных публикациях. Как часто они выходят?

- На кафедре регулярно публикуются десятки статей, причем наши преподаватели стараются публиковаться в журналах, индексируемых международных базах WoS/Scopus и/или входящих в список ВАК. Согласно требованиям МИФИ, каждый преподаватель должен иметь не менее 5-6 публикаций каждые три года. И, конечно, мы поощряем вовлечение аспирантов в научную деятельность и публикацию совместных работ. Надеюсь, что в будущем мы будем только повышать качество и количество наших публикаций.

- Какие перспективы развития кафедры вы видите на ближайшие несколько лет?

- В перспективе мы планируем запустить наш исследовательский ядерный реактор ИРТ МИФИ и проводить на нем полноценные исследования. Планируем активнее привлекать студентов к экспериментальной работе, возможно, создавать новые установки, разрабатывать новые методики и методы, связанные с экспериментами в области физики реакторов. Хотелось бы также и дальше отслеживать все тренды в области компьютерного моделирования. Одна из наших задач – полный апгрейд дисплейного класса, чтобы создать современное пространство с доступом ко всем программным кодам, которые используются в атомной отрасли. Естественно, при соблюдении всех условий лицензионной чистоты. Думаю, что в ближайшие два года мы сможем многого достичь в этом направлении.

- Какие современные тенденции в развитии ядерной физики и технологий вы считаете наиболее важными?

- Наша кафедра тесно связана с ядерными реакторами, и поэтому мы отслеживаем все современные тенденции в этой области. Например, сейчас очень актуальна тема реакторов малой мощности, а также разработка реакторов поколения IV. В России существует национальный проект, посвященный развитию новых атомных энергетических технологий. И мы стараемся, с одной стороны, модернизировать наши учебные курсы, рассказывая студентам об этих новых тенденциях. С другой стороны, мы в рамках научно-исследовательской работы вовлекаем студентов в решение задач, связанных с моделированием реакторов поколения IV, поскольку, если студент научится моделировать такие реакторы, то ему будет гораздо проще перейти к моделированию реакторов других типов.

Я не исключаю, что в ближайшее время имеет смысл совместно с Кафедрой №13 Теплофизики НИЯУ МИФИ попробовать разработать проект нового реактора малой мощности, который еще даже не существует в виде готового проекта. Мы морально к этому готовы. Но это, конечно, потребует от нас серьезных усилий, потому что тогда нужно будет браться за проработку как нейтронно-физического и гидравлического обоснования, так и геометрической прорисовки всех параметров реактора. Для этого потребуются компетенции не только кафедры № 5, но и других кафедр, а значит, нужно будет поднимать на новый уровень наши коммуникации. Сможем ли мы это сделать, пока не знаю, но очень хотелось бы.

- Какие проблемы, на ваш взгляд, сегодня существуют в подготовке специалистов для ядерной отрасли? И как ваша кафедра участвует в решении этих проблем?

- Отрасль сейчас активно развивается, растет запрос на специалистов. При этом часто этот заказ входит в противоречие с ожиданиями ребят, которые поступают в МИФИ. Мы изначально ориентированы на подготовку исследователей, поскольку у нас высокий проходной балл, и ребята нацелены на академическую карьеру. Но, с другой стороны, часто к нам приходит запрос на подготовку специалистов для существующих атомных станций или проектных институтов. А там работа достаточно формализованная, инженерная, которая не дает быстрого карьерного роста.

Поэтому одна из ключевых задач, на мой взгляд, сегодня – это правильная оценка потенциала студентов и создание условий для развития таланта одаренных ребят. Отрасли нужен весь спектр специалистов, начиная от высококвалифицированных рабочих (это отдельная миссия – делать качественное оборудование для ядерно-физических установок, создавать системы контроля этого оборудования на всех этапах), и заканчивая инженерами-физиками, которые будут запускать реакторы, разрабатывать новые концепты реакторов. У нашей кафедры здесь есть своя ниша – это подготовка инженеров-физиков в области нейтронно-физических расчетов. И в современном мире, где активно развиваются цифровые технологии, мы, конечно, должны готовить универсальных специалистов.

Кто-то в итоге уходит в исследовательскую деятельность, кто-то в инженерию, но этот выбор, как правило, делается уже после окончания университета. Бакалавриата или специалитета недостаточно, чтобы стать настоящим, востребованным исследователем в атомной отрасли. А вот если говорить об аспирантуре, то эти четыре года необходимы для формирования набора компетенций, который позволит выйти на передовую ядерной отрасли. Поэтому я глубоко убежден, что человеку нужно как минимум десять лет после поступления в МИФИ, чтобы окончательно ответить на вопрос, что ему действительно интересно и чем он хочет заниматься.

- Сохраняется ли на кафедре преемственность поколений?

- Безусловно. Все направления, которые были заложены и развивались на кафедре, сегодня еще сохраняются. Преемственность, конечно, существует. Например, наша кафедра была одной из первых, кто начал развивать численные методы решения уравнений, кто занимался качественными нейтронно-физическими расчетами с использованием современных вычислительных программ. И сегодня мы продолжаем этим заниматься и привлекаем студентов. На кафедре всегда была четкая культура понимания, что такое ядерные данные, нейтронные сечения, как их правильно обрабатывать и как готовить групповые константы.

Немного хуже обстоят дела с экспериментальными направлениями, но и для них мы стараемся искать и формулировать проекты, которые стали бы привлекательными для молодых исследователей. Например, в прошлом году мы начали работы по созданию макета двухзонной установки по определению содержания урана в топливе ВТГР.

Конечно, мир меняется, и вычислительная техника с каждым годом расширяет возможности как численных методов, так и программ, которые мы используем. И мы стараемся отслеживать эти тренды. Но важно, что кафедра не потеряла ни одного научного направления и готова, при необходимости, снова развивать те направления, которые сегодня, возможно, законсервированы.

80 лет – это, с одной стороны, большой срок, а с другой – если говорить ретроспективно, то я знал лично большинство из тех, кто стоял у истоков создания кафедры. И многие из тех, кто сегодня работает на кафедре, еще лучше меня знали этих людей. И, конечно, они стараются сохранить традиции и передавать молодому поколению то, что было заложено основателями кафедры.

Я считаю, что сегодня кафедра находится на этапе скачка в развитии. Нам нужны молодые преподаватели, готовые связать свою жизнь с нейтронно-физическими расчетами и экспериментами. Мы должны учить студентов, сохраняя культуру того, что было, и в то же время правильно использовать современные вычислительные средства, включая искусственный интеллект, который активно завоевывает мир. Однако важно помнить, что у ИИ есть много недостатков, о которых необходимо знать, и что он должен быть помощником, а не заменой человеку. С этой точки зрения сегодня наша задача – это правильное вхождение в цифровой мир при сохранении тех традиций, которые у нас есть. У нас сейчас новый проект по созданию новой установки, и мы надеемся, что в скором времени будет запущен реактор. Ну и, конечно, очень важным направлением является международное сотрудничество.

- Расскажите, пожалуйста, подробнее о международных проектах, в которых участвует кафедра?

- Кафедра ведет активную международную деятельность, являясь Центром сотрудничества с МАГАТЭ. Это предполагает наше участие в разнообразных проектах и программах агентства. Важно понимать, что МАГАТЭ объединяет все страны и оказывает поддержку в развитии ядерных технологий не только западным государствам.

Кроме того, мы сотрудничаем с Агентством по ядерной энергии (NEA), которое входит в Организацию экономического сотрудничества и развития. Мы активно взаимодействовали с NEA, участвуя в Глобальном университетском форуме по ядерным технологиям и входя в топ-15 университетов мира, которые имеют программы в области ядерных технологий. Наша кафедра активно участвует в деятельности Региональной сети ядерного образования StarNET, объединяющей вузы стран СНГ.

Подчеркну, что мы стремимся развивать международное сотрудничество в области ядерной науки и техники, и наш университет принимает иностранных студентов, обучающихся по ядерным специальностям. Сотрудники нашей кафедры, обладая большим опытом и высокой квалификацией, участвуют в работе различных международных организаций.

Мы активно участвуем в международных конференциях и семинарах, организуемых МАГАТЭ, поддерживаем научные связи с зарубежными университетами и исследовательскими центрами. Наши ученые и аспиранты вовлечены в международные научные проекты и публикуют результаты совместных исследований с зарубежными коллегами. Кафедра имеет богатый опыт подготовки иностранных специалистов в области ядерной энергетики, особенно в рамках магистерских и аспирантских программ.

- Насколько востребована ваша специальность среди абитуриентов?

- В историческом плане в МИФИ всегда был очень высокий конкурс, и к нам поступали ребята, прошедшие серьезный отбор. В советское время существовала особая аура вокруг профессии физика-ядерщика, это было модно и престижно, что, безусловно, положительно сказывалось на качестве образования и подготовке действительно сильных специалистов. И эти выпускники находили свое применение не только в атомной отрасли, но и в самых разных областях, потому что хороший инженерный бэкграунд позволяет освоить многое.

Это особое отношение к специальности, я думаю, отчасти сохранилось и сегодня. Хотя, конечно, социальный статус инженера-физика немного изменился. Но, тем не менее, у нас есть достаточно большая группа людей, которые понимают, насколько ценно хорошее образование, и что оно дает возможность успешно справляться с разными вызовами, в том числе и в сложных экономических условиях. И поэтому, несмотря ни на какие трудности, к нам всегда был приток абитуриентов. Хотя, возможно, в какие-то периоды, особенно в 90-е годы, уровень подготовки поступающих на кафедру был несколько ниже, чем во времена СССР. Но в последние годы мы видим, как качество наших абитуриентов снова повышается, что коррелирует с повышенным баллом ЕГЭ. По своему потенциалу ребята, которые поступают к нам сейчас, вполне сопоставимы с набором советского времени – это одаренные молодые люди, ориентированные на технику и инженерию.

Основная задача кафедры в настоящее время – соответствовать уровню подготовки этих ребят, и это, конечно, непростая задача. Нам удалось сохранить качество образовательного процесса, и мы не допускали серьезного падения уровня подготовки специалистов – выпускников во все 80 лет существования кафедры. На кафедре всегда было много молодых исследователей, и я надеюсь, что эта тенденция сохранится и в дальнейшие годы.