Версия для печати

Новости науки

АЭС против цунами

Когда землетрясение и цунами в 2011 году разрушили АЭС "Фукусима-1", вышли из строя внешние средства электроснабжения станции и резервные дизельные генераторы. Это, как известно, стало причиной неработоспособности всех систем нормального и аварийного охлаждения и привело к расплавлению активной зоны реакторов в первые дни аварии.

Чтобы избежать подобных событий в будущем, ученые Массачусетского технологического института спроектировали плавучую атомную электростанцию на морской платформе ―по типу буровых. Конструкция предусматривает автоматическое охлаждение реактора с помощью окружающей морской воды в случае аварии. Это, по мнению специалистов, на неопределённое время предотвратит плавление топливных стержней и утечку радиоактивных материалов.

"Такие электростанции будут строиться на берегу на верфях, а затем буксироваться к месту назначения на расстояние 8-11 километров от берега, – рассказывает руководитель проекта, профессор Массачусетского технологического института ЯкопоБуонджорно (JacopoBuongiorno). – Там они будут пришвартовываться к морскому дну. Затем их соединят с землёй с помощью подводных электрических кабелей. Использование таких конструкций сводит к минимуму технологические риски".

Концепция плавучей АЭС не является уникальной. В России уже давно разрабатывают проект плавучей атомной станции под названием "Академик Ломоносов". По утверждению руководителя этого проекта, отличие американскойконструкции состоит в гораздо большей возможности удаления станции от берега, что естественно практически сведёт на нет возможность аварии, аналогичной произошедшей на атомной станции "Фукусима". В случае аварийной ситуации предполагается буксировка плавучей платформы к берегу.

Нижняя часть платформы будет уходить на 100 метров под воду, так что на неё не будут иметь прямого влияния ни землетрясения, ни цунами. Кроме этого, будет снята самая большая проблема, стоящая перед атомной энергетикой: риск перегрева в аварийных условиях и возможность утечки (как это произошло на Фукусиме, Три-Майл-Айленд и в Чернобыле). В море это практически невозможно, так как морская вода осуществляет постоянный теплоотвод.

В настоящее время становится всё сложнее и дороже найти подходящие места для новых атомных электростанций. Как правило, они должны располагаться рядом с водоёмом, который будет обеспечивать системы водой для охлаждения. Новая концепция решает эту проблему.

Кроме того, такую АЭС удобно снимать с эксплуатации в конце ее жизни или ремонтировать: ее можно отбуксировать к центральному объекту, как это делается сейчас для реакторов подводных лодок ВМФ. Там станция может быть восстановлена.

Такая конструкция может помочь в решении практических вопросов строительства, из-за которых новые АЭС становятся достаточно неэкономичными. Сборка на верфи позволит стандартизировать производство. Кроме того, новый дизайн исключает использование бетона, который, по словам Буонджорно, замедляет строительство и увеличивает стоимость станции.

Нет никаких ограничений относительно мощности будущих АЭС: они могут быть небольшими станциями на 50 мегаватт или же крупными, вырабатывающими 1000 мегаватт.

Проектные работы подтвердили, что плавучая электростанция может соответствовать всем нормативным требованиям безопасности для наземных АЭС. Авторы проекта считают, что такие конструкции будут широко использоваться в Азии, где высокий риск цунами сочетается с растущей потребностью в новых источниках энергии.

Источник: www.economist.com

***

Люди не железные

Как ученого заменить компьютером

Профессор шведского Университета Линчепинга Игорь Абрикосов намерен в московском вузе решить фантастическую задачу: устранить ученого из самого процесса поиска новых знаний. За него это сделает суперкомпьютер. О своей, прямо скажем, невероятной идее он рассказал корреспонденту "РГ".

Когда нам рисуют будущее, где многие функции человека возьмут на себя роботы, это понять можно. Но чтобы ученого заменила машина? До такого даже фантасты не додумались.

Игорь Абрикосов: Реальность порой превосходит самые смелые фантазии. Компьютеры уже строят модели автомобилей, самолетов, реакторов, помогают в разработке новых материалов, лекарств, новых технологий и т.д. Такие модели позволяют во много раз сократить сроки создания новой техники. Вам не надо делать образцы изделия, затем их испытывать, выявлять недостатки, а затем изготавливать следующий вариант. Еще недавно именно так и выглядел процесс создания новой техники. Суперкомпьютеры изменили его до неузнаваемости. На моделях проигрываются различные варианты изделия, которые раньше воплощались в "железе". А теперь электронные мозги сразу выдают самый оптимальный вариант.

То есть на финише сразу получается готовый, хотя и виртуальный фабрикат. Его можно смело воплощать в жизнь, оборачивать в фантик и на рынок?

Игорь Абрикосов: Это пока еще в идеале. Но степень готовности полученного с помощью компьютера изделия очень высока. Львиная доля расходов в создании новинки теперь приходится не на "железо", а на программное обеспечение, построение компьютерных моделей, и это существенно удешевляет весь процесс поиска.

Итак, применение суперкомпьютеров для разработки новой техники уже стало делом привычным. Ясна логика этого научного направления: надо наращивать мощности "вычислителей". Но вы предлагаете принципиально новый метод использования суперкомпьютеров. В чем его суть?

Игорь Абрикосов: Если конкретно, то речь идет о создании новых материалов, свойства которых нам даже трудно представить. В начале исследования мы не можем предположить, что в итоге получится. Пока это звучит невероятно, но такие возможности сегодня уже вполне реальны. Чтобы было понятнее, вспомним компьютерных "гроссмейстеров". Казалось бы, у человека есть перед ними серьезное преимущество - интуиция, нестандартные ходы, варианты, которые не предусмотрены ни в каких учебниках. А машина всего лишь тупо пересчитывает варианты на много ходов вперед. Казалось бы, ее легко запутать, вывести на такое "поле" поиска ходов, где ей все неизвестно. Перед ней возникает астрономическое число неизвестных вариантов, и машина в них просто захлебывается. В итоге проигрывает. Так и было на первых порах матчей с человеком. Но прошли годы, и сейчас даже чемпионы не хотят садиться за доску с компьютером. Потому что проигрывают.

Машины поумнели?

Игорь Абрикосов: До искусственного интеллекта еще далеко, но считать машины стали с невероятной скоростью. Они совершают триллионы операций в секунду (терафлопс), а уже создаются более мощные вычислители. Перед ними бессильна любая интуиция даже чемпиона мира.

Говоря образно, тупой компьютерный мозг все сметает на своем пути. Позади остается "выжженная земля". И теперь вы хотите, чтобы такие машины так же тупо рассчитывали новые материалы? Брали различные химические элементы и соединяли их в разных сочетаниях? Да еще при разных условиях, температурах, давлениях и т.д. Но число вариантов может превысить число звезд во Вселенной...

Игорь Абрикосов: Не совсем так. Поймите правильно. Это новая научная идея. И мы только приступаем к реализации подобных подходов. Конечно, если в "лоб" применить методы компьютерного моделирования, дать машине просто считать разные варианты, то она в любом случае выдаст результат, хотя ей придется туго. Ведь надо перебрать гигантское число вариантов.

Но все дело в том, что с высокой вероятностью этот результат окажется неточным. Не оптимальным. Отсюда главная цель нашего проекта - существенно улучшить качество закладываемых в компьютер теоретических моделей, верно задать коридор поиска. Определиться с ориентирами. И тогда вероятность "плохих" решений сокращается на порядки, а в принципе может быть исключена.

На первых порах мы намерены работать с вычислительной мощностью в 30 - 40 терафлопс, в дальнейшем довести его до 300 терафлопного суперкомпьютера. Рассчитываем, что принципиально новые подходы позволят не только сократить сроки разработки материалов минимум в два раза с сегодняшних 15 - 20 до 5 - 10 лет, но и получить совершенно необычные материалы, которых мы пока не можем себе даже представить.

Почему эта работа будет проходить в Московском институте стали и сплавов?

Игорь Абрикосов: Во-первых, я сам его выпускник. С 1993 года работаю в Швеции, где прошел весь путь от постдока до профессора. В Университете Линчепинга у меня кафедра теории и моделирования. Много лет сотрудничаю с МИСиС. Сейчас мы подали совместную заявку на российский мегагрант, учрежденный правительством России, и выиграли 90 миллионов рублей. Еще 25 процентов от этой суммы вносит институт. В итоге получилась очень приличная сумма даже по европейским меркам. По условиям гранта в университете под моим руководством создается новая лаборатория, здесь я буду четыре месяца в году проводить исследования. Для лаборатории уже почти построен первый научный кластер, так что, надеюсь, совсем скоро можно будет начинать работы. Очень благодарен вузу за такую оперативность.

Юрий Медведев

Опубликовано в РГ (Федеральный выпуск) N6378 от 14 мая 2014 г.

***

Всемирный потоп случится через несколько веков

Американские ученые заявили, что всемирный потоп неминуем.

Его вызовет таяние льдов Антарктиды. Через два-три века оно неизбежно приведет к подъему уровня мирового океана примерно на три-четыре метра. На планете будут затоплены огромные площади. Спусковым крючком для такого катастрофического сценария названо море Амундсена. Оно полностью растает первым, что спровоцирует таяние других ледников Антарктиды.

Такой вывод делают сотрудники НАСА, Университета Калифорнии и Вашингтонского университета на основании 40-летних наблюдений за морем Амундсена. Авторы особо подчеркивают, что главной причиной таяния ледников является вовсе не человек и парниковые газы, как утверждают сторонники теории глобального потепления. Виноваты сугубо природные факторы, в первую очередь теплые воды из глубин океана. А глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, хотя и играет в таянии Антарктиды важную роль, но далеко не решающую.

Комментарий

Генрих Алексеев, завотделом взаимодействия океана и атмосферы, доктор географических наук, Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт:

- Пока никаких признаков для катастрофических сценариев мы в Антарктиде не видим. Более того, последние годы пояс морских льдов там не просто стабилен, а постоянно увеличивается. Не меняется и масса Антарктического ледяного щита.

- Вообще, надо учитывать, что сегодня все сценарии климата разрабатываются с помощью математических моделей. Результат полностью зависит от начальных условий, которые вы заложите в модель. Поэтому сегодня существует минимум десяток таких моделей. Степень доверия им невысока, так как наука пока слишком мало знает о том, как формируется климат. К примеру, если задать самый жесткий вариант по выбросам парниковых газов, вызванных деятельностью человека, то к 2300 году Северный Ледовитый океан будет весь год свободен ото льда. Но пока наблюдения ничего подобного не предвещают.

Валентин Мелешко, главный научный сотрудник Главной геофизической обсерватории им.А.И. Воейкова Росгидромета, доктор физико-математических наук:

- В первую очередь смущает, что авторы катастрофического сценария берутся предсказывать поведение океана на несколько веков вперед. Однако сегодня наука не может дать прогноз его поведения даже на несколько десятков лет. Дело в том, что океан - это система с большим числом самых разных факторов, причем случайно взаимодействующих. И нельзя предсказать, как они поведут себя даже в ближайшем будущем.

- Именно поэтому даже суперкомпьютеры делают прогноз погоды максимум на две недели. А ведь там применяются такие же модели, как и при расчетах климата. Причина столь ограниченного срока прогнозов очевидна: дело в том, что за основу берется начальное состояние атмосферы, а затем оно экстраполируется. Но состояние атмосферы не остается неизменным. Оно меняется, в ней накапливаются ошибки. Поэтому и точность предсказания погоды после десяти дней падает в разы.

- Что касается влияния на климат глобального потепления из-за выброса парниковых газов, то здесь пока много неопределенностей. На математических моделях Антарктида действительно может растаять и уровень океана поднимется. Но растает ли континент в реальности? Сейчас воздействие человека очень малое, чтобы растопить такую массу льда. Скажем, чтобы при нынешнем уровне выбросов парниковых газов растаяла Гренландия, потребуется три-шесть тысяч лет.

Юрий Медведев

Опубликовано на сайте "Российской Газеты" 13 мая 2014 г.