отечественного научно-образовательного медицинского центра ядерной медицины и адронной терапии позволит достигнуть результата по таким перспективным направлениям, как использование для диагностики заболеваний радионуклидов с более коротким временем жизни, чем у изотопов, применяемых в настоящее время, а также получение радиоактивных источников высокой чистоты, что приведет к уменьшению дозы радиоактивного облучения, получаемой пациентом. Введение в действие модернизированного циклотрона с высокой интенсивностью протонного пучка на базе указанного центра позволит использовать его не только в качестве источника терапевтического протонного пучка, но и для наработки эффективных радионуклидов. (В редакции Постановления Правительства Российской Федерации от 23.03.2024 № 368)
При взаимодополняющем использовании синхротронного излучения и нейтронов достигается синергетический эффект и принципиально новый уровень результатов. Совместно они дают полную картину строения вещества - на уровне электронного строения (электронной плотности) информацию дают синхротронные методы, а на уровне атомных ядер завершают полноту представления структуры нейтронные методы.
По экспертным оценкам, синхротронные и нейтронные исследования (разработки) проводят более 1200 российских исследователей в более чем 60 научных организациях и образовательных организациях высшего образования.
Российскими учеными с использованием источников синхротронного излучения получены значимые результаты в области исследования материалов пониженной размерности (квантовых точек, нитей и двумерных материалов) - перспективных материалов электроники, сенсоров. Большую практическую значимость имеют выполняемые российскими исследователями рентгеноспектроскопические исследования, направленные на получение информации о динамике химических реакций, принципах функционирования катализаторов. Значительный вклад российские ученые внесли в исследования структуры и свойств материалов в экстремальных условиях.
Проводятся исследования по ряду научно-исследовательских проектов в области структурной биологии, включая изучение структуры и пространственного расположения антигенов вируса гриппа, создания живой противогриппозной вакцины. В Российской Федерации значительное развитие получили исследования объектов культурного наследия с использованием синхротронного и нейтронного излучения.
Абзац. (Утратил силу - Постановление Правительства Российской Федерации от 23.03.2024 № 368)
Таким образом, существует потребность и сформирован научный, технический и инженерный задел для создания (модернизации) в сжатые сроки на территории Российской Федерации современных источников синхротронного излучения 3-го и 4-го поколений, а также прототипа импульсного источника нейтронов на основе реакции испарительно-скалывающего типа.
Российская Федерация исторически имеет большой опыт в области создания и эксплуатации синхротронных и нейтронных источников. Российские ученые участвовали в международной кооперации по созданию самых современных источников рентгеновского излучения - на рентгеновском лазере на свободных электронах, и создании и модернизации Европейского центра синхротронного излучения до источника четвертого поколения. При реализации этих проектов при непосредственном участии российских специалистов были разработаны основные технологические и инженерные решения, проведены все необходимые научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы, получены компетенции в создании основных технических узлов и накоплен значительный опыт. Полученный опыт также позволит спроектировать перспективный источник синхротронного излучения с характеристиками, превышающими параметры имеющихся и проектируемых в мире установок.
Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И.Будкера Сибирского отделения Российской академии наук, организации, созданные Государственной корпорацией по атомной энергии "Росатом", федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук имеют большой опыт разработки, создания и эксплуатации исследовательских нейтронных реакторов, ускорителей протонов, создания конструктивных блоков и агрегатов источников синхротронного излучения, а также экспериментальных станций (синхротронных и нейтронных) , включая их эксплуатацию и обеспечение доступа для пользователей. Российскими специалистами накоплен значительный опыт в области создания инженерных систем для такого рода установок. Компетенции этих и других научных, научно-производственных и промышленных структур должны быть широко использованы при проектировании, строительстве и эксплуатации синхротронной и нейтронной исследовательской инфраструктуры.
В целях координации деятельности научных и образовательных организаций на уникальных научных установках класса "мегасайенс" по инициативе национального исследовательского центра "Курчатовский институт" создана Национальная ассоциация научно-образовательных организаций - участников международных проектов класса "мегасайенс". Деятельность ассоциации направлена на формирование единого научно-образовательного пространства в целях повышения эффективности исследований, проводимых на уникальных научных установках класса "мегасайенс", формирования модели международного научно-технического сотрудничества, обеспечивающей интеграцию российской научной сферы в мировое научное пространство.
Таким образом, полностью обеспечен научный, технический и инженерный задел для создания на территории Российской Федерации современных, дополняющих друг друга уникальных научных установок класса "мегасайенс", что позволит обеспечить решение принципиально новых фундаментальных и крупных прикладных задач, требующих применения синхротронного и нейтронного излучения.
В Российской Федерации существует потребность в опережающем развитии прорывных ускорительных и реакторных технологий мирового уровня, определяющих параметры и глобальные исследовательские задачи на 2030 - 2050 годы, а также в создании с международным участием соответствующей уникальной исследовательской инфраструктуры на территории Российской Федерации.
При этом необходимо учитывать, что для проведения исследований (разработок) с использованием синхротронного и нейтронного излучения на современном уровне необходимо развитие соответствующих компетенций исследователей и специалистов Российской Федерации, однако следует отметить, что сегодня наблюдается значительный недостаток высококвалифицированных научных кадров, способных проводить синхротронные и нейтронные исследования по различным направлениям науки и развития технологий.
В целях обеспечения научного лидерства и технологической независимости Российской Федерации, решения проблем развития прорывных технологий, основанных на использовании результатов исследований (разработок) на ускорительных и реакторных установках, необходимо обеспечить создание условий для достижения конкурентоспособных научных и (или) научно-технических результатов, включая увеличение количества отечественных лабораторий и исследовательских центров, подготовить высококвалифицированные исследовательские коллективы, в том числе с использованием зарубежных источников синхротронного излучения и в кооперации с ведущими международными коллективами.
III. Цели Программы
Основными целями Программы являются комплексное решение задач ускоренного развития синхротронных и нейтронных исследований, необходимых для создания прорывных технологий, а также обеспечение создания и развития исследовательской инфраструктуры в Российской Федерации.
Программа реализуется в соответствии со следующими принципами:
интеграция международного и российского опыта для создания и развития исследовательской инфраструктуры Российской Федерации, включая проектирование, строительство и техническую эксплуатацию (с соблюдением нормативных требований безопасности) уникальных научных установок класса "мегасайенс";
консолидация всестороннего опыта и ресурсов, включая международные, для реализации исследований (разработок) , касающихся решения принципиально новых фундаментальных и крупных прикладных задач в целях реализации приоритетных направлений научно-технологического развития и достижения национальных целей развития Российской Федерации;
эффективное использование бюджетных ассигнований федерального бюджета и средств внебюджетных источников в соответствии с ожидаемыми результатами Программы;
согласованность сроков реализации и вопросов финансирования мероприятий, предусмотренных Программой, и мероприятий, реализуемых в рамках государственных программ Российской Федерации, национального проекта "Наука и университеты", федеральных целевых программ и направленных на создание и развитие исследовательской инфраструктуры, с учетом ввода в эксплуатацию отдельных элементов уникальных научных установок класса "мегасайенс"; (В редакции Постановления Правительства Российской Федерации от 23.03.2024 № 368)
исключение дублирования мер государственной поддержки, осуществляемой за счет бюджетных ассигнований федерального бюджета, с мерами государственной поддержки, предусмотренными иными федеральными программами.
IV. Научные направления реализации Программы
Исходя из приоритетных направлений научно-технологического развития, установленных Стратегией, и национальных целей развития Российской Федерации, обозначенных в Указе Президента Российской Федерации от 7 мая 2018 г. № 204 "О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года", Указе Президента Российской Федерации от 21 июля 2020 г. № 474 "О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года", определены следующие научные направления реализации Программы: (В редакции Постановления Правительства Российской Федерации от 23.03.2024 № 368)
синхротронные и нейтронные исследования (разработки) в области материаловедения для развития наукоемких производственных технологий;
синхротронные и нейтронные исследования (разработки) в области живых систем, органических и гибридных материалов;
синхротронные и нейтронные исследования (разработки) в области социогуманитарных наук;
развитие ускорительных, реакторных и ядерных технологий, в том числе в области ядерной медицины и адронной терапии. (В редакции Постановления Правительства Российской Федерации от 23.03.2024 № 368)
Реализация данных направлений нацелена на решение принципиально новых фундаментальных и крупных прикладных задач, позволяющих в том числе:
решить наиболее актуальные глобальные исследовательские вызовы, лежащие в области передовых знаний, где необходимы скоординированные усилия для достижения прогресса;
реализовать приоритетные направления научно-технологического развития и обеспечить достижение национальных целей развития Российской Федерации;
разработать новые технологии, которые будут иметь значимый и длительный социально-экономический эффект и создадут новые рынки и отрасли в ближайшие 5 - 10 лет, а также позволят улучшить существующие и (или) создать новые материалы, изделия и технологические процессы посредством внедрения достижений науки, техники и повысить конкурентоспособность отдельных секторов и национальной экономики в целом.
Использование синхротронных и нейтронных исследований позволит ускорить решение поставленных задач и получить качественно другие результаты, недоступные при использовании стандартных методов исследования.
Таким образом, создаваемая в Российской Федерации исследовательская инфраструктура, состоящая в том числе из взаимодополняющих уникальных научных установок класса "мегасайенс", позволит снабдить отечественных исследователей самым широким арсеналом инструментов структурной диагностики вещества, а также через комплементарность этих установок обеспечить связность территории Российской Федерации в сфере науки и технологий.
1. Синхротронные и нейтронные исследования (разработки) в области материаловедения для развития наукоемких производственных технологий
В настоящее время организации, действующие в реальном секторе экономики, нацелены на развитие и использование передовых производственных технологий - совокупности новых, с высоким потенциалом материалов, методов и процессов, которые используются для производства востребованных на мировом рынке продуктов или изделий (машин, конструкций, агрегатов, приборов, установок и других объектов) . Возрастающая конкуренция на мировых рынках требует от отечественной промышленности внедрения материалов с заданными свойствами, новых способов их производства и конструирования, обеспечивающих качественный скачок в характеристиках продукции.
С учетом географических особенностей и существующей политико-экономической ситуации особенно важным является развитие применения синхротронных и нейтронных исследований (разработок) для повышения эффективности производства и улучшения характеристик продукции в областях энергетики (в первую очередь атомной) в целях внедрения новых и развития традиционных методов производства энергии, освоения Арктического региона, мирового океана и космического пространства, производства компонентной базы для микроэлектроники.
Применение синхротронных и нейтронных исследовательских методик, обеспечивающих атомное разрешение и неразрушающее исследование материалов, позволит также разрабатывать, сертифицировать и контролировать качество продукции.
Целью научного направления является разработка технологий получения и контроля качества конструкционных и функциональных материалов, изделий на их основе для укрепления производственной безопасности Российской Федерации за счет повышения эффективности промышленного комплекса и роста конкурентоспособности российской продукции на мировых рынках.
Основными направлениями исследований, касающихся решения принципиально новых фундаментальных и крупных прикладных задач в целях реализации приоритетных направлений научно-технологического развития Российской Федерации, связанных с переходом к новым материалам и способам конструирования, развитием экологически чистой и ресурсосберегающей энергетики, а также освоением пространства, являются:
разработка новых конструкционных материалов, аддитивных технологий для машино- и судостроения, авиа- и космической техники;
разработка новых материалов, наноразмерных структур и композитов на их основе с уникальными функциональными свойствами, а также сплавов, композитов, магнитных материалов, полупроводников, сверхпроводников и других материалов для перспективной отечественной компонентной базы микроэлектроники, оптики, оптоэлектроники, радиофотоники, сенсорики, спинтроники и других направлений;
разработка материалов для энергетики, включая ядерную и термоядерную, солнечную, химические источники тока и топливные элементы;
разработка химических и каталитических технологий, технологий для геологии и поиска полезных ископаемых, а также контроля качества окружающей среды;
создание метрологической базы для контрольных средств аттестации и сертификации ключевых изделий промышленности;
создание единой системы контроля качества для ключевых узлов и деталей промышленной продукции с применением синхротронного и нейтронного излучения.
Разработка новых конструкционных и функциональных материалов включает исследования устойчивости материалов в экстремальных состояниях и динамику их поведения в различных процессах, что требует применения времяразрешающих методик при проведении экспериментов. Особенно востребовано применение синхротронного и нейтронного излучения для изделий, работающих в экстремальных условиях (изделия для атомной энергетики, морской, космической техники, для работы в условиях высоких давлений и экстремальных температур) . С помощью соответствующего окружения образца можно моделировать воздействие экстремальных условий на материалы и наблюдать в динамике изменение прочностных и функциональных характеристик изделий.
В рамках реализации Программы по данному направлению будут получены в том числе следующие результаты:
созданы новые магнитные и магнитооптические материалы, материалы и структуры для микро- и наноэлектроники, фотоники, оптоэлектроники, включая материалы для фотоэлектрических преобразователей;
получен широкий круг новых неорганических и координационных соединений, впервые определены их кристаллические структуры;
разработаны новые материалы для создания функциональных покрытий и тонких пленок;
получены новые ультравысокопористые аморфные материалы с высокими звуко- и теплоизоляционными характеристиками для применения, в том числе в условиях Арктической зоны и космоса;
разработаны технологии неразрушающего анализа напряжений и дефектоскопии сварных швов, а также ответственных, высоконагруженных изделий в судо- и самолетостроении, производстве космической техники и конструкций для освоения Крайнего Севера;
разработана технология безопасного повторного использования материалов ядерной энергетики и методов эффективного захоронения радиоактивных отходов;
разработана технология оценки распространения загрязнений в воде и почве, в том числе тяжелыми и радиоактивными металлами, синтезированы новые уникальные сорбенты тяжелых металлов для очистки и реабилитации загрязненных территорий;
разработаны металлоорганические и координационные соединения и металлокаркасы, полимерструктурированные системы и композитные массивы наноструктур, используемые при разработке новых сорбентов и катализаторов;
разработаны новые материалы, имеющие потенциал для использования при создании чувствительных компонентов датчиков и детекторов, в том числе высокочувствительных детекторов терагерцового излучения и детекторов нейтронов;
создана и внедрена в промышленность Российской Федерации единая система контроля качества с применением синхротронного излучения и нейтронов ключевых узлов и деталей продукции, включающая разработку нормативной документации о регламенте проведения контроля качества, перечень деталей и узлов, подлежащих контролю качества с применением синхротронного излучения и нейтронов, разработку и аттестацию методик контроля качества.
Для решения метрологических задач государственной системы обеспечения единства измерений на источниках синхротронного излучения должна быть создана инфраструктура для измерения и калибровки спектральной чувствительности приемников (детекторов) ультрафиолетового и рентгеновского излучения, тестирования и калибровки оптических систем, инфраструктура для использования синхротронного источника в качестве эталонного источника излучения (спектральной плотности энергетической яркости и энергетической освещенности) . Созданная инфраструктура должна обеспечить международное признание результатов измерений и калибровок, выполняемых на синхротронных источниках, в странах - участницах Международной метрической конвенции (подписана в 1875 году в г. Париже) .
2. Синхротронные и нейтронные исследования (разработки) в области живых систем, органических и гибридных материалов
Применение самых современных методов синхротронных и нейтронных исследований является необходимым условием развития технологий, в основе создания которых лежит знание о структуре и механизмах функционирования живых систем, о структуре и свойствах неупорядоченной материи (органические и гибридные материалы) . Создаваемая инфраструктура и экспериментальные методы должны обеспечить возможности исследования структуры живых систем на разных уровнях организации (от организмов и органов до структуры отдельных молекул) , а также динамики их функционирования.
Целью данного научного направления является разработка продовольственных, биомедицинских и других технологий, основанных на использовании свойств живых систем, органических и гибридных материалов, а также технологий для обеспечения высокого качества жизни людей.
Основные направления исследований, касающиеся решени