Мраморная доска, укрепленная у входа в здание, где действует исследовательский ядерный реактор Института физики Академии наук Латвийской ССР, напоминает, что цепная реакция началась здесь 26 сентября 1961 года. Советское государство соорудило для латвийских физиков этот мощный инструмент познания микромира, признавая их немалые уже в те годы успехи в области ядерной спектроскопии и в использовании радиоактивных изотопов в народном хозяйстве. С помощью реактора достижения ученых были многократно умножены. Сейчас Институт физики - самое крупное научное учреждение республиканской Академии наук. Работы его сотрудников известны за границами не только республики, но, и всей Советской страны.
В 1937 году в буржуазной Латвии научной работой в области физики были заняты всего шесть преподавателей университета. Сегодня только в Институте физики, раскинувшем свои просторные корпуса в Саласпилсе - небольшом городке близ Риги, работают около двухсот научных сотрудников. В системе отделения физико-технических наук республиканской Академии действуют еще три института и радиоастрофизическая обсерватория. Кроме того, есть еще отраслевые НИИ, ведутся исследования в лабораториях Латвийского государственного университета, и других вузов.
Но даже один институт с трудом умещается в беглый журнальный репортаж. И все-таки, прежде чем приступить к рассказу об институте, хочется сделать маленькое отступление о соснах. Незадолго до поездки в Саласпилс наткнулся я в авторитетной книжке на примечательные строчки.
«Радиочувствительность растений, - утверждают в ней биологи, - в самых общих закономерностях ниже, чем у животных. Но, и среди растений есть крайне чувствительные к ионизирующей радиации виды, например, сосна не намного отличающаяся в некоторые периоды жизни по этому показателю от человека»
Сразу вспомнились сосны Обнинска, где уже давным-давно атом трудится на первой в мире атомной электростанции, сосны Дубны - города, выросшего вокруг Объединенного института ядерных исследований, сосны Протвино, где действует могучий, на 70 миллиардов электрон-вольт ускоритель протонов. Вот, и здесь, в Саласпилсе, со спокойным удовлетворением увидел из окна реакторного корпуса подступающую к нему сосновую поросль.
Век, в который мы живем, среди многих прочих наименований определяется и, как век атома. В общем мы уже давно привыкли к этому определению, к реакторам, и циклотронам, кобальтовым «пушкам», врачующим больных, и атомным электростанциям, посылающим ток в энергетические системы. Это - в общем. А в частности, зная, и разрушительную мощь расщепленного атома, непосвященный подчас с известной долей опасения даже приближается к подобным сооружениям. Радиация! Мало ли чего от нее можно ожидать.
Зеленая хвоя сосен в наших атомных городах сверх всех контрольных приборов подтверждает все в порядке, все в норме. Человек умеет крепко держать в руках расщепляющийся атом, управлять им. заставлять его грудиться на благо человечества.
ДИРЕКТОР
Директор Института физики, он же академик-секретарь отделения физико-технических наук Академии наук Латвийской ССР, Ю. А. Михайлов, отвечая на вопрос о причинах, которые обусловили быстрый и яркий расцвет физической науки в Советской Латвии, называет два главных момента:
- Послевоенные годы - это годы быстрого развития промышленности в нашей республике. Вместе с нею росла, и физика. Ведь, в сущности, состояние этой науки - один из основных показателей, по которому можно судить о промышленном потенциале страны и общества. Тематика многих работ ученых нашего, в частности, института была задана непосредственными нуждами производства. Наши специалисты оттачивали опыт, и углубляли познания на решении практических проблем. Так возникали оригинальные направления исследований, точки роста науки. Это - первое. Второе - тесное взаимодействие с учеными других братских республик, широкое привлечение их к работе над «нашими» проблемами и наше творческое освоение богатого опыта всей советской науки.
В творческом росте самого академика АН Латвийской ССР Ю. А. Михайлова оба этих момента отразились достаточно ярко. Впрочем, динамичную биографию ученого хочется кратко пересказать с самого начала.
Он родился в 1927 году в Москве в интернациональной (отец - русский, мать - латышка) семье латвийских коммунистов, которые вынуждены были покинуть буржуазную Латвию. В июне 1941 года четырнадцатилетний подросток впервые приехал на школьные каникулы в Ригу, ставшую уже столицей советской республики, к деду, и бабке, с которыми довелось увидеться в первый раз в жизни. В июне - за два дня до начала Великой Отечественной войны. Вскоре фашисты оккупировали Латвию, а еще некоторое время спустя Юрий включился в борьбу с ними. Ему удалось сдружиться с хорошими ребятами, как называет он своих бывших боевых товарищей-мальчишек, и с их помощью вступить в подпольную организацию юных коммунаров. Ребята держали связь с партизанами, выполняли их важные поручения.
В 1944 году фашисты арестовали юного подпольщика. Более года томился он в концлагере. Свободу принесла Советская Армия, победа ее над фашизмом.
Республика возвращалась к мирному труду. Юрий Михайлов получил возможность продолжить прерванную войной учебу. В 1951 году он окончил физический факультет Латвийского государственного университета по специальности теоретическая физика и.
- Был «брошен на торф», - рассказывает Юрий Ананьевич.
- Коллеги мои, да, и сам я поначалу отнеслись к моему распределению скептически молодому физику-теоретику приходилось окунаться в решение, казалось, сугубо практических проблем сжигания торфа. Однако здесь было над чем поломать голову.
Обычная технология добычи и сжигания торфа такова влажную жидкую массу выкачивают насосами, разливают тонким слоем для просушки, потом брикетируют, и доставляют к топкам. На электростанциях торф горит для того, чтобы нагреть воду и превратить ее в пар, который будет работать на лопатках турбин. В этом традиционном цикле заключен парадоксальный, с точки зрения физика, момент из торфа испаряют воду, чтобы потом, сжигая его, испарять воду. А нельзя ли использовать непосредственно сырой торф так, чтобы содержащаяся в нем вода, испаряясь, вращала турбины? Поиском ответа на этот вопрос, и пришлось заняться молодому ученому.
- «На торфе» я прошел отличную школу настоящей научной работы, - вспоминает академик. - Проблема захватывала, она требовала полной отдачи, полной мобилизации сил и знаний. Для рабочего дня не хватало суток. И в этой школе у меня были замечательные учителя. Здесь, например, я встретился с академиком АН БССР А. В. Лыковым.
Очень скоро учитель, и ученик стали равноправными товарищами в науке. Содружество ученых двух соседних республик принесло зримые плоды. Ими была создана и успешно развивается сейчас теория тепло-и массопереноса.
Суть, и значение этой теории вот в чем. Классическая теплофизика умеет хорошо описывать процессы теплообмена в количественно неизменных системах. С помощью ее формул можно, скажем, рассчитать, сколько топлива потребуется на осуществление упомянутого уже цикла нагрева стенок котла, испарения находящейся в нем воды и доведения температуры пара до заданной. Но расчет этот будет точен лишь для идеального случая, исходящего из одной порции топлива, и воды в котле. В реальных же условиях процесс динамичен, связан с постоянным обновлением участвующих в нем компонентов. В топку постоянно подбрасывается торф, и, стало быть, теплота от сгорания предыдущей его порции идет не только на нагревание котла, но и на воспламенение свежего топлива. В водотрубный котел также постоянно поступает очередная доза воды - взамен испарившейся, и уже сработавшей на лопатках турбины. Идет непрерывный обмен тепла и масс вещества. Конечно, описанный случай наиболее, пожалуй, простой для современной техники. Есть куда более сложные, в которых также необходимо проследить взаимодействия тепла, и масс вещества.
Монографии А. В. Лыкова и Ю. А. Михайлова, в которых были обобщены результаты совместных исследований, незамедлительно переводились, и издавались в США, Англии и других странах. Справедливость известного афоризма - «нет ничего практичнее, чем хорошая теория» - замечательно подтвердилась, и здесь. На основе своей теории Ю. А. Михайлов и его сотрудники по лаборатории теплофизики разработали, и высокоинтенсивные методы сушки и прямого энергетического использования сырого торфа. А сегодня в стенах Института физики, директором которого Юрий Ананьевич стал в 1967 году, теория углубляется, и развивается в новом направлении ведутся исследования тепло и массообменных процессов в присутствия магнитных, и электрических полей. Они тесно связаны с работами по магнитной гидродинамике, традиционными для латвийских ученых. (Республиканская Академия наук издает в Риге всесоюзный научно-технический журнал «Магнитная гидродинамика». Это - признание факта ведущего положения института в разработке проблем данного научного направления.)
Предшественник Ю. А. Михайлова на посту директора Института физики академик АН Латвийской ССР Игорь Михайлович Кирко заметил по поводу нового развития работ лаборатории теплофизики:
- Применение теории тепло и массопереноса к магнитогидродинамическим явлениям - последнее слово в науке. Ю. А. Михайловым, и его сотрудниками внесен большой вклад в развитие теории и открыты широкие перспективы перед инженерами, которые получили новые возможности для управления процессами в электропроводящих жидкостях, жидких металлах, и ионизированных газах. Оказывается, магнитное поле может влиять на интенсивность нагрева поверхности изделий, с его помощью можно предотвращать разрушение теплозащитных покрытий, например, стенок плавильных печей.
ИСТОРИЯ
Физика Латвии началась именно в Институте физики, от которого позднее «отпочковались» физико-энергетики, радиоастрофизики и другие. Он был организован в апреле 1946 года, и первым его директором стал математик, доцент университета Н. А. Бразма.
- С позиций сегодняшнего дня, - говорил IO. А. Михайлов в одном из своих выступлений, - надо было быть большим оптимистом, чтобы с коллективом в 25 сотрудников, разместившихся в двух комнатах, и с оборудованием прошлого века взяться за решение проблем не только физики, астрономии, и механики, но и за создание заводских лабораторий, за решение многочисленных вопросов, выдвигаемых промышленностью. И все это при отсутствии научной школы, и крупных специалистов.
В 1948 году директором института был назначен тридцатилетний кандидат физико-математических наук И. М. Кирко. Перед самой войной, в 1941-м, он окончил физический факультет Московского государственного университета, в военные годы работал в промышленности и приобрел тот опыт, который был теперь необходим институту, нацелившему свои исследования на практическую помощь производству. Он начал с того, что обратился к тогдашнему президенту Академии наук СССР С. И. Вавилову, и директору физико-технического института академику А. ф. Иоффе. Оба видных ученых незамедлительно откликнулись. Молодому институту молодой академии оказали помощь в становлении тематики и в подготовке кадров.
Выбор направлений исследовательской работы определялся, как потребностями практики, так, и кругом научных интересов и эрудиции самих ученых. И. М. Кирко, например, привлекали вопросы магнетизма. Эта же область интересовала, и кандидата технических наук И. А. Тютина - бывшего главного инженера одного из рижских заводов, перешедшего на научную работу в институт. С практической точки зрения представлялось наиболее целесообразным ориентировать их исследования на возможности использования бегущего магнитного поля для транспортировки жидких металлов. Так начались здесь работы по магнитной гидродинамике, в становлении которой большую помощь институту оказали ученые «большой». Академии наук, в частности академики С. В. Вонсовский и М. Д. Миллионщиков.
Сегодня магнитная гидродинамика - одно из главных направлений работ физиков Латвии. При институте имеется Специальное конструкторское бюро по магнитогидродинамике, в котором создано многочисленное семейство магнитогидродинамических (МГД) насосов, устройства для металлургии, и литья металлов.
Потребности практики сплошь и рядом вызывают поиск, и рождение новых теорий. В то же время порой неожиданно возникают возможности практического использования закономерностей, открытых «чистыми» теоретиками. Вот пример. Лаборатория, которой руководит доктор физико-математических наук О. А. Лиелаусис, ведет исследования по происхождению магнитного поля Земли и других планет. Учеными были открыты закономерности МГД - самовозбуждения магнитных полей космических тел. Анализ их показал, что на этой основе открываются возможности создания принципиально новых конструкторских жидкометаллических магнитов, индукция поля у которых будет достигать сотен тысяч гауссов.
МГД
Огромный объем просторного зала заполнили зигзаги больших труб, обмотанных асбестовой изоляцией. Это один из жидкометаллических контуров. Внутри труб циркулирует жидкий натрий. Его перекачивают МГД-насосы - устройства, которые трудно назвать впечатляющими. Скорее, наоборот они невзрачны с виду, статичны. Уплощенный канал да электромагниты по сторонам его. Главная их «деталь», приводящая в движение жидкий металл, невидима - в полном смысле слова невидима это - магнитное поле.
С точки зрения, например, инженера-механика конструкция такого насоса разочаровывающе проста.
В номере рижской гостиницы соседом моим был заслуженный летчик, в прошлом - в Великую Отечественную - летавший на бомбардировщиках, потом перешедший в гражданскую авиацию. Революция в авиационной технике - переход от эры самолетов поршневых к эре реактивных - произошла на его глазах, и при его участии. Наш вечерний разговор однажды коснулся перемен в техническом обслуживании, вызванных этим переходом проще или сложнее стало работать на новой технике?
- Значительно проще! - убежденно ответил мой собеседник. - Реактивные двигатели куда удобнее в эксплуатации и обслуживании. Можно, например, вспомнить такую деталь - на поршневых зимой если предполагалась сколько-нибудь длительная стоянка, нужно было обязательно слить воду из системы охлаждения. А перед вылетом вновь заправиться водой. Реактивные двигатели к тому же по конструкции своей значительно надежнее. Раньше было множество причин отказа двигателя лопнувшее, и заклинившее поршень уплотнительное кольцо, поломка пальца в том же поршне. Двигатель - многоцилиндровый, и случиться это могло в любом из цилиндров. Я назвал наиболее частые причины аварий, но было много, и других. Сейчас в воздушно-реактивном двигателе, пожалуй, осталось одно единственное уязвимое место - лопатки турбины. Но они достаточно прочны, и возможность аварии чрезвычайно мала.
Новая техника, в общем-то, не усложнение машин, но развитие их на качественно новой ступени, позволяющее достигнуть более высокой степени совершенства. Глубокое проникновение в суть природных явлений, знание их законов, и умение управлять ими позволяют осуществлять сложные производственные процессы технически более простыми путями.
Внедрение «простых» по конструкции МГД-насосов откроет широкие перспективы в автоматизации металлургического производства металл можно будет, например, в жидком виде «перекачивать» из доменной печи в мартены. В здешнем конструкторском бюро уже был разработан комплекс МГД-агрегатов - установка для получения ртути высокой чистоты, включающая в себя устройства для очистки металла от примесей, транспортирования его, автоматической подачи в вакуумный испаритель и дозированной разливки металла высокой чистоты под вакуумом. Комплекс этот с 1967 года эксплуатируется на Никитовском ртутном комбинате на Украине. Аналогичное оборудование было поставлено в Алжир.
РЕАКТОР
Под шестиметровой толщей воды - там, где сближены урановые стержни, и идет цепная реакция, - разливается фиолетовосинее свечение. Хочется назвать его таинственным. Это эффект Вавилова - Черенкова - свечение быстрых электронов, сопутствующее радиоактивным процессам.
Реактор стал основой развития второго основного направления института - радиационной физики твердого тела - и дал возможности для расширения исследований в области ядерной спектроскопии. Излучение реактора служит выяснению механизма радиационных процессов, структуры кристаллов, и атомных ядер.
«Человеку никогда не удастся узнать, из чего сделаны звезды», - пессимистично предрекал в начале прошлого века французский философ Огюст Конт. Прошло относительно немного времени, и был открыт метод спектрального анализа. Свет далеких звезд, пропущенный сквозь трехгранную призму, рассказал об их строении, о превращениях вещества в огненных ретортах их недр. В дальнейшем, уже в наше время, были разработаны методы ядерной спектроскопии - путеводители в микромир атомов, и молекул. Вещество облучается на реакторе, а затем о его строении обстоятельно рассказывают спектры гамма-лучей и спектры конверсионных электронов, рожденных при захвате ядрами тепловых нейтронов.
С помощью ядерной спектроскопии доктор физико-математических наук П. Т. Прокофьев досконально изучил здесь строение ядер «созвездия» редкоземельных элементов. Работа эта быстро получила международный резонанс. Дальнейшие исследования ведутся сейчас в творческом контакте с Центральным институтом ядерных исследований Академии наук ГДР, и Объединенным институтом ядерных исследований в Дубне.
, Очень интересные перспективы открывает ядерная спектроскопия перед практикой. Ведь с ее помощью можно обнаружить ничтожные - от тысячной до миллионной грамма - примеси чужеродных веществ в исследуемом образце. Кандидат физико-математических наук Л. Л. Пелекис, например, совместно с инженерами Рижского вагоностроительного завода провел с помощью этого метода изучение процесса износа зубчатых передач. До того это делалось на испытательных стендах после определенного экспериментального «пробега» шестерни тщательно измерялись, и исследовались. На этот раз экспериментаторы даже, и не притрагивались к самим шестерням, которые стояли на электропоезде, трудившемся на рельсах, и отстукивавшем на стыках свои длинные всепогодные километры. В лабораторию периодически доставлялись образцы смазки редуктора. После облучения на реакторе ядерные спектры вещества рассказали, какое количество металла «соскоблилось» с зубьев.
Еще одно интересное направление работ, связанное с реактором, - радиационная физика ферритов, и полупроводников. Исследования лаборатории, которой руководит кандидат физико-математических наук У. А. Улманис, помимо теоретических обобщений, позволили прийти к важному практическому выводу. Оказывается, радиация изменяет физические характеристики полупроводниковых приборов. Отбракованные, выходящие за пределы допусков диоды, и транзисторы можно облучить соответствующей дозой быстрых нейтронов, и добиться, чтобы они стали вполне годными. Любой радиолюбитель, не говоря уже о специалистах, может оценить важность этого.
Здесь упомянуты лишь некоторые из большого числа направлений исследований латвийских физиков, лишь немногие имена ученых, пользующихся заслуженным уважением отечественных, и зарубежных их коллег. В 1946 году институт начинался без научной школы, и крупных специалистов. Сегодня говорят о «латвийской школе» физиков-теоретиков в области электронных, и атомных столкновений (ее основоположником был кандидат физико-математических наук В. Я. Велдре), о традиционных исследованиях в области радиационной физики ионных кристаллов (в институте их возглавляет член-корреспондент АН Латвийской ССР К. К. Шварц), и других циклах широко известных работ, связанных с именами латвийских ученых. Институт физики стал кузницей научных кадров. Названные выше О. А. Лиелаусис, П. Т. Прокофьев, Л. Л. Пелекис, У. А. Улманис - выпускники Латвийского государственного университета, творческое лицо их сложилось в стенах Института физики Академии наук Латвийской ССР, здесь пришли к ним опыт, и известность.
Сала спиле по-латышски - замок на острове. Неподалеку, на реке Даугаве, где полным ходом идет сейчас строительство мощной ГЭС, есть остров. Много веков назад на нем стоял замок. И воды реки, и крепостные стены ограждали его обитателей от мира.
Давным-давно разрушился тот замок. Поселение ушло с острова, чтобы стать ближе к миру, чтоб общаться с людьми. Сегодня многие нити связывают трудовой Саласпилс со всей страной, а, что касается связей научных, то нити их тянутся в Ленинград, и Харьков, Тарту, и Ташкент, Минск, и Тбилиси.
Творческие контакты с учеными, и научными учреждениями братских республик, щедрая помощь всего Советского государства развитию науки в республике подняли физику Советской Латвии на мировую высоту. Сегодня и уже не первый год - идет пора отдачи технические новинки, основанные на достижениях латвийских ученых, внедряются в народное хозяйство всей страны, в аспирантуру Института физики приезжают учиться москвичи, и новосибирцы, киевляне и душанбинцы. На карте советской науки маленький Саласпилс обозначен яркой звездой.
