Наука в разрезе

Ученый-атомщик — понятие растяжимое. У наших НИИ множество направлений: от реакторного материаловедения до физики взрыва, от радиохимии до сверхпроводниковых технологий, от компьютерного моделирования до методов переработки отходов. В преддверии Дня российской науки отраслевые ученые рассказали о своей работе и о том, кого берут в команду.

Иллюстрация: Екатерина Шембель

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Владимир Дуб, научный руководитель Института металлургии и машиностроения, «ЦНИИТМАШ»
— Мы сопровождаем производство ответственных изделий атомного, энергетического и тяжелого машиностроения. Наши сотрудники стараются возродить на новой основе применение чугуна, потому что это довольно перспективный конструкционный материал. Например, контейнеры для перевозки облученного топлива целесообразно делать именно из чугуна. Он незаменим и для освоения Арктики — холод влияет на него меньше, чем на сталь, чугунные трубы практически не ржавеют.
Мы постоянно улучшаем свойства уже применяющихся в отрасли материалов. Практически вся стационарная атомная энергетика стоит на трех сталях — 15Х2НМ, 10ГН2НМ и 06Х12Н3Д, созданных в «ЦНИИТМАШе» на заре проектирования мощных энергетических блоков. Изначально ресурс блоков был 40 лет, а теперь на этих же сталях мы выходим на 60 и более лет.
Владимир Береговский, директор Института технологии поверхности и наноматериалов, «ЦНИИТМАШ»
— Наше научное подразделение занимается, во‑первых, высоковакуумными технологическими процессами. Во-вторых, мы разрабатываем и изготавливаем установки для модификации поверхности изделий, работающих в космосе. Суть в том, чтобы в космическом аппарате на орбите удалять легколетучие соединения, которые осаждаются на оптических поверхностях. Третья наша ключевая сфера — аддитивные технологии.
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Олег Никитин, начальник лаборатории исследования топлива отделения реакторного материаловедения, НИИАР
— В последние годы наша основная задача — проект «Прорыв», материаловедческие исследования смешанного нитридного топлива, оболочек и твэлов после испытаний в реакторах БОР‑60 и БН‑600. Мы изучаем влияние облучения на изменение характеристик — микроструктуру, коррозию, механические свойства, распухание. Недавно закончили исследования облученных до выгорания 7,5 % т. а. твэлов.
МОДЕЛИРОВАНИЕ
Игорь Глазырин, начальник лаборатории, РФЯЦ-ВНИИТФ
— Моя лаборатория занимается численным моделированием перемешивания веществ в неустойчивых газодинамических течениях, которые могут перейти в турбулентность. Существующие сейчас модели турбулентности не универсальные — каждая из них лишь хорошо описывает очень узкий круг явлений. Ученые всего мира изучают турбулентность в атмосфере, океане, а мы — процессы в мишени для лазерного термоядерного синтеза и в звездной эволюции. Главное достижение — мы создали трехмерную программу, по которой можно считать задачи неустойчивости и турбулентности.
Инга Макеева, начальник лаборатории, РФЯЦ-ВНИИТФ
— Математическое моделирование широко применяется для выбора технологий рециклирования инновационного топлива для быстрых реакторов. Наши программные комплексы используются при разработке и обосновании технических решений в проекте «Прорыв». Стратегическая для отрасли задача — обоснование водородной безопасности АЭС с реакторами ВВЭР. Необходимо моделировать сложные физико-химические процессы.
ЯДЕРНОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
Сергей Чебышов, главный конструктор, СНИИП
— Мы создаем приборы, комплексы и системы для управления технологическими процессами на атомных объектах, обеспечения ядерной и радиационной безопасности. За несколько лет разработали принципиально новые приборы и системы с уникальными измерительными характеристиками. Например, автоматизированную систему управления для экспериментальных критических стендов БФС‑1 и БФС‑2 в Физико-энергетическом институте. Ее каналы позволяют измерять сверхмалые потоки нейтронов. Также мы разработали новые типы приборов и детекторов для регистрации ионизирующего излучения.
В наше направление начинает проникать интернет вещей, основанный на беспроводных технологиях приема и передачи информации. Возможно, в ближайшие несколько лет мы предложим рынку принципиально новые приборы.
ТЕХНОЛОГИИ ИЗОТОПОВ
Александр Костылев, научный руководитель, Радиевый институт
— Диапазон применения изотопов очень широк. Радиевый институт, например, разрабатывает технологии разделения изотопов циркония и производства циркония‑96 для ядерно-физических экспериментов и циркония‑90 — малоактивируемого материала для оболочек твэлов, которые позволят значительно повысить эффективность энергетических атомных реакторов и сократить количество радиоактивных отходов при переработке топлива. Мы изучаем проблемы геохимического поведения изотопов благородных газов — это поможет больше узнать о строении Земли. Методы изотопной геохимии также используются для поиска полезных ископаемых и прогнозирования землетрясений. Еще одна тема — производство изотопов для ядерной медицины, в частности актиния‑225. С ним связываются надежды на создание «волшебной пули» против рака.
СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Вячеслав Соловьев, научный руководитель, директор Института теоретической и математической физики, РФЯЦ-ВНИИЭФ
— Важное направление саровского ядерного центра — создание программных комплексов. «Логос» уже внедряется на нескольких предприятиях высокотехнологичной промышленности и в вузах. Продолжается разработка ряда трехмерных программных комплексов для решения задач радиационной физики, нейтронного и гамма-облучения, очистки подземных вод. В кооперации с другими предприятиями России активно работаем над суперЭВМ и вычислительными системами с отечественными процессорами. Есть первые образцы компактных суперкомпьютеров. Это многопроцессорные комплексы, которые могут работать без специальных инженерных систем.
РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Павел Балакирев, начальник информационно-аналитического управления, НИИТФА
— Радиационные технологии нашего института находят применение в самых разных областях. В медицине — в радионуклидной диагностике, для лучевой терапии, для стерилизации медицинских изделий. В сельском хозяйстве — для обработки плодоовощной продукции с целью увеличения срока хранения, семян — для увеличения всхожести. В экологии — для радиационной переработки органических отходов. В геологии и горном деле — для массового элементного анализа образцов пород и руд. В промышленности — для гамма- и нейтронной дефектоскопии внутренней структуры изделий, дистанционного контроля технологических процессов. В нефтеперерабатывающей отрасли — для изменения структуры и свойств нефтепродуктов.
КОМПОЗИЦИОННЫЕ И МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Алексей Глебов, ведущий эксперт материаловедческо-технологического отдела композиционных, магнитных и специальных материалов, ВНИИНМ
— Основная часть работы посвящена технологии изготовления герметизированных твэлов на основе карбида кремния — часть проекта «Толерантное топливо». Кроме того, мы разрабатываем металлические порошки для аддитивных технологий, а также полимерные материалы для медицины и разных отраслей народного хозяйства. Для работы в нашей команде необходимо высшее образование в области материаловедения.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
Сергей Андреев, начальник отдела, РФЯЦ-ВНИИТФ
— Мое научное направление — ядерно-физический эксперимент, в котором изучаются главным образом нейтронно-физические процессы. В экспериментальной ядерной физике применяются разные установки для излучения: от малогабаритных радиоизотопных до реакторов и ускорителей частиц. Часто создание самой установки представляет собой отдельную научно-практическую задачу. Основные успехи нашего коллектива — создание новых и модернизация действующих малогабаритных ядерных реакторов, получение новых прецизионных экспериментальных данных о нейтронно-физических характеристиках проблемных материалов.
Сложность опытов, их продолжительность требуют от экспериментатора целеустремленности, настойчивости и огромного запаса терпения.
ГАЗОДИНАМИКА И ФИЗИКА ВЗРЫВА
Вячеслав Соловьев, научный руководитель, директор Института теоретической и математической физики, РФЯЦ-ВНИИЭФ
— У нас изучают физику детонации и ударных волн, уравнения состояния и сжимаемость веществ, динамическую прочность и реологию материалов, прочность и разрушение конструкций и т. д. Наши исследования позволили создать взрывные технологии для мирных целей — использования в горнодобывающей промышленности, моделирования сейсмического воздействия, разборки конструкций, динамического синтеза материалов.
УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Наталья Бейлина, заместитель директора, «НИИграфит»
— Мы сейчас занимаемся, во‑первых, разработкой перспективных 3D- и 4D-армированных углерод-углеродных композиционных материалов для авиакосмической и других отраслей. Второе направление — разработка перспективных мелкозернистых силицированных графитов крупного габарита — эрозионно- и коррозионно-стойких материалов. Третье — разработка методов утилизации графитовой кладки реакторов РБМК. Четвертое направление — создание технологии производства углеродной ткани на основе гидратцеллюлозного сырья для атравматических салфеток и эндопротезов. Пятое — разработка материалов для датчиков неинвазивной медицинской диагностики. Шестое — строительные технологии с применением углеродных материалов для атомной отрасли.
Нам нужны инженеры, исследователи, химики, механики. Отдаем предпочтение выпускникам МГТУ им. Баумана, РХТУ им. Менделеева, МИТХТ им. Ломоносова, МАИ, МИФИ и профильных университетов в региональных центрах.
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ
Ильдар Абдюханов, заместитель гендиректора, директор научно-исследовательского отделения технологии и материаловедения сверхпроводящих и функциональных материалов, ВНИИНМ
— Наше отделение занимается разработкой конструкций сверхпроводников, технологий изготовления, исследованием структуры и свойств материалов. Они предназначены в основном для большой науки, физики высоких энергий — ускорителей БАК, НИКА, ФАИР, термоядерных установок типа ИТЭР, а также для медицины — магнитно-резонансных томографов. Нет сомнений, что за сверхпроводимостью будущее электроэнергетики и электрооборудования. Весь научный мир следит за поиском материалов, способных сохранять сверхпроводящие свойства при комнатной температуре.
РАДИОХИМИЯ
Сергей Погляд, заместитель по науке начальника отделения радиохимических технологий, НИИАР
— Мы занимаемся технологиями переработки ОЯТ и обращения с радиоактивными отходами, участвуем в создании смешанного уран-плутониевого нитридного топлива разного состава, в том числе с включением младших актинидов — нептуния, америция и кюрия, и методик аналитического контроля. Это только основные направления.
Что нам удалось за последние годы: доказана теорема о существовании нитридного топлива с нептунием и америцием; усовершенствована пирохимическая часть комбинированной схемы переработки ОЯТ; предложен оригинальный вариант переработки ОЯТ в оксидных расплавах; изучены новые экстрагенты для выделения младших актинидов из ОЯТ; предложены варианты иммобилизации долгоживущих РАО в минералоподобных матрицах.
Мы охотно беремся за новые направления. В этом году начали осваивать японский рынок: проводим исследования в рамках ликвидации последствий аварии на АЭС «Фукусима». Уверен, что в ближайшие годы именно в области переработки ОЯТ и обращения с РАО развернется настоящая гонка технологий. Завершающая часть топливного цикла будет совершенствоваться, принося новые решения, конкурентные преимущества и заказы.
Любовь Подрезова, старший научный сотрудник научно-технологического отделения обращения с ОЯТ и РАО, ВНИИНМ
— Для радиохимика важно образование. По радиохимии или химической технологии редких, рассеянных и радиоактивных элементов хороший уровень дают в университетах: МГУ им. Ломоносова, РХТУ им. Менделеева, Томском политехническом, Санкт-Петербургском технологическом, в Институте тонких химических технологий им. Ломоносова. В МИФИ открылась кафедра «Технологии замыкания ядерного топливного цикла».