От наносекундных лазеров до перспективных материалов: что обсуждали ученые на «Забабахинских научных чтениях»

От природы турбулентности до проектов малых АЭС, от наносекундных лазеров до машинного обучения в газовой динамике, от космоса до перспективных материалов. 274 доклада по традиционным и новым направлениям представили на XVI Международной конференции «Забабахинские научные чтения». В ней участвовали почти 500 ученых из России и Китая (китайцы присоединились к работе форума онлайн).

ПАТЭС и МКС

Традиционная тематика конференции — ​физика высоких плотностей энергии. Первые два выступления на пленарном заседании прямого отношения к ней не имели, но, по отзывам участников, произвели мощное впечатление. Виталий Петрунин, заместитель гендиректора, генерального конструктора Опытного конструкторского бюро машиностроения им. Африкантова, сделал детальный обзор проектов атомных станций малой мощности, рассказал о плавучих атомных теплоэлектростанциях (ПАТЭС). Летчик-космонавт, руководитель полетов Международной космической станции (МКС), академик РАН, генеральный конструктор ракетно-космической корпорации «Энергия» Владимир Соловьев рассказал о развитии программы пилотируемых полетов на Российской орбитальной станции.

Модели для турбулентности

В секции высокоинтенсивных процессов и турбулентности большой интерес вызвал доклад Мэн-Цзюань Сяо из Института прикладной физики и вычислительной математики (IAPCM, Китай). Доклад был посвящен моделированию турбулентного перемешивания, вызванного гидродинамическими неустойчивостями. По словам Мэн-Цзюань Сяо, с помощью вычислительных ресурсов по-настоящему смоделировать, например, полет самолета можно будет только к 2080 году. Однако все хотят уже сейчас получить предварительные оценки. Есть оригинальный путь развития численного подхода: крупные структуры течения описываются разностной сеткой, а для подсеточных масштабов используется эволюционная модель вихревой вязкости. Подобные идеи развиваются во всем мире, и в частности в Российском федеральном ядерном центре «Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики» им. Забабахина (РФЯЦ-ВНИИТФ). Особенность китайского решения — ​динамичное разбиение процесса на этапы.

Павел Кучугов из Института прикладной математики им. Келдыша РАН рассказал об инновационном подходе к использованию частично усредненных уравнений Навье — ​Стокса для построения моделей турбулентности. «Эта работа выполняется совместно с научно-теоретическим отделением ВНИИТФ и сулит значительное продвижение в понимании природы турбулентности», — ​прокомментировал сопредседатель секции Игорь Глазырин.

Явления в плотной плазме

Значительные успехи достигнуты в создании мощных лазерных установок с наносекундной длительностью импульсов для исследований в области физики высоких плотностей энергии. Это было отражено в выступлениях сотрудников РФЯЦ-ВНИИТФ и Российского федерального ядерного центра «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (РФЯЦ-ВНИИЭФ). Они рассказали о работе на установке «Сокол‑3» в Снежинске и мощной установке в Сарове.

Сопредседатель секции Петр Лобода отметил доклад Дмитрия Гаврилова об исследованиях коэффициента усиления и пространственных характеристик пучка в многопроходном усилителе лазерной установки «Сокол‑3». В докладе была представлена уникальная система накачки оптических элементов лазерного усилителя. Большой интерес вызвали доклады Андрея Кузнецова (Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ») и Егора Борисова (РФЯЦ-ВНИИТФ) о развитии интерферометрических методов измерения скорости разлета вещества мишеней при их нагреве наносекундными и пикосекундными лазерными импульсами.

Свойства веществ

Доклады самой большой секции были разделены на несколько направлений: ударная сжимаемость, реологические свойства (сдвиговая и откольная прочности, разрушение материалов), методики измерений, исследование материалов, сохраненных после динамического нагружения, а также создание и исследование перспективных материалов.

«Как экспериментатору, мне понравился доклад коллег из РФЯЦ-ВНИИЭФ о способах увеличения базы регистрации лазерного дальномера, используемого при регистрации быстропротекающих процессов, — ​сказал сопредседатель секции Денис Панкратов. — ​В снежинском ядерном центре проводятся аналогичные работы, мы сталкиваемся с похожими проблемами, и конечно, интересно знать, какие могут быть пути их решения, тем более подтвержденные экспериментально. Очень приятно, что коллегам из Сарова удалось решить задачу, — нам есть чему у них поучиться».

Ядерная и водородная энергетика

«По водородной энергетике уровень исследовательских работ быстро растет, — ​отметил председатель программного комитета Вадим Симоненко. — ​Начался переход от научно-исследовательских работ к опытно-конструкторским. Приятно, что хорошие доклады делают молодые специалисты. У нас сложилась внушительная кооперация, и главное — ​люди понимают, насколько это важно».

Сопредседатели секции выделили доклады дебютантов конференции из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ). Они рассказали о разработке уникального импульсно-периодического реактора «Нептун» с топливом на основе нитрида нептуния. Рассматривались вопросы колебательной неустойчивости, присущей реакторам данного типа, и развития математических моделей для ее описания. Ученые ОИЯИ и РФЯЦ-ВНИИТФ в рамках совместных работ наметили направления экспериментальных исследований этих вопросов.

Численные методы

Сопредседатель секции Филипп Сапожников отметил рост количества научных работ, в которых используется машинное обучение. Оно применяется в численных методах, связанных с газовой динамикой. «Эти доклады были наиболее интересными. Именно машинное обучение даст нам гибкий инструмент для решения самых трудных и актуальных задач», — ​считает Филипп Сапожников. По его наблюдению, большой интерес у слушателей вызвали доклады о новых методах определения границ материалов в смешанных ячейках метода Эйлера. Это насущная проблема, и на каждой конференции ученые представляют разные способы ее решения.

Владимир Губченко
Институт прикладной физики РАН

— Удивительная и редкая по охвату тем конференция. Здесь забываешь о возрасте, чувствуешь себя хорошим школьником. Появляются ориентиры и новый взгляд на задачи, определяется уровень исследований в нашей стране и за рубежом. Ты узнаешь, как обстоят дела у старых и новых друзей.

Максим Шишленин
Институт математики Сибирского отделения РАН

— Со Снежинском мы стали активно работать по матмоделированию распространения COVID‑19, построению прогнозов сценария. Об этом тоже говорили на конференции. Поскольку мы использовали разные математические модели и методы, было интересно сравнивать результаты. Надеюсь, эта работа продолжится, потому что у нас усложняются модели, появляется привязка к социально-экономическим процессам.

Рустам Фаталиев
Государственный научно-исследовательский институт химических продуктов

— От лица молодежи скажу, что все было отлично. Единственное пожелание — ​ввести маленький соревновательный момент: выделять три лучшие работы в каждой секции, чтобы мотивировать и делать акцент на прорывных исследованиях.