От нейтрона до бетона: новейшие разработки молодых ученых «Росатома»

Найти и вылечить рак, полететь в космос на энергии осколков деления, придумать супержаропрочные материалы и создать цифровой двойник любой детали — ​сфера интересов молодых ученых и инженеров «Росатома» все шире. Свои идеи и результаты они представили в нижегородской Академии «Маяк» им. Сахарова.

Отраслевая молодежная научно­техническая конференция в нынешнем формате проводится впервые: наравне со штатными сотрудниками доклады представили участники и выпускники программы стажировок «Лаборатория роста». Раньше у стажеров была отдельная конференция, в другой день. В каждой тематической секции жюри выбирало лучший доклад.

«В «Росатоме» сейчас интересный период: мы начали движение от реакторов третьего поколения к ядерным энергетическим системам четвертого поколения. Проблемы, которые надо решить на этом пути, — ​мультифизичные и междисциплинарные, — ​отметил председатель оргкомитета, научный руководитель Всероссийского научно­исследовательского института по эксплуатации атомных электростанций (ВНИИАЭС) и приоритетного направления научно-­технологического развития «Росатома» «Атомные станции малой мощности» Сергей Соловьев. — ​Трудно отделить конструкционные материалы от математических методов моделирования или искусственного интеллекта, новых энергетических технологий. Надо знать все — ​от нейтрона до бетона. Очень важно налаживать контакты с коллегами, чтобы понимать, кто чем занимается и к кому можно обратиться».

На пленарном заседании вместо докладов и презентаций было ток-шоу с учеными трех поколений. Старшее представлял Сергей Соловьев, среднее — ​ученый-­медик Екатерина Чабан, руководитель направления научно­технологического сотрудничества «Росатома», младшее — ​Богдан Чернышев, научный сотрудник лаборатории металлургических процессов «Гиредмета», председатель совета молодых ученых «Росатома».

«Кем вы хотите стать, когда вырастете?» — ​задает первый вопрос ведущий, программный директор сети информационных центров по атомной энергии Никита Перфильев. Богдан Чернышев нацелен на карьеру в материаловедении. Екатерина Чабан хочет расти как научный менеджер и создавать условия для того, чтобы ученые реализовали свои идеи. «Я пока только дедушка, а хочу стать прадедушкой», — ​признается Сергей Соловьев.

С 2001 года в Музее Нобелевской премии в Стокгольме собирают коллекцию личных вещей лауреатов — ​это может быть что угодно, но значимое, важное для владельца. Ведущий предлагает героям придумать, что они передадут, если удостоятся премии. Богдан Чернышев сразу говорит: номер журнала «Металловедение и техническая обработка металлов» с его первой научной статьей — ​о новой технологии получения магнитов. Сергей Соловьев — ​портативную логарифмическую линейку, подарок отца. Екатерина Чабан сначала предлагает что-то легкомысленное — ​вроде туфельки, которую подарила музею шведка Сельма Лагерлеф, первая женщина, получившая Нобелевскую премию по литературе. Но потом меняет ответ: «Тетрадку с лекциями по анатомии».

Ученые беседуют о том, что мотивирует их и как они мотивируют свои команды. Обсуждают пользу конференций, отношение к трудностям и ошибкам и свободу творчества. После такого пленарного заседания от тематических секций ждешь стендап­монологов или научной битвы. Но нет — ​во второй части все было сугубо серьезно, коротко и по делу.

Ядерная медицина

В этой секции большая часть докладов была посвящена разработке магнитно­резонансного томографа (МРТ) с напряженностью магнитного поля 1,5 Т. Дмитрий Волков, ведущий инженер­программист Научно­исследовательского института технической физики и автоматизации (НИИТФА), рассказал об архитектуре и технических решениях. Команда перешла к опытно-­конструкторской стадии: собирает стенд, чтобы апробировать технологии и приступить к производству оборудования.

Дмитрий Волков в Академии «Маяк» впервые. «Атмосфера уютная, неформальная, благоприятная для общения, — ​делится впечатлениями исследователь. — ​У нас в проекте много молодежи. Недавно приняли пять свежих выпускников вузов. Как их мотивируем? Даем возможность решать задачи самостоятельно и не ругаем за ошибки».

Один из новых сотрудников, техник Ульяна Вяткина, тоже выступает на конференции. Руководство поручило рассказать о разработке радиочастотной катушки — ​важнейшего элемента МРТ. От ее качества зависит точность и информативность картинки, которую получат врачи на томографии.

«Я оканчиваю бакалавриат Российского технологического университета «МИРЭА» по специальности «биотехнические системы и технологии», — ​говорит Ульяна Вяткина. — ​Планирую поступить в магистратуру. Я сама выбрала НИИТФА — ​искала разработчиков медицинского оборудования, в институте были вакансии. Оказалось, очень приятное место: работа интересная, коллектив хороший, есть и ровесники, и очень опытные коллеги. Нравится, что молодежь нагружают, дают работу. Здорово ощущать себя частью проекта создания первого отечественного томографа».

Еще один доклад о томографе представил Михаил Борисов из компании «Джэт Лаб». Он с коллегами разрабатывает программное обеспечение для управления МРТ и обработки изображений.

Стажер-исследователь Физико­энергетического института (ФЭИ) Екатерина Иваницкая рассказала, как разрабатывает методы математического моделирования для оптимизации радиационной защиты сорбционного генератора рения‑188.

Победила в этой секции младший научный сотрудник Научно­исследовательского института атомных реакторов Валерия Лобаненко. Она представила новый метод очистки радия‑224 (изотоп для диагностики и терапии онкологии) после облучения в реакторе.

Технологические решения для энергетики будущего

Инженер­исследователь ФЭИ Арсений Иванов выступил с докладом о возможности использовать энергию осколков деления для создания полезной тяги в ядерном ракетном двигателе.

Несколько участников представляли разработки в области водородной энергетики. Роман Ольгин, ведущий инженер компании инжиниринга и строительства «Исток», предложил компоновочные решения для главного здания атомной энерготехнологической станции с высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами. На них, полагают ученые, наиболее выгодно производить водород. Артем Воробьев из «Прорыва» придумал, как интегрировать водородное производство в систему выдачи мощности АЭС, тем самым повысив маневренность блоков.

Валентин Ершов разрабатывает в «Гиредмете» материалы для натрийионных аккумуляторов. Они, по сравнению с широко применяемыми сейчас литийионными и свинцовыми, дешевле (потенциально), устойчивы к экстремальной температуре и быстрее заряжаются. Валентин Ершов — ​выпускник «Лаборатории роста». Стажировку проходил в Радиевом институте, участвовал в проектировании бета-вольтаического источника тока (ядерной батарейки). Устроился в компанию — интегратор по накопителям РЭНЕРА, затем в «Гиредмет». «У меня есть опыт работы и в фундаментальной науке, и на конвейерном заводе. В выступлении хотел показать, что это не два параллельных мира, они тесно связаны и постоянно пересекаются», — ​говорит ученый.

Валентину Ершову достался приз зрительских симпатий. А жюри секции выбрало доклад инженера­конструктора «Гидропресса» Веры Гладилиной об исследовании возможности использовать уранциркониевое топливо в реакторах ВВЭР.

Новые материалы и цифровые технологии

В секции материаловедения сразу три победителя. Среди них выпускница программы научных стажировок, ведущий специалист отдела производства и развития генераторных систем Научно­исследовательского физико­химического института Юлия Бабаева. Она представила новые данные по термодинамическим и транспортным свой­ствам жидкого натрия, нужные для разработки новых реакторов.

Представитель топливного дивизиона «Росатома» Александр Пономаренко рассказал о новой технологии изготовления экспериментальных оболочек твэлов на основе карбида кремния с внутренним металлическим лайнером. Это часть большого проекта по толерантному топливу. Младший научный сотрудник НИИ НПО «Луч», выпускник программы научных стажировок Кирилл Коломыцев предложил новые магнетронные покрытия для тугоплавких металлов, которые можно использовать для изготовления разных устройств авиакосмических аппаратов. Эти покрытия лучше защищают сплавы от окисления, повышают жаростойкость.

В секции «Цифровые технологии» специалист Опытного конструкторского бюро машиностроения им. Африкантова Андрей Сучкоусов рассказал о 3D-печати рабочих лопаток для турбин атомных блоков. Алексей Лукьянов из «Центротех­-Инжиниринга» объяснил, как можно управлять структурой и свойствами деталей с помощью цифровых двойников.

Победил доклад инженера ВНИИАЭС Светланы Воробьевой о новых расчетных технологиях с применением CFD-кодов для анализа накопления радиолитического водорода в реакторах типа ВВЭР. Решение поможет повысить безопасность атомных станций. Вторым победителем стал выпускник программы стажировок, инженер «Гиредмета» Валерий Латонов. Он рассказал о преимуществах технологий машинного зрения в обнаружении дефектов на поверхности пластин полупроводниковых материалов.