Сегодня - 24.06.2019

Сибирские ученые стремятся в производство

12 ноября 2013

Условно науку можно разделить на прикладную и фундаментальную. Первая упрощает нашу жизнь, производственные процессы и может измеряться в количестве сэкономленных от внедрения какой-либо разработки денег. Вторая — ориентирована на приумножение знаний о мире. Однако несмотря на такое жесткое искусственное деление, исследовательский процесс — это смесь различных субстанций, где фундаментальные исследования ведут к появлению новых знаний, а прикладные сокращают объемы непознанного в нашем мире.  Разработки, которые ученые СО РАН планируют презентовать на форуме Технопром – 2013, иллюстрируют этот тезис.

Установка мощностью 10 МВт на этапе строительстваДетали  термоядерного реактора

Например, Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН в настоящий момент занимается созданием одной из составных частей международного экспериментального термоядерного реактора, сокращено – ИТЭР (англ. — International Thermonuclear Experimental Reactor). Цель этой установки —продемонстрировать возможность использования энергетики такого типа  в промышленных масштабах. Естественно, проект международный, работают над ним Евросоюз, Индия, Китай, Республика Корея, Россия, США и Япония.

Заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Александр Александрович Иванов объясняет принцип работы реактора через аналогию с печкой:

— Представьте, что вы топите печку. Для того, чтобы поддерживать огонь, вы можете подойти и бросить туда полено. А теперь вообразите, что ваша «печка» имеет температуру миллион градусов: приходится отходить на десятки метров и просто так подбросить топливо уже не получится. В реакторе в качестве «дров» используются ускоренные частицы: атомы водорода, дейтерия, трития — которые двигаются в виде направленного узкого пучка. Они попадают в плазму и поглощаются. Это и есть источник нагрева.

Ученые из ИЯФ СО РАН работают над созданием инжектора — устройства, которое будет генерировать направленный, далеко идущий пучок частиц — топливо для будущего реактора. На выставке ИЯФ представит инжектор мощностью до 5МВт.

В экспериментальной установке, которую планируют закончить к Новому году, мощность возрастет до 10 МВт, а энергия пучка составит 1 мегавольт.  И это тоже ставит перед учеными новые научные задачи. Если энергию, которую будут способна производить эта установка, направить на железную стенку, то она расплавится на глазах, поэтому понадобятся очень мощные системы охлаждения. Свои проблемы ставит и работа с промышленными фирмами.

—Все физические принципы работы этих систем могут изучаться на уровне времени масштаба секунды или долей секунды, но коммерческие реакторы должны непрерывно работать годами и не ломаться, потому что час их простоя стоит миллион долларов, соответственно, мы должны продемонстрировать работу установки в течение недели, — говорит А. Иванов.

Александр Иванов отметил, что по масштабам это устройство уже достаточно близко к тому, что должно быть. По его мнению, для термоядерных реакторов понадобятся инжекторы мощностью 30-100 МВт.

— Серийное производство планируется начать через 10 лет, а через несколько лет необходимо создать прототип.

Конечно, это далеко не единственная установка, которую планирует представить бизнесу и чиновникам ИЯФ СО РАН.

Квадрокоптер в ИАиЭ СО РАНСамая малая авиация

В Институте автоматики и электрометрии СО РАН ученые разрабатывают системы управления движением. На Технопром – 2013 они планируют представить беспилотные летательные аппараты, которые используют эти системы.

— Мы учим их летать с заданной скоростью, на заданной высоте, но  с возможностью вмешательства и корректировки полета, — рассказывает заведующий лабораторией нечетких технологий доктор технических наук Юрий Николаевич Золотухин. — Человек не может 8 часов сидеть и управлять движением, мы облегчаем задачу: оператор вмешивается только в экстремальных случаях.

Кроме того, если внести соответствующие элементы в программу, беспилотник будет реагировать на неожиданные препятствия  — уходить вверх, вниз или в сторону, а затем возвращаться к выполнению задачи.

В авиапарке ученых есть самолеты, предназначенные для полетов на открытых пространствах, и квадрокоптеры (летательные аппараты, снабженные четырьмя винтами), необходимые в случае работы в помещении.

Сотрудник ИАиЭ СО РАН Константин Юрьевич Котов говорит, что сейчас они работают над повышением дальности и точности полета квадрокоптера:

— Аппарат летает от начального положения, самостоятельно составляя карту местности. Мировая достижимая дальность полета — 300-400 метров с возможностью вернуться в ту же точку, с которой вы начинали. Если в процессе полета допускается ошибка, то вернуться к исходной точке уже нельзя. Мы бьемся за то, чтобы повысить эту точность. Уже есть наработки, где нам удалось существенно улучшить этот параметр. Из-за вертикального взлета и маневренности квадрокоптер можно использовать при работе в помещениях, где по каким-то причинам (например, задымление, радиация) доступ человека ограничен.

Беспилотные самолеты массой всего 5 кг из полимерных композитных материалов можно применять, например, для наблюдения лесных пожаров.

— Продолжительность его полета составляет около часа, скорость – 150 км/час, — рассказывает сотрудник Новосибирского института  авиационных технологий Дмитрий Сергеевич Деришев, — при этом на самолете есть камера, с помощью которой можно вести наблюдения.  

Комплекс для выращивания кадмий-ртуть-теллуровых структурЗоркий термоглаз

Ученые Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН планируют представить на  Технопром-2013  инфракрасные прицелы и системы наблюдения. В ИФП разработали и успешно применяют технология «выращивания» светочувствительного материала в виде пленочных структур соединения теллура, кадмия и ртути. Толщина структуры может быть всего 10 в минус 15 микрон. Для того чтобы получить такую пленку применяется метод молекулярно-лучевой эпитаксии, то есть ученые не покрывают один материал другим, а выращивают кристаллы прямо на поверхности других кристаллов. При этом они могут контролировать и наблюдать за каждым слоем. По словам заведующего лабораторией кандидата физико-математических наук Сергея Алексеевича Дворецкого, кадмий и ртуть в составе можно варьировать, получая  пленки различных составов. Сергей Алексеевич сравнивает  конструкцию тепловизора.

— Готовая пленка помещается в специальный корпус, таким образом, получается фотоприемник — это сетчатка с некими нервными окончаниями, которые идут наружу. Они в свою очередь запаковываются в специальные корпуса. Внутри — пьедестал, на который помещается фотоприемник, снизу – специальная машина, которая его охлаждает.  Есть  окно, которое пропускает нужный спектр, есть диафрагма, которая защищает от паразитных излучений.

Разрешение матрицы сейчас 640 на 512, а чувствительность 0, 020 Кельвинов, и ученые сейчас работают над тем, чтобы улучшить её на порядок.

Чувствительность Сергей Дворецкий объясняет просто: маленькая чувствительность  — мы видим человека как пятно, высокая — мы можем хорошо различать отдельные объекты на нем.  

Для производства пленок из кадмия, ртути и теллура в ИФП СО РАН существует технологический комплекс, который, по словам С. Дворецкого, производит такое количество светочувствительного материала, которое соответствует потребностям в этой сфере.

Подготовила Юлия Позднякова
 

Фото автора

Ваша оценка: Нет Средняя: 4.7 (3 votes)
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus