Фундаментальная наука — основа новых технологий

Институт сильноточной электроники СО РАН в 2007 году отметил свое 30-летие. Основатель и бессменный научный руководитель института — выдающийся ученый академик Геннадий Месяц. Свой юбилейный год ИСЭ отметил целым рядом достижений.

— Значительные успехи достигнуты в исследованиях генерации мощных импульсов рентгеновского излучения, — рассказывает Николай Ратахин, директор института, член-корреспондент РАН. — Мощные рентгеновские вспышки получают путем сжатия Z-пинчей или лайнеров — плазменных объектов, которые образуются при пропускании импульсных токов в миллионы ампер через газ или легкие твердотельные оболочки. Важнейшая перспектива использования Z-пинчей — получение энергии, импульсный термояд. Применение лайнеров новой, планарной, конфигурации позволило увеличить выход излучения более чем в полтора раза — это значительный выигрыш, принимая во внимание колоссальную полную энергетику процесса. По-видимому, это достигается за счет включения новых, дополнительных механизмов нагрева плазмы.

Еще одно достижение относится к генерации сверхмощных импульсов СВЧ-излучения. Впервые в мире была разработана концепция черенковского генератора дециметрового диапазона длин волн без использования внешнего магнитного поля. Создав оригинальную электродинамическую систему, ученым удалось реализовать магнитную самофокусировку пучка, многократно снизив общие энергозатраты на генерацию излучения. Экспериментальный образец СВЧ-генератора имеет импульсную мощность до 1,5 ГВт (гигаватт — миллиард ватт). Без сверхмощных СВЧ-импульсов невозможно обойтись в наносекундной радиолокации, при испытаниях радиоэлектронной аппаратуры.

В сотрудничестве с исследователями из Национальной лаборатории им. Лоуренса (Беркли, США) ученым ИСЭ удалось найти способ получения пучков ионов тяжелых металлов с рекордной зарядностью — вплоть до десятикратной. Эти работы открывают путь к созданию эффективных ионных инжекторов для ускорителей тяжелых ядер.

Разработанные в ИСЭ электронно-ионно-плазменные технологии модификации материалов имеют высокий потенциал для внедрения в промышленности, и на ряде российских предприятий уже идет их апробирование. Планируется реализация части разработок в рамках ТВЗ.

Институт традиционно тесно сотрудничает с вузами: в его стенах базируются кафедры физики плазмы ТГУ и сильноточной электроники ТПУ. В 2007 году ИСЭ внес весомый вклад в реализацию инновационной образовательной программы ТПУ, разработав более десятка современных учебно-исследовательских стендов для будущего центра подготовки элитных специалистов в сфере энергосбережения, электроразрядных, радиационных и пучково-плазменных технологий.

В 2007 году академик Борис Ковальчук, заведующий отделом импульсной техники ИСЭ, стал лауреатом Демидовской премии, одной из наиболее престижных российских наград в области науки.

НАНОТЕХНОЛОГИИ КАК ВЕКТОР РАЗВИТИЯ


Каждые 8 секунд на планете от грязной, зараженной вирусами воды умирает человек, 2 из 6 миллиардов землян живут в условиях дефицита пресной воды.

Проблема чистой питьевой воды знакома и томичам.

В Институте физики прочности и материаловедения СО РАН на основе нанотехнологий был разработан уникальный фильтровальный материал «AquaVallis», который полностью очищает воду от микробиологических загрязнений. Изобретение томских ученых шагнуло в жизнь: продукция на его основе выпускается в Словении, скоро появится во Вьетнаме.

— Большой интерес к «AquaVallis» проявила власть региона, идет разработка подпрограммы областной целевой программы «Питьевая вода», по которой в школах и детских учреждениях области будет установлено около 1500 питьевых «точек». Свыше 30 тысяч ребятишек будут обеспечены безопасной водой, — говорит Сергей Григорьевич Псахье, директор ИФПМ.

Компания «Сибстрой» — инвестор проекта, благодаря которому томичи смогут приобрести фильтры и установки для питьевой воды с уникальной «начинкой» уже в этом году. Кроме того, их серийное производство будет начато и в рамках ТВЗ.

Технологии и материалы, созданные в ИФПМ, используются в различных отраслях промышленности. Так, новый сплав на основе циркония, полученный в лаборатории В. Зуева, использован в атомных реакторах последнего поколения, а разрабатываемые под руководством академика Панина конструкционные элементы с уникальными теплозащитными свойствами найдут применение в самолетостроении и авиакосмическом комплексе.

В 2007 году ученые ИФПМ совместно с ТГУ и в кооперации с Центром наноструктурных материалов и нанотехнологий при БГУ, ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей», Институтом проблем сверхпластичности металлов РАН завершили разработку технологии получения новых титановых сплавов. Благодаря высокой прочности они могут использоваться для изготовления медицинских имплантатов и инструментов, в подводном судостроении. Нанокерамика – еще одно направление, которое успешно развивается в кооперации с ТГУ. Ведет его профессор С.Н. Кульков. Сегодня развитие нанотехнологий — один из главных приоритетов ИФПМ.

В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ – КЛИМАТ


Среди наук об окружающей среде исследования климата сегодня признаны наиболее приоритетными, в 2007 году группа экспертов по глобальным изменениям климата была даже удостоена Нобелевской премии. Фундаментальные исследования современных природно-климатических изменений в Сибири – основное направление научной деятельности ИМКЭС СО РАН.

В числе важнейших научных результатов ИМКЭС в 2007 году – выявление закономерностей в изменениях атмосферной циркуляции воздуха в Сибири. Математическая обработка данных за последние полвека (1948-2005 гг.) показала, что скорость ветра на оси струйного тропосферного течения (на высоте около 10 км) постоянно возрастала в среднем на 1 м/сек за 10 лет, и это тесно связано с процессами, происходящими в Северной Атлантике и Тихом океане. Установленные закономерности подготовили базу для количественных оценок по переносу тепла и влаги в ходе атмосферной циркуляции, выявления роли парникового эффекта в климате Сибири.

Изучение климата требует учета многих взаимодействующих между собой объектов исследования, развития новых методов исследований с применением современных технических средств, информационно-измерительных технологий. Часть из них можно применить не только в науке. В 2007 году в ходе эксперимента, совместного с ТГУ и СФТИ, ученым ИМКЭС удалось модифицировать физические свойства кристалла селенида галлия, устранив его основной недостаток — низкие механические свойства, препятствовавшие использованию в прикладных устройствах. Модифицированные кристаллы могут быть использованы при создании источников терагерцового диапазона, разработка которых ведется ИМКЭС и ТГУ по гранту РФФИ. Лидары этого диапазона способны дистанционно обнаружить и идентифицировать взрывчатые вещества, наркотики. Еще одно достижение 2007 года — выявление закономерности изменения радиошумов Земли на геологических структурах, в том числе на месторождениях нефти и газа. Это новый и перспективный метод георазведки. В ноябре прошлого года в ИМКЭС СО РАН были проведены переговоры с представителями крупнейшей норвежской фирмы о промысловых испытаниях данной разработки на территории России. В случае успешного завершения испытаний планируется создание совместного предприятия — потенциального резидента ТВЗ. Оно будет выпускать уникальную геофизическую аппаратуру, конкурентоспособную на мировом рынке.

БАРЬЕР ДЛЯ ВРЕДНЫХ ГАЗОВ


О негативном влиянии на климат планеты парникового эффекта слышали все. Россия вошла в число стран — участниц Киотского протокола, взяв обязательства по значительному сокращению выбросов газа. Выполнить их непросто: «…только на нефтяных промыслах ежегодно сжигается более 20 млрд. кубометров попутного газа», отметил недавно президент В. Путин. Томские ученые разработали технологию, позволяющую избавиться от газовых факелов. В 2007 году в отделе структурной макрокинетики ТНЦ СО РАН совместно с ТГУ и под руководством профессора Ю. Медведева («Томскгазпром») был проведен уникальный эксперимент. В лабораторной установке сгорающий газ был преобразован в синтез-газ, из которого были получены порции синтетических жидких углеводородов. То есть ценное топливо.

— Мы совместно с СХК планируем создать пилотный образец установки, испытать его в реальных условиях. Использование таких установок непосредственно на скважинах решит проблемы обеспечения экологической безопасности, принесет экономическую выгоду владельцам, — говорит Юрий Максимов, руководитель отдела структурной макрокинетики, доктор технических наук.

Еще одно ноу-хау ОСМ — пористая радиационная горелка для газовых котельных, разработанная в лаборатории А. Кирдяшкина на основе метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Ее мощность 2 мегаватта, это самая мощная радиационная горелка в мире! Концентрация энергии сжигания в ней обеспечивает более высокий уровень теплоотдачи котла, сокращая объемы сжигаемого газа и вред, наносимый атмосфере.

Достижения структурной макрокинетики открывают новые возможности и перед медициной. Под руководством доцента В. Итина в отделе были получены нанопорошки различных ферритов. Проведенные совместно с учеными СибГМУ исследования показали: высокая сорбционная способность, устойчивость магнитных свойств позволят использовать порошки в качестве направленного транспорта лекарственных форм и биологических веществ в организме, для разрушения и удаления раковых клеток.

ТРОПИЧЕСКИЕ ЛЕСА ОПРАВДАНЫ


В 2007 году ученые Института оптики атмосферы СО РАН в своих исследованиях получили немаловажный для жителей Земли результат. Коллектив исследователей под руководством кандидата физико-математических наук В. Капитанова и доктора физико-математических наук Ю. Пономарева доказал, что тропические леса не выделяют метан в атмосферу. Обширные тропические леса играют важную роль в регулировании содержания парниковых газов в атмосфере. Долгое время они считались одним из крупнейших производителей метана. Но исследования, проведенные томскими учеными с применением диодного лазерного газоанализатора и газоанализатора на базе волноводного СО2 лазера, показали, что растения выделяют только этилен и углекислый газ. Эти результаты вошли в отчет Научного совета РАН по спектроскопии.

В 2007 году в ведущем физическом журнале мира «Physical Review» было опубликовано сообщение о результатах, полученных научными сотрудниками Института оптики атмосферы Владимиром и Владиславом Герасимовыми при участии Алексея Павлинского (ИСЭ СО РАН). Серией проведенных экспериментов они опровергли ряд общеизвестных закономерностей в физике атомных столкновений.

Важным результатом ИОА за 2007 год, достигнутым под руководством замдиректора института доктора физико-математических наук Б. Белана, является введение в действие системы мониторинга состава атмосферы на территории Сибири. Она предназначена для проведения непрерывных измерений концентрации малых газовых примесей атмосферы, интенсивности солнечной радиации и метеорологических параметров с целью получения пространственно-временного распределения газов, оказывающих влияние на климатические изменения. Система состоит из 11 наземных постов и самолетного комплекса на базе «Ан-30».

Заслуги ученых института оценило государство. В 2007 году заведующий лабораторией ИОА доктор физико-математических наук Александр Землянов награжден медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени, а директор отделения ИОА Михаил Панченко — орденом Дружбы. В этом году орденом Дружбы награжден директор ИОА доктор физико-математических наук Геннадий Матвиенко. Медали ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени удостоены главный научный сотрудник ИОА, доктор физико-математических наук Виталий Погодаев и директор отделения доктор физико-математических наук Юрий Пономарев.

ОТ МЫЛЬДЖИНО – ДО ОМАНА


Одним из главных событий 2007 года стало 50-летие СО РАН, которому Институт химии нефти посвятил проведение 4-й научно-практической конференции «Добыча, подготовка, транспорт и переработка нефти и газа». В ней приняли участие представители вузовской науки, нефте- и газодобывающих компаний, предприятий, выпускающих продукцию для нужд нефтегазового комплекса практически со всей России.

В рамках конференции состоялась школа молодых ученых, лучшие доклады были отмечены дипломами.

Проведение таких конференций дает возможность ученым представить свои новые разработки, укрепить деловые и научные контакты с партнерами, обменяться мнениями по самым актуальным проблемам добычи «черного золота» и газа. Одной из них сегодня является увеличение доли месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, в том числе тяжелыми и высоковязкими нефтями. Разработка таких месторождений технологически сложна и экономически низкоэффективна.

На помощь нефтяникам пришла академическая наука. Институтом химии нефти было создано восемь новых промышленных технологий увеличением нефтеотдачи пластов с использованием уникальных нефтевытесняющих композиций и гелей. С их помощью за последние пять лет дополнительно добыто более 1,5 млн. тонн нефти!

— В прошлом году наши технологии впервые были применены в Омане на 9 скважинах, достигнуты хорошие результаты. В 2008 году государственная нефтяная компания Омана пригласила нас для проведения работ уже на 30-40 скважинах. Интерес проявляют нефтяные компании Катара, Саудовской Аравии, Ирана, – говорит Любовь Алтунина, директор Института химии нефти СО РАН.

Конечно, активно используют научные разработки института и российские компании. Так, на промыслах ЗАО «Соболиное» и НК «Лукойл» применены технологии изоляции водопритоков с помощью специальных гелей, блокирующих доступ воды. На Мыльджинском месторождении применена технология очистки промышленной воды оксидами железа.

Непроницаемыми для загрязнений гелевыми «экранами» в ближайшие годы будут окружены и подземные хранилища СХК, аналогичные работы планируются на берегу Енисея – их заказчик «Красноярскнефтепродукт». Установка, разработанная в институте, поможет «Востокгазпрому» рационально использовать попутный газ, превращая его в жидкое топливо, патент на нее уже получен.

ОТКРЫВАЯ ТАЙНЫ ВОДЫ


Одним из главных событий 2007 года для Томского филиала Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН стало проведение при поддержке РФФИ российской научной конференции «Гидрогеохимия осадочных бассейнов».

В ее работе приняли участие представители 44 ведущих академических институтов страны. Конференция всесторонне охватила проблематику фундаментальных исследований в области гидрогеохимии осадочных бассейнов, являющихся уникальными кладовыми залежей нефти и газа. Были рассмотрены все шире обсуждаемые в мировой науке вопросы по геологии воды: ее взаимодействие с горными породами и органическим веществом, кинетика этих процессов, роль воды в процессах миграции, аккумуляции и деградации углеводородов. Большой интерес участников вызвали доклады о новейших результатах физико-химического моделирования гидрогеохимических процессов, актуальных проблемах экологической гидрогеологии.

Признанием авторитета томской научной школы гидрогеологии стало присуждение Президиумом РАН в 2007 году ее создателю и руководителю Степану Львовичу Шварцеву премии имени Ф. Саваренского.

Этой почетной награды Степан Львович был удостоен за две монографии и серию научных статей, посвященных геологической эволюции системы «вода — порода» в условиях зоны гипергенеза – верхней и наиболее осваиваемой человеком оболочки земной коры. В ноябре 2007 года Высший горный совет России наградил выдающегося томского гидрогеолога Шварцева межотраслевым знаком «Горняцкая слава» II степени.

Достойно проявило себя и молодое поколение ученых — Юлия Колубаева стала одним из победителей конкурса на получение стипендии Президента РФ.

В 2008 году будет продолжена работа над третьим томом пятитомной монографии «Геологическая эволюция и самоорганизация системы «порода — вода». Но главным событием наступившего года станет, конечно, 30-летие Томского филиала ИНГГ СО РАН, которому будет посвящен целый ряд мероприятий.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *