Недавно вышла книга «Теплая равновесная и холодная неравновесная электронно-пучковая плазма. Фундаментальные основы и технологии». Авторы – академик РАН Эдуард Сон и доктор наук Равиль Шарафутдинов. Содержание работы перекликается с проектом, выполняемым по гранту Российского научного фонда, которого  удостоился руководитель отдела Объединенного института высоких температур РАН, заведующий кафедрой МФТИ Эдуард Сон. Книга знакомит с широчайшими возможностями применения низкотемпературной плазмы, а грант предполагает реализовать их на практике. 
 
– Напомню, плазма – четвертое состояние вещества наряду с твердой, жидкой и газообразной, – объясняет Эдуард Евгеньевич. – Она может быть горячей (термоядерной), теплой (дуговой) и холодной (атмосферной или вакуумной). О последней и пойдет речь. Более 50 лет кафедры физической механики МФТИ и ОИВТ изучают плазму и разрабатывают на ее основе перспективные технологии для различных областей техники. И когда РНФ объявил конкурс на образование лаборатории мирового уровня (октябрь 2020 года), а также создание и внедрение новых технологий в промышленности, мы представили шесть наших самых перспективных разработок в области холодной плазмы и проект их освоения, находящийся на передовом крае науки. Результаты конкурса Фонд объявил 20 февраля уже нынешнего года, и мы оказались в числе победителей. Грант «Фундаментальные принципы холодной, многофазной, неравновесной плазмы и технологии на ее основе» ставит перед нами две крупные и сложные задачи: провести фундаментальные исследования и на их основе создать практические приложения. 

 
– Два проекта в одном гранте – вас это не смутило? 
 
– Нет, ведь цели мы сформулировали сами. Однако возможности их осуществления появились только сейчас благодаря гранту РНФ. Наша команда – это 23 человека: среди них – 7 докторов наук и 15 кандидатов. По условиям гранта мы должны пригласить еще троих постдоков (кандидатов наук до 35 лет) из отечественных институтов, а можем из зарубежных. Для нас это не проблема. Мои ученики работают чуть ли не по всему миру. Например, в Казахстане (Институт ядерной физики),  США (Принстон, МИТ), Франции, Республике Корея. Нашим будущим сотрудникам гарантированы перспективные исследования, участие в публикациях, достойная заработная плата. При условии активной работы за четыре-семь лет они могут стать высококвалифицированными специалистами – докторами наук. С моими учениками это происходит быстро. Между прочим, на моей кафедре физической механики в МФТИ за последние 10 лет процент защиты кандидатских диссертаций составил 100. А четверо молодых ученых (35-40 лет) за последние два года защитили докторские диссертации (скоро состоится еще одна защита). Добавлю, что мы обязательно привлечем к работе над грантом студентов МФТИ и Казанского федерального университета, а также специалистов организаций, с которыми сотрудничаем уже много лет. 

 
– Какова цель ваших фундаментальных исследований? 
 
– Они предусматривают изучение сложного комплекса явлений и процессов в холодной плазме при воздействии электрических и магнитных полей, пучков заряженных частиц, сверхзвуковых потоков. Известно, что эффективность химических процессов зависит от температуры: чем она выше, тем быстрее они протекают. Требование вроде бы понятное, лежащее на поверхности, однако до сих пор трудно осуществимое. Ведь по известному закону Аррениуса скорость реакции в холодной плазме мала, поэтому большая часть выделяемой энергии расходуется фактически впустую. В результате эти технологии до сих пор были малоэффективны. А мы предлагаем воздействовать на плазму внешним источником ионизации – электронным пучком, что приводит ее в состояние неравновесной холодной плазмы с большим числом высокоэнергетических электронов, они могут ускорить реакции чуть ли не в тысячу раз. 
 
Эту задачу мы и беремся решить, для чего проведем ряд исследований и экспериментов. И не в одиночку, а объединившись в консорциум, в который входят несколько организаций. Так нам предписывает грант. И это для нас не проблема, поскольку многие годы мы тесно сотрудничаем с университетами и академическими организациями. В числе ближайших партнеров: Институт теплофизики СО РАН, Казанский федеральный университет, Казанский авиационный институт, московские МФТИ, МИФИ, РУДН, Санкт-Петербургский политех и др. 
 
Только при выполнении условий разработки новых технологий возможно продолжение гранта еще на три года. Вместе мы будем их создавать и внедрять в промышленность. Прежде всего это новые плазменные процессы и материалы для аэрокосмической и атомной индустрии, медицины, экологии, электроники. За каждое направление будут отвечать наши сотрудники, а помогать им – члены консорциума. При условии выполнения всех требований Фонд на конкурсной основе может продлить нам грант. Таким образом, его продолжительность, а  значит, и финансовая поддержка составят аж семь лет. В таких долгосрочных проектах, по нашему мнению, сейчас особенно нуждаются ученые. Поэтому мы ценим инициативу Фонда. 
 
Но и это еще не все. Грант предусматривает участие в проекте так называемых индустриальных партнеров. Фактически это инвесторы, вкладывающие средства в наши разработки, поскольку заинтересованы в их освоении. Мы обратились к компании «ТВЭЛ» – она производит атомные реакторы, действующие в России и за рубежом, другое инновационное оборудование. Компания еще до конкурса РНФ обратила внимание на наши проекты и выразила готовность участвовать в их освоении, а также в создании лаборатории, оснащенной по последнему слову техники. Без нее невозможно провести фундаментальные и прикладные исследования. Это едва ли не главное условие выполнения всего проекта. И еще. В рамках соглашения, подписанного в прошлом году в ознаменование 75-летия атомной промышленности между РАН и Росатомом, планируем создать совместный центр. 
 
Выполнение гранта начали с закупки нового оборудования: электронных пушек, сверхзвуковых систем вывода электронного пучка в атмосферу, оборудования для диагностики. Одних только приборов потребуется не меньше пяти-шести. Возможно, удастся дополнительно воспользоваться оборудованием других организаций: например, РУДН. Для координации работ привлечем Научный совет по физике низкотемпературной плазмы РАН, который сотрудничает со всеми отечественными организациями, занимающимися этой тематикой, а также зарубежными. Рассчитываем на прочные связи с предприятиями и организациями, для которых выполняем хоздоговорные работы. 

 
– Расскажите, пожалуйста, о практических приложениях. 
 
– Пожалуй, самый крупный и важный проект – создание перспективного метода использования в плазме электронных пучков для получения жидкого топлива из газа. Многое в его разработке уже сделано, причем давно, ведь заниматься им я начал, еще когда был аспирантом. Электронный пучок выступает в качестве ускорителя химических реакций. Мы предлагаем вводить его в газ с помощью сверхзвукового сопла Лаваля. Для чего необходимо создать плазменный комплекс. Это наше совместное с Р.Шарафутдиновым (Институт теплофизики СО РАН) ноу-хау. Чтобы убедиться в эффективности технологии, предстоит провести многочисленные эксперименты. Фактически речь идет об отработке нового научного направления. А пока с помощью суперкомпьютеров проводим сложные расчеты плазмохимических процессов в плазме с электрическими и магнитными полями и электронными пучками. И, конечно, выполняем многочисленные заказы промышленности. Например, вместе с «МИСиС» разрабатываем новые материалы и аддитивные технологии для авиационной и аэрокосмической техники. Для экологов отрабатываем плазменные способы очистки воздуха и поверхностей, содержащих вирусы. Предприятия и организации рассчитывают на нас, ведь нас знают как надежных партнеров, авторов перспективных технологий, которые реализуются в промышленности. 

 
Автор: Юрий Дризе​.

Похожие новости

  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    5289
  • 05/10/2020

    Мусорные полигоны больше не нужны? О разработках Института теплофизики СО РАН

    Институт теплофизики СО РАН разработал и запатентовал комплекс технологий обращения с твердыми коммунальными отходами. С его помощью можно перерабатывать твердые коммунальные отходы без их накопления, а также рекультивировать перегруженные полигоны до состояния чистой земли.
    876
  • 16/04/2019

    Как синхротронное излучение помогает науке

    ​Половина Нобелевских премий в молекулярной биологии за последние 20 лет отдана синхротронному излучению (СИ). Ученый Анатолий Снигирев рассказал, как получают рентгеновские лучи необходимых параметров и в чем преимущество проектов источников СИ четвертого поколения, реализуемых в России.
    1609
  • 30/03/2021

    Газовые гидраты: наука и применение

    ​Почему важно изучать гидраты, каким может быть их практическое применение и как они влияют на потепление климата Земли, «Ъ-Науке» рассказывает доктор химических наук, главный научный сотрудник Института неорганической химии Сибирского отделения РАН Андрей Манаков.
    598
  • 05/10/2016

    Крым заинтересовался разработками СО РАН

    ​Недавно в Ялте состоялось ведущее мероприятие в области российской энергетики - Ялтинская энергетическая конференция "Новая энергия - взгляд в будущее".  В рамках конференции прошло семь круглых столов, на которых обсуждались актуальные вопросы развития энергосистемы России и Крыма и энергосберегающие технологии.
    1780
  • 03/09/2017

    Дмитрий Маркович: Масштабы молодёжи нас устраивают

    ​2017 год стал для Института теплофизики СО РАН годом перемен — здесь впервые за 20 лет сменился директор. Коллектив одного из крупнейших академических институтов энергетического профиля России возглавил доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН Дмитрий Маркович.
    2978
  • 24/01/2018

    Академик Сергей Алексеенко: надо повышать эффективность использования и переработки органического сырья

    ​Будущее человечества — в развитии экологически чистых и эффективных технологий переработки органического сырья, использовании возобновляемых источников энергии. Насколько мировая, в том числе и сибирская, наука продвинулась вперед в этих вопросах? На этот и другие вопросы отвечает научный руководитель Института теплофизики СО РАН Сергей Владимирович Алексеенко.
    1705
  • 16/03/2018

    Григорий Трубников о прошлом и будущем сотрудничестве России и CERN

    ​Когда будет подписано новое соглашение России с CERN, сколько денег наша страна платит за сотрудничество с Европейской организацией по ядерным исследованиям и помешает ли всему этому начинающаяся конфронтация с Великобританией? Об этом в интервью Indicator.
    1387
  • 16/04/2019

    Восемь ответов на частые вопросы о СНЦ ВВОД

    Зачем нужен Сибирский национальный центр высокопроизводительных вычислений, обработки и хранения данных — СНЦ ВВОД? Откуда придут деньги на его создание? Как этот проект связан с синхротроном СКИФ? С другими проектами «Академгородка 2.
    1680
  • 09/07/2020

    Физики изучают возможность генерации «закрученных» поверхностных плазмон-поляритонов на Новосибирском лазере на свободных электронах

    ​​Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирского государственного университета (НГУ) совместно с коллегами из Самарского национального исследовательского университета имени академика С.
    2581