Научные направления

Общее научное направление кафедры – теоретическое и экспериментальное исследование переноса вещества и энергии в многокомпонентных/многофазных физических системах и реальных технических устройствах.

Основные научные направления:

Моделирование процессов переноса в реакторных материалах и атомных технологиях (д.ф.-м.н. Купряжкин А.Я., к.ф.-м.н. Некрасов К.А. к.ф.м.н. Жиганов А.Н., инж. Коваленко М.А. и др.). Разработка оригинальных экспериментальных методик исследований, методов моделирования на феноменологическом и атомарном уровне процессов переноса в топливе тепловыделяющих элементов, расплавах активной зоны солевых реакторов; распространения радиоактивных продуктов деления через дефекты конструкций.

10

Взаимодействие бомбардирующих частиц с образцом в методах ВИМС (масс спектрометрия вторичных ионов) и ББА (бомбардировка быстрыми атомами)

Изотермы растворимости Ceff(P)
гелия в палладии с СМК структурой

11

1 – Т=403 K; 2 – Т=433 K; 3 – Т=508 K;
сплошные линии - аппроксимация.

Нейтронная физика и теплофизика перспективных ядерных реакторов (к.ф.-м.н. Зыков П.Г., к.ф.-м.н. Алексеенко Н.Н., к.ф.-м.н. Долгирев Ю.Е., д.ф.-м.н. Волобуев П.В.). Анализ концептуальных вариантов ядерных реакторов четвертого поколения – реакторов со свинцовым и натриевым теплоносителем, а также жидко-топливных вариантов. По итогам исследований получено 3 патента на изобретение. Совместно со специалистами ВНИИТФ г.Снежинска производится расчетный анализ активных зон различных топливных композиций и их компоновочные решения с целью оптимизации.

В нашей стране атомная энергетика определена стратегически приоритетной, а в 2013 году Росатом инициировал публично пути ее развития. В рамках этой концепции предлагается развитие атомной энергетики осуществлять на основе реакторов четвертого поколения с акцентом по обеспечению повышения уровня безопасности и экономической эффективности.

На сегодняшний день практика освоения ядерных технологий позволила сформулировать необходимую и достаточную информацию для будущих разработчиков на создание проектов, удовлетворяющих реакторам нового поколения. Одновременно существенно повышаются требования к специалистам для непосредственного управления работой таких реакторов при их эксплуатации.

Повышенные требования могут быть обеспечены только при качественном наборе студентов и обучении будущих инженеров физиков на основе высокой теоретической и практической подготовки. К работе могут допускаться специалисты, способные на основе многофакторного анализа принимать оптимальные решения, в том числе и при экстремальных ситуациях.

Центры высокотехнологической подготовки в области атомной энергетики базируются на системе физтеха, при должном кадровом и материальном обеспечения процесса обучения. Опыт Чернобыля показал, что послабления в этой области, в том числе и при подготовке кадров, чреваты непредсказуемыми последствиями.

Кафедра «Технической физики» имеет более чем 50-летний уникальный опыт подготовки специалистов по различным взаимодополняющим направлениям реакторных технологий. Наши выпускники оказались значимыми представителями на реакторах по воспроизводству топлива, транспортных установках, атомных станциях эксплуатирующих различные реакторы, они успешно работают в специализированных проектных и исследовательских центрах от Ленинградской АЭС до дальневосточного предприятия «Звезда» в городе Большой Камень. При этом они представлены в руководстве таких объектов отрасли, как корпорация ТВЭЛ, Белоярская АЭС, НИИАР, институт реакторных материалов, Билибинская АЭС.

Об уровне квалификации сотрудников кафедры в области физики и теплофизики ядерных реакторов свидетельствует совместные исследования с головным институтом реакторостроения НИИКЭТ, НИИАР, СФ НИИКЭТ и рядом других. Специалисты кафедры участвовали в экспертизах блоков БАЭС,СФ НИКИЭТ, проектов БРЕСТ и АЭС в Челябинской области, проводили переподготовку инженеров физиков, работающих на реакторе БН-600. Наши выпускники осуществляли и осуществляют профильное обучение студентов кафедры «Атомной энергетики».

В настоящее время специалисты кафедры активно участвуют в анализе концептуальных вариантов реакторов четвертого поколения – реакторов со свинцовым и натриевым теплоносителем, а также жидко-топливных вариантов. По итогам этих исследований получено три патента на изобретение. Совместно со специалистами   ВНИИТФ г. Снежинска производится расчетный анализ активных зон различных топливных композиций и их компоновочные решения с целью их оптимизации.

За шестилетний период, соответствующий циклу обучения, кафедрой подготовлено 52 специалиста реакторного профиля, из которых более 95% распределены на предприятия по специальности. Из них на БАЭС направлено 17 инженеров, в НИИТФ г. Снежинска – 10, в аспирантуру – 7 выпускников.

1213

Компактные теплопередающие устройства (к.ф.-м.н. Долгирев Ю.Е., к.ф.-м.н. Гадельшин М.Ш., к.ф.-м.н. Атанов В.Е., к.ф.-м.н. Лойко А.Э.). Моделирование и разработка теплопередающих устройств, в том числе, двухфазных термосифонов и плоских тепловых труб с целью энергосбережения и использования вторичных энергоресурсов в промышленности и жилищно-бытовой сфере.

14

15

Численные методы исследования и оптимизации процессов разделения бинарных и многокомпонентных смесей изотопов в газовых центрифугах и каскадах (д.т.н. Палкин В.А., д.т.н. Токманцев В.И., к.ф.-м.н. Звонарев К.В.). По результатам работ за последние 5 лет получены 4 патента на изобретение по способам переработки высокообогащенного урана в низкообогащенный, восстановлению изотопного состава регенерированного урана, очистке загрязненного уранового сырья.

1617

Вычислительная газо/гидродинамика (д.т.н. Токманцев В.И., д.ф.-м.н. Селезнев В.Д., д.ф.-м.н. Породнов Б.Т., к.ф.-м.н. Звонарев К.В., ст. преп. Бучина О.В.). Численное моделирование нестационарной теплопередачи и течений разреженных газов в каналах и микроканалах. Решение прикладных задач тепломассопереноса, фазовых переходов, турбулентности, горения, химических реакций и др. с применением конечно-элементных пакетов ANSYS/CFX и ANSYS/Fluent.

18

19

Эволюция диссипативных структур (д.ф.-м.н. Мартюшев Л.М., д.ф.-м.н. Селезнев В.Д., к.ф.-м.н. Бирзина А.И.): выявление самых общих закономерностей, лежащих в основе неравновесных процессов, происходящих в диссипативных системах. На основе анализа большого числа разрозненных теоретических и экспериментальных работ, высказана идея о существовании локального вариационного принципа – принципа максимума производства энтропии (Maximumentropyproductionprinciple, MEPP). Принцип обосновывается как с помощью термодинамических/статистических доводов, так и с помощью имеющихся экспериментальных данных для различных неравновесных систем. Такая полнота анализа является принципиальным отличием сделанного по сравнению с другими подобными попытками.

В рамках данного научного направления к 2013 году защищено пять кандидатских и одна докторская диссертация. Основными научными публикациями по этой теме последних лет являются:

  • MartyushevL.M., SeleznevV.D. // Phys. Reports 426 (2006) 1;
  • Martyushev L.M., Nazarova A.S., Seleznev V.D. // J. Phys. A: Math. Theor. 40 (2007) 371;
  • Martyushev L.M., Chervontseva E.A. // Phys. Lett. A 373 (2009) 4206;.
  • Martyushev L.M., Birzina A.I. et. al//Phys. Rev. E 80(6) (2009) 066306;
  • Martyushev L.M. // Phil. Trans. R. Soc. B 365 (2010) 1333;
  • Martyushev L.M. // Entropy 15(4) (2013) 1152;
  • Martyushev L.M., Soboleva A.S. // Physica A 392 (2013) 5757

20

Теоретическая физика сложных систем (д.ф.-м.н. Мелких А.В., к.ф.-м.н. Сутормина М.И., ст. преп. Чеснокова О.И.). Построение моделей эволюции живых систем, теоретико-игровое моделирование движения простейших клеток на ранних стадиях эволюции, исследование процессов получения информации организмами и интеллектуальными системами, моделирование процессов переноса в живых системах. Моделирование эволюции систем с гравитационным взаимодействием и необратимых процессов в квантовых системах.

Наиболее важные результаты:

  • решена проблема измерений в квантовой механике,
  • создана теория частично-направленной эволюции,
  • сформулирован и решен основной парадокс молекулярной биологии – парадокс высокой эффективности работы молекулярных машин.

21

Лаборатория масс-спектроскопии и ЯМР (к.ф.-м.н. Калинин Б.А., к.ф.-м.н. Александров В.Е., к.ф.-м.н. Атанов В.Е., к.ф.-м.н. Зыков П.Г.): разработка методик прямого (без обогащения и использования эталонных смесей) анализа микро-примесей, в том числе тяжёлых фторуглеродов, в гексафториде урана на уровне 10-4–10-5%. Измерения проводятся в режиме счёта ионов с использованием вторично-электронного умножителя без дополнительной аппаратной модернизации масс-спектрометра. Исследования проводятся на масс-спектрометре МИ-1201АГМ, обладающим, помимо высоких аналитических характеристик, аппаратными средствами автоматического управления измерениями и сбором данных. Впервые показано, что распад метастабильных ионов при их движении в магнитном поле приводит к резкому увеличению фонового ионного тока.

Метод ЯМР позволяет экспериментально исследовать диффузионные и гидродинамические характеристики систем в плотных газах и жидкостях при параметрах близких к критическим. Метод спинового ЭХО позволяет проводить исследования двухфазных систем в насыщенных пористых средах. В настоящее время в лаборатории разработана уникальная возможность стабилизации индукции магнитного поля на основе стационарно-переходного (импульсного) метода ядерного магнитного резонанса, при этом долговременная нестабильность магнитного поля составляет час–1

22

23

Влияние микро шероховатостей поверхности на газодинамические потоки вблизи обтекаемых тел (д.ф.-м.н. Породнов Б.Т., к.ф.-м.н. Ухов А.И., асп. Кузнецов М.А. и др.). Вхождение летательных аппаратов в верхние слои атмосферы или течение газа в устройствах микро- и нано - масштаба требуют учета параметров, характеризующих структуру и химический состав обтекаемой поверхности. Изучается влияние таких структур с параметрами, которые определяются методами атомно-силовой микроскопии (Atomic Force Microscopy - AFM) с получением трехмерных топограмм высокого разрешения. Например, использовались координаты 160 тыс. точек поверхности монокристаллического кремния размером 20´20 мкм с нормальным распределением по высоте около средней 1,106мкм и дисперсией 0,275мкм в диапазоне (0…2000) нм.

 24

25

271, 2 – TS = 298 К,  TG = 300 K

3, 4 –  TS = 446 К,  TG = 300 K

2, 4 – эксперимент [Борисов С.Ф.]

26

Ēr, Ēi, Ēs – энергия, приносимая падающими, уносимая отраженными и уносимая отраженными молекулами при условии их теплового равновесия с поверхностью

Уникальные проекты.

Гелиевые микро- и нанотехнологии (д.ф.-м.н. Купряжкин А.Я. и др). Реализуется программа уникальных экспериментальных исследований, высокоскоростного (на графических процессорах) компьютерного моделирования дефектообразования и межчастичных взаимодействий в растворах гелия в ионных кристаллах, разрабатываются методики получения высококонцентрированных растворов и возможных соединений изотопов гелия в конденсированных средах, методики гелиевой дефектоскопии и гелиевого легирования кристаллов с ультрамалым содержанием дефектов. Исследуются возможности получения рабочего вещества для малогабаритных кристаллических детекторов нейтронов на основе высококонцентрированных растворов изотопов Не-3, поглощающих элементов транспортных ядерных реакторов, мишеней для безнейтронной (He-3 - D) термоядерной реакции,

Для решения указанных задач на средства программы развития университета закуплен и в 2013г. введен в эксплуатацию уникальный прибор – времяпролетный масс-спектрометр на вторичных ионах PHITRIFTVnanoTOF производства компании PhysicalElectronics (США). Особенностью прибора являются высокое пространственное разрешение, а также возможность определения состава поверхности и построения 2D- и 3D-распределений примесей с разрешением в глубину вплоть до одного атомного монослоя. Прибор укомплектован профилометром высокого разрешения типа DEKTACXT (производства компании Bruker) для проведения независимых исследований поверхности.

 28

Обнаружение, распознавание и сопровождение физических объектов (д.т.н. Будаи Б.Т., д.ф.-м.н. Породнов Б.Т. и др.). В стадии реализации находится проект по созданию оптикоэлектронной системы, соответствующей мировому уровню по дальности обнаружения и распознавания потенциально опасных объектов в сложных погодных условиях и при отношениях сигнал/помеха много меньше единицы. Разработаны уникальные алгоритмы восстановления разрешающей способности, которые намного эффективнее традиционных.

29

Рис. 1. Видеоизображение объекта ночью

30

Рис. 3. Изображение объекта, обработанное по разработанной на кафедре программе

31

Рис. 2. Изображение объекта, отфильтрованное от помех стандартными методами

32

Рис. 4 Обнаружение и распознавание человека в лодке, выбирающего сеть в темное время суток (24.00) на расстоянии 3,1 км от северного берега озера Шарташ (без подсветки)

 

 

Чтобы быть в курсе всего, что происходит в твоем любимом институте, просто подпишись на нашу полную рассылку и будь первым вкурсе всех новостей!

 

Связь с админом

У тебя произошло что-то очень интересное?

Ты хочешь чтобы о твоей новости узнали?

У тебя есть желание поделиться чем то полезным и интересным?

Это все реально!

Просто отправь свою новость на эту почту jomcity@gmail.com !

И жди свою новость на нашем портале!