20 декабря 2016 года
состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук
Члены Президиума заслушали научное сообщение «Имплозия. Экстремальные состояния вещества и процессы (по материалам совместных работ ВНИИЭФ и РАН)»
Докладчик — академик Радий Иванович Илькаев.
Газодинамические, лазерно-физические и электрофизические исследования в РФЯЦ-ВНИИЭФ
1. Кратко о РФЯЦ-ВНИИЭФ. С момента основания РФЯЦ-ВНИИЭФ 9 апреля 1946 года прошло 70 лет. Наш институт был создан в форме КБ-11, предназначенного для разработки первой советской атомной бомбы.
Свободный научно-технологический поиск, нацеленность на результат и четкая организация практического выполнения работы — это краеугольные камни, определяющие стиль работы РФЯЦ-ВНИИЭФ.
Исследования и эффективный метод работы, выработанные при решении оружейных задач, позволили энергично развивать многостороннюю лабораторно-экспериментальную, вычислительную и опытно-производственную базу нашего института. При этом в составе РФЯЦ-ВНИИЭФ появились крупные научно-исследовательские комплексы, не связанные непосредственно с ядерной оружейной проблематикой. К наиболее ярким примерам таких направлений деятельности относятся лазерно-физические и электрофизические исследования, в которых также были получены выдающиеся научные и практические результаты.
В данном сообщении приведен ряд результатов фундаментальных научных исследований, проведенных в последнее время с использованием экспериментальных и вычислительных возможностей РФЯЦ-ВНИИЭФ в ряде направлений физики высоких плотностей энергии.
2. Газодинамические исследования сжимаемости газов. Физика высоких плотностей энергии лежит и в основе современного понимания эволюции Вселенной и ее астрофизических объектов под действием гравитационных сил и термоядерных энерговыделений. В последние 5 лет проведенные во ВНИИЭФ исследования сжимаемости дейтерия и гелия были выполнены на новой научно-технической базе — с использованием двухкаскадных устройств цилиндрической и сферической геометрии и одновременно с помощью специальных источников гамма-излучения, обеспечивающих многоракурсную и многокадровую регистрацию.
В этих исследованиях:
1. создана база для изучения свойств газов и их смесей в области давлений и плотностей, недоступных в настоящее время для исследования другими методами;
2. достигнуты состояния, близкие к параметрам планет-гигантов Солнечной системы — измерено сжатие дейтерия и гелия в области плотностей 4-8 г/см3 при давлениях 18-50 миллионов атмосфер.
3. рассмотрены перспективы исследования квазиизэнтропической сжимаемости дейтерия дейтерия, гелия и их смесей в области давлений 100-300 миллионов атмосфер, а также измерения термодинамических параметров дейтерия сжатого в 1000 раз, азота, аргона, криптона и ксенона сжатых до давления 50 миллионов атмосфер.
3. Исследования разрушения материалов. В РФЯЦ-ВНИИЭФ проводится обширный комплекс работ с использованием технологии ВМГ для исследования реологических свойств веществ.
Получено:
1. в экспериментах продемонстрирована перспективность применения источников импульсной мощности на основе ВМГ для создания в конденсированных средах динамических нагрузок контролируемой амплитуды и длительности.
2. реализация двух последовательных ударных волн в мишени в совокупности с непрерывной регистрацией скорости ее внутренней свободной поверхности и данными металлографического анализа сохраненных образцов позволила впервые получить представительный объем экспериментальной информации о процессах зарождения, развития, полного и частичного компактирования магистрального откола исследуемого материала.
3. результаты экспериментов предоставили возможность верифицировать численные модели откольного разрушения и компактирования поврежденной среды.
4. Исследования сжимаемости веществ. В РФЯЦ-ВНИИЭФ проводятся уникальные исследования по использованию лазерно-физических технологий в интересах получения новых данных для уравнений состояния веществ. Использование лазерно-физических технологий для исследований свойств веществ при динамических нагружениях демонстрирует:
1. универсальность метода;
2. достижение рекордных диапазонов давления;
3. возможность оперативного проведения большого количества экспериментов;
4. уточнение результатов статистическими методами.
5. Перспективные работы с использованием мощных лазерных установок. Новое масштабное направление работ связано с реализацией проекта «Мегасайенс» в области лазерных технологий и их использования.
Выводы:
1. применение мощных лазерных установок для имплозии микромишеней позволит радикально продвинуться в область сверхвысоких сжатий и давлений, реализуемых в различных материалах.
2. результаты исследований будут иметь существенное значение для получения данных об уравнения состояния веществ в диапазонах, характерных для условий радиационной имплозии.
6. Исследования по моделированию способов предотвращения астероидной угрозы. Масштабная проблема, связанная с судьбой цивилизации требует решения вопроса борьбы с астероидной опасностью.
Показано:
1. во ВНИИЭФ предложен и реализован способ моделирования разрушающего воздействия превентивного ядерного взрыва на астероиды, основанный на принципах физического и геометрического подобия.
2. предложено моделировать астероид диаметром в сотни метров его мини-макетом из вещества того же состава и физических свойств диаметром несколько миллиметров. Выделение энергии ЯВ (мегатонны) на поверхности астероида имитировать импульсным выделением лазерной энергии (сотни джоулей) на малой площадке поверхности модели.
3. характер воздействия и разрушения приближенно физически подобны в натурном и в модельном случаях, если соблюсти равенство отношений энергии взрыва (лазерного импульса) к массе астероида (модели).
4. с использованием принципа физического подобия на лазерной установках ИСКРА-5 и ЛУЧ проведена экспериментальная оценка критерия разрушения каменного астероида (хондрита) ядерным взрывом на его поверхности.
5. показано, что каменный астероид диаметром 200 метров может быть раздроблен на безопасные осколки превентивным ядерным взрывом с энергией около 6Мт.
Выводы. На основе результатов проведенных исследований возможна разработка проекта создания системы защиты земли от угрозы столкновений с крупными астероидами.
Заключение. РФЯЦ-ВНИИЭФ эффективно использует созданные в рамках основной деятельности технологии, установки и средства диагностики для работы над решением фундаментальных научных задач в области строения планет, изучения уравнений состояния веществ в экстремальных состояниях по уровням нагружения (давления, температуры), а также для формирования новых знаний, необходимых для развития работ в области обеспечения астероидной безопасности. Государственное значение проведенных работ определяется тем, что результаты исследований развили научно-техническую базу и методы исследований, которые используются в рамках специальной тематики Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом», а также направлены на научный рост специалистов РФЯЦ-ВНИИЭФ и развитие их научного сотрудничества с организациями Российской Федерации.
13 декабря 2016 года проведен новый эксперимент по изучению сжимаемости дейтерия. Достигнуты рекордные показатели сжатого дейтерия: давление 10000 ГПа (100 МБар) и плотность 11 г/см3.
В обсуждении доклада приняли участие:
Ак. А.Н. Лагарьков, ак. Р.И. Нигматулин, ак. А.М. Сергеев, чл.-корр. В.Б. Минцев, ак. И.А. Щербаков, ак. Б.Н. Четверушкин.
На заседании рассмотрен вопрос о присуждении ученой степени доктора honoris causa иностранному ученому Альберто Карпинтери (представление Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления).
Альберто Карпинтери, 1952 г. рождения — выдающийся итальянский ученый, профессор. Заведующий кафедрой «Механика деформируемого твердого тела и механика конструкций» Туринского политехнического университета с 1986 г. по настоящее время. С 1999 г. — директор Лаборатории механики разрушения им. Альберто Кастилиано. С 2016 г. возглавляет Инженерное отделение Европейской академии наук (г. Брюссель).
В 1976 г. получил ученую степень доктора наук в области ядерной инженерии, в 1981 г. — ученую степень доктора наук в области математики в Болонском университете. Альберто Карпинтери был президентом Европейского общества по целостности конструкций (2002-2006 гг.), президентом Международного конгресса по разрушению (2009-2013 гг.), президентом Международной ассоциации по механике разрушения бетона и бетонных конструкций (2004-2007 гг.), членом Комитета конгрессов международного союза по теоретической и прикладной механике (2004-2012гг.).
Альберто Карпинтери — ученый с мировым именем в области механики деформируемого твердого тела, инженерной механики, механики материалов и конструкций, механики разрушения, автор более 800 научных работ, из которых более 350 опубликованы в рецензируемых международных журналах. Ему принадлежат фундаментальные результаты в области моделирования и экспериментального исследования механического поведения конструкционных материалов с учетом их структуры. Построены модели механизмов разрушения бетонов в различных условиях механического нагружения и воздействия агрессивных сред. Им разработан новый подход к моделированию масштабного эффекта прочности конструкционных и строительных материалов, введен безразмерный параметр, называемый Числом хрупкости, адекватно описывающий вязко-хрупкий переход при разрушении конструкций. Альберто Карпинтери выполнил пионерские работы по применению методов теории катастроф и фрактального анализа для описания статистических закономерностей процессов разрушения, выявил закономерности акустической эмиссии при растрескивании деформируемых тел, нашел взаимосвязь акустической эмиссии с сейсмичностью земной коры.
Альберто Карпинтери — член редколлегий 7 международных научных журналов. В 2012-2014 гг. был главным редактором международного журнала «Meccanica». Автор и редактор 40 книг.
На заседании рассмотрен вопрос о присуждении премии имени А.А. Баландина 2016 года (представление Экспертной комиссии и бюро Отделения химии и наук о материалах) академику Валерию Ивановичу Бухтиярову, д.х.н. Игорю Валентиновичу Коптюгу (Международный томографический центр Сибирского отделения Российской академии наук), д.х.н. Александру Юрьевичу Стахееву (Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук) за серию работ «Наноструктурирование активного компонента — метод управления каталитическими свойствами нанесенных металлических катализаторов в реакциях гидрирования и окисления». Выдвинуты Ученым советом Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук.
На заседании Экспертной комиссии присутствовали 7 членов Комиссии из 11.
В соответствии с результатами тайного голосования единогласно к присуждению премии имени А.А. Баландина 2016 года рекомендованы кандидатуры Бухтиярова В.И., Коптюга И.В., Стахеева А.Ю.
На заседании бюро Отделения химии и наук о материалах РАН присутствовали 21 член Бюро из 41. В соответствии с результатами тайного голосования единогласно в президиум РАН представлен проект постановления о присуждении премии имени А.А. Баландина 2016 года Бухтиярову В.И., Коптюгу И.В., Стахееву А.Ю.
Серия работ посвящена выяснению фундаментальных закономерностей, связывающих размер наночастиц благородных металлов c каталитическими свойствами систем на их основе — «размерный эффект». Для выяснения этого вопроса авторами был разработан оригинальный метод приготовления Pd и Pt катализаторов с заданной дисперсностью. Метод обладает высокой технологичностью, что позволяет использовать его не только в лабораторной практике, но и для промышленного производства нанесенных катализаторов с регулируемым размером наночастиц металлов. Используя разработанный метод приготовления, авторами был проведен цикл фундаментальных исследований, направленных на выяснение взаимосвязи каталитических характеристик нанесенных наночастиц палладия и платины от их размера в процессах гидрирования и окисления, имеющих большое промышленное значение. Установленные закономерности позволяют оптимизировать такие ключевые параметры каталитического действия как активность и селективность и существенно снизить содержание благородного металла в катализаторах на их основе.
На заседании рассмотрен вопрос о присуждении премии имени И.П. Бардина 2016 года (представление Экспертной комиссии и бюро Отделения химии и наук о материалах) члену-корреспонденту Станиславу Степановичу Набойченко, Михаилу Нафтольевичу Нафталю (ОАО Горно-металлургическая компания «Норильский никель») и д.т.н. Евгению Николаевичу Селиванову (Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук) за серию работ «Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов». Выдвинуты Ученым советом Института металлургии УрО РАН и Ученым советом Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.
На заседании Экспертной комиссии присутствовали 7 членов Комиссии из 9. В соответствии с результатами тайного голосования единогласно к присуждению премии имени И.П. Бардина 2016 года рекомендованы кандидатуры Набойченко С.С., Нафталя М.Н., Селиванова Е.Н.
На заседании бюро Отделения химии и наук о материалах РАН присутствовали 21 член Бюро из 41. В соответствии с результатами тайного голосования большинством голосов (за — 20, против — 0, недействительных бюллетеней — 1) в президиум РАН представлен проект постановления о присуждении премии имени И.П. Бардина 2016 года Набойченко С.С., Нафталю М.Н., Селиванову Е.Н..
Серия работ «Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов», представленная на соискание премии И.П. Бардина 2016 года, охватывает широкий круг вопросов, связанных с теоретическим обоснованием автоклавных процессов, и с практическим их использованием для решения конкретных задач при производстве металлов различного назначения. Результаты исследований используются для анализа многих гидрометаллургических процессов, протекающих в автоклавах при повышенных температурах и давлениях и в присутствии газообразных реагентов на промышленных предприятиях.
На заседании рассмотрен вопрос о присуждении премии имени С.В. Лебедева 2016 года (представление Экспертной комиссии и бюро Отделения химии и наук о материалах) д.х.н. Инессе Александровне Грицковой (Институт тонких химических технологий Московского технологического университета), д.м.н. Сергею Андреевичу Гусеву (Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины Федерального медико-биологического агентства), к.х.н. Денису Игоревичу Шрагину (Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук) за цикл работ «Новые подходы к синтезу монодисперсных функциональных полимерных микросфер и их биомедицинское применение». Выдвинуты академиком Еременко И.Л.
На заседании Экспертной комиссии присутствовали 9 членов Комиссии из 11. В соответствии с результатами тайного голосования большинством голосов (за — 6, против — 2, недействительных бюллетеней — 1) к присуждению премии имени С.В. Лебедева 2016 года рекомендованы кандидатуры Грицковой И.А., Гусева С.А., Шрагина Д.И.
На заседании бюро Отделения химии и наук о материалах РАН присутствовали 21 член Бюро из 41. В соответствии с результатами тайного голосования большинством голосов (за — 20, против — 0, недействительных бюллетеней — 1) в президиум РАН представлен проект постановления о присуждении премии имени С.В. Лебедева 2016 года Грицковой И.А., Гусеву С.А., Шрагину Д.И.
Цикл работ, представленный на соискание премии имени С.В. Лебедева 2016 года, посвящен разработке научных основ принципиально нового подхода к методам синтеза монодисперсных функциональных полимерных микросфер, применяемых в медицине и биотехнологии в качестве носителей биолегандов (вместо эритроцитов) при получении диагностикумов различных заболеваний, тестеров для определения содержания лекарственных, наркотических и других веществ в физиологических жидкостях человека; для создания фотонных кристаллов в микроэлектронике; при производстве кино-фотопленок в качестве антистатического компонента.
На заседании рассмотрен вопрос о присуждении премии имени П.А. Ребиндера 2016 года (представление Экспертной комиссии и бюро Отделения химии и наук о материалах) д.ф.-м.н. Александру Игоревичу Малкину (Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН) за цикл работ «Кинетические модели физико-химической механики разрушения». Выдвинут академиком РАН Цивадзе А.Ю.
На заседании Экспертной комиссии присутствовали 11 членов Комиссии из 11. В соответствии с результатами тайного голосования большинством голосов (за — 9, против — 0, недействительных бюллетеней — 2) к присуждению премии имени П.А. Ребиндера 2016 года рекомендована кандидатура Малкина А.И.
На заседании бюро Отделения химии и наук о материалах РАН присутствовали 21 член Бюро из 41. В соответствии с результатами тайного голосования большинством голосов (за–19, против — 0, недействительных бюллетеней — 2) в президиум РАН представлен проект постановления о присуждении премии имени П.А. Ребиндера 2016 года Малкину А.И.
Представленный цикл работ посвящен разработке кинетической теории роста поверхностных трещин в твердых телах под действием адсорбционно-активной внешней среды. Предложенные автором кинетические модели позволили существенно продвинуться в понимании механизмов разрушения твердых тел и проявления эффекта Ребиндера. Результаты работ Малкина А.И. использованы в исследованиях коррозионного растрескивания стенок взрывных химических боеприпасов. В настоящее время созданная в Институте физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН технология резания применяется по выводу из эксплуатации 1 энергоблока Нововоронежской АЭС. Исследования Малкина А.И. вносят значительный вклад в развитие физико-химической механики разрушения.
Члены Президиума обсудили и приняли решения по ряду других научно-организационных вопросов.