В числе лауреатов премии Правительства РФ в области науки и техники в нынешнем году — сибирские исследователи из Новосибирска и Иркутска. Ученые рассказали о сути работ, за которые была присуждена высокая государственная награда.
Коллектив ученых под руководством директора Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН академика Дмитрия Марковича Марковича получил премию Правительства Российской Федерации за создание и развитие научных основ теплогидравлики реакторных установок (РУ) нового поколения.
Помимо ученых ИТ СО РАН, в состав авторского коллектива вошли представители Всероссийского научно-исследовательского института по эксплуатации атомных электростанций (Москва), Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники им. Н. А. Доллежаля (Москва) и Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева (Нижний Новгород).
Исследователям удалось найти и реализовать новые решения, повышающие эффективность и надежность реакторных установок за счет оптимизации локальных гидродинамических и тепловых процессов, реализующихся при течении теплоносителя в различных элементах реакторов, прежде всего в активной зоне.
«При течении теплоносителя в элементах реакторных установок всегда появляются локальные эффекты, связанные с пульсациями скорости и температуры, формированием вихревых течений жидкости. Одна из особенностей нашей работы в том, что мы научились в технических решениях учитывать такие эффекты, управлять ими. Это не только способствует интенсификации теплообмена, но и позволяет выравнивать поле температур по сечению активной зоны реакторной установки, что важно для повышения ее эффективности», — рассказал главный научный сотрудник ИТ СО РАН член-корреспондент РАН Николай Алексеевич Прибатурин.
На созданных уникальных стендах ученые смоделировали совокупность локальных гидродинамических и тепловых определяющих явлений и процессов, происходящих в реальных реакторных установках, с контролем неопределенностей измерения и адекватности полномасштабного моделирования изучаемых процессов. Это позволило предложить ряд технических решений для инновационных РУ, в том числе для реакторов малой и средней мощности. Так, ученым удалось внести вклад в развитие эволюции тепловыделяющих сборок водо-водяных реакторов: от ТВС-2 до ТВС АЭС-2006. В итоге модернизированные, более эффективные ТВС были установлены на Нововоронежской АЭС и продолжают там работать.
Важнейшей составляющей работы стало создание и развитие новейших систем диагностики течений, тепло- и массообмена на основе комплексных методов измерения: оптических, лазерных, электроимпедансных, акустических, термометрических, зондовых, а также новых методов обработки данных с использованием искусственного интеллекта.
Необходимое условие эффективной модернизации энергетических установок — использование математического моделирования на современном уровне детализации. Авторский коллектив в течение нескольких лет создавал базу экспериментальных данных по гидродинамическим и тепловым эффектам для валидации расчетных кодов. «Расчетные коды сейчас всё активней внедряются в систему безопасности атомных станций, чтобы моделировать различные процессы, оптимизировать работу реакторных установок, предсказывать возможные аварийные ситуации и находить пути выхода из них», — объяснил Николай Прибатурин.
«Эта работа стала возможной только благодаря тому, что в течение многих лет мы поддерживаем плотное конструктивное взаимодействие между представителями прикладной науки в лице “Росатома”, вузовской науки в лице Нижегородского технического университета им. Р. А. Алексеева, сотрудничающего с главным конструктором РУ, а также академической науки в лице ИТ СО РАН. На стыке компетенций этих коллективов нам удалось добиться успеха. К сожалению, в число десяти лауреатов премии не вошли все многочисленные участники этих исследований, но их вклад, несомненно, очень важен», — отметил Дмитрий Маркович.
Коллектив под руководством директора Института географии им. В. Б. Сочавы СО РАН (Иркутск) доктора географических наук Игоря Николаевича Владимирова получил премию Правительства РФ в области науки и техники за создание атласа «Байкальский регион: общество и природа».
Этот атлас представляет собой комплексную многоцелевую и многоуровневую картографическую модель территорий трех субъектов Российской Федерации: Иркутской области, Республики Бурятия и Забайкальского края. Карты атласа отображают и интегрируют современные научные знания о влиянии основных факторов и условий социально-экономического развития на формирование природно-экологической обстановки в Байкальском регионе.
«Наш регион обладает богатыми природными ресурсами и потенциалом для социально-экономического роста. В то же время на Байкальской природной территории законодательно ограничены некоторые виды хозяйственной деятельности. В атласе мы пытались показать, что можно развивать Байкальский регион и с учетом этих ограничений», — отметил Игорь Владимиров.
Атлас включает в себя карты нескольких уровней: Байкальский регион в составе России и Сибири, Байкало-Монгольскую Азию, три субъекта Байкальского региона. Отдельно показано озеро Байкал и его окружение — Байкальская природная территория, Центральная экологическая зона и сама акватория. Еще один уровень — это муниципальные образования, в том числе Иркутск и его пригород. На других картах атласа можно увидеть, как антропогенная деятельность влияет на природную среду в Прибайкалье, Лено-Ангарском междуречье, в дельте реки Селенги и на особо охраняемых территориях региона.
«Для создания атласа разработан новый методический аппарат анализа, структурирования и интеграции географической информации в единую многоаспектную и многоуровневую проблемно-ориентированную атласную информационную систему. Эта система сочетает в себе новейшие подходы и методы информационно-сетевой географии, геопортальных и дистанционных методов картографирования», — сказал Игорь Владимиров.
Помимо сотрудников ИГ СО РАН, над атласом работали ученые Байкальского института природопользования СО РАН (Улан-Удэ), Лимнологического института СО РАН, Института систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН, Института земной коры СО РАН (Иркутск), Восточно-Сибирского института медико-экологических исследований (Ангарск), Института геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН (Иркутск) и Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (Иркутск). Также в создании атласа участвовали Институт географии и геоэкологии Академии наук Монголии и три вуза: Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Иркутский государственный университет и Иркутский национальный исследовательский технический университет. В сотрудничестве с Институтом динамики систем и теории управления им. В. М. Матросова был создан геопортал, на котором некоторые карты атласа можно посмотреть онлайн.
Атлас может быть использован на разных этапах реализации крупных народно-хозяйственных задач в Байкальском регионе, начиная с постановки и обоснования инвестиционных проектов и завершая оценкой экономического влияния на развитие отрасли и региона в целом с учетом экологических ограничений. Он востребован в ведущих бизнес-структурах региона.
«В атласе показан и природно-экологический, и социально-экономический потенциал территорий, продемонстрированы возможности современного и перспективного использования природных ресурсов. Например, при разработке различных объектов хозяйственной деятельности (месторождений полезных ископаемых, трубопроводов, объектов научной инфраструктуры, рекреационной деятельности и т. п.) из него можно узнать, какие природные условия (рельеф, климат, почвы, растительность и другие) характерны для данной территории», — прокомментировал Игорь Владимиров.
Особенно перспективно использование атласа в таких важных для региона отраслях, как добыча, транспортировка и переработка углеводородного сырья, электро- и теплоэнергетика и многих других.
«Мы начали предварительные работы по подготовке атласа Азиатской России — Сибири и Дальнего Востока. Уже получено согласие 18 организаций: научных учреждений и вузов указанных регионов, а также МГУ. Сейчас подготовлено содержание атласа, если будет финансирование, мы сможем издать его к 2028—2029 году», — сказал Игорь Владимиров.
Главный научный сотрудник Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН академик Александр Семёнович Донченко рассказал о работе по созданию и внедрению отечественных конкурентоспособных технологий, инновационного автоматизированного оборудования и роботизированного комплекса машин с интеллектуальными цифровыми системами для отрасли молочного животноводства России, за которую группе ученых РФ, в том числе сибирским исследователям, Правительством Российской Федерации в лице премьер-министра Михаила Владимировича Мишустина была вручена премия Правительства РФ в области науки и техники.
«Новые принципы создания оборудования позволят повысить качество молочной продукции и увеличить производительность труда на производстве, а также обеспечить снижение импортозависимости и улучшить продовольственную безопасность страны. Установки, которые были разработаны, в полтора-два раза дешевле зарубежных аналогов, а по качеству находятся на уровне лучших мировых образцов, в некоторых случая и превосходят их. Созданный доильный робот обладает повышенной зоной безопасности для животных и человека. Автоматизированные доильные модули для доильных залов “Елочка” и “Карусель” работают на технологии четвертного доения и не имеют мировых аналогов. В отечественной практике впервые разработан доильный робот с системами технического зрения, контроля физиологического состояния животных и качества молока, а робот для обслуживания кормового стола, благодаря интеллектуальной системе, помогает оценить качество состава кормовой смеси для животных и управления им», — сообщил академик РАН.
Вклад сибирского ученого в этот научный проект заключается в формировании методологии и подходов для обеспечения здоровья поголовья и, соответственно, качества продукции. В это направление включено создание основ ветеринарного сопровождения животных, разработка мониторинговых систем физиологического состояния, организация правил безопасного содержания скота, контроль компонентного состава кормовой смеси, вакцинация и профилактика различных заболеваний.
В числе практических результатов работы группы ученых: комплекс автоматизированного оборудования, включающий доильные установки с молокопроводом на 100—200 голов, модульные доильные залы «Елочка» на 200—800 голов и пастбищные доильные установки; новые роботизированные устройства с технологиями искусственного интеллекта для обслуживания, мониторинга и контроля предприятия и получаемой продукции; на местном и региональном уровне проведено массовое внедрение и апробация разработанных машин и оборудования.
Подготовили Диана Хомякова и Кирилл Сергеевич
Фото с сайта Правительства РФ, Министерства науки и высшего образования РФ, из телеграм-канала Иркутского филиала СО РАН
