Молодые ученые Урала презентовали главе Минобрнауки России свои разработки

Глава Минобрнауки России Валерий Фальков вместе с губернатором Свердловской области Евгением Куйвашевым посетил научные лаборатории Института высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук (ИВТЭ УрО РАН) и Института физики металлов имени М. Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН). Молодые ученые представили свои разработки и проекты в области перспективных материалов и технологий для водородной и ядерной энергетики.

Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН

Специалисты ИВТЭ УрО РАН сообщили Министру, что ведут работу над созданием перспективных материалов и технологий для водородной, возобновляемой и ядерной энергетики. Исследования проводятся с коллегами Института водородной энергетики Уральского федерального университета (УрФУ) при поддержке Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ), программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» и Госкорпорации «Росатом».

Исследования проводятся по нескольким направлениям. Первое — создание технологии и оборудования для переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) реакторов на быстрых нейтронах с целью замыкания ядерного топливного цикла. ИВТЭ УрО РАН является базовой научной организацией по разработке пирохимической технологии переработки, которая не имеет аналогов в мире. Технология планируется к реализации на площадке АО «Сибирский химический комбинат» в Северске.

Второе — исследования физико-химических свойств расплавов, разработка и аттестация методик аналитического контроля, конструирование электрохимических устройств в рамках создания жидкосолевых реакторов. 

Третье направление предполагает проектирование, создание и испытания твердооксидных топливных элементов и электролизеров современной планарной конструкции. Их отличают более простые и масштабируемые технологии изготовления и, соответственно, более низкая себестоимость. Кроме того, специалисты создали экспериментальную установку изучения теплообмена с солевым расплавом и датчик мониторинга коррозионной активности расплавов.

Младший научный сотрудник молодежной лаборатории высокотемпературной электрохимии актинидов и редкоземельных металлов Анна Масленникова представила боксированный анализатор концентрации кислорода, который был создан в ИВТЭ УрО РАН совместно с российскими компаниями: АО «Спектроскопические системы» (Москва) и НПО «ЭКСАН» (Ижевск). Анализатор позволяет определять низкие концентрации кислорода в галогенидных расплавах солей. Точное определение концентрации кислорода позволит контролировать коррозионные процессы и увеличить срок службы конструкционных материалов жидкосолевых реакторов. Данная установка уникальна и не имеет аналогов. 

В рамках обхода по институту глава Минобрнауки России обсудил предложение о создании новой научной кооперации ученых УрФУ и УрО РАН — Центра водородной энергетики. Предполагается, что на новой площадке будут разрабатывать топливные элементы и электролизеры для получения водородного топлива будущего. 

В настоящее время общая численность работников ИВТЭ УрО РАН составляет 445 человек, при этом половина сотрудников — молодые ученые (до 39 лет). Институт включает 11 научно-исследовательских лабораторий, из них две — молодежные.

Первая — это лаборатория высокотемпературной электрохимии актинидов и редкоземельных металлов, созданная в 2021 году в рамках УМНОЦ совместно с Институтом физики высоких энергий Академии наук КНР. Специалисты занимаются разработкой научных основ применения расплавленных солей в технологиях жидкосолевых реакторов. В частности, они изучают физико-химические и термодинамические свойства расплавов солей, содержащих соединения лантанидов и актинидов. Индустриальным партнером лаборатории выступает ГК «Росатом». 

Вторая — это лаборатория электрохимических устройств и топливных элементов. Она создана в 2022 году и ведет разработку конструкций, моделирование и оптимизацию режимов работы электрохимических устройств, включая твердооксидные топливные элементы, работающие на водороде и углеводородных топливах. Также ученые разрабатывают электролизеры для получения чистого водорода и синтез-газа и создают установки на их основе. Основными индустриальными партнерами в исследованиях выступают ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург», АО «АК «Корвет», ГК «Росатом».

Институт физики металлов имени М. Н. Михеева Уральского отделения РАН

Кроме того, глава Минобрнауки России посетил ИФМ УрО РАН. Коллектив вместе с коллегами из НПП «Машпром» занимается разработкой новых материалов и технологий для создания покрытий кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок, которые обладают высокой стойкостью к коррозии и абразивному износу. Эти исследования проводятся при поддержке Уральского межрегионального научно-образовательного центра (УМНОЦ).

Ученым удалось разработать технологию, которая исключает возникновение разрывов, трещин и пор, что обеспечивает прочность и износостойкость изделий. Экономический эффект от ее внедрения уже составил более 10 млрд руб. Физики научились восстанавливать медные плиты кристаллизаторов до их первоначальной толщины, используя инновационный метод сварки трением с перемешиванием. Технология находится на стадии завершения. Она позволит практически полностью устранить потребность в импорте кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок для металлургических предприятий России. В дальнейших планах — внедрение лазерной наплавки. Для разработки технологии институту необходимо приобретение 5-координатной лазерной установки, которая позволяет восстанавливать детали аддитивной технологией прямого осаждения металла из подаваемой газопорошковой струи на оплавленную лазером область.

В рамках нацпроекта «Наука и университеты» в ИФМ УрО созданы четыре молодежные лаборатории: перспективных магнитных материалов, лазерной и плазменной обработки, интеллектуальных технологий диагностики и аддитивных технологий в рамках УМНОЦ. 

Руководитель лаборатории аддитивных технологий Артем Окулов рассказал Министру про научно-исследовательскую деятельность по разработке физических методов получения перспективных цифровых материалов и изделий на их основе методами аддитивных технологий. В настоящее время ведутся эксперименты по изучению структуры и механических свойств медицинских имплантов, напечатанных на 3D принтере. Исследования проводятся в том числе и на сканирующем электронном микроскопе TESCAN с уникальным для России набором аналитических приставок, закупленных институтом в 2022 году в рамках программы обновления приборной базы научных организаций. 

Валерий Фальков в ходе осмотра института отметил, что для обеспечения эффективной работы необходимо обновление оборудования.

«Мы предложим продлить программу обновления приборной базы научных организаций до 2030 года, которая сама по себе уже показала свою эффективность. Согласно целям национального проекта «Наука и университеты» Россия должна войти в пятерку ведущих стран в области научных исследований и разработок, определенных приоритетами научно-технологического развития. Мы нацелены на создание привлекательных условий для работы как российских, так и зарубежных ведущих ученых, а также молодых исследователей, и на увеличение финансирования научных исследований и разработок. Это позволит укрепить позицию России в мировом научном сообществе», — отметил глава Минобрнауки России.

Уральский межрегиональный научно-образовательный центр мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы» создан для объединения потенциалов образовательных и научных организаций реального сектора экономики Свердловской, Челябинской и Курганской областей. Инициатором создания выступил Уральский федеральный университет, который выполняет функции проектного офиса УМНОЦ. Идею создания центра поддержал Президент РФ Владимир Путин в ходе визита в УрФУ в июле 2019 года.