Энергия теплофизики

 
  ИТФ УрО РАН  - 20 лет
 

В феврале отметил 20-летие Институт теплофизики Уральского отделения РАН, созданный в 1988 году одновременно с еще несколькими новыми научными учреждениями. Сегодня это крупнейший на Урале центр теплофизических исследований, которые ведутся по четырем основным направлениям: неравновесные процессы с фазовыми превращениями; теплофизические свойства веществ в стабильных и метастабильных состояниях; теплопередача в энергонапряженных процессах; теплофизические основы энергосберегающих технологий. Практически ежегодно результаты института отмечаются в отчетах Российской академии наук в числе существенных достижений. О фундаментальных исследованиях и прикладных разработках коллектива, о его завтрашнем дне мы беседуем с директором института доктором физико-математических наук Владимиром Георгиевичем Байдаковым.


 

   — 1988 год — разгар перестройки, до кризиса 1990-х еще оставалось некоторое время, однако создавать новое научное учреждение всегда нелегко…
 

— Это так, однако уральские теплофизики начинали далеко не с нуля — институт стал преемником Отдела физико-технических проблем энергетики Уральского отделения АН СССР, который был основан еще в 1959 г. В 1972 г. отдел возглавил Владимир Павлович Скрипов, тогда доктор физико-математических наук. Ему удалось привлечь к научным исследованиям увлеченных наукой выпускников физико-технического факультета УГТУ-УПИ и сформировать уральскую школу теплофизиков, со временем ставшую признанным лидером в изучении метастабильных состояний. Наряду с традиционными были инициированы исследования в области высокотемпературной теплофизики, двухфазных теплопередающих устройств, системные исследования в энергетике. Академик Скрипов стал организатором и первым директором Института теплофизики (1988–1998), а в 1998–2002 гг. институт возглавлял член-корреспондент РАН В.П. Коверда.

   — 20 лет для научного учреждения — срок небольшой, и тем не менее вами получены важные фундаментальные результаты, о чем свидетельствует, в частности, присуждение группе ведущих научных сотрудников ИТ во главе с академиком В.П. Скриповым Государственной премии РФ в области науки и техники (1999). Назовите, пожалуйста, основные достижения института.

   — За эти годы мы получили ряд фундаментальных результатов. Впервые в теплофизической системе при экспериментальном исследовании смены режимов кипения азота на поверхности тонких пленок высокотемпературных сверхпроводников при джоулевом разогреве обнаружены флуктуации со спектром мощности, обратно пропорциональным частоте (фликкер-шум). Обратная пропорциональность частоте показывает, что значительная часть флуктуаций связана с очень медленными процессами, и означает возможность огромных катастрофических выбросов в системе.
 

Обнаружено явление взрывного вскипания полимеров. Доказано, что при быстром разогреве парообразование идет по механизму флуктуационного рождения пузырьков в растворе продуктов термодеструкции с полимером.
 

Впервые при отрицательных давлениях до –10 МПа при темпе разогрева жидкости 107 К/с измерена температура предельного перегрева ряда жидкостей различной химической природы. Обнаружено явление «залечивания» центров кавитации в воде легкокипящими добавками. При отрицательных давлениях от трех до пяти критических обнаружено сильное, пока не объясненное понижение прочности жидкости.
 

В институте разработан и реализован принципиально новый метод определения параметров переменных температурных полей, основанный на использовании лазерной термомодуляционной эллипсометрии. Метод позволяет определять параметры температурных полей на поверхности образца, а значит и его теплофизические свойства, с локальностью до 10–20 мкм. Созданный прибор не имеет аналогов ни в нашей стране, ни за рубежом. Совместно с сотрудниками ИФМ УрО РАН прибор используется для изучения анизотропии теплофизических свойств металлов и сплавов с субмикро- и нанокристаллической структурой.
 

Мы провели четыре российских совещания по физике метастабильных фазовых состояний и международную конференцию по тепловым трубам (2002), в которой приняли участие представители 21 страны.
 

— Каково сегодня соотношение фундаментальных и прикладных исследований в институте?
 

— Фундаментальная составляющая в любом академическом учреждении по определению должна быть основной, однако не меньшее внимание мы уделяем прикладным разработкам. В содружестве с АО «Уралтеплоэлектропрокет» и АО «Уралтехэнерго» разработана и введена в эксплуатацию на Среднеуральской ГРЭС первая в России опытно-промышленная газотурбинная расширительная станция. В испарительном модуле парогенератора с натриевым обогревом на энергоблоке БН-600 Белоярской АЭС при номинальном уровне мощности обнаружены пульсации расхода воды со спектром мощности, обратно пропорциональным частоте (фликкерные пульсации). Впервые получены экспериментальные данные по температурам предельного перегрева и критическим параметрам современных смесевых ракетных топлив, которые использованы при разработке новых топлив с улучшенными характеристиками и при расчетах процессов интенсивного горения.
 

В институте разработаны высокоэффективные теплопередающие устройства — контурные тепловые трубы, которые используются в системах терморегулирования космических аппаратов. В последние годы созданы миниатюрные контурные тепловые трубы — перспективные охлаждающие устройства в системах терморегулирования мобильных и стационарных компьютеров.
 

— В молодых динамичных институтах обычно больше научной молодежи. А как обстоит с этим у вас?
 

— Сказать, что выпускники вузов охотно идут в науку, было бы преувеличением, ведь зарплата в академических институтах остается невысокой. Однако те, кто по-настоящему увлечен научными исследованиями, работают очень активно. В последние два года 4 молодых сотрудника нашего института защитили кандидатские диссертации. Многие получают различные стипендии и гранты. Например, молодой кандидат наук Андрей Виноградов, студентом не раз получавший стипендию губернатора Свердловской области, в 2005 году был поддержан грантом Фонда содействия отечественной науке как лучший аспирант, а в 2008 — как лучший кандидат наук РАН. Событием стало присуждение медали Российской академии наук и премии для молодых ученых по итогам конкурса 2007 года аспирантке нашего института Валентине Андбаевой. Так что основания для оптимизма есть.
 

Подготовила Е. ПОНИЗОВКИНА
Фото С. НОВИКОВА