View message

12 червня 2019 року під головуванням Президента Національної академії наук України академіка Бориса Патона відбулося чергове засідання Президії НАН України.

Учасники зібрання заслухали дві наукові доповіді.

Із теми «Дослідження і розробки в галузі радіаційного матеріалознавства для забезпечення сталої ядерної енергетики України» виступив директор Інституту фізики твердого тіла, матеріалознавства та технологій Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» (ННЦ «ХФТІ») член-кореспондент НАН України Віктор Воєводін.

Він відзначив важливість та ефективність досліджень фахівців НАН України, спрямованих на потреби ядерно-енергетичного комплексу України, а також вагомі результати співробітництва установ НАН України з Державним підприємством «Національна атомна енергогенеруюча компанія «Енергоатом» (ДП «НАЕК «Енергоатом»).

Ядерні енергетичні установки є основним джерелом електричної та теплової енергії, що гарантують енергетичну незалежність України. За 2017-2018 роки близько 60% електричної енергії вироблялося на 15 атомних енергоблоках АЕС України. Конструкційні і паливні матеріали забезпечують безпечну й економічну роботу атомних станцій. Найважливішою особливістю цих матеріалів порівняно з матеріалами традиційних енергетичних установок є те, що вони працюють у специфічних і складних умовах. Нейтронне опромінення викликає пороутворення та радіаційне розпухання; прискорює процеси повзучості; різко знижує деформаційну здатність при помірних і високих температурах; зменшує опірність корозії. В результаті ядерних реакцій у матеріалах утворюються газоподібні домішки (гелій, водень), які сприяють проявам гелієвого окрихчення, водневої крихкості та газового розпухання. В енергетичних ядерних технологіях майбутнього для генерації нейтронів використовуватимуть прискорені пучки електронів і протонів з енергією від 100 до 1000 МеВ, що спричинятиме підвищення рівня трансмутаційного утворення газових домішок.

Фахівці НАН України, зокрема ННЦ «ХФТІ», розробили ефективні методи оцінювання і продовження ресурсу об’єктів атомної енергетики. На підставі результатів виконаних робіт триває експлуатація головних циркуляційних трубопроводів 1-го та 2-го енергоблоків Південноукраїнської АЕС після 200 тисяч годин експлуатації. Для операторів АЕС створено «Каталог даних неруйнівного контролю напружено-деформованого стану корпусів реакторів типу ВВЕР-1000  і трубопроводів АЕС». Учені НАН України побудували емпіричну функцію для розрахунку розпухання сталі вигородки реакторів у широкому інтервалі доз, температур опромінення та швидкостей створення зміщень, що дозволило зробити прогноз працездатності вигородки реактора ВВЕР-1000 при тривалих строках експлуатації (30-60 років).

Ще однією з актуальних проблем атомно-енергетичного комплексу України є збільшення технічного ресурсу роботи ядерного палива та підвищення терміну експлуатації матеріалів активної зони. Перспективним напрямом вирішення цієї проблеми є застосування сплаву Zr1%Nb на основі магнієтермічного цирконію з метою подальшого виробництва цирконієвих виробів для застосування в активній зоні атомних реакторів. У ННЦ «ХФТІ» успішно здійснюються роботи з відпрацювання та визначення оптимальних режимів технологічних процесів отримання магнієтермічної губки цирконію та вакуумної високотемпературної обробки чорнової цирконієвої губки.

Забезпечення ефективності і конкурентоспроможності ядерного палива ставить завдання вдосконалення сплаву для труб оболонок тепловидільниих елементів (ТВЕЛ) і комплектуючих тепловидільного складання (ТВС) з метою підвищення ресурсу їхньої роботи до 5-6 років. Учені ННЦ «ХФТІ» вивчають вплив мікродобавок заліза та кисню у сплаві Zr1%Nb на корозійні, радіаційні та механічні властивості, що забезпечує проектний запас і стабільність опору формозміни оболонок ТВЕЛів.

Після аварії на АЕС «Фукусіма» активно розвивається новий напрям досліджень – створення ядерного палива, стійкого до аварійних умов. Основні виробники ядерного палива в світі (Westinghouse, Areva) вже почали реалізацію програми зі створення для легководних реакторів стійких до аварійних умов паливних оболонок. Фахівці ННЦ «ХФТІ» розробили технологічні процеси осадження захисних вакуумно-дугових покриттів на оболонки з цирконієвих сплавів. Проведено комплексні дослідження захисних властивостей низки металічних і металокерамічних покриттів на цирконієвих сплавах. Ґрунтуючись на експериментальних даних, зроблено вибір на користь хромових покриттів, які забезпечують захист паливних оболонок при експлуатації та в аварійних умовах.

Перехід до нових типів реакторів, що працюватимуть у дуже жорстких радіаційних умовах (реакторів четвертого покоління), вимагає створення принципово нових радіаційно толерантних матеріалів. Для підвищення ККД реакторів, що висуває нові вимоги до конструкційних матеріалів, учені НАН України розробили новітні матеріали, толерантні до високого рівня радіації – дисперснозміцнені оксидами сталі (ДЗО-сталі), радіаційне розпухання яких у 5 разів менше, ніж базової сталі. За радіаційною стійкістю і міцнісними характеристиками ДЗО-сталі перспективні для виготовлення внутрішньокорпусних елементів і пристроїв як у діючих, так і нових типах ядерних реакторів.

Ще одним новим класом перспективних матеріалів, створених в Академії, є високоентропійні сплави (ВЕСи), які мають дуже високу пластичність і в’язкість руйнування при відносно низькій границі плинності. Розроблено метод поліпшення міцності таких ВЕСів шляхом легування їх вуглецем, унаслідок чого границя плинності «класичного» ВЕСу зростає вдвічі, границя міцності – в 1,5 раза при збереженні високої пластичності. Ці характеристики помітно вищі, ніж для аустенітної сталі, яку зараз використовують для корпусів реакторів.

Науковці НАН України приділяють велику увагу вирішенню проблеми безпечного поводження з відпрацьованим ядерним паливом і радіоактивними відходами (РАВ). Проведено роботи з наукового обґрунтування застосування нових радіаційно- та корозійностійких керамічних матеріалів (фосфатних сполук) як альтернативи традиційному бетону для ствердіння рідких радіоактивних відходів. У тісній взаємодії інститутів Відділення ядерної фізики та енергетики НАН України (ННЦ «ХФТІ» й Інституту геохімії навколишнього середовища НАН України) тривають дослідження з обґрунтування використання гранітних масивів Українського кристалічного щита для геологічного захоронення радіоактивних відходів. За допомогою сучасних матеріалознавчих досліджень вивчені фізико-механічні властивості природних матеріалів у початковому стані й після опромінень, що імітують радіаційний вплив з боку РАВ. Зроблено прогноз щодо поведінки матеріалів на період до 300 років.

Однак необхідно зауважити, що в галузі матеріалознавчого забезпечення ядерної енергетики все ще є певні проблемні питання. Так, українське підприємство з виробництва цирконію кілька років перебуває в санації, що призвело до зупинення виробництва цирконію в державі. Незважаючи на те, що до 2030 року закінчиться ресурс експлуатації більшості вітчизняних атомних енергоблоків, досі відсутня стратегія розвитку ядерно-енергетичного комплексу України, що мала б на державному рівні чітко окреслити основні напрями розвитку галузі. Матеріалознавчі та технологічні дослідження, спрямовані на обґрунтування створення виробництва ядерного палива для реакторів ВВЕР із вітчизняної сировини, продовження ресурсу об’єктів атомної енергетики, створення й удосконалення конструкційних реакторних матеріалів, виконуються тільки в рамках цільових програм наукових досліджень НАН України («Надійність і довговічність матеріалів, конструкцій, обладнання та споруд» («Ресурс-2»), «Наукове забезпечення розвитку ядерно-енергетичного комплексу та перспективних ядерних технологій»). Потребує посилення взаємодія установ НАН України з ДП «НАЕК «Енергоатом», а також координація досліджень у галузі матеріалознавчого забезпечення ядерної енергетики в установах НАН України та закладах вищої освіти, активізація міжнародного співробітництва. Крім того, необхідно вдосконалити матеріально-технічну базу системи підготовки й перепідготовки висококваліфікованих фахівців і науковців, які забезпечують вирішення проблем експлуатації та перспективного розвитку ядерно-енергетичного комплексу України.

«Про виконання науково-технічних проектів установ НАН України у 2018 році» поінформував перший віцепрезидент НАН України, голова Секції фізико-технічних і математичних наук НАН України академік Антон Наумовець.

У ході виконання у 2018 році науково-технічних проектів установ НАН України отримано вагомі результати, які сприяють впровадженню в економічну і соціальну сферу прикладних розробок установ НАН України.

Протягом 2018 року 39 установ НАН України виконували 43 науково-технічних проекти. Згідно з умовами конкурсу до реалізації кожного проекту було залучено організацію-партнера, серед яких, зокрема,  Київська міська клінічна лікарня №3, Національний авіаційний університет МОН України, Управління магістральних газопроводів «Львівтрансгаз» ПАТ «Укртрансгаз», ПАТ «Нафтогазвидобування», Державне підприємство «Конструкторське бюро «Південне» імені М.К. Янгеля», Київська міська рада, Pegasus Environmental and Nuclear Services, Inc., США.

Серед отриманих результатів можна відзначити такі.

Встановлено закономірності формування поверхневих адсорбційних електронних станів для нанопорошкових окисних матеріалів та структур типу «ядро-оболонка» на їх основі. Виявлено характер і закономірності люмінесцентного світіння нанопорошкових матеріалів у газах за різних рівнів збудження. Вдосконалено конструкцію та елементну базу газосенсорної системи. Створено алгоритм для програми розпізнавання газових компонент та їх сумішей. Проведено апробацію у виробничих умовах ПАТ «ІСКРА» багатоканальної газосенсорної системи та встановлено її дієздатність для визначення складу газових компонент у джерелах світла та моніторингу виробничого середовища.

Створено лабораторне обладнання для виробництва залізорудних концентратів із високодисперсної залізорудної сировини. Досліджено закономірності фазових перетворень високодисперсних залізних руд у газовому та водному середовищі (під дією НВЧ-випромінювання) та визначено оптимальні режими таких перетворень. Результати цих досліджень плануються до впровадження в ДВНЗ «Криворізький національний університет».

Розроблено концепцію мобільного рейкозварювального комплексу для контактного стикового зварювання (КСЗ) довгомірних рейкових плітей методом натягу з одночасним введенням їх у розрахунковий температурний інтервал закріплення. Підготовлено технічне завдання на проектування зварювальної машини. Розраховано корпусні елементи та енергосилові параметри мобільного рейкозварювального комплексу (розрахунки геометричних, кінематичних, динамічних, енергетичних параметрів, розрахунки на міцність та жорсткість при статичних і динамічних навантаженнях зварювальної машини). Розроблено гідравлічну схему зварювальної машини, конструкторську документацію для виготовлення циліндрів стискання, циліндрів оплавлення та осідання, системи гратознімача та блока гідравлічної апаратури, підібрано комплектуючі гідравлічної апаратури; підготовлено конструкторську документацію вузлів деталей корпусу зварювальної машини мобільного комплексу для контактного стикового зварювання довгомірних рейкових плітей методом натягу й алгоритм керування процесом КСЗ рейок із натягом з одночасним введенням їх у розрахунковий температурний інтервал закріплення. Результати роботи планується впровадити на ПАТ «Укрзалізниця» при спорудженні та ремонті залізничних колій у 2020-2021 роках.

Удосконалено принципові електричні схеми та програми роботи мікропроцесора, а з використанням сучасної елементної бази виготовлено нову апаратуру типу вимірювач поляризаційного потенціалу (ВПП) з автоматичним записом вимірів і координат у електронну пам’ять. Натурні випробування на трасах підземних трубопроводів підтвердили технічні характеристики виготовленої апаратури ВПП та її придатність для діагностичних обстежень, контролю стану електрохімічного захисту і пошуку дефектів ізоляції та місць корозії для запобігання пошкодженням підземних трубопроводів, металевих споруд в електропровідному середовищі. Апаратуру ВПП використано під час діагностичних обстежень ділянок магістральних газопроводів УМГ «Львівтрансгаз». Отримані результати буде впроваджено в організаціях трубопровідного транспорту газу і нафти НАК «Нафтогаз України», продуктів хімічної промисловості, водопровідних і газопостачальних мереж й на підприємствах неруйнівного контролю та технічної діагностики в Україні і за кордоном.

Створено технологію виготовлення нового класу правильного інструменту з CVD-алмазу, що дає можливість одержати вироби, в яких строго однакові робочі елементи, а отже, й однакова (оптимальна) площа контакту з робочою поверхнею абразивного круга, завдяки чому підвищується якість правки і загальний термін служби правильного елементу. Вперше в Україні створено правильні інструменти різних форм і діаметрів на структурованих металічних зв’язках, оснащені елементами з CVD-алмазу й адаптовані до технологічних ланцюгів виготовлення високоточних зубчастих коліс для редукторів із підвищеними експлуатаційними характеристиками. Це дає можливість імпортозаміщення на машинобудівних підприємствах України, а також виходу на зовнішні ринки і залучення валютних коштів в НАН України. Основні результати досліджень планується впровадити на ПАТ «Мотор-Січ» та Харківському підшипниковому заводі.

Досліджено вплив різних технологій на структуру, фазовий склад і механічні властивості ендопротезів кульшового суглоба. Показано, що за допомогою технологій 3D-друку (лазером, променем) можна отримувати високоякісні ендопротези кульшового суглоба. Відпрацьовано технології одержання порошків для 3D-друку з новітнього біологічно і механічно сумісного титанового сплаву і біоактивної кераміки. Методом плазмового оплавлення електрода, що обертається, можна одержувати порошки з титанових сплавів для 3D-друку. Відпрацьована методика отримання порошків гідроксиапатиту (ГАП) з розміром частинок 40-63 мкм та 63-80 мкм для напилення на ендопротези. Отримані порошки ГАП, леговані сріблом, для покриттів з антибактеріальними властивостями. Основні результати досліджень плануються до впровадження партнером ТОВ «ТИТАН-МЕД» при організації виробництва вітчизняних сучасних конкурентоспроможних на світовому рівні ендопротезів кульшового суглоба.

Розроблено нові типи сенсорів із тепловими шунтами та теплометричною корекцією з використанням сучасного метрологічного забезпечення відтворення й передавання одиниці вимірювання теплового потоку, що дозволило розширити на порядок нижню межу діапазону вимірювання густини теплового потоку до 1 Вт/м2 та знизити похибки вимірювання до ±1,5…3%. Створено систему моніторингу теплового опору огороджувальних конструкцій будівель і програмний пакет реєстрації та опрацювання вимірювальної інформації, які відповідають вимогам ISO 9869:2014. Подано заявку на винахід «Прилад для вимірювання теплового опору огороджувальних конструкцій». Результати плануються до впровадження в лабораторії будівельних огороджувальних конструкцій та матеріалів ДП «УКРМЕТРТЕСТСТАНДАРТ» і ДП «Державний науково-дослідний інститут будівельних конструкцій».

Вирощено дослідні зразки алмазних монокристалів та досліджено їхні спектри ІЧ-поглинання. Виконано шліфування відібраних монокристалів й отримано зразки алмазних пластин діаметром 3-5 мм і товщиною 0,5-0,8 мм. Методом магнетронного розпилення на алмазні пластини нанесено контактні покриття діаметром 2 мм, що складаються з адгезійного шару титану, електропровідного шару міді та захисного шару срібла. Досліджено рухливість носіїв заряду у відібраних зразках, що засвідчило їх придатність для використання в детекторах. Виконано аналіз схемо-технічних рішень у медичних детекторах. Виготовлено жорсткий радіопрозорий корпус детектора, обладнаний довгими зарядокомпенсувальними виводами. Для підсилення струмових імпульсів від алмазного детектора-дозиметра модернізовано попередній підсилювач на основі мікросхем, що використовують технологію InGaP HBT. У корпус детектора вмонтовано алмазні пластини з контактними покриттями, розробленими під час виконання проекту. Створений детектор випробувано на опромінення альфа-частинками. Результати показали впевнене детектування іонізуючих подій, викликаних альфа-частинками з реєстрацією наведених імпульсів із амплітудою 70-200 mV і тривалістю 3-5 наносекунд. На основі проведених експериментів із використанням стимулятора Fluka змодельовано відгук детектора на дію гамма-частинок. Це засвідчило, що розроблений прилад можна використовувати як детектор-дозиметр для променевої терапії та хірургії. Основні результати досліджень представлено в розробленому патенті на корисну модель і плануються до впровадження  в НВК «Спектр».

Створено нову методологію виявлення, локалізації та ідентифікації джерел іонізуючого випромінювання. Зокрема, новий метод аналізу радіаційних полів низької інтенсивності, ефективні алгоритми, які забезпечують підвищену ймовірність виявлення джерела іонізуючого випромінювання в режимі реального часу з борта літального апарата й оптимальні алгоритми ідентифікації типу джерела іонізуючого випромінювання в режимі реального часу. Розроблено макет системи автоматизованого оперативного дистанційного контролю та спостереження на базі літального апарата для швидкого реагування й ефективного контролю за радіаційною обстановкою на територіях радіаційного впливу від різних природних і техногенних джерел іонізуючого випромінювання та проведено тестування програмно-технічного каналу сканування радіаційного випромінювання, що є наразі актуальним завданням. Основні результати досліджень впроваджено на базі Корпорації «Українські атомні прилади і системи» (м. Київ).

Розроблено нову ВЕБ-орієнтовану архітектуру програмного забезпечення системи «Рада-IV», яка не вимагає додаткової інсталяції спеціального програмного забезпечення на комп’ютерах функціональних АРМів, оскільки для такого програмного забезпечення використовується типовий браузер операційної системи. Укомплектовано діючий макет системи «Рада-IVВЕБ» з оновленою архітектурою, включаючи діючі програмні застосування. Основні результати науково-технічного проекту представлено для впровадження в Київській міській раді. Результати роботи може бути покладено в основу впровадження нової версії системи «Рада-IV» у Верховній Раді України й органах місцевого самоврядування.

Створено проект технічних умов виробництва лікарського препарату «Альфа-Когнітин», макети упаковки, проект інструкції до застосування згідно з ДСТУ та технологічну схему виробництва. Відпрацьовано пілотну технологію отримання капсульованої форми препарату і проведено підготовку до її сертифікації для подальшого напрацювання дослідної партії. Розроблено рецептуру дієтичної добавки «Альфа-Когнітин», що може використовуватись як додаткове джерело вітамінів С, групи В та холіну з метою зниження рівня гомоцистеїну, нормалізації функціонального стану серцево-судинної системи і покращення когнітивних функцій. Подано заявку на корисну модель. Планується впровадити дієтичну добавку «Альфа-Когнітин» у масове виробництво за участі компанії ТОВ «Нутрімед» (м.Київ).

Здійснено оптимізацію повного циклу технологічних процесів синтезу стандартизованого препарату «Фероплат» з урахуванням вимог до сучасного обладнання та здійснено їх експериментальне відпрацювання на виробничій лінії. Підготовлено «Тимчасовий технологічний регламент на виробництво магнітної рідини, що містить цисплатин» і одержано його державну реєстрацію. В умовах експериментального виробництва виготовлено дослідну партію протипухлинного препарату «Фероплат», а контрольний аналіз намагніченості насичення, розміру стабілізованих композитних частинок, динамічної в’язкості, густини та часу седиментації підтвердив відповідність регламенту фізико-хімічних властивостей і параметрів технологічної продукції. Експериментальну партію протипухлинного препарату «Фероплат» передано для використання Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології імені Р.Є. Кавецького НАН України.

Оптимізовано метод синтезу нової координаційної сполуки тетрахлоркупрат (ІІ)- біс-гідро-4-(3)-фенілпропілпіридинат як одного з основних компонентів хімічного індикаторного проявника витоків амоніаку. Розроблено технологію та виготовлено дослідну партію хімічного індикаторного проявника. Зареєстровано у відповідних державних службах і погоджено з виробником та замовником продукції технічні умови на цю нову координаційну сполуку.

Узагальнено основні світові тенденції розвитку транспорту п’ятого покоління.

На основі здійснених узагальнень розроблено класифікацію видів транспорту п’ятого покоління за такими основними характеристиками, як швидкість, екологічність, енергоощадність, інноваційний підхід до конструювання, які є основними ознаками транспорту наступного технологічного укладу.

Вироблено та науково обґрунтовано головні концептуальні засади створення високошвидкісного наземного транспорту на основі науково-технічного аналізу нинішніх і перспективних напрямів розроблення транспорту п’ятого покоління. Підготовлено рекомендації для наступних науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт, необхідних для створення макетних та експериментальних зразків.

У 2019 році до участі у конкурсі науково-технічних проектів установ НАН України подано 77 запитів. Розпорядженням Президії НАН України від 07.03.2019 № 157 затверджено перелік із 42 науково-технічних проектів установ НАН України, які реалізовуватимуться в 2019 році, а їх обсяг фінансування становитиме 21035,0 тис.грн.

Присутні розглянули також низку кадрових і поточних питань, зокрема, про підсумки оцінювання діяльності наукових установ НАН України, про заходи з виконання завдань та врахування пропозицій і зауважень, висловлених на Загальних зборах НАН України, 25 квітня 2019 року, а також про видання в серії «Біобібліографія вчених України» книги «Вячеслав Федорович Клепіков».

Крім того, про наукову та практичну діяльність Центру інноваційних медичних технологій НАН України учасникам засідання доповів директор цієї установи доктор медичних наук, професор Іван Тодуров.

Додаткову інформацію про цей захід буде розміщено у пресрелізі розділу «Засідання Президії НАН України» офіційного вебсайту НАН України.

Фото: Пресслужба НАН України