четверг, 12 октября 2017 г.

На пути к созданию материалов XXI века

Лауреаты конкурсов Президентской программы исследовательских проектов в 2017 году


Виталий МАЙОРОВ – руководитель группы с исследовательским проектом «Технология искрового плазменного спекания керамических материалов для прикладной радиохимии: синтез, свойства, применение» стал лауреатом конкурса 2017 года на получение грантов Российского научного фонда по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учёными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учёными, в том числе молодыми учёными. Виталий – кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории сорбционных процессов Института химии ДВО РАН.

Виталий Юрьевич Майоров с 1999 по 2005 год обучался в Дальневосточном государственном техническом университете, имеет степень магистра техники и технологий по направлению «Кораблестроение и океанотехника». Работает в лаборатории сорбционных процессов ИХ ДВО РАН с 2004 года. В 2011 году защитил диссертацию на тему «Сорбционные и каталитические материалы для гидротермальной переработки концентрированных жидких радиоактивных отходов АЭС» с присуждением степени кандидата химических наук. Стаж научной работы в институте – 13 лет.

– В 2004 году для написания дипломной работы я был направлен в Институт химии, – рассказывает о своём пути в академическую науку Виталий.Выбрал наиболее заинтересовавшее меня и близкое к специальности направление – переработка радиоактивных отходов, образующихся при эксплуатации, ремонте и утилизации атомных подводных лодок. Горжусь тем, что попал и вписался в дружный коллектив лаборатории сорбционных процессов.

Основные научные направления лаборатории сорбционных процессов
Физико-химические основы получения сорбционных и каталитических материалов и разработка технологий обращения с радиоактивными отходами. Изучение коллоидной устойчивости биополимеров и разработка новых флокулянтов и технологии водоочистки с их использованием. Сорбционные материалы на основе углеродных волокон. Разработка нанокомпозитных плёночных покрытий для применения в оптических системах анализа химического состава природных и техногенных сред. Создание новых керамик и керамокомпозитных материалов с уникальными свойствами и эксплуатационными характеристиками с применением инновационной технологии Spark Plasma Sintering.

В качестве ответственного исполнителя участвовал в доработке и испытаниях макета установки по очистке жидких радиоактивных отходов для Дальневосточного завода «Звезда». Принимал участие в испытаниях технологии обращения с концентрированными жидкими радиоактивными отходами на Нововоронежской АЭС.

Виталий Юрьевич МАЙОРОВ
– Виталий, вы стали лауреатом конкурса 2017 года на получение грантов Российского научного фонда по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учёными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учёными, в том числе молодыми учёными как руководитель группы. Расскажите, в чём заключается победивший в конкурсе исследовательский проект «Технология искрового плазменного спекания керамических материалов для прикладной радиохимии: синтез, свойства, применение». В чём он актуален?

– Настоящий проект направлен на производство промышленно значимых материалов керамического состава в виде прочных вмещающих матриц и высокоплотных компаундов для иммобилизации особо опасных радионуклидов методом инновационной технологии искрового плазменного спекания (ИПС), известной за рубежом как Spark Plasma Sintering (SPS).

Актуальность проекта обуславливается оригинальностью применения инновационного ИПС метода применительно к атомной энергетике и изотопной продукции, а научная новизна обеспечивается получением и систематизацией новых фундаментальных знаний в области применения ограниченно изученной и промышленно не внедрённой в России технологии ИПС, включая механизмы порошковой консолидации, процессы фазообразования, специфики топохимических реакций, диффузионных превращений, принципов организации структурной регулярности и микро(нано-) неоднородностей в неравновесных условиях плазменно-искровой обработки порошковых материалов радионуклидного состава. В том числе, формирование ранее неизвестных фундаментальных основ влияния термодинамических условий ИПС процесса на физико-химические характеристики и функциональные свойства керамических матриц определенного радионуклидного наполнения и высокоплотных ядерных керамик, получаемых передовой технологией ИПС.

– Как и в каких областях могут быть использованы результаты ваших исследований?

– В части практического применения, ИПС обладает исключительными преимуществами при синтезе функциональных материалов, ключевыми из которых являются: низкие температуры по сравнению с традиционными способами; минимальное время равномерного спекания образца (минуты); достижением его максимальной плотности (до 100% от теоретической), сохранением микроструктуры и пористости в отсутствие уноса радионуклидов и образования вторичных отходов. Расширение же широкого круга целевых керамических материалов для атомной отрасли обоснованы возможностями генерируемого искрового разряда спекать порошкообразную шихту разнообразной композиции, вне зависимости от методов её получения. Важнейшим преимуществом ИПС метода в промышленном производстве выступает снижение нагрузки на основное оборудование, что предотвращает его быстрый износ. Предлагаемый к разработке высокотехнологичный способ ИПС синтеза обеспечит получение высококачественных керамических материалов ядерного назначения в одну стадию, без сменных оснасток, за рекордно короткое время, путём мгновенного электроимпульсного разогрева и высокого давления прессования в отсутствие связующих примесных компонентов.

– Кто участвует в этом проекте?

– Восемь человек. В составе научного коллектива: Иван Гундарович Тананаев, доктор химических наук, член-корреспондент РАН, директор Академического департамента ядерных технологий ШЕН ДВФУ, главный научный сотрудник ИХ ДВО РАН; Олег Олегович Шичалин, аспирант 1-го года обучения ШЕН ДВФУ, инженер-исследователь ИХ ДВО РАН; Евгений Константинович Папынов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИХ ДВО РАН; Евгений Борисович Модин, кандидат физико-математических наук, инженер-исследователь НИЦ «Курчатовский институт» (г. Москва); Екатерина Александровна Гридасова, кандидат технических наук, руководитель ЦКП «Лаборатория механических испытаний и структурного анализа материалов ДВФУ», инженер кафедры сварочного производства ИШ ДВФУ; Арсений Сергеевич Портнягин, аспирант 3-го года обучения ШЕН ДВФУ, младший научный сотрудник ИХ ДВО РАН; Александр Иванович Федорец, аспирант 2-го года обучения ШЕН ДВФУ. Ну и я – руководитель группы.

– Какие исследования подразумевает ваш проект? Расскажите о результатах, которые могут быть получены, и об их значении.

– Результаты предлагаемого к реализации исследования являются без преувеличения революционными, в частности, проект обеспечит формирование и раскрытие принципиально новых знаний об ограниченно известной для мирового сообщества и практически неизвестной в России инновационной технологии получения материалов прикладного назначения – материалов уникального качества, представляющих собой продукт XXI века. Возможность вовлечения данной технологии ИПС в прикладную радиохимию позволит усовершенствовать имеющееся технологическое производство, заменить несовременное основное оборудование, тем самым повысить производительность, а главное – усилить безопасность производства. Всё это способно привести к росту качества выпускаемой продукции и предлагаемых услуг в атомной энергетике, повышению безопасности атомной отрасли, увеличит шансы на победу в международных тендерах, например, на поставки ядерного топлива и изотопной продукции за рубежом, создаст конкурентное преимущество страны на мировом рынке. Такие современные решения несут большую ценность в рамках программ по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса, а их детальное изучение и внедрение формирует фундаментальную и прикладную составляющую нашей страны. Именно это и является ключевым показателем тесной взаимосвязи передовых научных результатов с социальной и экономической составляющей, в первую очередь, нашего государства.

Результаты проекта будут представлять прорывное значение как для фундаментальной науки в области современного материаловедения, так и для прикладной сферы, в частности, будут востребованы при возможной реализации ИПС технологии в промышленности, для изготовления современных материалов ядерного назначения, включая изотопную продукцию: вмещающие радионуклидные матрицы, источники излучения, керамическое ядерное топливо любого типа, сорбционные генераторы, тепловыделяющие изделия и др.

– Какие исследования планируете на ближайшие годы?

– Их несколько. Исследование механизмов ИПС консолидирования порошков природных и синтетических материалов в высокоплотные керамические матрицы. Установление процессов фазообразования, специфики топохимических реакций, диффузионных превращений, принципов организации структурной регулярности и микро(нано-) неоднородностей в неравновесных условиях плазменно-искровой обработки исследуемых порошковых составов. Изучение физико-химических характеристик и эксплуатационных свойств полученных керамических матриц с применением современных методов анализа. Оценка иммобилизационных свойств матриц. Выявление оптимальных композиций и режимов ИПС спекания матриц с требуемым набором физико-химических и эксплуатационных характеристик применительно к созданию активных зон для источников ионизирующего излучения (ИИИ). Исследование возможностей ИПС технологии применительно для синтеза уран-оксидных топливных композиций требуемого качества. Формулирование научных основ ИПС синтеза применительно к получению исследуемых композиций, подготовка практических рекомендаций по их технологическому синтезу, выявление превосходства предлагаемой технологии в сравнении с традиционными методами.

… Пользуясь случаем, хочу выразить огромную благодарность всем сотрудникам нашей лаборатории и отдельно заведующему отделом сорбционных технологий члену-корреспонденту РАН Валентину Александровичу Авраменко, заведующей лабораторией сорбционных процессов члену-корреспонденту РАН Светлане Юрьевне Братской и главному научному сотруднику члену-корреспонденту РАН Ивану Гундаровичу Тананаеву.

– Примите от нас пожелания успехов в осуществлении проекта, а также новых интересных удачных проектов и революционных результатов!

Слева направо: Вениамин Викторович ЖЕЛЕЗНОВ – доктор технических наук, cтарший научный сотрудник лаборатории сорбционных процессов; В.Ю. МАЙОРОВ; официальный оппонент – Виталий Витальевич МИЛЮТИН, доктор химических наук, заведующий лабораторией хроматографии радиоактивных элементов ИФХЭ РАН 




Комментариев нет:

Отправить комментарий