Не первый год лаборатория №1 (заведующий - профессор, доктор технических наук Г.Е. Ремнёв) НИИ ВН успешно ведёт исследования, занимая первые места в институте по показателям НИР. Исторически в составе лаборатории действуют две группы. Сегодня рассказ о небольшом коллективе исследователей, который ведёт работы в области цепных газофазных процессов. Итак.
За последние годы группе старшего научного сотрудника Александра Ивановича Пушкарёва многое удалось сделать в понимании фундаментальных механизмов, в установлении закономерностей развития газофазных процессов, протекающих при внешней инициализации реакционной газовой смеси импульсным электронным пучком или электрическим разрядом.
Группой был обобщён значительный фактический материал, полученный в ходе многочисленных экспериментов. Подготовлена и вышла в свет монография. Но самое главное - найдена довольно интересная (с точки зрения технологического прорыва, о котором сегодня чрезвычайно много говорят) возможность реализации полученных результатов в области практико-ориентированных приложений, таких как плазмохимическая переработка, например.
Речь идёт о цепных процессах в низкотемпературной плазме. Первым на проявление цепных процессов при воздействии электронных пучков обратил внимание профессор Ю.Н. Новосёлов (лауреат Государственной премии Российской Федерации 2003 года в области науки и техники \"за фундаментальные исследования, разработку и создание электрофизических установок и плазменных технологических процессов для защиты окружающей среды\"), доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Физического института Российской академии наук.
С Юрием Николаевичем А.И. Пушкарёву удалось познакомиться много лет назад при подготовке кандидатской диссертации. Тогда профессор Новосёлов руководил лабораторией низкотемпературной плазмы в Институте электрофизики УрО РАН, был заместителем директора, отвечал за организационно-строительные дела (ИЭФ ещё только создавался) и заведовал кафедрой электрофизики в Уральском политехническом институте.
С тех пор много воды утекло, но забыть жёстко-принципиальную позицию и требования, которые предъявлял маститый учёный к научным положениям, защищаемым его коллегой, оказалось невозможно. \"После общения с Юрием Николаевичем мне тогда многое пришлось поменять и в диссертации, и в большей степени в своей ответственности за полученные результаты. И в дальнейшем стал более критично относиться как к собственным \"достижениям\", так и к тому, что иногда публично предлагают коллеги - на конференциях, научных симпозиумах, семинарах.
Бывает так: какую-нибудь работу представят с не очень значимыми ошибками. Можно бы и промолчать. Но ведь в дальнейшем исследователь будет продолжать поиск, держать \"неверную ноту\", и лучше всё-таки вовремя скорректировать…\" - с тех самых пор считает Александр Иванович.
Немало для направления группы электронных пучков было сделано доктором технических наук, профессором Геннадием Ефимовичем Ремнёвым. В своё время в ТПУ именно он вёл тематику ионных ускорителей, и предложение заняться генерацией и применением импульсных электронных пучков также принадлежало ему. Так в 1995 году (тогда ещё на базе НИИ ЯФ) были начаты работы по электронным пучкам.
Стоит заметить, что только качественный результат приносит настоящий успех и признание. Опыт работы \"электронной группы\" тому свидетельство. А в частности, это правило собственной биографией иллюстрирует руководитель \"электронной группы\", который не так давно успешно защитил докторскую диссертацию (научный консультант - доктор технических наук, профессор Г.Е. Ремнев, НИИ ВН ТПУ, Томск).
Тема диссертации - \"Газофазные плазмохимические процессы, инициируемые импульсным электронным пучком\". Одно перечисление официальных оппонентов само по себе впечатляет: доктор технических наук, член-корреспондент РАН, профессор Юрий Александрович Котов (Институт электрофизики УрО РАН, Екатеринбург); доктор физико-математических наук, профессор Игорь Владимирович Шаманин (ТПУ, Томск); доктор физико-математических наук, профессор Андрей Владимирович Козырев (ИCЭ СО РАН, Томск). Ведущая организация - Физический институт РАН (Москва).
Что касается актуальности темы и направленности исследования, то вот что по этому поводу сказано в выписке из протокола научно-экспертного семинара НИИ ВН Томского политехнического университета от 14 марта 2007 года:
\"В материалах диссертации показано, что выявленные закономерности протекания цепных химических процессов в условиях воздействия плазмы импульсного электронного пучка показывают перспективность их применения в химическом производстве. При достаточной длине цепного процесса электрофизическая установка обеспечивает незначительную часть полных затрат энергии на химический процесс. Основной источник энергии в этом случае - тепловая энергия исходного газа или энергия экзотермических химических реакций цепного процесса (например, реакции окисления или полимеризации). Проведение химического процесса при температуре ниже равновесной позволяет синтезировать соединения, неустойчивые при более высоких температурах или селективность синтеза которых при высоких температурах низка.
Тема диссертационной работы входит в Перечень приоритетных направлений развития науки и техники РФ:
2.4. Электронно-ионно-плазменные технологии. 2.8. Технологии глубокой переработки горнорудного и техногенного сырья с использованием нетрадиционных методов. 6.10. Технологии регенерации отработавшего ядерного топлива, утилизации и захоронения радиоактивных отходов. 6.16. Энергосберегающие технологии межотраслевого применения.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с темпланом госбюджетных работ НИИ Высоких напряжений ТПУ\".
По общему мнению участников состоявшейся защиты, диссертация является итогом многолетних исследований, проведенных в НИИ Высоких напряжений ТПУ при непосредственном участии и руководстве автора. А.И. Пушкарев внёс определяющий вклад в постановку задач исследования, выбор направлений и методов исследования.
Часть результатов получена совместно с соавторами, фамилии которых указаны в списке публикаций по теме диссертации. Феноменологическая модель синтеза нанодисперсных оксидов в плазме импульсного электронного пучка, механизм разложения галогенидов под действием электронного пучка, исследования процессов генерации электронного пучка и плазмообразования на поверхности взрывоэмиссионного катода принадлежат лично автору.
Практическая значимость результатов исследований состоит в том, что: на основе выполненных исследований разработан метод синтеза наноразмерных оксидов титана, кремния и композиционных порошков, который позволяет значительно снизить энергозатраты электрофизической установки за счет организации цепного плазмохимического процесса. Продукты синтеза - нанодисперсные порошки представляют практическую ценность для применения в промышленности; разработана конструкция и изготовлен импульсный сильноточный ускоритель, исследован и оптимизирован режим его работы, обеспечено формирование электронного пучка с требуемыми параметрами (плотность тока 0.2-0.4 кА/см кв., импульсная мощность 2-3 ГВт, площадь сечения пучка более 15 см кв.); разработан акустический метод контроля фазового перехода при конверсии газофазных соединений. В реакции пиролиза метана метод позволяет с точностью до 0.1 процента определять степень разложения метана на водород и углерод. Разработанный метод позволяет оперативно и без отбора пробы контролировать технологический процесс синтеза водорода и углерода из метана.
В настоящее время в группе Пушкарёва работают 4 человека. По большей части - молодёжь. К примеру, аспирант НИИ ВН первого года обучения Роман Владимирович Сазонов, несмотря на молодость, активно представляет свои результаты на конференциях разного ранга, в том числе, международных. Денис Владимирович Пономарёв - два года назад защитил кандидатскую (до 25 лет) по тематике плазмохимического синтеза нанодисперсных оксидов. И научный сотрудник - Сергей Александрович Сосновский, также защитил кандидатскую по тематике группы в 2006 году.
\"Оба защитились вовремя!.. - улыбается А.И. Пушкарёв. - Не так, как у меня получилось: через 20 лет после аспирантуры. Тогда не оказалось рядом товарищей, которые бы подсказали, помогли. Это ведь очень важно, когда работает научный коллектив, в котором есть взаимопомощь и взаимовыручка. В первую очередь это нужно молодым, конечно же...\".
Интересно, что тематика \"электронной группы\" лаборатории №1 НИИ ВН находится на стыке работ, которые в разные годы в стенах ТПУ разрабатывали крупные российские учёные. С одной стороны, это направление цепных химических реакций, основанное академиком Николаем Николаевичем Семёновым, который начинал научную и педагогическую работу в Томском технологическом институте (в 1956 году удостоен Нобелевской премии по химии). А с другой, это сильноточная электроника и генерация электронных пучков, развиваемая группой академика Геннадия Андреевича Месяца...
Но насколько опережающим своё время и по-настоящему инновационным оказалось предвидение Н.Н. Семёнова, который ещё полвека тому назад в своей Нобелевской лекции сказал:
\"Проникающее излучение найдёт своё применение для инициирования цепных процессов…\"
Записал О.Н. Плотников.