Газета Национального исследовательского
Томского политехнического университета
Newspaper of National Research
Tomsk Polytechnic University
16+
Основана 15 марта 1931 года  ♦  FOUNDED ON MARCH 15, 1931
Архив номеров Поиск

Технологический прорыв

В ТПУ исследуют возможности создания изотопно-модифицированных материалов

Ведущие ученые-физики, зарубежные исследователи и руководители производств собрались в Томском политехническом университете на Международную научную конференцию «Изотопы: технологии, материалы и применение». На протяжении нескольких дней они обсуждали актуальные вопросы фундаментальных и прикладных исследований в области изотопных технологий.

Развитие научных направлений

Обычному человеку не так просто разобраться, что же представляют собой изотопные технологии. Один из ведущих экспертов в этой области, профессор из Армении, академик НАН, ведущий научный сотрудник ФИАН Мишик Казарян поясняет, что это относительно новое направление в науке. Ему не больше ста лет. Но за этот короткий период изотопическая продукция стала обычным делом.

— Во всяком случае, для высокоразвитых индустриальных стран, — говорит Мишик Айразатович. — Сегодня в этой области существенно изменился вектор развития. Раньше эти исследования ученых носили закрытый характер и их разработки в первую очередь были ориентированы на оборонные заказы. Поверьте, теперь изотопные технологии становятся привычным делом. Поэтому сегодня на первый план выходят не сами изотопы, а новые возможности применения изотопных технологий.

В первую очередь речь идет о создании новых материалов. Это всегда актуальная тема, которая может повлиять на все сферы жизни человека. Мишик Казярян считает, что создание новых элементов на основе изотопически чистых продуктов может дать и бурный скачок в развитии научных направлений в этой области.

— Это очень важно, и нужны специалисты, способные создавать новые материалы, — говорит ученый. — Параллельно будут развиваться методы получения изотопов — как уже известные, так и новые. Физико-технический институт ТПУ внес большой вклад в программу разделения изотопов. Сегодня мы вместе с заведующим кафедрой технической физики Игорем Шаманиным изучаем разделение изотопов веществ в жидкой фазе в электромагнитных полях. Я надеюсь на успех нашего исследования.

Спрос на молодых специалистов

В настоящее время изотопной тематикой занимается достаточно узкий круг ученых. При этом как в научных центрах, так и на производстве востребованы молодые специалисты. Готовят их сегодня всего три вуза страны: Томский политехнический университет, Уральский федеральный университет, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». При этом представители предприятий, приехавших на томскую конференцию, в один голос говорят о том, что приоритет отдают именно выпускникам ТПУ.

В будущем году кафедра технической физики (КТФ), которая готовит специалистов в области изотопных технологий, отметит 65 лет со дня основания. За эти годы политехникам удалось достичь многого. Начиналось все с оружейного урана и оружейного плутония. Теперь кафедра занимается стабильными изотопами, изотопами радио-фармакологического назначения и многими другими направлениями, появились разделы физики плазмы.

— Все это сложно было представить на заре создания нашей кафедры, — говорит заведующий КТФ Игорь Шаманин. — Сегодня перед нами стоит непростая и перспективная задача — реализация нового проекта «Изотопное конструирование». Он объединяет многолетний опыт работы кафедры и все, что может обогатить науку об изотопах. Путь трудный, но мы надеемся на положительный результат.

Развивать проект предстоит молодым ученым. Поэтому в первую очередь заведующий кафедрой решает вопрос привлечения молодых кадров в науку. Дело в том, что спрос на выпускников очень высок. От лучших предприятий отрасли поступают весьма выгодные предложения, от которых выпускникам сложно отказаться. Тем не менее молодежь на кафедре есть. В этом году успешно защищены две кандидатские диссертации, и до конца года планируется защита докторской. Перспективным молодым ученым предстоит решать серьезные вопросы в области изотопных технологий. Игорь Владимирович приводит простой пример. Известно, что вся вычислительная техника, все современные гаджеты базируются на кремнии. Кремний, который используется сегодня, представляет собой естественную природную смесь изотопов. Выяснилось, что если с кремнием произвести ряд технологических операций и изменить его изотопный состав, то можно получить изотопно-модифицированный кремний. И если кремниевые пластинки, которые находятся в компьютерах, смартфонах и другой технике, делать не из обычного кремния, а из модифицированного кремния-28, то возрастают быстродействие и мощность этих устройств.

— Начинается все с самого простого, — считает Игорь Шаманин. — Изменить природный кремний можно с помощью технологий, о которых мы сегодня говорим на конференции. Поиски возможностей и изучение свойств изотопно-модифицированных материалов могут привести к технологическим прорывам.

В рамках проекта «Изотопное конструирование» открываются большие перспективы сотрудничества кафедры технической физики ТПУ и одной из лабораторий Карлова университета (г. Прага, Чехия). На конференцию приехал коллега томских ученых, профессор факультета математики и физики, кафедры изучения поверхности и плазмы Милан Тихи. Ученый надеется, что сотрудничество будет плодотворным. Планируется обмен студентами и молодыми учеными, совместные исследования в лабораториях ТПУ и Карлова университета.

— Такая международная коллаборация поможет достичь серьезных успехов, — считает Игорь Шаманин. — Наша квалификация, наш опыт позволяют нам доверять. Если опыт чешских коллег в создании новых материалов обогатить нашими знаниями по изотопным технологиям, по свойствам изотопически чистых продуктов, то можно получить нечто новое.

Область применения изотопных технологий сегодня действительно невероятно широка, начиная с атомной промышленности. Если в 30-е годы прошлого века использование изотопа уран-235 многим ученым казалось не реальным, ведь технологии разделения тогда не существовало, то сегодня применение изотопов в атомной энергетике — дело привычное.

— Как раз сегодня на конференции обсуждают новые методы разделения, например лазерные и оптические методы, которые могут быть более экономичными, — поясняет Геннадий Скорынин, советник по научной работе одного из крупнейших в мире производителей изотопов газоцентрифужным методом — компании «ПО Электрохимический завод». — Известно, что в Америке сейчас идет работа над технологией эксимерного лазера SILEX. Собираются в несколько раз повысить эффективность получения обогащенного урана. Атомная энергетика является мощным источником энергии, и человечество не скоро откажется от него. Для работы атомных электростанций необходим обогащенный уран.

В научных исследованиях стабильные и радиоактивные изотопы применяются в качестве изотопных индикаторов при изучении самых различных процессов, происходящих в природе. Так, в сельском хозяйстве «меченые» атомы используются для изучения процессов фотосинтеза. Метод изотопных индикаторов находит широкое применение в медицине. Один из самых известных — тест дыхания для диагностики язвы желудка. С помощью нерадиоактивного изотопа углероде-13 определяют наличие в организме человека бактерии Helicobacter Pylori.

Изотопные технологии необходимы и при создании надежного электронного оборудования для космоса. Редкие изотопы различных элементов требуются в научных исследованиях. Например, для изучения таких фундаментальных явлений, как темная материя, двойной бета-распад. Что касается фундаментальной физики изотопов, то сегодня остается невероятно много вопросов, на которые еще никто не искал ответы. И томская конференция, как раз, прекрасная возможность задать эти вопросы.

Мария Алисова