Харківська наука як... модульний реактор: за що ми отримали «науковий Оскар»?

У День науки «Громада» цікавилася, якими досягненнями відзначилися харківські вчені...

Почнемо з того, що ваша оглядачка почула наприкінці квітня, будучи гостею на засіданні президії Національної академії наук України (НАНУ).

Ще 2015 року Національна академія наук започаткувала спеціальну програму зі зміцнення обороноздатності та безпеки, яку очолив перший віце-президент НАНУ академік Володимир Горбулін.

Як наголошує президент НАНУ, академік Анатолій Загородній, це дуже важливі для нашої оборони роботи, узгоджені з Міністерством оборони, Генеральним штабом і Міністерством стратегічних галузей промисловості.

Цільова науково-технічна програма оборонних досліджень:

лише за минулий рік у межах цієї програми було виконано 53 проєкти, які дістали високу оцінку як військових, так і представників оборонної промисловості.

«Ми працюємо не у відриві від реальних потреб фронту, а у тісній взаємодії з тими, хто ці потреби формує і реалізує, — уточнив президент НАНУ. — Цьогоріч фінансування програми збільшено майже вдвічі, і це дає змогу реалізувати 59 нових проєктів, відібраних на конкурсній основі».

Саме завдяки цьому народжуються нові безпілотники, системи навігації, крилаті ракети, рішення з цифровізації.

Результати роботи охоплюють найрізноманітніші напрями — від безпілотних систем і високоточної зброї до нових матеріалів, авіаційної техніки, боєприпасів і військової медицини. Тут і програмні рішення для керування роєм дронів, і технології для виявлення вибухонебезпечних предметів та картування мінних полів, і алгоритмічне забезпечення для наведення ракет, і нові полімерні матеріали...

 

Ми також накопичуємо знання та розробляємо нові технології, необхідні для створення низьковуглецевого сталого джерела базової енергії, яке допоможе захистити планету для майбутніх поколінь. Нашому світу потрібна термоядерна енергія»,

ㅡ сказав президент НАНУ.

Додамо: можливо, це покладе край першопричинам більшості світових воєн - за енергоресурси...

Ще древні казали: «Світло Сонця - це чиста енергія для інтелекту». Тепер ці слова набувають буквального дослідницького сенсу.

Стався прорив у роботі з термоядерним реактором для утримання фізичної плазми магнітним полем JET (Joint European Torus). Установка змогла виробити загалом 59 мегаджоулів енергії у результаті синтезу за п'ять секунд ㅡ це у 2,7 раза більше за її попередній рекорд.

Останній рекорд Об'єднаний європейський токамак (JET), що розташований недалеко від Оксфорду (Велика Британія), поставив у 1997 році. Тоді установка виробила 22 мегаджоулі теплової енергії.

В експериментах на токамаку JET у Великій Британії беруть участь науковці з Інституту фізики плазми ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут»: в аналізі результатів було відкрито новий стабільний режим плазми, в якому вона довше зберігає енергію і втрачає менше тепла.

Нагаємо, що вчені багато років намагалися скопіювати те, що відбувається на сонці – де атоми поєднуються, щоб виділити величезну кількість енергії.

Вони використовують спеціальні машини, які називаються токамаками, з з потужними магнітами, щоб містити плазму, яка гарячіша за сонце.

Усередині цих машин плазма стає настільки гарячою, що атоми розщеплюються на менші шматки, створюючи ідеальні умови для синтезу.

Нещодавній прорив дуже великий, тому що він показує, що ми стаємо краще контролювати реакції синтезу. Це наближає нас на крок до синтезу як чистого джерела енергії, яке може живити наші будинки та міста.

Нещодавно близько двадцяти вчених з Інституту сцинтиляційних матеріалів, ННЦ ХФТІ, Інституту ядерних досліджень, Інституту теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова у складі наукових колективів колаборацій CMS, LHCb, ALICE стали лауреатами однієї з найпрестижніших премій у галузі фундаментальної науки — Breakthrough Prize, яку називають ще «науковим Оскаром».

Премія Breakthrough Prize вручається щороку з 2012 року за найвагоміші прориви в галузях фундаментальної фізики, науки про життя та математики.

Нагаємо, що Великий адронний колайдер на базі Європейської організації з ядерних досліджень (CERN)— це найбільший у світі прискорювач частинок завдовжки 27 кілометрів, розташований поблизу Женеви на кордоні Швейцарії та Франції.

Головне завдання Великого адронного колайдера — дослідження таємниці природи матерії.

Це дає змогу краще зрозуміти, з чого складається наш Всесвіт і як він виник.

Окрім участі в експериментальних дослідженнях, українські інститути відіграють важливу роль у розробленні передових технологій для CERN.

Наприклад, Інститут сцинтиляційних матеріалів у Харкові виготовляє унікальні матеріали, здатні працювати в екстремальних умовах радіації.

Паралельно розробляються надлегкі мікрокабелі для трекерів, що фіксують рух частинок у детекторах.

Ці інноваційні компоненти створює Харківське науково-виробниче підприємство «ЛТУ» для майбутнього оновлення одного з детекторів Великого адронного колайдера — ALICE.

Ця технологія, винайдена українцями, також розглядається для використання в масштабному проєкті електрон-іонного колайдера у США та для іншого детектора на Великому адронному колайдері — LHCb.

У сфері обробки наукових даних CERN Україна також відіграє важливу роль: спеціалізований центр у Харкові, так званий Tier-2 центр CMS, отримує й аналізує реальні дані з Великого адронного колайдера.

Щохвилини з колайдера надходять величезні обсяги інформації, й українські комп’ютерні сервери та команди допомагають обробляти ці дані, щоб виявити нові частинки чи незвичні фізичні явища.

Участь у таких передових проєктах не лише зміцнює міжнародну присутність української науки, а й відкриває нові перспективи для молодих дослідників і студентів, які вже сьогодні отримують досвід у глобальних наукових колабораціях і працюють пліч-о-пліч із найкращими фахівцями світу.

Українська наукова спільнота має амбітні плани на майбутнє, пов’язані з новим проектом CERN — Future Circular Collider (FCC), який може стати наступником Великого адронного колайдера.

У січні 2025 року п’ять українських інституцій — серед них Інститут теоретичної фізики імені М.Боголюбова, Інститут сцинтиляційних матеріалів, Харківський фізико-технічний інститут, Київський національний університет і Харківський національний університет — підписали Меморандум про співпрацю над FCC.

Харківський інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного НАН України (ІЕМС НАНУ) є провідним центром фундаментальних і прикладних наукових досліджень у галузі енергетики та машинобудування.

Один із пріоритетних напрямків – «Технології тепло-, електро- та атомної енергетики для забезпечення енергетичної безпеки України», у тому числі з використанням технологій малих модульних реакторів та акумулювання енергії.

Після пережитих нами блекаутів вже не треба пояснювати, наскільки це важливо для забезпечення стійкого розвитку економіки України у воєнний та повоєнний періоди.

Отримала подальший розвиток концепція створення маневрених енергетичних установок (МЕУ) на базі малих модульних реакторів (ММР) з системою накопичення енергії, яка використовує водневіенерготехнології.

Розроблено схемне рішення та ефективну теплову схему МЕУ з ММР SMR-160 компанії Holtec International (США).

В базовому режимі одна така енергоустановка спроможна генерувати 160 МВт електроенергії з ККД 36,5 %, частина якої може бути задіяна для електролізу води з метою генерації водню і кисню. У часи підвищеного споживання електроенергії в Об’єднаній енергетичній системі України така енергоустановка здатна переходити в піковий режим за рахунок спалювання воднево-кисневої суміші.

Електрична потужність при цьому збільшується до 227 МВт, а електричний ККД підвищується до 42,3 %.. Коефіцієнт повернення енергії складає 69,5 %, що поступається лише найефективнішим на сьогодні системам накопичення енергії – ГАЕС.

На засіданні Національна академія наук України було прийнято без перебільшення дуже важливе рішення щодо початку роботи Державної установи «Державний науково-дослідний і проектний інститут основної хімії» (НІОХІМ) в Національній академії наук України. 

Президія НАН України прийняла  постанову щодо входження НІОХІМу до складу НТК «Інститут монокристалів» НАН України.

Чому це важливо?

Ваша оглядачка 1985 року трохи працювала в НДІОХІМі науковою редакторкою. Це був могутній інститут всесоюзного значення. Втративши союзний статус і деякі напрями, він, проте, домагається результатів у новій якості.

Оскільки населення світу продовжує зростати, наша потреба в більшій кількості продовольства також збільшується.

Жодне з нинішніх видів виробництва продовольства, і тим більше більш масштабне виробництво в майбутньому, не було б можливим без добрив. Фактично, половина населення світу залежить від добрив.

Ринок добрив величезний, вартістю 208 млрд доларів у 2024 році і, як очікується, зростатиме.

Нещодавно науковці ДУ «НІОХІМ» представили новітню технологію перероблення полімінеральної калійної сировини Прикарпаття, що відрізняється від технологій, за якими працювали калійні виробництва у Калуші та Стебнику, перш за все вищим витягом корисних компонентів (К, Mg, S (сірка)) у кінцеву продукцію.

В лабораторних умовах одержано експериментальні зразки калійно-магнієвого добрива (калімагнезії), яке пройшло випробовування у власних дослідних теплицях «НІОХІМу» та у відкритому грунті ННЦ «Інститут ґрунтознавства та агрохімії імені О.Н. Соколовського» НААН України.

Окрему увагу приділено питанням виробництва харчової солі, яка наразі не виробляється в Україні в достатній кількості. Хоча Україна й володіє величезними запасами кам’яної солі, що оцінюються у десятки мільярдів тон.

Важливе вирішення екологічних проблем через технологію переробки відходів калійного виробництва, альтернативні джерела енергії та енергоефективність у виробництві калійних добрив та харчової солі, завдяки створенню  інноваційного парку.

До речі, один з провідних наукових центрів НАН України – Науково-технологічний комплекс “Інститут монокристалів ” відзначив 70-річчя.

Продукція Комплексу постачається у провідні країни світу, використовується у сфері медицини, ядерної фізики, оптики, екології та у проєктах світового масштабу.

Як відомо, у Росії ніяк не виходить довести до розуму стратегічну ядерну ракетну систему "Сармат". У черговому провальному випробуванні вбачаємо доказ того, що без українських складових, розроблених на "Південмаші", у Дніпрі, та у Харкові ("Хартрон")  - Кремль впоратися не може.

Як любить говорити мій знайомий офіцер, «війна - це математика», маючи на увазі під словом «математика» точний розрахунок.

Харківська наука - це образний «атомний енергогенератор», здатний швидко пристосовуватися до роботи в обмежених умовах війни, що триває четвертий рік, і впроваджувати нові технології, вдосконалювати їх і здобувати нові знання.

Бо війна - це випробування не лише фізичної сили нашої зброї та витривалості наших бійців, а й нашого інтелекту.

Цей матеріал опубліковано за підтримки програми “Голоси України”, яка є частиною Ініціативи Ганни Арендт і реалізується Лабораторією журналістики суспільного інтересу спільно з Європейським центром свободи преси та медіа і фінансується Федеральним міністерством закордонних справ Німеччини.

Читайте також:

У дзеркалі світових ЗМІ: чи досяжне припинення вогню?

Якщо вам цікавий цей зміст, один із способів підтримати наш сайт — поділитися ним і підписатися на нас: