Предприятие Госкорпорации «Росатом» — АО «НИКИЭТ» — изготовило первую серийную партию высокотехнологичных компонентов для международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР), строящегося на юге Франции. На базе компонентов российского производства будут изготовлены самые теплонагруженные передние стенки бланкета реактора — первой линии защиты реактора и внутрикамерного оборудования от контакта с плазмой.

Несущая конструкция панелей первой стенки бланкета ИТЭР. Источник изображения: АО «НИКИЭТ»

Россия должна изготовить 40 % передних стенок бланкета — это 179 изделий. Со стороны плазмы они покрыты бериллием, а под его защитой будет железоводный блок охлаждения с невероятной производительностью — до 100 кг теплоносителя в секунду. Передние стенки бланкета изготавливают АО «НИКИЭТ» и АО «НИИЭФА». Каждая такая стенка должна выдерживать нагрузку до 4,7 МВт на м². Это сменная деталь реактора, которая будет заменяться по мере износа, что продлит эксплуатацию реакторной камеры до 25 лет или дольше вместо 5 лет, если бы эти модули были несъёмными. Заменять блоки бланкета будет роботизированная система.

Основу передней стенки бланкета составляет несущая конструкция панелей первой стенки (НКПС) бланкета. АО «НИКИЭТ» сообщило об изготовлении первых серийных изделий НКПС. Всего до конца года будет изготовлено 20 таких компонентов. На базе НКПС собирается передняя стенка из защитных панелей, тепловых экранов и системы протока теплоносителя. Эти элементы будут испытывать в термоядерном реакторе колоссальные нагрузки по целому ряду воздействий — от радиационных до химических и тепловых, что требует высочайшей точности изготовления и соблюдения чистоты материалов.

«НИКИЭТ обладает значительными компетенциями и является одним из ключевых производителей компонентов для ИТЭР. Серийное производство изделий осуществляется на собственных производственных участках с применением высокотехнологичного оборудования, что гарантирует их высокое качество и соответствие всем установленным международным стандартам. До конца текущего года планируется завершить первый этап производства компонентов для 20 НКПС», — отметил заместитель главного конструктора по ядерно-физическим системам ИТЭР, начальник отдела разработки бланкетов и систем преобразования энергии для термоядерных реакторов АО «НИКИЭТ» Максим Николаевич Свириденко.

Передняя стенка бланкета, блок охлаждения и модуль бланкета в сборе, а также схема размещения модулей бланкета в реакторе

Разработка, изготовление и отправка уникального отечественного оборудования осуществляется в строгом соответствии с графиком сооружения экспериментального термоядерного реактора. Основной вклад Российской Федерации заключается в разработке, изготовлении и поставке 25 систем будущей установки. Но в какие сроки будет получена первая плазма в реакторе, сегодня можно только догадываться. Вместо продолжения сборки реактора его начали разбирать и ремонтировать.

На конференции TopFuel 2023 в китайском городе Сиане российские специалисты представили топливную сборку для легководных реакторов западного дизайна PWR. В Китае таких реакторов большинство и Россия, как минимум, может стать поставщиком в Поднебесную не просто сырья (урана), а топливных сборок — готовой высокотехнологичной продукции, которой на самом деле нет аналогов с перспективой стать поставщиком едва ли ни для любого реактора в мире.

Источник изображения: «Росатом»

По данным «Росатома», сегодня каждый шестой энергетический реактор в мире работает на топливе российского производства. С 90-х годов прошлого века компания Westinghouse начала предпринимать попытки создать собственный аналог топлива для реакторов советского и, позже, российского дизайна. Сразу зайти со стороны европейского рынка не получилось из-за ненадлежащих рабочих характеристик американского топлива, но прогресс был достигнут на Украине и сегодня, с учётом украинского опыта и благодаря санкционному отсечению России от ЕС, компания Westinghouse начала активно заключать контракты на поставку топливных сборок для АЭС на базе российских проектов в Европе.

«Росатом», со своей стороны, тоже создал основу для поставки топливных сборок для реакторов Westinghouse и подобных. Основным преимуществом российского топлива «западного образца» считается полная независимость цепочек поставок. Процесс от начала до конца проводится в России с соблюдением всех технологических требований. Но и это не всё. Представленные российскими разработчиками топливные сборки имеют усовершенствования, которые позволяют топливу «гореть» дольше и с большей эффективностью.

Иными словами, российская альтернатива позволяет реже проводить процедуру загрузки реактора и открывает возможность работать под усиленными нагрузками. Тем самым эти сборки позволяют вырабатывать более дешёвое электричество, что ещё сильнее подчёркивает статус атомной энергетики, как «зелёной».

Сборки западного образца создаются на базе топлива российского дизайна ТВС-Квадрат (TVSK). Производство сборок топлива «ТВС-Квадрат» развёрнуто на Новосибирском заводе химконцентратов (ПАО «НЗХК», предприятие Топливной компании Росатома «ТВЭЛ»). Сборки прошли полный цикл испытаний в 2020 году в реакторе PWR-900 на энергоблоке № 3 АЭС «Рингхальс» в Швеции. После отработки их направили на независимую экспертизу в научный центр Studsvik в Швеции для проведения послереакторных исследований. Осенью 2021 года центр дал положительную оценку образцам. К сборкам российского производства, отработавшим на «западном» реакторе, не было никаких претензий.

«Топливо TVSK даёт операторам АЭС уникальные преимущества: повышение производственных показателей энергоблоков на базе апробированных решений, повышение эксплуатационной безопасности — и всё это вместе с повышением устойчивости цепочек поставок топлива благодаря полностью независимым техническим решениям Росатома», — подчеркнул руководитель проекта группы программы ТВС-Квадрат АО «ТВЭЛ» Илья Ушмаров.

На днях на Форуме будущих технологий физики из ФИАН вместе с коллегами из Российского квантового центра представили 16-кубитный квантовый компьютер на ионах иттербия. Примерно за минуту компьютер выполнил моделирование молекулы гидрида лития, на что обычному компьютеру потребовалось бы гораздо больше времени.

Квантовый компьютер на ионах. Источник изображения: Фонд НТИ

«У нас всё получилось, — подвел итог вычислениям руководитель «Росатома» Алексей Лихачев, который доверил удалённо запустить вычисления президенту России Владимиру Путину. — Это практическая задача».

Гидрид лития — это неорганическое соединение, которое применяется, в частности, в атомной энергетике, как пояснили в агентстве ТАСС, которое осветило событие.

Согласно плану развития квантовых технологий в России, государство выделило порядка 100 млрд рублей на создание 100-кубитового квантового компьютера к 2025 году. Российские учёные сделали ставку на кубиты из ионов, которые демонстрируют большее время когерентности и, следовательно, дают больше шансов на успешное завершение квантовых алгоритмов с меньшим уровнем ошибок.

Прототип четырёхкубитового компьютера на ионах был представлен в 2021 году. Затем учёные расширили платформу до использования кудитов вместо кубитов — это сродни увеличению разрядности каждого кубита, что позволяет наращивать производительность без увеличения числа физических кубитов. В этом году система разрослась до 16 кубитов. В следующем году учёные обещают представить 20-кубитовый процессор. Возможно в 2025 году 100-кубитовая система и не появится, но если в ход пойдёт увеличение разрядности через кудиты, то план развития квантовых технологий в России вполне может быть выполнен и даже перевыполнен.

В Курчатовском институте создали новый класс материалов на базе кремния и германия, который может стать базой для создания устройств наноэлектроники и спинтроники. Это слоистые структуры из атомарно тонких плёнок наподобие графена, только из кремния и германия. Причём производство из этих материалов можно наладить с использованием существующей промышленной инфраструктуры и установок.

Источник изображения: Курчатовский институт

Свойства новых материалов зависят от количества монослоёв. Производство слоистых структур стало возможным благодаря разработке оригинального метода синтеза с использованием прекурсоров на основе силицена и германена (это кремниевые и германиевые плёнки толщиной в один атом кремния и германия соответственно). Материалы показали широкий спектр свойств от магнетизма с высокой подвижностью носителей заряда до сверхпроводимости.

Традиционный кремний, очевидно, подходит к своему технологическому пределу в микроэлектронике. Вместо управления токами в игру вступают квантовые эффекты, например, туннелирование электронов, что делает работу измельчавших транзисторов непредсказуемой. Для дальнейшего развития отрасли нужны новые материалы и крайне хотелось бы сохранить при этом производственную базу как можно в большем объёме. Использование в основе новых материалов привычных кремния и германия обещает как первое, так и второе.

Интеграция слоистых структур с полупроводниковой платформой обеспечивается при использовании в качестве реагентов кремниевых и германиевых подложек, а в качестве прекурсора в первом случае применяется силицен, а во втором — германен.

«Наш подход позволил создать целые классы новых материалов, обладающих различными функциональными свойствами», — сообщил руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории новых элементов наноэлектроники Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Андрей Токмачёв.

В частности, тонкоплёночный материал SrAlSi на кремниевой подложке демонстрирует сверхпроводящие свойства даже при толщине в несколько монослоёв. Транспортные и магнитные измерения позволили обнаружить переход от трёхмерной сверхпроводимости к двумерной. Материалы EuAl₂Ge₂ и SrAl₂Ge₂ интересны в первую очередь высокой подвижностью носителей заряда. Подчеркнём, что до недавнего времени высокая подвижность носителей и магнетизм считались взаимоисключающими свойствами, но слоистая структура EuAl₂Ge₂ обеспечила возможность для их совмещения в одном материале.

«На наш взгляд, сверхпроводимость и магнетизм этих материалов позволяют существенно расширить возможности при создании устройств наноэлектроники», — прокомментировал это открытие Андрей Токмачёв.

Добавим, статьи по результатам работы учёных удостоились публикаций в высокорейтинговых научных журналах Small и Journal of Materials Science & Technology.

Размеры транзисторов подходят к своему пределу, за которым начинают действовать законы квантового мира. Поэтому с большой вероятностью компьютеры недалёкого будущего будут работать на оптических сигналах. Это будущее пока выглядит неопределенно, как и нет до конца понимания какие материалы, как и для чего нужно использовать. Группа российских физиков дала свой ответ на эти вопросы, для чего подробно изучила нановолокна из фосфида галлия.

Источник изображения: Pixabay

Физики лаборатории функциональных наноматериалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, их коллеги из Алферовского университета, ВШЭ, ИТМО, СПбГУ, Политехнического университета (все — Санкт-Петербург) и Ереванского государственного университета создавали на подложке нановолокна из фосфида галлия, меняя их диаметр и геометрию, после чего изучали оптические и спектральные характеристики образцов.

Алексей Большаков, заведующий лабораторией функциональных наноматериалов МФТИ, рассказал: «Мы показываем, что, используя нитиевидные нанокристаллы, можно делать волноводы размером 100 нанометров — это важный шаг по снижению размеров оптических элементов. Меняя геометрию кристаллов, можно фильтровать свет, который передает волновод, а варьируя их химический состав, можно создавать и наноразмерные источники света для систем на чипе».

Работа учёных была опубликована в научном журнале Small. Главной её ценностью стала демонстрация возможности создавать логические элементы из нановолокон фосфида галлия. Наряду с великолепными оптическими свойствами, этот материал доказал свою эластичность на наноуровне. Так, нанопровода можно было изгибать без возникновения дефектов и они не теряли своих оптических характеристик. Придавая нановолокнам необходимую геометрическую конфигурацию, из них можно создавать не только простейшие волноводы, но также фильтры, резонаторы и другие сложные оптические элементы микросхем.

Алексей Большаков поделился планами: «Мы экспериментально показали и теоретически объяснили, какие размеры должен иметь волновод из фосфида галлия, чтобы поддерживать передачу света. Далее направим усилия на изготовление более сложных оптических элементов: фильтров, интерферометров. Мы можем спектрально разделять оптические сигналы, используя схемы из нескольких наноструктур, что важно для создания логических элементов. Также мы создаем из других материалов волноводы, которые будут работать на других длинах волн света».

Холдинг «Росэлектроника» Госкорпорации «Ростех» разработал серию беспроводных маршрутизаторов «Стрибог», которые способны заменить импортные аналоги. Одна из моделей включает встроенный мини-компьютер, а другая содержит восемь слотов для SIM-карт. Первый вариант найдёт применение дома и в офисе, а второй — в местах с ограниченной или полностью отсутствующей наземной инфраструктурой для передачи данных.

Источник изображения: «Ростех»

Вариант роутера с компьютером вооружён процессором, оперативной памятью и встроенным накопителем. Он подключается к монитору и работает как единый модуль и при этом обладает возможностями маршрутизатора. Установка дополнительного программного обеспечения превращает устройство в ТВ-приставку, работа с которой будет удобна благодаря предусмотренному в устройстве ИК-порту.

Другая модель оснащена восемью слотами для SIM-карт. Это позволяет подключаться к сетям до восьми операторов. Оборудование может работать на приём и передачу от одного автоматически выбранного оператора, скорость работы с которым определена встроенной программой как наивысшая, либо с несколькими операторами с суммированием пропускной способности. Роутер может применяться для организации подключения к интернету на удалённых объектах и даже в движении.

Каждое из изделий построено по модульному принципу и имеет возможность изменения конфигурации под конкретные задачи. Роутеры могут быть оснащены гигабитными портами LAN и WAN для подключения через Ethernet, портами USB 2.0 и USB 3.0, разъемами PCIe и Mini PCIe для подключения внешних модулей, например, видеокарт, звуковых карт или сетевых адаптеров. Непосредственно разработкой роутеров занималось ПАО «Интелтех».

«Специалисты предприятия применили имеющиеся наработки в области систем связи для создания аппаратуры гражданского назначения, которая сможет заменить оборудование таких производителей, как Cisco, D-Link, TP-Link. На данный момент созданы опытные образцы изделий. Устройства позволяют оперативно организовать высокоскоростную беспроводную сеть дома, в офисе, на промышленном объекте», — рассказал генеральный директор ПАО «Интелтех» Михаил Винокур.

Компания «Нейроспутник» представила первую отечественную интеллектуальную роботизированную систему копирования движений нейрохирургов LevshAI («Левша»). «Левша» обеспечит дистанционное проведение эндоваскулярных операций на мозге пациентов в клиниках в разных концах страны, для чего хирургу не потребуется даже выходить из своего кабинета. А в отличие от зарубежных аналогов «Левша» способен передавать хирургу даже тактильные ощущения от работы.

Демонстрация работы комплекса. Источник изображения: zdrav.expert

Доклиническое экспертное тестирование комплекса успешно проведено ассоциацией эндоваскулярных нейрохирургов имени академика Ф. А. Сербиненко. Ожидается начало клинических испытаний.

В соответствии с требованиями времени «Левша» использует искусственный интеллект как до операции, так и во время её проведения. До начала операции платформа создаёт 3D-модель сосудов пациента, что упрощает работу хирурга и минимизирует возникновение осложнений. Во время операции ИИ корректирует дрожь пальцев и выявляет критические ситуации. Обратная связь позволяет хирургам быстро учиться управлять роботом, поскольку руки чувствуют привычные реакции.

Источник изображений: НИТУ «МИСИС»

«Разрабатываемая нами система уникальна, более удобна для медиков и безопасна для пациентов. Более того, в мире не существует систем для дистанционного проведения эндоваскулярных хирургических операций на головном мозге», — сообщила Александра Бернадотт, к.м.н., доцент кафедры инженерной кибернетики НИТУ МИСИС, генеральный директор компании «Нейроспутник».

Оперирующий блок копирует движения хирурга и перемещает катетеры и другие хирургические инструменты по сосудам головного мозга. Контролировать их движение помогает рентгенофлуороскоп и оптические датчики. Встроенный ИИ обрабатывает информацию и передает её на визуальный блок управления «Левши».

Платформа позволяет проводить операции из любой точки мира, что особенно ценно в свете дефицита опытных нейрохирургов. При этом врачи защищены от воздействия рентгеновских лучей. Для визуализации продвижения инструментов по сосудам рентгеновская установка работает непрерывно и хирург быстро набирает дозу, если стоит рядом с пациентом. Наконец, платформа может работать как тренажёр и как инструмент персонифицированной медицинской помощи, что дополнительно усиливается применением искусственного интеллекта.

Более того, в перспективе, для ускорения восприятия информации устройством в критических ситуациях, разработчики внедрят интерфейс «мозг-компьютер», который в 300 раз быстрее распознает мысленные команды, чем движения.

Мэр Москвы Сергей Собянин в своём Telegram-канале сообщил, что сегодня вместе с Президентом России Владимиром Путиным открыл первый регулярный маршрут электрического речного транспорта на Москве-реке.

Источник изображений: Telegram-канал Мэра Москвы Сергея Собянина

Запуск первого маршрута ожидался в 2022 году, но был перенесён на первую половину 2023 года, чтобы проверить инновационные экосуда Ecobus во время зимней ледовой навигации. Электрические речные трамваи или как их иначе называют акваэлектробусы будут эксплуатироваться круглый год. Суда Ecobus имеют стальные корпуса ледового класса.

Уникальные даже для мировой практики электрические речные суда начали ходить между причалами «Киевский» и «Сердце столицы» в районе одноимённого жилого комплекса на Шелепихинской набережной. На маршруте длиной 6,5 км будет 8 электросудов, которые назвали в честь столичных рек: «Синичка», «Сетунь», «Пресня», «Филька», «Сходня», «Раменка», «Яуза» и «Неглинка». Каждое вмещает до 50 пассажиров, есть места для маломобильных граждан.

Основные элементы судов от программного обеспечения до двигателей и корпуса — российского производства. Салоны оснащены информационными экранами и USB-зарядками. Работает бесплатный Wi-Fi. Для велосипедов и самокатов предусмотрена велопарковка. На новых судах пассажиры смогут добраться от Киевского до «Сити» без пересадок и с красивым видом на город и бесшумным ходом примерно за 20 минут.

Управлять парком электросудов будет компания «ВодоходЪ. Пассажирский Порт». С ней заключён контракт полного жизненного цикла на 15 лет. Компания будет заниматься поставкой, ремонтом и обслуживанием судов и плавучих причалов.

Строительством речных электрических трамваев занималась компания ООО «Эмпериум» в городе Отрадное Ленинградской области. Каждое судно Ecobus проекта №ТФРП.401 имеет длину 21 м, ширину 6,2 м, высоту надводного борта 1,29 м и осадку 1,413 м. Материал корпуса: сталь, монокорпус, ледовый класс. Водоизмещение составляет 40 тонн. Экипаж включает два человека, а пассажировместимость — 80 (50 сидячих мест). Движение судну придают два главных двигателя мощностью 134 кВт каждый. Батареи — LFP ёмкостью до 500 кВт⋅ч.

В крейсерском режиме дальность хода составляет до 150 км на скорости 18,5 км/ч. Максимальная скорость — 22 км/ч.

Второй регулярный маршрут «Автозаводский мост — Печатники» длиной 13 км планируется запустить до конца года. «В итоге поездки станут ещё удобнее для жителей 18 районов столицы — это порядка 1,5 млн человек. К тому же использование электрических судов улучшит экологическую ситуацию в городе», — сообщается в телеграмм-канале мэра Москвы.

Источник изображения: https://portnews.ru

До 23 июня включительно проезд на судах будет бесплатным. Затем оплатить проезд можно будет привычными способами: билетом «Кошелёк» карты «Тройка», абонементом «Единый» на 90 и 365 дней без дополнительной платы, банковской картой или по биометрии.

В 2022 году в России впервые за последние 4 года упало количество поданных заявок на разработки в области квантовых технологий. Снижение составило 40 % и оно вызвано санкциями, сообщает «Коммерсант». Частично это связано с запретом на поставки оборудования в Россию, но более значимым может оказаться простой факт ухода российский «квантовых» учёных из публичного пространства, чтобы лишний раз не «светиться».

По данным аналитиков Dsight и инвестфонда «Восход», за 2022 год в России количество заявок на изобретения в области квантовых технологий — связи, датчиков и вычислений — снизилось до 16 против 28 в 2021 году. Из этих 16 заявок 12 было подано в области квантовых коммуникаций.

До 2022 года Россия занимала одно из лидирующих мест в мире по числу разработок в области квантовых технологий. Серия санкций после февраля 2022 года сместила страну на нижние позиции, выдвинув ещё дальше вперёд США и Китай. На учёных из этих стран сейчас приходится 62 % заявок на патенты в области квантовых технологий. Возглавляют эти списки исследователи из компаний Google, Microsoft, IBM и Intel (США), а также D-Wave Systems (Канада) и Origin Quantum (Китай).

Среди подавших в России заявки лидировало представительство японской компании Canon (ушла в 2022 году). Второе место занимал университет ИТМО (Санкт-Петербург), третье — российская «КуРейт» (QRate). Кроме того, квантовыми технологиями в стране занимаются Российский квантовый центр (в числе его акционеров — Газпромбанк) и ряд вузов (МФТИ, МИСиС, ВШЭ). Все они входят в созданный в 2020 году под крылом «Росатома» консорциум «Национальная квантовая лаборатория».

Государственная поддержка квантовой сферы в России включает утверждённый в 2020 году федеральный проект «Цифровые технологии» стоимостью в 23 млрд руб.

По имеющимся данным, в 2023 году российским исследователям выдано 8 патентов по квантовым технологиям, что составляет ровно половину от патентов 2022 года. Это намекает на то, что количество заявок в 2023 году окажется на уровне 2022 года. «Иностранные заявители уже ушли из России (Canon), но отечественные исследователи получают поддержку и продолжают разработки», — отмечают аналитики.

Помимо прямых запретов на поставку в Россию оборудования для квантовых исследований, например, дефицитного криогенного оборудования, специалисты связывают сокращение числа запатентованных проектов с возросшей секретностью, поскольку многие проекты связаны с госбезопасностью.

Сюда же можно отнести публичность. «В текущей обстановке публичное распространение информации может обернуться санкционными ограничениями для компаний и вузов», — сказал научный руководитель Центра компетенций НТИ «Квантовые технологии» на базе МГУ Сергей Кулик. Учёные из России продолжают участвовать в совместных проектах с европейскими и американскими учёными, но предпочитают делать это без особенной огласки. Альтернативой этому становится более тесное сотрудничество с Китаем и Индией.

Главный конструктор реакторных установок атомных станций малой мощности (АСММ) Денис Куликов сообщил, что серийное производство малых АЭС «Шельф-М» мощностью 10 МВт должно начаться с 2032 года. Одна установка «Шельф-М» в течение 60 лет обеспечит подачу электрической мощности 10 МВт и тепловой мощности 35 МВт, и таких модулей может быть несколько, что позволяет гибко масштабировать установки. Тепло и энергия придут во все медвежьи уголки страны.

Вариант устройства реактора «Шельф-М». Источник изображения: Страна Росатом

«В следующем году мы завершаем разработку технического проекта реакторной установки и основного оборудования энергоблока. До 2026 года должны пройти ресурсные испытания основных узлов и элементов конструкции, а к 2027-му планируется начать поставку оборудования на площадку. Работы там должны стартовать заранее, возможно, уже в следующем году», — отметил Куликов, которого процитировали РИА Новости.

Первый атомный энергоблок с реактором «Шельф-М» построят в Якутии в районе золоторудного месторождения Совиное, лицензией на разработку которого владеет Эльконский ГМК — «дочка» горнорудного дивизиона «Росатома». Согласно плану, ввод энергоблока в эксплуатацию запланирован на 2030 год. Эксплуатация блока позволит подготовиться к серийному производству модулей, выпуск которых обещает начаться с 2032 года.

Размеры «Шельф-М» составляют 11 м в длину (диаметр реактора — 8 м). Вес полностью подготовленного модуля вместе с реакторной установкой достигает 370 тонн, что допускает его перевозку с одной площадки на другую, например, на барже. Проект является одним из самых маломощных среди будущих предложений в классе малых российских АЭС. Следующей по мощности ступенькой станет АЭС на реакторе РИТМ-200Н (55 МВт). Установку создадут в якутском поселке Усть-Куйга для Кючусского золоторудного месторождения (2024 — год начало строительства, ввод — до 2030 года). Для совсем скромного потребления будет предложен реактор проекта «Елена АМ» мощностью до 400 кВт. Тем самым Россия будет иметь весь спектр реакторных установок для любых нужд.

На днях представители Института ядерной физики СО РАН сообщили об успешных испытаниях ключевого компонента синхротрона — клистрона. Для российских ускорителей клистроны закупались за границей, но в условиях санкций контракты на поставку были разорваны. Пришлось срочно восполнять пробел, что сделано с успехом — первый отечественный прототип клистрона завершил испытания, и на его основе начали изготавливать серийные изделия.

Источник изображения: Naked Scienc

Клистрон — это базовый элемент линейного ускорителя электронов и позитронов. Например, для синхротрона «СКИФ» необходимо три клистрона в составе ускорителя (линака) и один запасной. Контракт на поставку клистронов был заключён с японской компанией Canon. Первый клистрон был получен до введения санкций, но в поставке трёх оставшихся было отказано. К счастью, задолго до этого российские физики получили работающий клистрон в подарок от Национальной ускорительной лаборатории SLAC в ответ на некую помощь со стороны России, поэтому с конструкцией клистрона российские учёные понемногу знакомились и, вероятно, готовились повторить.

«Мы занимаемся этим направлением более 30 лет, — отметил директор ИЯФ СО РАН академик РАН Павел Логачев, которого цитирует портал Naked Science. — Всё началось с того, что Национальная ускорительная лаборатория SLAC (Стэнфордский университет) отблагодарила нас за то, что мы выручили их в тяжёлой ситуации, и подарила нам свой клистрон. Мы стали учиться с ним работать. Благодаря этим наработкам, а также новым, сейчас, когда возникла необходимость, мы создали собственный клистрон. Это позволило нам стать самостоятельным игроком и ни от кого не зависеть при создании линейных ускорителей, которые востребованы в физике высоких энергий, при создании источников синхротронного излучения и других приложений, где необходима СВЧ-мощность более 50 мегаватт».

По-сути клистрон — это большая электровакуумная лампа, в которой ток электронов от катода к аноду усиливается в 100 тыс. раз. На вход подаётся 500 Вт СВЧ-мощности, а на выходе снимается 50 МВт с током частотой 3 МГц. Изготовленный в России прототип два месяца испытывался с выходом на требуемые 50 МВт и признан готовым для серийного производства. Сам линейный ускоритель для «СКИФА» также испытан работой с клистроном, но для запуска был использован японский клистрон, который, скорее всего, в будущей установке будет резервным.

Клистроны понадобятся не только для «СКИФА». В России будет создано множество синхротронов, для каждого из которых будет необходимо изготовить линейный ускоритель со своими клистронами. В частности, такие установки понадобятся Курчатовскому специализированному источнику синхротронного излучения «КИСИ-Курчатов» (Москва), синхротрону «Русский источник фотонов» («РИФ») на базе Дальневосточного федерального университета, синхротрону «СИЛА» на базе Института физики высоких энергий имени А. А. Логунова (Москва), а также для коллайдера Супер С-тау фабрики, источника комптоновского излучения в Сарове и источника нейтронов в Дубне.

Источник изображения: ИЯФ СО РАН

Добавим, рабочим инструментом в синхротронах является не поток (пучки) электронов и позитронов, а генерируемое ими интенсивное рентгеновское излучение. В процессе рассеяния вторичного рентгеновского излучения в изучаемых образцах — материалах и биологических образцах — удаётся с высокой детализацией изучать их строение. Это необходимо для поиска перспективных материалов и разработки лекарств, а также для множества других приложений.

Также каждый клистрон стоит приличных денег — до $20 млн за каждый. Теперь Россия может не только обеспечить себя этими инструментами, но и выставит их на мировом рынке по ценам ниже конкурирующих предложений.

Самый «чистый» водород производится из воды методом электролиза с использованием электричества от возобновляемых источников. Но энергетически это очень затратное мероприятие, которое российские учёные обещают ощутимо улучшить, повысив его энергоэффективность до двух и более раз. И поможет в этом простейший лазер.

Источник изображения: Портал «Атомная энрегия 2.0»

Изобретение представили исследователи из кемеровского ФИЦ угля и углехимии СО РАН. Доклад опубликован в журнале Hydrogen Energy и свободно доступен по ссылке. Учёные предложили оригинальное решение. Вместо того чтобы пропускать ток большой силы через электроды электролизёра и страдать от потерь, предложено облучать объём воды лазером.

В воде создаётся суспензия в виде наночастиц алюминия. Лазерный луч свободно проходит сквозь толщу воды и работает исключительно на поверхности наночастиц. Это разрушает защитный оксидный слой на частицах и обнажает металлический алюминий для вступления в химическую реакцию с водой, в результате которой начинает выделяться чистый водород.

Согласно проведенным расчётам, затраты электроэнергии на получение 1 кг водорода могут быть снижены до 15–17 кВт·ч, тогда как в классическом электролизёре они могут достигать 40 кВт·ч и более. При этом появляется возможность создавать компактные и относительно недорогие модульные генераторы водорода, для работы которых хватит сравнительно маломощных полупроводниковых лазеров.

Побочным продуктом процесса станут оксиды алюминия, которые можно использовать для производства адсорбентов, керамических материалов и других материалов.

Сообщается, что лаборатория ракетных двигателей Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ приступила к огневым испытаниям первого прототипа нового плазменного ракетного двигателя LENA (Linear Electromagnetic Nonstationary Accelerator). Разработка опирается на опыт создания плазменных ракетных двигателей VERA пониженной мощности для кубсатов. Новые двигатели будут приводить в движение на порядок более тяжёлые спутники массой до 100 кг.

Источник изображения: МИФИ

Плазменные ракетные двигатели VERA приводят в движение кубстаты массой до 4 кг. Их испытания были завершены весной 2022 года, а уже в августе на орбиту были отправлены первые наноспутники на двигателях VERA. Плазменные ракетные двигатели не отличаются значительным удельным импульсом, но зато могут долго создавать стабильную тягу, позволяя спутникам совершать длительные манёвры на орбите, включая финальный аккорд — сведение отслуживших своё аппаратов с орбиты, чтобы не множить космический мусор.

Плазменный двигатель LENA призван перемещать ещё более тяжёлые спутники — массой от 10 до 100 кг. Его мощность будет достигать нескольких десятков ватт против нескольких ватт, доступных двигателям VERA. Также двигатели LENA будут характеризоваться повышенным удельным импульсом, и более высокой тягой, как и возросшим запасом рабочего тела.

От двигателей подобного типа (абляционных импульсных плазменных двигателей рельсовой геометрии) двигатель LENA отличается наличием магнитной системы. В настоящий момент специалисты проводят работы по её оптимизации. Ряд её конфигураций уже испытан и настала очередь новых испытаний.

Плазменные двигатели также имеют перспективу для экспедиций в дальние уголки Солнечной системы особенно в сочетании с силовыми ядерными установками. Поэтому их разработкой заняты специалисты всех ведущих космических держав.

В Москве на выставке «Металлообработка-2023» Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет (СПбГМТУ) совместно с компанией «Русатом – Аддитивные технологии» представили самый большой в России 3D-принтер на базе технологии прямого лазерного выращивания (ПЛВ/DMD). Размеры напечатанной детали могут достигать 2,2 × 1 м, а вес — 8 т. Новинка найдёт применение в высокотехнологичных отраслях промышленности — атомной, авиационной, судостроительной и космической.

Источник изображения: СПбГМТУ

Сам принтер создан в «Корабелке», хотя вклад в его разработку внесли специалисты как СПбГМТУ, так и «Росатома». Установка уже произвела фрагмент выгородки внутрикорпусного устройства энергетического ядерного реактора оптимизированной конструкции высотой 1 м с применением двух непрерывно работающих технологических инструментов установки ПЛВ. Проще говоря, принтер печатает двумя роботизированными головками, которые настроены так, чтобы не мешать друг другу.

Работа парой печатающих устройств кратно ускоряет изготовление модели. При применении порошковых материалов из никелевых сплавов, нержавеющих и жаропрочных сталей скорость печати достигает 2,4 кг/ч, так что на печать 8-тонного изделия уйдёт 4,5 месяца непрерывной работы. Модель получается без крупных пор, посторонних вкраплений и трещин. Подобный метод изготовления крупногабаритных металлических изделий будет крайне эффективен по расходу сырья и открывает путь к созданию изделий из композитных материалов и сплавов.

«Прямое лазерное выращивание — это российская технология DMD-класса, которая отличается более высокой производительностью и существенно большими габаритами изделий. Наша совместная разработка — это первая подобная установка, где могут одновременно работать несколько инструментов по выращиванию, не мешая друг другу своими температурными полями», — прокомментировал работу ректор СПбГМТУ, директор и главный конструктор Института лазерных и сварочных технологий Глеб Туричин.

«Росатом имеет масштабную программу внедрения аддитивных технологий, и создание новой ПЛВ-установки — это отправная точка для широкого применения 3D-печати в российском машиностроении», — добавил генеральный директор ООО «РусАТ» Илья Кавелашвили.

В науке нет единого мнения и стройной теории, которая могла бы привести к открытию сверхпроводимости при комнатной температуре и обычном давлении. Удивительно, учёные знакомы со сверхпроводимостью свыше 100 лет, но поиск новых материалов всё ещё идёт наугад. Поэтому открытие группы российских и китайских учёных обещает чуть больше удачи в поиске практической сверхпроводимости — они обосновали, где и как лучше её искать.

Источник изображения: Pixabay

Если говорить о работе в целом, результаты которой удостоились публикации в престижном издании Nature Communications, то исследователи из Цзилиньского университета, Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления (Китай) и Сколковского института науки и технологий синтезировали полигидрид лантана-церия — вещество, которое может упростить дальнейшие исследования сверхпроводников. На примере этого материала учёные показали, как можно менять кристаллическую структуру материала, чтобы двигаться как в сторону снижения рабочего давления сверхпроводника, так и по пути повышения рабочей температуры.

Полигидриды — это вещества с очень высоким содержанием водорода. В эту группу, в частности, входит текущий рекордсмен по высокотемпературной сверхпроводимости — полигидрид лантана LaH₁₀ с критической температурой −23 °C. К сожалению, он нестабилен при давлении меньше 1,5 млн атмосфер. С другой стороны есть купраты. Среди них сверхпроводник, который работает при обычном атмосферном давлении, но при этом требует охлаждения до −140 °C.

Традиционно поиски сверхпроводящего материала среди полигидридов лантана и церия велись раздельно. Между тем, атомы этих веществ могут заменять друг друга в кристаллической решётке. Это позволяет находить такие комбинации, которые будут стабильными в смешанном составе, тогда как по отдельности они остаются нестабильными. Тем самым смешанные составы полигидридов лантана-церия могут подбираться таким образом, чтобы они показывали сверхпроводимость при более высокой температуре и более низком давлении. Так шаг за шагом можно выйти на желаемую комнатную сверхпроводимость, хотя от полигидридов, в целом, именно этого учёные не ожидают.

В своей работе российские и китайские учёные показали, что комбинированный материал показал устойчивость при давлении 1 млн атмосфер и охлаждении до −97 °C, хотя первоначальная структура (LaH₁₀) была стабильна лишь при 1,5 млн атмосфер и охлаждении до −140 °C. При этом добавление до 30 % церия к базовому составу придало атомарной структуре вид, свойственный гексагональному кристаллу CeH₉. Таким образом, комбинируя составы можно двигаться в сторону практической сверхпроводимости, уверены учёные.

«Полигидриды — настоящее эльдорадо для фундаментальных исследований сверхпроводников под давлением, — сказал один из авторов работы профессор «Сколтеха» Артём Оганов. — И в своей работе мы, с одной стороны, проверяем и совершенствуем приёмы и инструменты, необходимые для поиска сверхпроводников в широком смысле. С другой стороны, мы нашли сравнительно неприхотливый материал для дальнейших исследований».

На очереди исследование других полигидридов — кальция, иттрия, лантана и магния.