Энергия солнца, ядерный реактор и Тунгусский метеорит: над чем сейчас работают нижегородские учёные
2022–2031 годы в стране объявлены Десятилетием науки и технологий. Поскольку развитие науки возведено в ранг национального приоритета, нижегородские учёные стараются быть в авангарде этой отрасли. Мы подготовили дайджест самых впечатляющих изобретений и открытий, над которыми в последнее время работали наши специалисты.
Минувшим летом премьер-министр России Михаил Мишустин заявил, что в стране в рамках Десятилетия науки отобраны 30 университетов, на базе которых будут созданы инженерные школы нового формата. В конкурсе участвовали 89 вузов из 45 регионов. Победители, представившие наиболее проработанные программы, получат гранты по 84,5 млн рублей. В целом же на создание инженерных школ в федеральной казне на ближайшие 2,5 года заложено свыше 30 млрд рублей. Но это не всё финансирование: до конца текущего года высокотехнологичные компании планируют инвестировать в проект около 4 млрд рублей.
Инженерные школы помогут развитию инновационных производств внутри страны, что обеспечит лучшим выпускникам интересную и перспективную работу.
В число победителей вошли и два ведущих нижегородских вуза: госуниверситет им. Н. И. Лобачевского и технический университет им. Р. Е. Алексеева. В связи с этим губернатор Нижегородской области Глеб Никитин напомнил, что Политех — это опорный вуз Росатома, а ННГУ обладает всем необходимым для проведения радиофизических исследований. Речь идёт об уникальной научной установке «Сура» в Васильсурске. Этот стенд предназначен для исследования околоземного и космического пространства. В мире всего три аналогичных установки: у нас, в США и Норвегии.
Лично участвовал в защите. Отстаивал интересы наших вузов. В ННГУ появится школа «Космическая связь, радиолокация и навигация», в НГТУ — «Школа атомного машиностроения и систем высокой плотности энергии». База для работы просто отличная!
Благодаря созданию инженерных школ российские власти намереваются совершить очередной технологический рывок. И, учитывая разрушение традиционных связей страны с рядом западных соседей, эта амбициозная цель должна быть достигнута как можно быстрее. Свой вклад здесь вносят и нижегородские учёные.
Энергия солнца на службе у нефтехимической промышленности
В университете им. Н. И. Лобачевского снова рассказывают о разработках, достойных фантастических фильмов о будущем. Сейчас наши учёные работают над новым способом очистки нефти — с помощью энергии солнца. Результаты этого исследования уже опубликованы в научном журнале Processes. Сотрудники НИИ химии ННГУ разработали полупроводник, который преобразует энергию солнца в химическую. Это упрощает очистку нефти от серосодержащих соединений, которые вредят оборудованию нефтезаводов и снижают качество нефтепродуктов. Учёные уверены, что применение такой разработки может упростить процессы очистки нефти, сделать их более безопасными и экологичными.
Наши двухлетние исследования направлены на поиск альтернативного способа удаления сернистых соединений из жидких углеводородов и очистки воды от органических соединений. Процесс идёт при комнатной температуре и атмосферном давлении. Это значительно повышает энергоэффективность очистки от соединений серы.
По словам учёных, полученный твёрдый раствор с вольфрамом и молибденом можно использовать в лесохимической промышленности для очистки сульфатного скипидара. Исследования проводятся при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, они направлены на решение задач программы «Приоритет 2030», одним из победителей которой стал университет им. Лобачевского.
Уникальная технология получения ксенона
Технологию производства чистого ксенона из природного газа создали нижегородские химики из ННГУ им. Н. И. Лобачевского и РХТУ им. Д. И. Менделеева. И это на фоне новой задачи, поставленной в июле 2022 года федеральным правительством: занять до 30% мирового рынка чистых инертных газов. Широко востребованный в медицине, микроэлектронике и ракетной промышленности инертный газ ксенон наши учёные планируют получать прямо на месторождениях природного газа.
Сегодня ксенон добывается из атмосферного воздуха как побочный продукт металлургических предприятий. В природном газе ксенона содержится кратно больше, но сейчас он просто удаляется при очистке газовой смеси, так как нет технологии его извлечения. Наша разработка — специальный блок с мембранами и газовыми гидратами, установленный в газовой трубе прямо на месторождении природного газа, улавливает почти 100% ксенона из газового потока, нисколько не мешая его дальнейшей транспортировке. Далее концентрат подвергается глубокой очистке.
Договор об испытаниях с крупнейшим газовым концерном уже заключён.
Софт для контроля за уровнем усталости человека
Учёные ННГУ сильны не только в химии. Киберпсихологи университета запускают новое исследование, в результате которого будет разработано приложение для определения усталости организма человека. В сентябре–октябре 2022 года специалисты вуза проведут эксперименты по исследованию сна и влияния музыки на мозг. Учёные планируют выявить маркеры сонливости, которые будут использоваться при контроле уровня усталости человека, работающего на транспорте и объектах критической инфраструктуры, например, у диспетчеров аэропортов, сотрудников АЭС.
Участникам эксперимента выдадут датчик, который зафиксирует изменение ритмов сердца вечером и во время ночного сна.
Этот эксперимент позволит выявить характеристики ритма сердца перед засыпанием, что даст возможность создать алгоритм для автоматической детекции состояния сонливости по ритму сердца. Такой метод можно применять, например, в транспортной или производственной сферах.
После завершения экспериментов учёные планируют разработать софт и музыкальные тренинги для подбора индивидуальной программы релаксации и коррекции психофизиологического состояния у конкретного человека.
Электросети смогут работать эффективнее
Учёные из Нижегородского технического университета им. Р. Е. Алексеева традиционно сильны в прикладных науках. На этот раз они создали прототип устройства для повышения эффективности работы электросетей. Экспериментальный образец уже внедрён в работу электрической подстанции в Кстовском районе. Универсальное модульное вольтодобавочное устройство автоматически регулирует напряжение линий электропередач, повышая качество электроснабжения. В работе использовались принципиально новые собственные технические решения, эксклюзивные система и алгоритм управления.
Учёные из Политеха использовали полупроводниковую элементную базу, что позволило быстро, безопасно и точно регулировать напряжение. Устройство можно интегрировать в интеллектуальную электроэнергетическую систему России.
Устройство выгодно отличается от электромеханических регуляторов быстродействием, экономичностью и кибербезопасностью. Внедрение данной разработки в распределительные электросети не требует их реконструкции, обеспечивает снижение электрических потерь и повышает пропускную способность линии электропередачи.
НГТУ им. Р. Е. Алексеева является участником Нижегородского научно-образовательного центра: суммарно университет получил на развитие технологии управления электросетями около 18 млн рублей в виде грантов от НОЦ.
Высокотемпературный газовый ядерный реактор
Нижегородские учёные трудятся над созданием высокотемпературного газового ядерного реактора с высоким уровнем безопасности и повышенным КПД. Необходимые научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы выполнят специалисты, подготовленные НГТУ им. Р. Е. Алексеева совместно с ГК «Росатом» в рамках передовой инженерной школы. Такой реактор поможет снизить количество выбросов СО2 в атмосферу.
Конструкторам сейчас необходимо развивать новые технологии. Одним из перспективных направлений является производство водорода, которого на земле достаточно много, но его не так просто извлечь. Его можно получить, к примеру, из воды или из воздуха, но при этом затрачивается колоссальное количество энергии. Ветряных, солнечных или атомных станций для этого не хватит, поэтому мы предлагаем абсолютно новую идею — это реакторы, которые позволяют достичь очень высокого уровня температур, чтобы с их использованием высвобождать и получать водород. Сейчас в России водород производится через сжигание метана, что приводит к серьезным выбросам СО2 в атмосферу. Наш реактор будет лишен этого недостатка. Мы уже разработали и утвердили эскизный проект установки. Сейчас переходим к разработке технического проекта.
Всего в передовой инженерной школе НГТУ сейчас создается 11 новых научных направлений, в рамках которых будет вестись создание технологий, обеспечивающих мировое лидерство ГК «Росатом» в сфере атомной энергетики.
На шаг ближе к созданию национального парка в Нижегородской области
Учёные из Мининского педуниверситета и Русского географического общества нашли в Нижегородской области редкие виды растений, которые могут помочь появлению национального парка в регионе. Специалисты провели ландшафтные исследования в западной части кластера «Поволжский» — это один из пяти кластеров проектируемого нацпарка. В результате обнаружено более 100 видов растений, три из которых занесены в Красную книгу региона: сальвиния плавающая, ракитник Цингера, цмин песчаный.
Открытия и исследования географов позволят признать территорию кластера «Поволжский» заповедной зоной и создать здесь национальный парк «Нижегородское Заволжье».
Такие полевые исследования помогают оценить рекреационную ценность местности. Отмечу, что одна из сильных сторон Мининского университета — инициативные преподаватели, которые не только сами стремятся к новым открытиям, но и передают любовь к науке студентам.
Собраны факты существования кратера Тунгусского метеорита
В августе 2022 года состоялась экспедиция Мининского университета и Института прикладной физики РАН в зону падения Тунгусского метеорита. Учёные смогли обнаружить факты существования кратера, который оставило это космическое тело. Исследования феномена Тунгусского метеорита ведутся около сотни лет. До сих пор никому не удалось обнаружить точное место его падения.
30 августа завершился основной этап экспедиции Мининского университета к месту падения Тунгусского метеорита. После 10 дней автономного путешествия мне удалось выйти на связь из поселка Ванарава. Все живы и здоровы. Не обошлось без трудностей, но все цели экспедиции достигнуты. Более того, обнаружены факты, подтверждающие существование кратера Тунгусского метеорита!
В НГПУ им. К. Минина пообещали вскоре опубликовать результаты экспедиции.
