В Томском политехе если учиться, то по-настоящему и на настоящем уникальном оборудовании. Мы уже писали, что в ТПУ есть единственный в России действующий вузовский ядерный реактор, на котором учатся студенты. Но реактор — не единственная высокотехнологичная учебная установка в ТПУ. Есть и другие, о которых мы расскажем в этой статье, но начнем все же с реактора.
Исследовательский ядерный реактор
Исследовательский ядерный реактор Томского политеха расположился в 17 зданиях. По-простому реактор — это бассейн, в центре которого находится компактная активная зона, которая вырабатывает мощный поток нейтронов и гамма-излучение, направление которого определяют ученые, которые работают с реактором.
Хоть реактор и называется учебным, это действующий ядерный объект, который включен в государственный перечень. Он функциональный, там идут такие же процессы, как на атомных станциях, только в меньшем масштабе. У исследовательского реактора ТПУ мощность — 6 мегаватт, у атомной станции — примерно 1000 мегаватт.
Все, что связано с радиацией, локализуется внутри одного помещения. Оно большое, и все плохие сценарии, которые могут быть реализованы на объекте, локализуются там. Исследовательский реактор в Томске расположен в поселке Спутник в 25 километрах от города. Когда у студентов в расписании появляются пары на реакторе, на них отводится весь день, и к реактору ребят отвозит автобус.
Полупромышленная установка для производства и сжигания композиционного топлива
Установка полного цикла по созданию композиционных топлив в условиях, приближенных к реальным теплоэнергетическим производствам, позволяет моделировать процесс сжигания топлива в топках котельных агрегатов с возможностью контроля и управления технологическими параметрами. На ней проводят полупромышленные исследования композиционных топлив на основе низкосортного сырья, промышленных и коммунальных отходов.
При этом система полностью автоматизирована, что обеспечивает непрерывную регистрацию и управление в широких диапазонах значимыми параметрами и характеристиками протекающих процессов: компонентным составом топлива, коэффициентом избытка воздуха в топке, температурным режимом сжигания топлива, временем его нахождения в камере сгорания, концентрацией антропогенных выбросов в дымовых газах.
Это позволяет студентам-политехникам во время учебной практики познакомиться как с технологическим процессом и сложным оборудованием, с которым им предстоит работать после окончания университета, так и с автоматизированной системой управления на основе микропроцессорных средств автоматизации.
«Я запускаю установку, проверяю работоспособность оборудования, настройку автоматизированной системы. Такая практика позволяет мне близко познакомиться со сложным оборудованием – когда, после окончания ТПУ, я приду работать на производство, то я уже буду понимать, как и что работает, как реагировать и что делать в тех или иных ситуациях. Наша установка оснащена большим количеством датчиков, которые также используются на производстве. То есть, по сути, я не только осваиваю оборудование, но и знакомлюсь с основными принципами автоматизации технологических процессов», – рассказывает студент магистратуры по программе «Автоматизация теплоэнергетических процессов» Дмитрий Пономарев.
Энергоустановка, с которой работают студенты, разработана учеными и инженерами лаборатории тепломассопереноса ТПУ. Сотрудники лаборатории стараются привлекать студентов к работе над этим и другими проектами со второго курса бакалавриата. Например, к проектам и исследованиям в области разработки интеллектуальных систем пожаротушения, авиационных и автомобильных биотоплив, цифровых систем промышленной безопасности, газогидратных энерготехнологий.
Центр аддитивных технологий общего доступа
Первый за Уралом Центр аддитивных технологий общего доступа (ЦАТОД) открыт в Передовой инженерной школе «Интеллектуальные энергетические системы» Томского политеха совместно с компанией-интегратором по аддитивным технологиям Госкорпорации «Росатом» (входит в топливную компанию «ТВЭЛ»). В подразделении учатся студенты и действующие специалисты, а также проводятся исследования с использованием уникального отечественного оборудования.
Там уже установлено уникальное отечественное оборудование для создания изделий аддитивным методом из пластика и металла. Это 3D-принтеры, разработанные и произведенные на предприятиях Росатома, а также другое оборудование от отечественных производителей. Среди них устройство FORA, печатающее методом послойного нанесения расплавленного пластика по заранее установленному алгоритму (FDM), и RusMelt 300M, работающий по технологии селективного лазерного сплавления (SLM — Selective Laser Melting), которая позволяет получать изделия из металлопорошковых композиций.
Сканирующий электронный микроскоп ТПУ
Сканирующий (растровый) электронный микроскоп сверхвысокого разрешения входит в систему центра коллективного пользования вуза. С его помощью можно исследовать морфологию и состав структурных элементов широкого класса материалов с разрешением до 1 нанометра.
Этот микроскоп японского производства позволяет исследовать проблематичные образцы наноструктурных материалов с нанометровым разрешением. Это реализовано за счет двух особенностей: непревзойденной однородности электронного пучка и возможности работы на экстремально низких ускоряющих напряжениях. Ближайший прибор с такими параметрами от того же производителя находится в Москве, а модели аналогов с подобными характеристиками уже не выпускаются ни данным производителем, ни его конкурентами.
Этот микроскоп позволяет ученым увидеть, какие структурные элементы присутствуют в создаваемых ими материалах, как они распределены по поверхности и связаны с ней и друг с другом. С его помощью в ТПУ изучают, например, нанопористую керамику и мембраны, наночастицы, нановолокна и нанотрубки, нанокристаллиты в пленках покрытий. При этом одновременно с морфологическим анализом материала можно проводить элементный, чтобы выяснить, из каких химических элементов он состоит.
Автоматизированный комплекс для изучения сорбции и десорбции водорода
Комплекс для изучения сорбции и десорбции водорода — проект специалистов отделения экспериментальной физики Инженерной школы ядерных технологий. В числе задач, которыми занимается коллектив, — создание технологий производства новых функциональных материалов для нужд водородной энергетики, а также методов получения, хранения и транспортировки водорода. Разработанная политехниками установка является важным инструментом для создания материалов-накопителей нового типа, которые позволяют безопасно хранить водород.
Программное обеспечение комплекса позволяет с высокой точностью определять сорбционные и десорбционные характеристики по водороду различных материалов.
В числе ключевых характеристик установки — высокая степень автоматизации и высокие метрологические характеристики. Благодаря этому ее можно использовать для решения большого спектра материаловедческих задач в области водородной энергетики. Установка может использоваться для изучения и тестирования материалов, предназначенных для создания инфраструктуры водородной отрасли. Еще одно возможное применение — исследование мембранных материалов для выделения водорода из газовых смесей и подготовки водорода высокой степени очистки.