Во время недавнего визита в Пермь Министр науки и высшего образования РФ В.Н. Фальков ознакомился с работой Института механики сплошных сред УрО РАН. Министр осмотрел лабораторию Технологической гидродинамики. Здесь ему показали Натриевый испытательный стенд, на котором проводятся приемочные испытания аппаратов для Белоярской АЭС и продемонстрировали результаты работ с жидкими металлами. Достижения пермских ученых были высоко оценены. Наш рассказ — о развитии и становлении в Перми магнитной гидродинамики.
Продолжение. Начало здесь:
ПЕРМСКАЯ МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА [1]- фрагменты ее истории
ПЕРМСКАЯ МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА [2]- фрагменты ее истории
ТЕХМИНИМУМ ДЛЯ ГУМАНИТАРИЕВ [2]
Очень грубо говоря, ученые решают уравнения. Такие же, какие каждый решал в свое время на уроках математики. Например, уравнения движения, которые в школе называли задачками на время-скорость-расстояние. Правда, с некоторыми усложнениями. Движение может быть неравномерным, и тогда скорость уже не будет постоянной, а станет зависеть от времени, то есть, появится ускорение. Движение может быть криволинейным, тогда появится еще одна разновидность ускорения. Захочется еще определить силы, которые действуют на движущееся тело, например, на автомобиль: сопротивление воздуха, сопротивление трения, профиля дороги (идет он на подъем или катится с горки). А если это не автомобиль, а ракета, то надо учесть, что не будет постоянной и масса, которая ежесекундно меняется по мере расхода топлива. Мало того, будет меняться и ускорение свободного падения, по мере удаления от Земли. А если автомобиль или ракета будут не твердым телом, а жидким, то вступают в действие еще множество параметров, меняющихся не только в зависимости от какого-то одного фактора, но и в зависимости друг от друга.
В гидродинамике уравнения движения жидкости определяются системой дифференциальных уравнений в частных производных (уравнения Навье-Стокса), в которой переменные (физические величины, такие как плотность, вязкость, температура и т.д.) меняются как по времени, так и в зависимости друг от друга. Аналитического решения (путем преобразования с помощью ручки или карандаша на бумаге) эти уравнения пока еще не имеют. Поиск такого решения является одной из семи математических проблем тысячелетия, которые определил Математический институт Клэя (США) в 2000-м году. За решение каждой из семи проблем обещано вознаграждение в размере 1 млн долларов. И это внушает некоторый оптимизм. Поскольку из 23 проблем, выдвинутых Гилбертом в 1900 году, к концу столетия 22 оказались решены, и только одна - Гипотеза Римана - вошла в список задач тысячелетия.
Несмотря на отсутствия аналитических решений, ученые всего мира широко используют в своей деятельности уравнения Навье-Стокса. Выход из безнадежной ситуации заключается в том, что для каждой конкретной задачи эти уравнения преобразовываются, некоторые составляющие исключаются, как незначительно влияющие или вообще не влияющие на конечный результат. В магнитной гидродинамике к уравнениям Навье-Стокса добавляются еще уравнения электродинамики. Все это надо решать совместно. Полученная таким образом система уравнений представляет собой математическую модель конкретного процесса или явления. Решается она численными методами, алгебраически, путем сложных и зачастую длительных вычислений по специальным программам на мощных компьютерах. Полученный результат называют цифровым двойником процесса или явления.
Вот, собственно говоря, это и есть упрощенный ответ на вопрос: «Что они там считают?» Но если у кого-то «душа жаждет просвещения» (Н. Гоголь, «Ревизор») он может продолжить акт познания. И поинтересоваться. КАК они считают.
КАК СЧИТАЮТ УЧЕНЫЕ*
Звездочкой (*) отмечен фрагмент материала, в принципе доступный для понимания.
И.В. Колесниченко, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией технологической гидродинамики Отдела физической гидродинамики ИМСС УрО РАН:
- Время бежит. Прогресс развивает какие-то чудовищные темпы. Компьютерная техника в то время, когда я только приходил в науку, была на том еще уровне. Но нам-то казалось, что это настолько здорово, что и мечтать о лучшем невозможно. Появилась возможность реально что-то посчитать. А сейчас есть возможность не что-то посчитать, а хоть что. Абсолютно все. Инструменты есть. Надо только освоить их «до глубины души». Это, конечно, не просто. Они настолько сложны, что перед каждым стоит выбор: либо ты специализируешься и уметь считать одну-две задачи, но зато прекрасно считать. Либо ты осваиваешь весь программный расчетный комплекс хотя бы до уровня понимания, как он работает. Это нелегкий выбор, он диктует всю твою жизнь на несколько лет вперед. При этом, выбор может быть правильным. А может и неправильным.
- Будем считать ваш выбор правильным. Но все же - о том, как вы считаете? С чего все начинается?
- Ну, условно говоря, приезжает представитель металлургического завода. Ему надо достать из тигля расплавленный металл, например, магний, и разлить его в слитки. Первый способ - переливать черпаками - мы рассматривать не будем. Хотя, может быть, именно он побудил представителя обратиться к нам: ковш черпака в процессе переливания растворяется и загрязняет магний. И вот представитель ставит нам задачу. Допустим, жидкий металл надо поднять на высоту в два метра и обеспечить расход (скорость перекачивания) 500 килограммов в час.
У нас есть идея. Выглядит она так. Насос - это труба, заполненная жидким металлом. С помощью тех или иных устройств в этой трубе создается сила. Нам необходимо рассчитать ее. Она должна быть больше, чем перепад давления, который надо преодолеть, чтобы поднять металл. И есть другая сила, которая мешает этому процессу. Это сила трения металла о стенки канала, гидравлическое сопротивление. При медленных течениях она слабая, но с повышением производительности - возрастает. И, например, в насосах, которые мы делаем для Росатома, силы сопротивления играют значительную роль. Дальше надо подобрать материал трубы, ее диаметр, толщину стенки. И поскольку мы делаем не механический, а электромагнитный насос, надо подобрать параметры индуктора - устройства, создающего переменное магнитное поле, которое создает (индуцирует) в жидком металле переменный ток. В результате взаимного воздействия магнитного поля и электричества возникает электромагнитная сила, которая и движет металл.
- Все просто. Что дальше?
- Нет, это еще не все. Если нас не ограничивать, мы можем создать нечто грандиозное, большое. И оно, скорее всего, будет работать. Но окажется не нужным предприятию. В первую очередь, надо думать о себестоимости продукции, то есть, потребляемая мощность должна быть наименьшей, насколько это возможно. Поскольку на предприятиях принято напряжение 380 вольт, то снижать мощность можно только уменьшением тока. Меньше ток - меньше электромагнитная сила, значит, и производительность насоса. Есть и другие ограничения - по массе, по габаритам. Очень существенны тепловые ограничения. И еще множество других. И вот когда мы сложим все эти ограничения, то у нас получится что-то не такое грандиозное, даже совсем небольшое, которое может и не справиться с задачей. И вот тогда надо начинать считать.
Выбор параметров делается с помощью математического моделирования. Таких параметров набирается около десяти. Мы знаем, в каком диапазоне можно менять каждый из них. Задача - найти наиболее эффективное их сочетание. Это называется многокритериальный поиск. Или по-научному: поиск по многомерному пространству решений.
Мы уже знаем, что каждый электромагнитный насос - это труба. Я задаю сначала параметры этой трубы - радиусы, внешний и внутренний, длина. Программа рисует этот цилиндр. Затем следуют новые параметры - труба изготовлена из нержавеющей стали, вводятся ее свойства: плотность, теплопроводность, электропроводность. Внутри трубы находится жидкий металл, допустим, магний. Это цилиндр, длина которого совпадает с трубой, а диаметр равен внутреннему диаметру трубы. У него свои свойства: электропроводность, теплопроводность, вязкость. Получилась простейшая конструкция - внутри жидкий металл, а снаружи нержавеющая сталь. С таких параметров я и стартую, используя так называемые решатели. Раньше считал сам, а сейчас использую коммерческие решатели. Решатели - это программы, которая приобретается за деньги. Они настолько сложны, что их под силу создать только коллективам ученых или даже научным институтам.
- Что делает решатель?
- Для начала он рисует объемное изображение. Это позволяет увидеть, как это все выглядит, проверить себя. Потом решатель превращает объемное изображение в чертеж. Это дает возможность проверить, что все размеры правильны, убедиться в том, что программа тебя поняла. А дальше, собственно говоря, и вступает в дело решатель. Тут начинает работать механика или электродинамика сплошных сред.
Механика - это набор математических инструментов, которые позволяют изучить процессы в таких системах. Более сложных, конечно. Но мы-то взяли самую простую систему. Труба, и по ней течет металл. Сколько втекает, столько и вытекает. И процесс непрерывный. Для такой простой задачи есть и аналитические решения. Они работают до тех пор, пока я не начал учитывать шероховатость стенок. Пока я не сказал, что у нас не чистый магний, а магний с какой-то грязью, с примесями и окислами. Пока не сказал, что у нас труба не прямая, а изогнутая. Тогда аналитика пасует.
Но вернемся для понимания к простой трубе. Следующий шаг после рисования и черчения следующий. Компьютер разбивает систему на очень маленькие кубики. Как говорят, разбивает ее на «конечные элементы». Наподобие лего-конструктора. То есть создает сетку. Разбивается и труба и текущий в ней магний.
От автора. Вспоминая о наиболее благородной, но не отягощенной физикой и математикой части моей читательской аудитории, на всякий случай, считаю необходимым уточнить: трубы и текущего в ней магния пока нет. Все делается мысленно, если возможно такое слово отнести к работе компьютера. А теперь вернемся к увлекательному монологу И.В. Колесниченко.
- Итак, тубу и магний покрошили на кубики. Но мы забыли, что кроме гидродинамической задачи, мы решаем еще и эдектромагнитную. Поэтому я создаю вокруг трубы из нержавейки еще одну внешнюю трубу, которая заполнена воздухом. В воздухе вокруг нержавеющей трубы, ну, и сквозь нее, распространяется магнитное поле. Воздушная труба тоже разбивается на кубики.
А теперь немного поговорим о началах науки о сплошных средах. Суть в том, что условно внутри каждого кубика все свойства одинаковы. Они меняются скачком по мере перехода от одного кубика к соседнему. Чем мельче произведено разбиение на кубики, тем меньше будет скачок. Тем плавнее будет описан процесс.
И дальше изучается то, что мы хотим изучить. В нашем случае - течение жидкого металла. Этот процесс описывается дифференциальными уравнениями в частных производных. То есть мы можем написать связь между электромагнитной силой, давлением и скоростью для каждого кубика. Плюс к этому, можем написать, как связаны эти параметры между соседними кубиками. И дальше, очень упрощая, компьютер перебирает все кубики и, зная уравнения, связывающие кубики между собой, может находить решения - то есть, к какой скорости и к какому давлению данная электромагнитная сила приведет. Так, перебирая один за другим ряды кубиков, компьютер добирается от одного торца до другого. Параллельно он перебирает кубики и в поперечном направлении.
И он получает результат, что в торцах при заданном расходе мы получаем скорости, допустим, по 1 метру в секунду. В поперечном направлении - у стенок ноль, а на центральной оси трубы тоже 1 метр в секунду. Все прекрасно. Компьютер получает параболу распределения скоростей в поперечном сечении. Это известная парабола пуазейлевского течения. То есть, ламинарного, спокойного.
Но в реальности там будет турбулентное течение. Это процесс архисложный, с кучей всяких колебаний, вихрей и вихорьков. Но при этом все движется в одном направлении. И этот сложный хаос мешает движению. Из-за него повышается вязкость. Ее называют турбулентной вязкостью. Это не свойство материала, то есть, магния, а свойство течения. Течение настолько быстрое, что оно разбивается на мелкие вихри, которые бегут вперед, обгоняя друг друга и, перемещаясь, мешают друг другу. И это тоже описывается с помощью специальных уравнений, с помощью специальных подходов моделирования для каждого кубика. Здесь в каждом кубике турбулизация даст какую-то добавку к вязкости.
И дальше расчет идет эволюционно. Мы берем время и разбиваем его. Допустим, нам надо сосчитать 1 час работы. Мы разбиваем его на 3600 частей и получаем шаг по времени в 1 секунду. То есть наши кубики будут еще по времени меняться. Это необходимо, потому что в любом уравнении, которое описывает процесс изменения чего-то, есть производная по времени (даже в простом законе Ньютона). И вот мы производим разбиение времени на шажочки - это называется шаг по времени. (Ребро кубика - это шаг по координате). То есть сетка у нас получается и по пространству и по времени. И мы считаем, что произойдет за секунду (как изменится скорость и давление). Потом - за следующую секунду, и так далее. И у нас плавные и непрерывные в реальности поля заменяются дискретным набором точек. Но в силу того, что все разбито на очень мелкие частички, то получится, что как будто бы все плавно.
Так и решает задачу компьютер. Я могу руками написать это решение, то есть написать программу. Да и писал раньше. Но сейчас уже есть программы, которые реализуют это на очень высоком уровне. При этом они распараллеливают решение на много процессоров для уменьшения машинного времени.
МУКИ ПОИСКА
- Интересно, сколько же раз компьютер решает систему дифференциальных уравнений?
- Например, для трубы квадратного сечения в 10 сантиметров, длине в 1 метр и шаге по координате 1 миллиметр количество кубиков будет 10 млн штук. При шаге по времени в 0.1 секунду для процесса, происходящего в течении 10 секунд - получается 10 млрд. Так очень грубо можно оценить количество расчетов.
- И на этом - все?
- Нет, все только начинается. Когда программа посчитала, она вам скажет, допустим, что после действия насоса в потоке на входе канала давление было 2 атмосферы, а на выходе стало 1. Куда делась одна атмосфера? - Она ушла на преодоление турбулентного трения и трения жидкого металла о стенки трубы. Тогда программе задается команда найти такой радиус канала и параметры насоса, чтобы давление на выходе было требуемые, например, полторы атмосферы. Программа перебирает варианты и получает решение.
Все это - упрощенная версия. На самом деле поиск идет по многим параметрам, не по одномерному, а по многомерному пространству. Там уже решение находится разными подходами. Есть такой метод деформируемого многогранника. Есть метод градиентного спуска. Эти многомерные поиски разработаны еще в 19 веке.
Есть еще такой раздел науки, как стохастическая оптимизация. То есть мы говорим, что параметры не просто точные, а как в квантовой механике, точные, но с некоторым доверительным интервалом. Положим, давление чуть больше или чуть меньше. Или ток может скакать, меняться, от 10 до 15 ампер... Не будем вдаваться в подробности, это все в принципе не считаемое никакими аналитическими средствами. Это только компьютерное моделирование.
Дальше я составляю программу для поиска правильных параметров. То есть, размеров, силы тока, количества витков, если есть какие-то обмотки, толщины железных элементов ферромагнетиков. Иногда учитываются и температурные изменения. Это важно, потому что «ползут» свойства, зависящие от температуры. Плотность, например. Мы прекрасно знаем, что зависят от температуры электрическая проводимость, теплопроводность. И это отражается на всех процессах. И это, если представляете, достаточно большой длительный поиск. Это называется многовариантные расчеты. Длительный поиск - это не меньше двух недель машинного времени. Все зависит от сложности рассчитываемого аппарата и от мощности компьютера.
ВЕРИТЬ ИЛИ НЕ ВЕРИТЬ
Тут в объяснения включается Р.И. Халилов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории:
- После всего этого мы сидим, смотрим друг на друга и на результаты и говорим, что теперь мы верим этим параметрам. Или не верим. Говорим, что риск есть, но деваться некуда - берем эти. И дальше начинается конструкторская работа.
Теперь нам нужна реальная труба. Ее надо купить, но продаются трубы далеко не всех тех размеров, которые мы захотим. Есть стандартные наборы разных диаметров. То есть, в процесс научного поиска внезапно включается снабженец. Он и сообщает, какие трубы выпускает промышленность. Затем подключаются институтские мастерские. Ты их спрашиваешь. можете ли вы вот тут сделать так, а вот тут сяк. Они отвечают - не можем. У нас станок трубу диаметром больше 200 миллиметров не зажимает. И ты начинаешь раздумывать: искать ли подходящий станок на стороне, либо еще раз все пересчитать на другой диаметр, но сэкономить на этом несколько сотен тысяч рублей.
После решения подобных вопросов начинается настоящий поиск, в прямом смысле этого слова. Когда с трубой мы определились, начинаются закупки. А закупки - это часто длительный процесс. К тому времени, когда их привезут, надо иметь чертежи. И вот после этого, когда определились из чего все будет делаться, начинается конструкторская проработка. Нужна не просто труба, а труба с фланцами, с держателями, которые надо к ней приварить. Теплоизоляция должна как-то удерживаться, в каких-то чехлах, кожухах. Все это на какой-то раме. А рама может быть стальная, по ней еще может, не дай Бог, ток замкнуться, значит нужны электроизоляторы.
И от той эталонной математической конструкции в реальности остается нечто похожее на нее. Естественно, все конструкторские доработки могут повлиять на результат. И их не всегда можно даже учесть в расчетах, и поэтому все расчеты делаются с запасом, А какой нужен запас - это определяется опытом. Самая главная ценность опытного специалиста - определить, каким должен быть запас. Чтобы при конструировании и изготовлении... А изготовление тоже неточное. Трубу заказали такую, а в результате она пришла немного овальная, внутри не все идеально, это тоже повлияет на результат.
Для этого делаются длительные фундаментальные изучения подобных процессов. Как влияют разные там отклонения, оснастка. Овальность, кстати, - самый простейший пример. Это все решается. Причем, это не самые сложные задачи. Это можно сказать, простые задачи.
- Ну, вот вы получили цифровой двойник насоса и его реальное воплощение. Насколько совпадают расчетные результаты с реальными?
- Всякий раз - по-разному. Бывает, мы укладываемся в 5 процентов отличия. Это блестяще, прекрасно просто. Чаше всего - в 10 процентов. Это тоже хорошо. 20 - похуже, но и с этим тоже можно жить. 30 - уже многовато. 50 - совсем плохо. Но тут мы будем знать, что модель завышает в 2 раза. И что-то предпримем.
«МОЛОДЫЕ» И «ВЗРОСЛЫЕ»
Обратимся опять к хронологии. В соответствии со Стратегией научно-технического развития Российской федерации и директивой Министерства науки и высшего образования России по всей стране с 2016 года стали создаваться молодежные лаборатории. Большую часть коллективов в лабораториях должны составляли молодые исследователи в возрасте до 39 лет. Это аспиранты, инженеры-исследователи, научные сотрудники, студенты и выпускники вузов. «Молодежное научное поветрие» захватило и Пермь. И на базе лаборатории физической гидродинамики такая лаборатория была создана.
Спустя пару лет (директор ИМСС в то время) академик РАН, научный руководитель Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН, член Президиума УрО РАН доктор физико-математических наук Валерий Павлович Матвеенко сказал, что из десятка созданных в Перми молодежных лабораторий наиболее успешной и понятной, работающей эффективно, результативно и неформально, стала молодежная лаборатория технологической гидродинамики Института механики сплошных сред.
Чем это можно объяснить? Наверное, тем, что в ИМСС не пришлось искусственно, руководствуясь только возрастными параметрами, создавать новый коллектив. Он уже был сформирован, был молодым и достаточно подготовленным. И еще, конечно, тем, что молодежная лаборатория была создана на базе серьезной научной школы Пермской гидродинамики, о которой мы так подробно рассказали выше. Возглавили работу Илья Колесниченко и Руслан Халилов.
- Они в паре очень хорошо работают, - говорил П.Г. Фрик. - У них все получается, пусть так и будет.
Руководство «на пару» - способ не совсем обычный. Но они демонстративно такой способ подчеркивали и упрямо придерживались. Так лучше для дела. Пока один в командировке у заказчика, текущая работа не останавливается. Все станет понятно, если заменить понятие «Единоначалие» на понятие «Взаимозаменяемость».
Шло время, и вскоре лаборатория переросла свою первую молодость. В структуре ИМСС пришлось вносить изменения. Лаборатория физической гидродинамики, в составе которой была «молодежка», превратилась в Отдел физической гидродинамики. А молодежная лаборатория обрела «взрослый» статус и теперь занимает место в структуре Отдела как «Лаборатория технологической гидродинамики». Возглавил ее Илья Колесниченко. Руслан Халилов стал заместителем директора ИМСС по связям с промышленными предприятиями, не оставляя при этом и работу в лаборатории.
- Что отличает Илью Колесниченко, так это обстоятельность, - говорит П.Г. Фрик. - Это его стремление обрести весь комплекс знаний и умений, необходимый для работы. Он овладел не только математическим моделированием, это у нас многие умеют делать, но и конструированием. Он когда-то успел освоить конструкторские пакеты. И все устройства, которые от нас обычно уходят на конструкторскую проработку, он делает сам. И еще, по части обстоятельности. Его, например, бесполезно просить быстренько дать для отчета короткую справку с прикидочными сроками исполнения работ. Он запрется у себя. и через неделю принесет отчет на пятидесяти страницах с точным указанием сроков. Вы посмотрите на его сто. И, скажем, на мой. У меня, вы видите, гора всяческих бумаг. Я их не прячу из боязни что-то забыть. Он ничего не забывает. У него - стол с чистой столешницей, на которой лежит один листок бумаги - тот, с которым он сейчас работает. Предыдущие листки сочинения лежат в ящике. А в другом - чистые, которые займут место текущего, когда тот будет заполнен.
Думается, такая обстоятельность и обожествление точности как нельзя кстати пришлись в работе с предприятиями Росатома, у которого именно такие жесткие требования к исполнителям, такие жесткие, что не каждый это выдерживает.
- Молодежи у нас по-прежнему много, - рассказывает И.В. Колесниченко. - Приходя и аспиранты, и студенты. Даже первокурсники. Осваиваются, привыкают, а потом и подключаются к исследованиям. Студенты затем защищают дипломы, аспиранты - диссертации. У нас уже несколько кандидатов, защитившихся по нашей тематике. Некоторые, правда, защитившись, уходят.
- Почему?
- Сложный вопрос. Ну, вот есть такое движение: Slow life», «Медленная жизнь». Оно призывает своих последователей сознательно отказаться от суеты и беготни, найти золотую середину между делами и необходимыми для человека удовольствиями, такими как, например, приятная прогулка по городу или посиделки в хорошей компании. Все хотят так жить. А у нас жизнь напряженная. Чтобы хорошо зарабатывать - ну, на уровне того, что может предложить человеку IT-сфера - надо работать непрерывно, много, и в выходные, и на износ даже. Не все так могут, не все хотят.
КАК УХВАТИТЬ ЗВЕЗДУ С НЕБА
Рассказывали, что приходящие в лабораторию студенты время от времени, тяжело вздыхая, задают вопрос: « Илья Владимирович, ну, когда же мы будем заниматься звездами и галактиками!»
- Что вы им отвечаете? - спрашиваю у И.В. Колесниченко. Он усмехается и говорит:
- Когда научитесь считать гидродинамику изогнутого канала.
- Выходит, чистой наукой вы не занимаетесь? Только прикладными задачами?
- Смотря что считать чистой наукой. Есть прикладные задачи, которые тесно связаны с фундаментальными. Часто возникают неразрешимые ситуации, сложные явления, которые мы не понимаем. Всегда есть возможность обратиться к Петру Готлобовичу Фрику. Это ученый с мировым именем, заведующий Отделом физической гидродинамики ИМСС, руководитель международной научной конференции. Когда нужны его компетенции, его опыт и знания, он подключается.
- Когда идет поиск конструкции, мы углубляемся внутрь тех процессов, которые там сидят, - продолжает И.В. Колесниченко. - Вот, например, большой проект, который может вылиться в создание важной прикладной задачи - отделение примесей от жидкого металла-теплоносителя атомной станции, в частности. Чтобы уметь отделять, примеси, мы тщательно изучаем, что происходит вокруг таких частичек. Для прикладной задачи это не нужно, но когда мы знаем, что происходит, можем написать сложную математическую модель, которая учитывает все эти микропроцессы. А изучать на микроуровне - это уже фундаментальная задача.
Или взять пульсации скорости. Поток движется, мы начинаем его возмущать. И изучаем, как эти пульсации движутся дальше по потоку, как рассеиваются, насколько быстро затухают, меняется ли форма этих пульсаций. Это все фундаментальные задачи. Но они имеют и прикладное значение, Если мы сумеем отлавливать эти пульсации, мы можем бесконтактно измерить скорость металла в канале. А это бесконтактная расходометрия для тех же самых теплоносителей.
Фундаментальные и прикладные науки тесно взаимосвязаны, так как в прикладных исследованиях используются закономерности, открытые в фундаментальных науках. А они, в свою очередь, подкрепляют на практике утверждения, разработанные в ходе фундаментальных исследований.
Так что поглядывать на звезды - это детская болезнь. Она проходит, когда человек убеждается, сколько интересного может содержаться в земных вещах. Или не проходит. Но тут уже надо говорить о высоком уровне теоретических компетенций, который нарабатывается долгими годами и упорным трудом.
ЭПИЛОГ С ПРОЛОГОМ
Если спросить, чем интересным сейчас занимаются в этой лаборатории, то ответ может показаться совсем не таким, как ожидается. Есть задачи практические, есть фундаментальные. Задачи настолько сложные, что целиком их решить кому-то одному невозможно. Их надо разбивать на кирпичики и разложить эти кирпичики по разным людям. И если каждого спросить, чем он занимается, то ответ будет неинтересным.
Но нам все же составили неполный список глобальных задач.
Жидкометаллические батареи. Это задача хорошая, нужная, но опять же тут куча проблем. Любой специалист из этой отрасли скажет, что тут только научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ лет на десять. Одних наших усилий не хватит, чтобы довести идеи даже до лабораторного образца. Тут нужны узкие специалисты, они есть, но заняты другими работами. Вся проблема в том, чтобы делать что-то новое - нужна воля сверху. Чтобы верх заинтересовать, нужен опытный образец, который хоть какие-нибудь характеристики выдает.
Свинцовый теплоноситель. Сейчас разрабатывается и строится реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем. Он строится в Сибири, в городе Северск рядом с Томском. Мы встречались с потенциальными заказчиками. Там есть подзадачи, которые мы можем решить. И какие-то уже решаем. Разница по сравнению с натрием колоссальная. Первое - температура. У натрия 200-300 градусов, при ней нержавеющая сталь вполне комфортно чувствует себя. И медные обмотки индуктора работают в безопасном режиме. Там уже другое - рабочая температура до 500 градусов. там и канал перегревается, и нет возможности электромагнитными устройствами приблизиться как можно ближе к свинцу. При всем при этом свинец более чем в 10 раз тяжелее. И в несколько раз хуже проводит электрический ток. От всего этого растут габариты.
***
Не будем перечислять все. Тем более, что у автора остался один вопрос, который так и вертится на языке. Если честно, вопрос этот был сформулирован и задан И.В. Колесниченко на защите его докторской диссертации: «Чему вы больше доверяете, цифровому двойнику или натурной модели?» Мне он ответил так:
- О, это такая глубокая и непознанная философия. Ответ зависит от всего. От уровня компетенции, от личных пристрастий, от состояния здоровья, от настроения и даже, не поверите, от семейного положения. Я лучше приведу пример. Мы сделали некую экспериментальную установку для изучение частных задач. При решении одной из них в математической модели у меня получились два непонятных, странных вихря, которых не должно было быть. Я подумал: наверное, ошибка. Тем более, что при переходе на более интенсивный режим эти два вихря исчезли. На этом и успокоился. А спустя время на этой экспериментальной установке сотрудник лаборатории Андрей Мамыкин воспроизвел тот первоначальный режим. Он приходит ко мне и сообщает: «Вихря-то обнаружились. Две штуки!»
Что тут сказать? Факты подтверждают теорию. А если факты не согласуются с теорией - тем хуже для фактов.
#ИМСС #Пермь #УрОРАН
Александр Куличкин
Читать на сайте — https://permnew.ru/news?post_id=26768