Версия для печати
Вернуться к списку

В ЭТОМ ГОДУ ИНСТИТУТ ТЕПЛОФИЗИКИ ИМ. С.С.КУТАТЕЛАДЗЕ СО РАН ОТМЕЧАЕТ СВОЕ 60-ЛЕТИЕ

- Мы занимаемся всеми видами энергетики - от традиционной на органическом топливе до возобновляемых источников энергии. Поэтому наш институт имеет, можно сказать, две особенности - широкий спектр исследований и сплоченный высококвалифицированный коллектив. У наших сотрудников много общего не только в науке, но и в общественной жизни, - считает академик Сергей Алексеенко, в течение 20 лет работавший на должности директора ИТ СО РАН. - Одна из важнейших традиций института - взаимодействие науки и образования: много лет назад тогдашний директор академик Самсон Кутателадзе организовал семинар вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и энергетике. С тех пор семинар проводится раз в два года, причем в разных вузах. Мы объехали уже все города Сибири, а сейчас вышли на всероссийский уровень - последние семинары состоялись в Екатеринбурге, Казани, в этом году проводим семинар в столице - на базе Московского энергетического института. Эта добрая традиция не только позволяет университетам и академическим институтам обмениваться результатами исследований, но и способствует притоку молодежи в академическую науку.

Историю исследований в Институте теплофизики можно проследить по специализации его директоров. Первый директор - академик Иван Иванович Новиков - был специалистом в области термодинамики и теплофизических свойств веществ. И в институте впервые в мире были исследованы свойства многих фреонов, которые являются основой для холодильной промышленности. В 1964 году стал директором академик Самсон Семенович Кутателадзе, и мощное развитие получили исследования по энергетическим направлениям - вопросы тепломассообмена при фазовых превращениях: кипении, конденсации. Среди фундаментальных результатов самого Кутателадзе - простое гидродинамическое объяснение кризиса кипения. На эту тему им написано множество научных статей, а результаты вошли в ряд учебников, ставших классическими. Процессы кипения происходят на любых тепловых электрических станциях, и необходимо понимать, до какого критического уровня теплового потока можно доводить кипение. Но результаты исследований в те годы были не только фундаментальными - под руководством С.Кутателадзе была построена первая в мире геотермальная электрическая станция на низкокипящем теплоносителе - фреоне - в поселке Паратунка на Камчатке. Был реализован так называемый бинарный термодинамический цикл со специально разработанной фреоновой турбиной. Сегодня в мире работает свыше 2 тысяч таких станций.

В годы директорства академика Владимира Елиферьевича Накорякова - с 1986 по 1997 - особое внимание уделялось многофазным потокам и новым направлениям в энергетике. Институт теплофизики стал единственным в России разработчиком абсорбционных тепловых насосов и холодильных машин на бромистом литии, за что коллектив сотрудников под руководством В.Накорякова получил Премию Правительства РФ. Кроме того, академик Накоряков стал лауреатом международной премии “Глобальная энергия” - высочайшей награды в области энергетики.

- Когда я в 1997 году занял пост директора, то сделал ставку на расширение исследований как в области традиционной энергетики на органическом топливе, так и в новых направлениях, включая атомную энергетику и возобновляемые источники энергии, - продолжает Сергей Владимирович. - Так, недавно коллектив под руководством доктора физико-математических наук Бориса Илюшина выполнил исследования, которые позволили израильской компании More Energy впервые в мире запустить в массовое производство топливный элемент на боргидридах, абсолютно безопасный в эксплуатации. Нам принадлежит и авторство топливного элемента на алюминии, который планируется использовать в Арктике, где очень актуальны автономные источники энергии. С моей точки зрения, в ближайшей перспективе нам, конечно, предстоит повышать эффективность сжигания органического топлива - и в плане экономики, и в плане экологии, но будущее - за возобновляемыми источниками энергии. И среди них особое место занимает петротермальная энергия - тепло глубинных земных пород, которого, если научиться его грамотно извлекать, хватит человечеству, по подсчетам Массачусетского технологического института, практически навсегда.

Традиционное направление как фундаментальных, так и прикладных исследований в Институте теплофизики связано с вихревыми течениями. Например, недавно обнаруженное нами явление перезамыкания вихрей можно наблюдать и в квантовой турбулентности, и при образовании вспышек на Солнце, что может стать основой для крупного интеграционного проекта институтов СО РАН по изучению процессов солнечной активности и по их влиянию на изменение климата Земли. А в 2012 году за цикл работ по вихревым технологиям в энергетике коллектив, в числе которого были три сотрудника ИТ СО РАН, под руководством академика Александра Леонтьева, многие годы проработавшего в нашем институте, был удостоен Премии Правительства РФ.

Многое было сделано и по диагностике потоков, что принципиально важно для развития теплофизики, аэрогидродинамики и энергетики. Эти работы ведутся под руководством члена-корреспондента РАН Дмитрия Марковича, в апреле избранного директором института. Впервые в России применены полевые методы измерения скоростей, так называемые PIV-методы, которые позволяют определить скорость в любой точке потока сразу во всем исследуемом объеме движущейся среды. Институт выбился в мировые лидеры по этому направлению, участвовал в 7-й Рамочной программе Евросоюза, а в 2015 году этот цикл работ был удостоен Премии Правительства РФ.

Но больше всего радуют молодежные награды. Почти каждый год молодые сотрудники ИТ удостаиваются золотой медали РАН. А 2016 год стал особо “урожайным”: получена 21 стипендия Президента РФ (лидерство не только среди академических институтов, но и среди университетов), а из четырех молодежных премий “Глобальная энергия” две достались сотрудникам Красноярского филиала ИТ СО РАН.

Ставка на поток

Юбилеи научных институтов принято отмечать не фуршетами, а конференциями. И сразу к нескольким памятным датам - 60-летию института, 100-летию со дня рождения первого директора академика Ивана Ивановича Новикова, 80-летию со дня рождения академика Эдуарда Петровича Волчкова - был приурочен 33-й Сибирский теплофизический семинар.

- А первый такой семинар под руководством директора академика Самсона Кутателадзе я организовывал в 1965 году, - вспоминает советник РАН академик Алексей Ребров. - Помню, Самсон Семенович попросил меня занять должность ученого секретаря. Я, подумав, согласился, но только на год. И надо сказать, обещание директор сдержал, я проработал в этой должности ровно 365 дней.

В Институт теплофизики Алексей Кузьмич приехал в 1962 году из Казани, уже имея опыт и преподавания, и сотрудничества с авиационными предприятиями. Это было время, когда по улицам Академгородка еще ходили молочницы с деревенским молоком, а в ИТ только строились экспериментальные установки.

- В главном корпусе института появилась газодинамическая труба низкой плотности очень малых размеров, но при ее создании удалось заложить несколько поисковых идей, которые оказались весьма важными для исследования поведения газовых струй низкой плотности на большой высоте - проще говоря, моделирования факелов из сопел ракетных двигателей. Когда мы начали эксперименты, московская дама-профессор Наталья Ющенкова привезла к нам знакомых генералов из ракетно-космической отрасли. Самое забавное, что, изучив наши результаты, гости предпочли заключать договоры напрямую с Институтом теплофизики, - улыбается Алексей Кузьмич.

Карьера ученого представляет собой цепь случайностей. В 1966 году новосибирский институт посетил начальник международного отдела Академии наук СССР. Впечатленный созданной под руководством А.Реброва экспериментальной базой, он предложил молодому ученому поехать поработать в канадский Институт космических исследований. Именно эта командировка 1967 года положила начало дружеским отношениям с самыми передовыми исследователями в области потоков разреженного газа. Достаточно сказать, что стыковка космических кораблей “Союз” и “Аполлон” моделировалась именно в лаборатории Реброва, а первым российским местом проведения крупнейшей Международной конференции по динамике разреженных газов в 1982 году стал Новосибирск.

- К 2000 году стало ясно, что в космической газодинамике новое слово сказать очень трудно, и я решил наработанные знания и умения использовать в другом направлении - наша лаборатория занялась газофазным осаждением пленок, что привело к синтезу алмазов, - рассказывает академик Ребров. - Наша технология предполагает оригинальное получение алмазной пленки из высокотемпературного потока газов низкой плотности. Приходится констатировать собственную недальновидность: еще в 1960-х мы ставили эксперименты с прожиганием двигателей в ракетно-вакуумной камере, и на поверхности образовывалась исключительно твердая пленка. И мы, молодые и глупые, вместо того чтобы исследовать новообразования, выкидывали пластины как испорченные. Надо сказать, это был не единственный пример, когда мы прошли в двух шагах от Нобелевской премии. Так, профессор из США Джон Фен стал нобелиатом за изобретение способа взвешивания биологических молекул в вакууме. Такими же исследованиями - практически одновременно - занимался один из моих учеников Юрий Куснер, пытаясь измерить массу молекулы огородного вредителя - огуречной мозаики. Американский профессор Ли исследовал свойства молекул при взаимодействии с электронным пучком. В наших экспериментах на генераторе молекулярного пучка исследованием синтеза кластеров занимался доктор физико-математических наук Анатолий Востриков. Это годы, когда были открыты фуллерены, углеродные кластеры, за что получили Нобелевскую премию американцы.

Знаменитый физик Ричард Фейнман еще в 1960-х писал примерно так: “Если посмотреть на мельчайшие частицы - откроется необозримый мир, который надо исследовать”. Сегодня нанотехнологии вышли на первый план. Мне повезло, что я был близок к прорывным исследованиям, но не повезло, что по невнимательности прошел мимо великих открытий. Думаю, классические направления Нобелевских премий не приносят. А вот исследования в новых областях, например в теплофизике живого тела (такой курс для студентов по моей инициативе был введен на кафедре неравновесных процессов НГУ), весьма перспективны. Общеизвестные факты совершенно загадочны в научном плане. Скажем, почему оптимальная температура человеческого тела 36,6о, а не 36,5о или 36,7о?

Секреты вещества

Два из трех первых отделов института занимались исследованием теплофизических свойств веществ и материалов. Дело в том, что первый директор ИТ, академик Иван Новиков, до приезда в Сибирь заведовал кафедрой теплофизики в Московском инженерно-физическом институте и занимался молекулярной физикой. Во вновь созданном институте он возглавил отдел молекулярной физики, отдел низких температур - член-корреспондент АН СССР Петр Стрелков, отдел тепломассообмена - доктор технических наук Самсон Кутателадзе. За первые годы работы института была создана блестящая школа исследователей свойств и физики вещества. Свидетельством ее признания явилось проведение в 1966 году в Новосибирске 1-й Всесоюзной конференции по теплофизическим свойствам веществ при высоких температурах.

- Именно у нас в институте впервые были разработаны модуляционный метод измерения теплопроводности, вибрационный метод измерения вязкости и многие другие, а в 1966 году Анатолий Басин закончил монтаж уникальной установки, не имеющей аналогов в мире, - гамма-плотномера, за которым последовала целая серия приборов, - рассказывает заведующий отделом термодинамики веществ и излучений, заместитель директора ИТ доктор физико-математических наук Сергей Станкус. - Наши результаты по изучению свойств веществ входят во все мировые справочные издания. Есть чем гордиться: Александр Благинский, к сожалению, рано ушедший из жизни, разработал методику, позволяющую в одном эксперименте измерить молекулярную теплопроводность полупрозрачных органических жидкостей, Александр Каплун - вибрационный метод фазового анализа, настолько чувствительный, что аналогов еще не придумали. Мы подробно изучили редкоземельные металлы и их соединения, которые сегодня находят широкое применение в промышленности. Многие наши исследования ориентированы на практическое применение: например, собрался Институт теплофизики выпускать абсорбционные тепловые насосы на бромистом литии - мы сильно расширили интервал исследования бромистого лития, чтобы можно было просчитать технические параметры установок. Работы нашего отдела по кристаллизации лазерных материалов используются в Зеленограде для выращивания высококачественных лазерных кристаллов. Стараемся заниматься и фундаментальной наукой: исследовали свыше половины элементов Периодической таблицы Менделеева. Считается, что чистые элементы хорошо изучены, на самом деле - данные перепечатываются из справочника в справочник, а когда доходит до проверки экспериментальных результатов, можно найти, например, восемь противоречащих друг другу графиков теплопроводности жидкого свинца. Значительное место занимает изучение новых материалов на основе графитов, оксидов. Недавно исследовали графитовый композит на основе углерода-13. Из этого графита будут делать мишень конвектора для получения высокоэнергетических нейтронов. Следовательно, надо понимать, что случится с графитом, когда в него ударит поток протонов. Так что без подробного изучения свойств веществ не обойтись ни в большой науке, ни в ВПК, ни в ЖКХ.

Индивидуальное хозяйство

Стиль работы академических институтов может кардинально различаться. Например, ядерная физика требует коллективистского подхода: огромные установки, десятки соавторов. По-иному работают в Институте теплофизики.

- Меня сразу поразила степень индивидуальной ответственности: у каждого - своя тема, своя установка. После четырех лет работы в Институте ядерной физики СО АН СССР мне такой немного “кулацкий” подход, надо признаться, импонировал, - улыбается заведующий отделом термогазодинамики доктор технических наук Виктор Терехов. - Пришел я в ИТ поступать в аспирантуру без всякой протекции, позвонил с вахты заведующим лабораториями. И попал на Владимира Елиферьевича Накорякова. Мы проговорили три часа, и эту беседу я запомнил на всю жизнь, теперь применяю тактику Владимира Елиферьевича в работе со студентами. Он умудрился за первый разговор выяснить все, что я знаю в теплофизике. В аспирантуру, правда, я попал не к Накорякову, а к Эдуарду Петровичу Волчкову. Эдуард Петрович не терпел дилетантства: если ему вдруг попалась какая-то новая публикация по твоей теме, а ты о ней еще не слышал - берегись! Две особенности нашего института я считаю наиболее привлекательными: неукоснительное требование высокого профессионализма, даже от студентов-третьекурсников, и полное отсутствие субординации - студент и аспирант мог с кем угодно разговаривать на равных - хоть на семинаре, хоть в столовой. К счастью, за 60 лет эти преимущества удалось не растерять.

Термогазодинамика изучает все процессы, где есть течения. Поэтому наше направление является одним из важнейших разделов теплофизики. Чем только мы не занимались за годы работы! Много было сделано в области газодинамики течений в камерах внутреннего сгорания ракетных двигателей. Например, разрабатывали методы охлаждения - так называемые “газовые завесы”, моделировали течения в соплах при различном расположении двигательных установок. Решали одну из ключевых задач современного машиностроения - охлаждение лопаток газовых турбин. Благодаря мультидисциплинарности исследований, мы легко переключались с одной темы на другую и до сих пор можем помочь любой отрасли нашей индустрии, где появляются основы современных технологических решений. Конечно, есть проблемы, прежде всего - финансовые, хочется больше поддерживать молодежь, хотя я против создания особых условий - молодежных конкурсов, молодежных конференций. На мой взгляд, лучше с 20 лет работать “по-взрослому”. Не бывает науки для молодых и старых. Я только что вернулся из Санкт-Петербурга - с 90-летия академика Александра Ивановича Леонтьева, одного из основателей нашего института, в былые годы начальника нашего отдела. Его энергетика, ясное понимание проблем, четкая реакция и блестящий юмор потрясают. Не каждый 30-летний сможет этим похвастать. А истоки - не только в хорошей генетике, но и в духе Института теплофизики, предполагающем самостоятельность, отсутствие боязни высказать свою точку зрения и взаимную поддержку.

Дух свободы

В наше непростое для науки время эффективность работы института во многом зависит от грантовой поддержки различных фондов и программ. Институт теплофизики - признанный лидер в академическом сообществе по количеству грантов.

- Причина в следующем: на протяжении всей институтской истории поощрялись инициатива и свобода творчества, - раскрывает секреты член-корреспондент РАН Дмитрий Маркович, недавно избранный директором ИТ СО РАН. - Мы даже накладные расходы с молодежных грантов - 10%, которые перечисляются в институтский бюджет, - возвращаем Совету научной молодежи, чтобы они их тратили по своему усмотрению, в частности на поездки на конференции. Практикуем и другие формы поддержки - институтские молодежные гранты, например. А вообще, взаимодействие с научными фондами в нашем институте имеет богатую и успешную историю. С 1990-х годов и по сей день институт получает большое количество и молодежных, и “взрослых” грантов РФФИ. Успешно участвовали и во всех федеральных целевых программах Минобрнауки РФ. Когда был создан Российский научный фонд, наши сотрудники активно включились в подготовку заявок. Надо сказать, что некоторые мои коллеги приобрели хороший опыт написания заявок, во многом благодаря работе в зарубежных лабораториях, к тому же большое количество наших научных сотрудников отличается высоким уровнем публикаций. Именно поэтому в 2016 году мы достигли рекорда - получили 23 гранта РНФ в наш институт, что составило около 200 миллионов рублей в год. По количеству грантов РНФ ИТ попал в топ-10 всех организаций РФ, а среди них, поверьте, есть институты и университеты гораздо крупнее. Активностью сотрудников объясняется и хорошо развитое международное сотрудничество. Причем есть как индустриальные партнеры, из которых в первую очередь хочу назвать американскую компанию Air Products и израильскую More Energy, так и научные. Профессор Олег Кабов многие годы работал с Брюссельским свободным университетом - создали совместную лабораторию, много проектов было реализовано по заказам Европейского космического агентства. Несколько лет назад О.Кабов вернулся в Новосибирск, и сейчас его лаборатория - лидер по количеству грантов. Благодаря программе мегагрантов, совместно с Новосибирским госуниверситетом удалось открыть три лаборатории с ведущими зарубежными учеными - лабораторию нелинейных волновых процессов под руководством академика Владимира Захарова, лабораторию моделирования энергетических процессов во главе с моим давним другом профессором Кемалом Ханъяличем и - совсем недавно - лабораторию новых энергетических технологий и энергоносителей, заведует которой японский профессор Йошиюки Кавазое.

Теплофизические исследования всегда отличались обилием практических применений. Неудивительно, что у нас стабильно развивается и сотрудничество с российской промышленностью. Среди наших партнеров - корпорация “Силовые машины”, предприятия “Росатома” и “Роскосмоса”, Объединенная двигателестроительная корпорация. Сейчас производится новое поколение двигателей, без фундаментальной науки не обойтись. На днях, например, в Иркутске совершил тестовый полет новый самолет МС-21, на котором в скором времени будет установлен соответствующий мировым стандартам двигатель ПД-14 полностью российского производства. Несколько месяцев назад подписали соглашение с Объединенной авиастроительной корпорацией, теперь будем работать над созданием не только двигателей, но и самих самолетов, там тоже много теплофизических задач, а наш институт имеет опыт участия в европейской программе “Green Aircraft”.

В нынешних реалиях главное - не ждать у моря погоды. Мы понимаем, что государственное финансирование фундаментальных исследований в обозримом будущем существенно не увеличится. Поэтому, на мой взгляд, надо продолжать активность в различных направлениях, диверсифицировать свою деятельность. В фундаментальной науке - ориентироваться на гранты, в прикладных исследованиях - встраиваться в крупные программы всероссийского значения. Нам нужно иметь достойное финансирование, чтобы поддерживать не только кадры, но и уникальную инфраструктуру - экспериментальные установки, созданные в институте за 60 лет. В целом институт развивается гармонично: по рейтингу публикаций мы в нашей референтной группе на первых местах, по средней зарплате - тоже одни из лидеров, молодежи в составе ИТ - около 30%. Моя задача - не растерять все накопленное, сохранить устойчивость по разным направлениям и подготовить ответы на новые вызовы, которых с каждым годом будет все больше, например, новейшие энергетические технологии требуют заниматься исследованиями микросистем как основы для современного тепломассообменного оборудования. И новые тематики рождаются в стенах ИТ СО РАН непрерывно, поскольку, повторю, главная институтская традиция - свобода творчества.