|
|
УТВЕРЖДАЮ
Генеральный директор ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова»
__________ В.П. Куляпин
|
|
|
«___» ______ 2012 г.
|
РЕШЕНИЕ
Международной молодёжной научной школы
«Функциональные нанокомпозиционные материалы и их применение в атомной отрасли»
(Москва, ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», 17 – 20 сентября 2012 г.)
1 Общая характеристика мероприятия
Министерство по образованию и науке Российской Федерации, Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом», Федеральное государственное унитарное предприятие «Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я. Карпова» совместно с представителями ведущих предприятий и высших учебных заведений Москвы, ряда регионов России, стран ближнего и дальнего зарубежья в период с «17» по «20» сентября 2012 года провели Международную молодёжную научную школу «Функциональные нанокомпозиционные материалы и их применение в атомной отрасли».
Проведение Школы было осуществлено в рамках работ по государственному контракту от «23» мая 2012 г. № 12.741.11.0127 на работы по теме «Организационно-техническое обеспечение проведения Международной молодёжной научной школы «Функциональные нанокомпозиционные материалы и их применение в атомной отрасли» (шифр заявки «2012-2.1-12-741-2197-002»).
Таблица 1 – Список стран, представители которых принимали участие в работе Международной молодёжной научной школы «Функциональные нанокомпозиционные материалы и их применение в атомной отрасли»
№
|
Наименование
|
Количество организаций
|
Количество участников
|
1.
|
Россия
|
38
|
98
|
2.
|
Казахстан
|
-
|
3
|
3.
|
Республика Молдова
|
2
|
2
|
4.
|
Вьетнам
|
-
|
1
|
5.
|
Бирма
|
-
|
8
|
6.
|
Австралия
|
1
|
1
|
7.
|
Франция
|
1
|
1
|
8.
|
Израиль
|
1
|
1
|
Школа проводилась в рамках направления 2 «Обеспечение привлечения молодежи в сферу науки, образования и высоких технологий, а также закрепления её в этой сфере за счет развитой инфраструктуры», мероприятие 2.1 «Организация и проведение всероссийских и международных молодёжных научных конференций и школ» ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы и в соответствии с тематикой НИОКР института.
В работе Школы приняли участие 115 человек, представлявших 43 научных учреждений, вузов и предприятий из России и 7 стран ближнего и дальнего зарубежья (таблицы 1, 2), а также коллектив Карповского института.
Таблица 2 - Список организаций, представители которых принимали участие в работе Школы
№
|
Наименование организации
|
Количество участников
|
Наименование страны, региона, города
|
1.
|
ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова»
|
39
|
Россия, Москва
|
2.
|
ООО «Экспресс-Эко»
|
1
|
Россия, Калужская область, Обнинск
|
3.
|
ООО «Прогресс-Экология»
|
1
|
Россия, Калужская область, Обнинск
|
4.
|
ИФХиЭ РАН
|
1
|
Россия, Москва
|
5.
|
ОКБМ им. И.И. Африкантова
|
1
|
Россия, Нижний Новгород
|
6.
|
ООО «Дуохем-тен»
|
1
|
Россия, Москва
|
7.
|
ОАО НИИ «Графит»
|
2
|
Россия, Москва
|
8.
|
ОАО «Головной институт ВНИПИЭТ»
|
3
|
Россия, Санкт-Петербург
|
9.
|
ОАО «ИРМ»
|
1
|
Россия, Свердловская область, Заречный
|
10.
|
ОАО «Корпорация «Росхимзащита»»
|
1
|
Россия, Тамбов
|
11.
|
ГК «Росатом»
|
4
|
Россия, Москва
|
12.
|
ООО «ЭНИЦ»
|
1
|
Россия, Московская область, Электрогорск
|
13.
|
СУНЦ МГУ им. М.В. Ломоносова
|
1
|
Россия, Москва
|
14.
|
ООО НИИ ЭМИ
|
1
|
Россия, Москва
|
15.
|
ГНЦ РФ-ФЭИ
|
2
|
Россия, Калужская область, Обнинск
|
16.
|
НИОХ СО РАН
|
1
|
Россия, Новосибирск
|
17.
|
МИТХТ им. М.В. Ломоносова
|
2
|
Россия, Москва
|
18.
|
НИЯУ МИФИ
|
4
|
Россия, Москва
|
19.
|
ООО «Системы для микроскопии и анализа»
|
1
|
Россия, Москва
|
20.
|
ООО «Поливуд»
|
1
|
Россия, Москва
|
21.
|
ФГУП ПО «Маяк»
|
1
|
Россия, Челябинская область, Озёрск
|
22.
|
МГТИ им. А.Н. Косыгина
|
1
|
Россия, Москва
|
23.
|
Химический факультет МПГУ
|
1
|
Россия, Москва
|
24.
|
ФГУП «ФПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова»
|
1
|
Россия, Нижний Новгород
|
25.
|
Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН
|
1
|
Россия, Красноярск
|
26.
|
РГУНГ им. И.М. Губкина
|
1
|
Россия, Москва
|
27.
|
РХТУ им. Д.И. Менделеева
|
24
|
Россия, Москва
|
28.
|
ИХКиГ СО РАН
|
1
|
Россия, Новосибирск
|
29.
|
ЮУрГУ
|
1
|
Россия, Челябинск
|
30.
|
ОАО «Кольская АЭС»
|
1
|
Россия, Мурманская область, г. Полярные Зори
|
31.
|
ИПЛИТ РАН
|
1
|
Россия, Московская область, Троицк
|
32.
|
ТТУ ЮФУ
|
1
|
Россия, Ростов-на-Дону
|
33.
|
Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова
|
1
|
Россия, Москва
|
34.
|
ОАО «НИКИЭТ»
|
1
|
Россия, Москва
|
35.
|
ФБМЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России
|
1
|
Россия, Москва
|
36.
|
Ставропольский ГУ
|
1
|
Россия, Ставрополь
|
37.
|
Ярославский ГУ
|
1
|
Россия, Ярославль
|
38.
|
Polymate Ltd. International Nanotechnology Research Center
|
1
|
Израиль, Тель-Авив
|
39.
|
РНЦ «Курчатовский институт»
|
1
|
Россия, Москва
|
40.
|
ООО «Senipal-V»
|
1
|
Республика Молдова, Кишинёв
|
41.
|
Universite de Bourgogne
|
1
|
Франция
|
42.
|
Институт прикладной физики
|
1
|
Республика Молдова, Кишинёв
|
43.
|
Griffith School of Engineering, Griffith University
|
1
|
Австралия, Брисбен
|
В организации и проведении Школы участвовали семь действительных и членов-корреспондентов РАН, 14 докторов и 16 кандидатов наук, что обеспечило высокий научный уровень проведённого мероприятия.
Кроме того, среди участников и слушателей Школы было зарегистрировано 62 молодых учёных и молодых специалиста, 13 аспирантов и 23 студента (всего - 98 человек), что составляет 85,2% от общего числа участников мероприятия.
Во время Школы было прочитано 9 лекций и два пленарных доклада, организовано посещение Технопарка «Сколково», во время которого был проведён мастер-класс и «круглый стол», заслушано и обсуждено 46 секционных докладов.
Вопросы, связанные с подготовкой к проведению Школы, неоднократно обсуждались на заседаниях Учёного совета и совещаниях администрации института. Своевременное выполнение вышеуказанных и других мероприятий позволило создать основу для успешного проведения мероприятия.
Заседания Школы были проведены с «17» по «20» сентября в помещениях актового и конференц-залов ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», а также в зале «Екатеринбург» Технопарка «Сколково».
Перед началом заседаний и работы Школы все участники получили комплект раздаточных и дополнительных материалов, в том числе:
- комплект дополнительных материалов в составе: ручка, блокнот, пакет с логотипом ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова»;
- программу и регламент проведения мероприятия;
- список участников мероприятия;
- сборник материалов Школы;
- социологическую анкету участника Школы.
2 Краткое содержание сообщений, сделанных во время проведения Школы
Работа Школы началась с церемонии открытия, во время которой осуществлялась протокольная видеосъёмка. С приветственным словом выступил заместитель генерального директора по научной работе ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова» доктор технических наук профессор Кузнецов Е.В.
В своём выступлении Кузнецов Е.В. кратко рассказал об истории института: «Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова - старейший химический исследовательский центр в России - был образован в 1918 году. 4 октября Председателем Совнаркома В.И. Лениным было подписано постановление правительства об организации химической лаборатории Отдела химической промышленности ВСНХ. Первым её руководителем стал Алексей Николаевич Бах – крупный учёный-химик, известный революционер-народник, в то время только что вернувшийся в Россию из многолетней эмиграции. Через несколько лет задачи, стоящие перед лабораторией, значительно расширились, штат существенно вырос, и она была преобразована в Физико-химический институт, носящий имя Льва Яковлевича Карпова – первого руководителя советской химической промышленности.
В истории Института отражена история развития всей химической науки и промышленности в России. В первые годы существования института, главной его задачей было удовлетворение насущных потребностей страны в химической продукции при остром дефиците ресурсов и квалифицированных кадров.
В 30-е годы прошлого столетия в Институте сложились крупные научные школы по ряду важнейших направлений физической химии. Академик А.Н. Фрумкин успешно развивал работы по электрохимии и поверхностным явлениям, профессора А.Н. Фукс и И.В. Петрянов вели исследования по аэрозолям, катализом занимались в лабораториях под руководством академика А.Н. Баха и профессора С.С. Медведева. Успешно развивались работы по изучению строения вещества, химической кинетики, коррозионных процессов. Благодаря глубоким исследованиям этих школ, получившим широкое международное признание, институт на многие годы стал авторитетным научным и организующим центром физико-химической науки в стране.
В настоящее время научная деятельность ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова» развивается в следующих направлениях:
1 Новые полимерные, композиционные и биосовместимые материалы. Наногетерогенные материалы и нанокерамика.
2 Неравновесные процессы в химии, химической технологии и материаловедении. Новые катализаторы и технологии каталитического синтеза химических продуктов с заданными свойствами.
3 Электрохимия и коррозия металлов и сплавов. Новые технологии противокоррозионной защиты промышленного оборудования и конструкций в энергетике и на транспорте.
4 Физико-химические технологии защиты воды, воздушного бассейна, человека и биосферы от вредных техногенных воздействий. Новые аэрозольные и мембранные технологии.
5 Информационные технологии. Дизайн новых химических веществ и материалов. Компьютерное моделирование химико-технологических процессов и аппаратов.
6 Ядерно-химический и химический синтез новых лекарственных средств.
Традиционным направлением работы ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова» всегда являлась подготовка научных кадров высшей квалификации в области химии и химической технологии. Со дня организации аспирантуры в 1931 году общее количество учёных, прошедших её школу, приближается к полутора тысячам человек.
В Карповском институте активно разрабатываются новые научно-образовательные технологии привлечения молодёжи к занятиям научной деятельностью в области естественных наук. Важным элементом вновь разрабатываемых технологий является организация и проведение Всероссийских конференций и научных школ молодых учёных и молодых специалистов, посвящённых рассмотрению актуальных вопросов физической химии. Особенностью этих мероприятий является широкое участие ведущих сотрудников Карповского института и учёных других НИИ и вузов химического профиля, а также привлечение к участию конференции молодых учёных и молодых преподавателей, аспирантов и студентов со всей страны. Как показала практика проведения подобных мероприятий, создание возможности для неформального общения между учёными и обучаемыми, обсуждение результатов НИР молодых учёных и т.д., является мощным стимулом для роста интереса молодёжи страны к занятиям наукой, подготовке и защите диссертаций, дипломных работ, поступлению в химико-технологические вузы страны и в аспирантуру Карповского института
В заключение хотелось бы отметить действительно международный характер этого мероприятия: в Школе принимают участие 115 человек, в том числе: представители семи стран ближнего и дальнего зарубежья из 43 различных вузов, институтов и предприятий различной формы собственности.
Доклад профессора, доктора химических наук Филатова Ю.Н. «История развития научно-технического центра аэрозолей» был посвящён истории развития исследований в области физики и химии аэрозолей в Карповском институте. В 2012 году исполняется 80 лет с начала фундаментальных исследований в области физики и химии аэрозолей в Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательском физико-химическом институте им. Л.Я. Карпова – одном из старейших химических исследовательских центров России.
В сентябре 1932 года директором физико-химического института им. Л.Я. Карпова А.Н. Бахом была организована лаборатория дымов и туманов под руководством Н.А. Фукса, переименованная позднее в лабораторию аэрозолей, из которой в последующие годы выделились пять лабораторий, объединённых в настоящее время в Научно-технический центр Аэрозолей. Одним из первых сотрудников лаборатории был И.В. Петрянов, ставший с 1938 года её бессменным руководителем до 1996 года.
Первое поколение учёных-аэрозольщиков разработало электрометрический способ определения размера частиц, основанный на снятии вольт-амперных характеристик заряженного тумана. В 1932–1934 годах была опубликована серия статей Н.А. Фукса, посвящённых испарению и конденсации капель в газовой среде. Предложен новый подход для решения проблемы испарения-конденсации частиц при произвольных числах Кнудсена. В 1934 году совместно с И.В. Петряновым были начаты работы по определению размеров заряженных частиц с использованием метода электрораспыления жидкостей.
В 1937 году в лаборатории был открыт способ получения полимерных микроволокнистых фильтрующих материалов в электростатическом поле высокого напряжения, получивших название БФ (Боевые Фильтры). В годы войны эти материалы послужили основой для разработки армейских противогазов нового поколения. В 1941 г. И.В. Петрянов и Н.Д. Розенблюм были удостоены Сталинской премии. В дальнейшем фильтрующие материалы стали называться материалами ФП (Фильтры Петрянова®), по имени своего создателя.
В конце 40-х годов лаборатории Аэрозолей было поручено возглавить работы по защите от радиоактивных аэрозолей на всех ядерных объектах в рамках «Атомного проекта», проводимого в нашей стране, как в мирных, так и в оборонных целях. Для решения этой проблемы второе поколение учёных-аэрозольщиков в кратчайшие сроки разработало и запустило в промышленное производство десятки высокоэффективных фильтрующих материалов ФП и изделий на их основе (респираторов, аэрозольных фильтров и аналитических фильтров). В дальнейшем эти изделия были внедрены на многих предприятиях народного хозяйства. Коллектив разработчиков, возглавляемый И.В. Петряновым в составе: П.И. Басманова, Н.Б. Борисова, В.И. Козлова, Б.И. Огородникова, Б.Ф. Садовского был удостоен в 1966 году Ленинской премии. В том же году И.В. Петрянов был избран действительным членом Академии Наук СССР, а в 1971 году его деятельность была отмечена высоким званием Героя Социалистического Труда.
В СССР материалы ФП и изделия на их основе выпускались на многих промышленных предприятиях. Объём производства фильтрующих материалов ФП составлял до 20 млн. м² в год, а знаменитого респиратора «Лепесток» – до 150 млн. шт. в год, которого за 55 лет выпущено более 5 млрд. шт.
Одновременно под руководством профессора Н.А. Фукса создавалась теория фильтрации высокодисперсных примесей волокнистыми фильтрами, обобщённая в монографиях, которая позволяет рассчитывать и оптимизировать волокнистую структуру фильтров.
В 70-е годы третье поколение учёных-аэрозольщиков разрабатывало новый класс термо-хемостойких фильтрующих материалов ФП для применения их в медицинской, микробиологической и пищевой промышленности. Экономический эффект от создания и внедрения этих материалов в народное хозяйство составил более 17 млн. рублей. Коллектив разработчиков в 1979 году под руководством Ю.Н. Филатова в составе: А.Д. Шепелева, М.С. Якушкина был удостоен премии Московского комсомола, а в 1982 году в составе: Ю.Н. Филатова, А.Д. Шепелева, М.С. Якушкина, А.А. Захарьяна, В.А. Рыкунова и А.Г. Шарапова – премии Ленинского комсомола. В 70 – 90-е годы велись интенсивные экспериментальные и теоретические работы по созданию теории электроформования (ЭФ) волокнистых материалов ФП, обобщенные Ю.Н. Филатовым в первой в мире монографии по этому научному направлению.
Только через 60 лет после открытия в нашей стране процесса ЭФ волокнистых материалов ФП (electrospinning) этот процесс стал востребованным во всех ведущих странах мира.
В эти же годы разрабатывалась современная теория высокодисперсных аэрозолей, с помощью которой были успешно решены многие задачи практического и научного характера. По результатам этих работ в оборонной отрасли промышленности в 1980 году академик И.В. Петрянов, а в 1982 году - профессор А.Г. Сутугин были удостоены Государственных премий.
Используя теоретические достижения в области физики аэродисперсных систем, были созданы уникальные приборы и стенды контроля аэрозолей и фильтрующих материалов: оптические и лазерные, а также диффузионные спектрометры частиц с диаметром от 2 нм до 5 мкм, генераторы аэрозолей хлорида натрия, селена, диоктилфталата, металлов и др. Научные работы в этой области физической химии были отмечены международными премиями. В 2002 году профессор А.А. Лушников удостоен премии имени Н.А. Фукса, а в 2007 году – премии имени Х. Юнге.
В настоящее время четвёртое поколение учёных решает задачи создания нановолокнистых материалов ФП с диаметром волокон порядка 100 нм и изделий нового поколения на их основе. Была разработана технология ЭФ нановолокнистых материалов, создано новое оборудование и опытное производство. Разработанные изделия превосходят по своим свойствам многие международные аналоги и получили высокие оценки на международных выставках: 6 золотых и 1 серебряная медали.
В 2010 году работы НТЦ Аэрозолей в области создания новых фильтрующих материалов и изделий на их основе, представленные руководителем НТЦ – Ю.Н. Филатовым, были удостоены премии Правительства РФ.
В Научно-техническом центре Аэрозолей успешно трудятся более 50 человек, среди которых 11 докторов наук и 15 кандидатов наук. Работы проводятся по трём основным научным направлениям:
- физика аэродисперсных систем, генерация аэрозолей и разработка методов и приборов анализа аэрозолей;
- высокоэффективная фильтрация газовых и жидких сред;
- ЭФ нано- и микроволокнистых материалов ФП и разработка изделий на их основе.
Основные представления теории аэрозолей были рассмотрены в лекции профессора, доктора физико-математических наук Лушникова А.А. «Введение в физическую химию аэрозолей». С момента возникновения Отдела аэрозолей семьдесят лет тому назад аэрозольная тематика заняла центральные позиции в исследованиях целого ряда учреждений во всем мире. Отдел начинал свою работу под руководством профессора Николая Альбертовича Фукса, который чтится всем миром как один из основателей современной аэрозольной науки.
Цель сообщения - ответить на вопрос, почему столь ничтожно малые объекты, как аэрозольные частицы, привлекли пристальное внимание исследователей во всём мире?
Важность аэрозольной проблемы была осознана очень давно, когда стало ясно, что атмосферные аэрозоли играют решающую роль в образовании осадков. Позже научное сообщество осознало, что аэрозоли могут оказывать прямое воздействие на радиационный баланс атмосферы, и тем самым, - на климат Земли. Сейчас, с досадой глядя на эадымленные улицы, с восторгом следя за успехами науки о НЧ и её многочисленными практическими приложениями, человеческое сообщество всё больше осознает необходимость исследования частиц, занимающих пограничное положение между макрообъектами и молекулярным миром.
Аэрозоли – это всегда неравновесные системы. Они непрерывно зарождаются и погибают. Поэтому исследование кинетических процессов в аэродисперсных системах имеет первостепенную важность для понимания свойств и структуры аэрозольных частиц и механизмов их зарождения и роста. Н.А. Фукс был первым, кто разобрался в сложнейших процессах, ведущих к образованию аэрозолей. Почти все существующие к настоящему моменту формулы для скоростей аэрозольных процессов основаны на идеях и результатах Фукса.
Особую роль в становлении аэрозольной науки сыграла книга Н.А. Фукса «Механика аэрозолей». Она была переведена на многие языки мира и стала настольной книгой всех исследователей, так или иначе связанных с аэрозолями. Не очень давно эта книга была переиздана, и её тираж разошелся даже быстрее, чем первое издание.
.Вклад сотрудников лаборатории в это направление, и прежде всего, её организатора, профессора Николая Альбертовича Фукса, общепризнан мировым аэрозольным сообществом.
На самом деле мотивом для организации Отдела аэрозолей послужила совсем другая причина. Нужно было разработать средства защиты от аэрозолей. На пути решения этой проблемы было найдено блестящее решение – создание тонковолокнистых фильтров. Сейчас фильтры Петрянова известны всем и широко используются в самых различных областях человеческой деятельности, начиная от защиты от инфекций и кончая созданием чистых помещений для высокотехнологичных производств.
Необычные свойства аэрозольных частиц связаны с их малым размером. Аэрозольные частицы, также как и атомы, могут иметь дискретные энергетические уровни и служить ловушками для свободных носителей тока (т.н. квантовые точки). Это их свойство используется в электронике при создании микросхем. Сам процесс получения нанометровых объектов также может идти через аэрозольное состояние, т.е. сначала выращивают аэрозольные частицы нужного размера, а потом их осаждают на подложку. Технология этого процесса требует знаний законов зарождения и роста аэрозольных частиц. В этом направлении в Отделе аэрозолей проделана колоссальная работа, результаты которой известны и используются во всем мире (прежде всего, формула Фукса-Сутугина для скорости роста нанометровых частиц).
Аэрозольные частицы обладают аномальными электродинамическими свойствами. В оптическом диапазоне длин волн субмикронные аэрозоли являются эффективными рассеивателями видимого света. Кроме того, атмосферные субмикронные аэрозоли хорошо поглощают УФ излучение и даже могут приобретать заряд под действием видимого света (двухквантовый фотоэффект).
Далее, в проводящих аэрозольных частицах существуют собственные колебания поверхностного электрического заряда (поверхностные плазмоны). В очень мелких частицах положение соответствующих резонансов зависит от размера частицы и таким образом его можно регулировать. В аэрозольных частицах возможна сверхпроводимость. В сверхпроводящих частицах также существуют дискретные коллективные состояния, которые можно использовать при создании приборов квантовой электроники.
Физико-химические процессы в самих аэрозольных частицах и в коллективах частиц специфичны (из-за малого размера последних), интересны, как с чисто научной, так и с практической точки зрения. В то же время, как это ни удивительно, дисперсные системы до сих пор очень мало изучены. Здесь есть большой простор для научного и инженерного поиска.
Проблемы контроля радиоактивных аэрозолей рассмотрены в лекции профессора, доктора химических наук Огородникова Б.И. «Радиоактивные аэрозоли: образование, свойства, улавливание. К 80-летию лаборатории аэрозолей НИФХИ им. Л.Я. Карпова». В сентябре 1932 г. заведующий новой лабораторией аэрозолей Н.А. Фукс в качестве первого сотрудника пригласил Игоря Петрянова, закончившего двумя годами ранее Химический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова. Началом их совместной работы стали исследования электрических свойств аэрозольных систем. Уже в 1933 – 1936 гг. были опубликованы несколько работ по определению размера и заряда частиц в туманах, стабильности и заряде аэрозолей, а также скорости зарядки капелек ионным током. Весной 1937 г. был открыт электрокапиллярный способ получения ультратонких полимерных волокон.
Со второй половины 1940-х годов всё это послужило замечательной базой для выполнения советского Атомного проекта. Образование, изучение свойств и улавливание радиоактивных аэрозолей стало одним из приоритетных направлений этого проекта, поскольку ионизация, электрические заряды в первую очередь, отличают радиоактивные аэрозоли от всех остальных.
Проблема мониторинга ядерных взрывов возникла одновременно с первыми испытаниями атомного оружия. Задача отбора и анализа, возникающих при этом газо-аэрозольных продуктов, была поставлена перед лабораторией аэрозолей руководителем Атомного проекта академиком И.В. Курчатовым. В результате были созданы волокнистые полимерные фильтрующие материалы, которые успешно эксплуатировались при высоких скоростях фильтрации в наземных, самолетных, аэростатных, корабельных установках при низких и высоких температурах. Для одновременного определения изотопного состава, концентрации и дисперсных размеров аэрозольных частиц применялись пакеты трёхслойных фильтров, а для улавливания газообразных компонентов, например радиоактивного йода, сорбционно-фильтрующие композиции.
Разработанные под руководством И.В. Петрянова материалы с 1949 г. применялись во время всех отечественных ядерных испытаний и при мониторинге зарубежных взрывов ядерного оружия.
К этим работам тесно примыкают исследования «горячих» аэрозольных частиц с аномально высокой удельной радиоактивностью (до 1012 Бк/г). Обнаружение и элиминация таких частиц имеет несколько важных аспектов. Биофизический - связан с опасностью высоких локальных доз облучения органов дыхания. Технологический - свидетельствует о нарушении нормального функционирования аппаратуры, инженерных коммуникаций, отклонений в регламентных операциях. Дозиметрический - определяется надёжностью и воспроизводимостью результатов контроля радиоактивных аэрозолей в промышленных помещениях и внешней среде. Метеорологический - обусловлен трансграничным переносом микронных и субмикронных аэрозолей. Для исследования «горячих» аэрозольных частиц в лаборатории аэрозолей были созданы радиографические аналитические фильтры. Этими работами руководил Н.Б. Борисов.
В 1947 г. работы по изучению свойств радиоактивных аэрозолей с использованием волокнистых полимерных материалов начались с решения задач определения их радионуклидного состава и концентраций, а также с создания фильтров для очистки технологических выбросов при производстве полония. Уже к середине 1950-х годов специалистами лаборатории аэрозолей и других организаций были созданы десятки конструкций фильтров для предприятий атомной отрасли. Брендовая марка этих фильтров - «ЛАИК» является аббревиатурой от «лаборатории аэрозолей института им. Карпова». Чуть раньше появился знаменитый респиратор «Лепесток», который долгие годы совершенствует и продвигает для защиты органов дыхания от радиоактивных аэрозолей П.И. Басманов.
Сугубо академические работы И.В. Петрянова и Н.Д. Розенблюм по исследованию краевых углов смачивания капель, находящихся на полимерных волокнах, начатые в 1947 г., довольно быстро привели к появлению самоочищающихся фильтров. Развитие этих работ и внедрение в технологию получения ядерных материалов и защиты от радиоактивных промышленных туманов было проведено в группе Б. Ф. Садовского.
Зарядка аэрозольных частиц в электрическом поле путём захвата ионов, образующихся в газе под действием ионизирующих излучений, была использована в лаборатории В.И. Козловым для создания радиационно-электрического фильтра. Уникальность этого метода очистки заключается в том, что чем больше радиоактивного материала уловлено внутри фильтра, тем лучше заряжаются и оседают на электродах частицы.
Основным сырьем для атомной отрасли является уран. При его добыче особое значение имеют проблемы токсикологии, связанные с радиационным воздействием радона и его дочерних продуктов. Изучению аэрозолей, образующихся в урановых шахтах и на горно-обогатительных заводах, было обращено пристальное внимание сотрудников лаборатории аэрозолей в конце 1950 – начале 1960-х годов. В работах, проведённых совместно со специалистами Института биофизики Минздрава СССР, были исследованы концентрации и дисперсный состав носителей дочерних продуктов радона при различных технологических операциях. Выяснена связь концентраций «свободных» атомов с запылённостью воздушной среды, предложены методы снижения этих концентраций путём генерации субмикронных аэрозолей поваренной соли. Разработанные в лаборатории интегральные индикаторы радона были использованы на урановых шахтах Средней Азии для одновременного определения средней концентрации радона в десятках забоев и штреков. Это способствовало оптимальной организации проветривания подземных выработок.
В 1970-е годы в результате развития научных основ электрических явлений в аэродисперсных системах, заложенных в лаборатории аэрозолей 40 лет назад, было впервые обнаружено, теоретически описано и экспериментально изучено явление сильной униполярной электризации радиоактивных аэрозолей. Эти работы, выполненные В.Н. Кириченко, В.Д. Ивановым, В.М. Бережным, Н.Н. Супруном и др., ранее нигде не проводились и признаны новым научным направлением в традиционной области исследований аэрозольного электричества.
Огромную роль в быстром развитии работ по исследованию радиоактивных аэрозолей, сыграло открытие в 1949 г. в МХТИ им. Д.И. Менделеева Физико-химического факультета. С первых дней спецкурсы там читал И.В. Петрянов, а старшекурсники приходили в лабораторию аэрозолей для выполнения дипломных проектов. Ежегодно двое-трое из них получали приглашение для дальнейшей работы в Карповском институте. С 1956 г. непременным учебным пособием студентов и молодых инженеров стал обзор «Радиоактивные аэрозоли», который опубликовал в журнале «Успехи химии» заместитель заведующего лабораторией доктор химических наук Г.Л. Натансон.
Сотрудники лаборатории аэрозолей уже с первых дней ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (апрель 1986 г.) включились в опасные и интенсивные работы на промплощадке станции, в её помещениях и в 30-километровой зоне отчуждения. Примечательно, что около 90% «ликвидаторов» выполняли работы в защитных респираторах «Лепесток». Материалы уникальных исследований радиоактивных аэрозолей к 20-летию аварии были обобщены в монографии Б.И. Огородникова, Э.М. Пазухина и А.А. Ключникова «Радиоактивные аэрозоли объекта «Укрытие»: 1986 – 2006 гг.», выпущенной в 2008 г. в Чернобыле в Институте проблем безопасности АЭС Национальной академии наук Украины.
В лекции, прочитанной заведующим сектором ФГУП «НИФХИ им. Л.Я. Карпова», кандидатом химических наук В.Е. Островским, отмечено, что осцилляционная теория катализа – оригинальная феноменологическая теория, которая относится к стационарным гетерогенным каталитическим процессам, протекающим в присутствии кристаллических металлических и оксидно-металлических и, возможно, в присутствии некристаллических катализаторов. Она опирается на обобщённые за семидесятилетний период литературные данные по следующим трём проблемам, которые в результате их совокупного обсуждения позволяют, по нашему мнению, ответить на вопрос о том, какова природа явления катализа:
(1) о степени однородности термически стабилизированных поверхностей кристаллических металлов и металлоксидов в отношении хемосорбционной и каталитичесой активности их поверхностных атомов;
(2) о соотношении между скоростями хемосорбции и катализа на поверхностных центрах кристаллов;
(3) о характере упорядоченности хемосорбированных слоёв.
На основании принципов осцилляционной теории, сформулированы оригинальные реакционные схемы (механизмы) для многих гетерогенно-каталитических реакций и на основании этих схем выведены кинетические уравнения, которые описывают кинетику катализа в примерно двадцати системах катализатор/реагирующая газовая (или жидкая) среда. Для проверки соответствия теории реальной практике катализа кинетические уравнения или выводили заново или использовали необычный методический подход, при котором на основании принципов теории выводили известные и хорошо зарекомендовавшие себя кинетические уравнения, которые ранее были выведены на основании других принципов и других реакционных схем. Последний подход весьма нагляден, он не требует проверки соответствия полученных нами кинетических уравнений результатам опытов, так как эта работа была ранее выполнена теми исследователями, которые впервые предложили эти уравнения.
Также были рассмотрены некоторые принципиальные вопросы катализа и, в более общем плане, физической химии, а именно, - вопрос о том, есть ли достаточные основания для того, чтобы из опытов Дж. Бренстеда 1928 года, или из каких-либо иных опытов, делать вывод о наличии связи между термодинамическими и кинетическими параметрами, и некоторые другие вопросы.
В лекции профессора, доктора физико-математических наук Кирша А.А. «Высокоэффективная очистка воздуха от субмикронных частиц» описана разработка технологии получения тонкослойных фильтрующих материалов из микронных полимерных волокон, которая на многие десятилетия определила основное направление исследований аэрозольной лаборатории, созданной Н.А. Фуксом в 1932 г. в НИФХИ им. Л.Я. Карпова. Созданные при его непосредственном участии фильтрующие материалы, известные как фильтры ФП, получили широкое распространение в нашей стране при решении самых разных задач тонкой очистки воздуха от мельчайших взвешенных частиц. Большой вклад в обеспечение безопасности на предприятиях атомной промышленности внесли сотрудники лаборатории под руководством академика И.В. Петрянова-Соколова. Созданный на основе ФП бесклапанный респиратор «Лепесток» на протяжении многих лет является одним из лучших средств защиты органов дыхания. Именно в Карповском институте теория тонкой фильтрации воздуха получила наибольшее развитие. Были изучены основные механизмы улавливания частиц, что позволило создавать новые фильтрующие материалы и оптимальные конструкции фильтров, разрабатывать методы испытаний фильтров, включая методы получения частиц с заданными свойствами и методы их регистрации. Параллельно решались общие вопросы физикохимии аэрозолей, позволяющие предвидеть специфику улавливания частиц и выбирать фильтрующие материалы в зависимости от условий фильтрации и требований к очистке.
Во второй лекции заведующего сектором, кандидата химических наук Островского В.Е. «Кинетическое описание частично обратимых гетерогенно-каталитических процессов: новый подход и практические примеры» отмечено, что если исходные вещества A, B и т.д. стационарно трансформируются в продукты L, M, и т.д., то скорость суммарной реакции:
|
