В лаборатории политеха изобретают технологии настоящего и будущего
«Огонь же люди научились использовать? Импульсные электронные и ионные пучки — тоже физическое явление, а их источник - ускоритель - можно рассматривать как инструмент, как, допустим, источник тепла: костер, печь или другие нагреватели», - говорит профессор Ремнев. И тут же поясняет, что аналогия с огнем, конечно, примитивная, но очень наглядная. Огонь в печи помогает готовить еду, и с помощью ускорителя заряженных частиц тоже можно решить множество практических задач. А перспективы применения этого инструмента во многих производственных отраслях огромны и, по словам профессора Ремнева, по большому счету еще недооценены как в России, так и в мире.
Электрофизические установки и ускорители, и их применение — эта научная тематика традиционна для Томского политеха, ее создание в свое время инициировал легендарный ректор Александр Воробьев. Одним из направлений в рамках этой тематики - разработкой новых импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий занимается научно-производственная лаборатория Института новых производственных технологий ТПУ, которой с 2001 года руководит профессор, доктор технических наук, также ведущий научный сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Геннадий Ремнев. Лаборатория – одна из самых крупных в ТПУ, которая специализируется на разработке импульсных источников мощных ионных и электронных пучков, разработке электроразрядных технологий, вакуумно-плазменных методов формирования покрытий.
— Наши партнеры – госкорпорации Росатом, с которым мы очень плотно работаем, Роскосмос, есть и зарубежные партнеры, — рассказывает Геннадий Ефимович. — Помимо проектов РФФИ и РНФ, мы выполняем контракты с зарубежными университетами, которые планируют проводить исследования, используя импульсные ускорители и импульсные потоки энергии высокой мощности. У нас есть контракты с организациями из Китая, Японии, Ирана, Казахстана. В Казахстан, кстати, совсем недавно поставили ускоритель ионов и электронов высокой импульсной мощности, который разработан и изготовлен у нас. В ТПУ, к счастью, сохранилось опытное производство, это большое преимущество, что можно воплощать разработки в достаточно сложные конструкции для практического использования.
Говоря о лаборатории, Геннадий Ремнев отмечает, что сегодня в ней трудится много молодых ученых, причем талантливых и перспективных, готовящих диссертации к защите. Это Роман Сазонов, Галина Холодная, Степан Линник, Владислав Тарбоков, Михаил Журавлев, Сергей Зенкин, Артем Юдин и другие. Каждое научное исследование — это новые интересные результаты. Он говорит, что это очень важно — заинтересовать молодежь наукой, инженерными разработками, вовлечь в исследования. Как когда-то, более полувека назад, и его раз и навсегда увлекли исследованиями в области физики плазмы его учителя, и прежде всего профессора А.Н. Диденко, Ю.П. Усов, Н.С. Руденко.
Летом 1966 года Геннадий Ремнев, выпускник школы г. Тара Омской области, приехал поступать в Томский политех, известный уже тогда высочайшим уровнем образования. Конкурс был огромный, в 1966-м как раз одновременно выпускными классами стали 10-й и 11-й. Ремнев выбрал кафедру физической электроники, которой заведовал в то время профессор Андрей Николаевич Диденко, одновременно возглавлявший НИИ ядерной физики.
— Андрей Николаевич заразил нас интересом к познанию, к научным экспериментам, — рассказывает Геннадий Ефимович. — Практику, в том числе преддипломную, я проходил в НИИ ядерной физики, а после диплома пришел туда на работу. Защитил кандидатскую диссертацию под руководством проф. Ю.П. Усова, затем докторскую. То, чем занимаюсь всю жизнь, относится к экспериментальной физике, ускорительной технике.
В 1980-е годы под руководством Геннадия Ремнева был разработан и создан опытный импульсный ускоритель ионов – источник мощных ионных пучков. Работы велись по постановлению правительственной комиссии, Государственного комитета РФ по науке и технике и Президиума АН СССР. Фактически с этого времени впервые в России были развернуты работы по разработке технологических процессов на основе использования импульсных мощных ионных пучков.
Разработанные в ТПУ с участием коллег из других институтов опытные технологии, связанные с воздействием импульсных мощных ионных пучков на материалы, уже использовались в реальном производстве - упрочнении твердосплавного инструмента, имеют перспективу практического использования на предприятиях авиационной промышленности. Импульсные электронные ускорители применяются и для решения экологических задач – например, для обеззараживания сточных вод или газовых выбросов, переработки биологических отходов. Уникальное оборудование позволяет проводить и фундаментальные исследования в области взаимодействия импульсных потоков энергии с веществом.
У профессора Ремнева как специалиста в своей области имеется около 40 изобретений, защищенных патентами России. Пожалуй, самое необычное из них, вошедшее в 100 лучших изобретений страны, связано, как ни странно, с выращиванием грибов. В начале 1990-х наша газета рассказывала о нем под заголовком «Грибы из ядерной физики».
— Был изобретен и запатентован метод пучковой и микробиологической переработки растительных отходов при использовании импульсных электронных ускорителей, - рассказывает Геннадий Ефимович. – В стенах НИИ ядерной физики совместно со специалистами из НИИ биологии и биофизики ТГУ был создан опытный участок по подготовке субстрата для выращивания грибов на основе использования электронного ускорителя. На опытном участке был увеличен выход грибов, а субстрат после снятия урожая представлял собой почти сплошную грибницу, являющуюся источником белков.
Методом заинтересовались многие, но чтобы внедрить его, нужны значимые вложения, он выгоден и окупается при использовании в высокотоннажном производстве. Проект ждет своего внедрения в сельском хозяйстве, переработке и использовании растительных отходов.
— Воздействие импульсных мощных ионных и электронных пучков локализовано в пространстве и времени, его длительность измеряется в наносекундах. Соответствующие источники таких пучков выгодно использовать в различных направлениях, это технологии настоящего и будущего, и перспективы технологий на их основе обоснованы, - говорит Геннадий Ремнев. - Наши китайские коллеги, которые очень восприимчивы к новизне, весьма заинтересовались этой темой. У нас развернуты совместные исследования с научными сотрудниками КНР в области пучковых и плазменных технологий. В рамках контрактов поставлены три импульсных ускорителя ионов в институты Даляня, Шеньяна, Пекина, один электронный ускоритель в институт Сианя. Налажены прочные научные связи с Пекинским институтом аэронавтики и астрофизики, школой ядерной физики, Далянским технологическим университетом.
Впрочем, хорошие научные контакты сложились и с представителями других стран, например, с госуниверситетом Республики Беларусь. Лаборатория участвует в совместных научных проектах по взаимодействию мощных ионных пучков с материалами и по перспективным плазменным технологиям.
— Мы себя позиционируем как разработчики инструмента, наша задача показать, что инструмент полезен и важен, а для этого нужно работать со специалистами в других областях: машиностроения, авиационного материаловедения, атомной энергетики, нефтегазовой отрасли, медицины, - говорит профессор Ремнев. — На этапе совместных исследований возникают коллаборации, рождаются идеи новых проектов.
Он говорит, что процесс познания бесконечен, складывается впечатление, что чем больше пытаешься узнать и понять, тем больше возникает вопросов, на которые хочется найти ответы. И он навсегда благодарен Томскому политеху за интереснейшую работу, которой он занимается всю жизнь. А еще Альма-матер подарила ему семью, супруга Татьяна Андреевна училась с ним в одной группе, поженились после окончания ТПИ. Некоторое время жена тоже работала в вузе, а затем стала патентоведом, сейчас – патентный поверенный РФ. У сыновей – своя дорога в жизни, старший – программист, младший — физик, защитил диссертацию в Токийском университете, пока живет и работает в Японии.
А еще политех подарил ему настоящих друзей, с которыми можно и в научные эксперименты, и в даль путешествий. Уже много лет они дружат семьями с руководителем научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга ТПУ профессором В.П. Кривобоковым и главным научным сотрудником ИСЭ ТПУ профессором Н.Н. Коваль. Вместе отправляются то на Алтай, то на Камчатку, то в автомобильное путешествие по Монголии, то по малым городам Сибири, а то и в зарубежные поездки. Программу разрабатывают сами, «идейным вдохновителем» является Валерий Павлович Кривобоков. Иногда присоединяются другие коллеги из ТПУ — Ю.П. Шаркеев, В.А. Клименов. «Это и хобби, и своего рода перезагрузка, хочется что-то интересное увидеть, да и от работы отвлечься, напитаться новыми впечатлениями», - с улыбкой отмечает Геннадий Ефимович.
Томск отличается от других городов концентрацией студентов, преподавателей и ученых. А еще тем, что здесь всерьез занимаются разработкой новых технологий, имеющих большие перспективы практического использования. Ряд из них, включая пучковые и электроразрядные, родились и развиваются в ТПУ. Их расширенное практическое использование позволит подняться на новую цивилизационную ступень, обязательно изменит мир в лучшую сторону, в том числе в экологическом плане.
— Практическое использование ускорителей — это и снижение удельных энергозатрат на производство продукции, и минимизация нагрузки на экологию, - уверен Геннадий Ремнев. - Использовать этот инструмент можно в разных сферах: от освоения космоса до сельского хозяйства. Сегодня ученые ставят вопрос о том, что планета не способна сама справляться с тем вредом, который наносит экосистеме деятельность человека. Поэтому год от года все более актуальным становится поиск технологий с низкой «материало- и энергоемкостью», со слабым воздействием на природу, поэтому и растет интерес к электрофизическим установкам и технологическим ускорителям, которые могут обеспечить это. Люблю свою работу – она сама по себе увлекательна, но еще и несет высокий потенциал практического использования.
Юлия КЛИМЫЧЕВА.