Отчетный доклад о работе научно-отраслевого отделения №9 «Электрофизические и сверхпроводящие устройства» АЭН РФ в 2009 году

Научно-отраслевое отделение №9 «Электрофизические и сверхпроводящие устройства» включает в настоящее время 2 почетных академика, 29 действительных членов и  13 членов-корреспондентов АЭН.

В составе Отделения работают 5   Проблемных советов:

  • Мощные электротехнические и сверхпроводящие устройства.
  • Прикладная сильноточная сверхпроводимость.
  • Электрофизические комплексы для генерации электромагнитных излучений и ускорения пучков заряженных частиц.
  • Автономные источники питания специального и народнохозяйственного назначения.
  • Разработки и применение наноструктурных материалов и нанотехнологий  в  электротехнике.

1. Научные достижения
В выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по тематике НОО №9 принимают участие специалисты ОИВТ РАН, РНЦ «Курчатовский институт», ФТИ им А.Ф. Иоффе, ГНПП «Квант», МЭИ, МАИ, МРТИ РАН, ФГУП «НИИЭФА» им. Д.В. Ефремова, ИРЭ РАН, ВЭИ, ОАО «ВНИИКП», ГНЦ РФ-ФЭИ, РКК «Энергия» им. С.П. Королева и др.
Из числа выполненных в отчетный период  научных и прикладных исследований и разработок, имеющих приоритетное значение, можно отметить следующие:

  • Выполнен комплекс теплофизических и электрофизических исследований, направленных на создание магнитных систем 2-х сверхпроводниковых устройств силового оборудования для энергетики – сверхпроводниковых токоограничивающих устройств (СТУ) и сверхпроводниковых индуктивных накопителей  энергии (СПИН). Совместная работа СТУ и СПИН обеспечит повышенную надежность функционирования энергосистемы и бесперебойное электроснабжение потребителей.
  • Модернизирован один из крупнейших экспериментальных стендов, предназначенный для исследований  ВТСП 2-го поколения и разработки сильноточных ВТСП кабелей.
  • Разработаны научно-технические подходы и расчетно-теоретическое обоснование в обеспечение  совместного  использования сверхпроводящего  однофазного токоограничителя (СОТ) и СПИН для задач электроэнергетики в сетях переменного тока (напряжение сети  до 10 кВ; ток СОТ до 1 кА; время срабатывания  ~ 5 мс).
  • Создан и испытан опытный образец нового шестиполюсного синхронного ВТСП электродвигателя с радиально-тангенциальными постоянными магнитами мощностью 28 кВт. Сформированы предложения по использованию новых типов синхронных ВТСП двигателей в качестве высокодинамичных промышленных приводов и приводов криогенных насосов.
  • Спроектирована, изготовлена и испытана ВТСП электрическая машина мощностью 150 кВт на основе ВТСП элементов и постоянных магнитов. Области применения: источники электроэнергии большой мощности и высокодинамичный электропривод для спецпотребителей.
  • Спроектирован и находится в стадии изготовления макетный образец ВТСП КНЭ (кинетического накопителя энергии) с запасенной энергией  0,5 МДж.
  • Создан и проводятся испытания   нового  импульсного МГД-генератора  типа "Памир" мощностью 15 МВт с длительностью импульса до 10 сек.
  • Введен в эксплуатацию восьмиканальный лазерный модуль ЛМ-8, работающий в комплексе с реактором БИГР. Проведены экспериментальные исследования кинетики люминесценции  при распылении металлического кадмия или металлического цинка продуктами ядерных реакций.
  • Успешно завершены испытания девятиэлементного электрогенерирующего канала (ЭГК) с термоэмиссионными преобразователями в реакторе ИВВ-2М. Реализован форсированный режим работы ЭГК продолжительностью более 4500 часов, при общей продолжительности испытаний  ~ 6000 часов.
  • Создан высокоэффективный (к.п.д. 17-20%) термоэмиссионный источник тока с электрической мощностью 5 кВт для нужд ОАО «Газпром».
  • Разработаны и испытаны прототипы промышленных вариантов энергоустановок на основе твердополимерных и твердооксидных топливных  элементов, и проведена подготовка их серийного производства.
  • Разработаны демонстрационные образцы портативных топливных элементов для оргтехники с прямым окислением спиртов и на основе алюмоводных картриджей.
  • Разработан воздушно-алюминиевый электрохимический генератор со щелочным   электролитом   мощностью   1,5 кВт,   с   энергоемкостью  16,6   кВт.ч (620 А.ч) и с удельной энергоемкостью 470 Вт.ч/кг.
  • Разработаны батареи воздушно-алюминиевых топливных элементов с водным раствором поваренной соли в качестве электролита различных типоразмеров и назначения с удельной энергией до 270 Вт.ч/кг. На основе таких батарей предложены конструкции и созданы действующие образцы фонаря-прожектора, зарядного устройства для мобильных телефонов, люминесцентного светильника. Кроме того разработана погружаемая плавающая воздушно-алюминиевая батарея для питания аварийного спасательного плота, способная работать в течение 30 суток.
  • Разработан и создан номенклатурный ряд (…10 Вт…10 кВт…) автономных термоэлектрических генераторов на органическом и радиоизотопном топливе наземного, морского и космического назначения с ресурсом работы более 10 лет, а также термоэлектрические охлаждающие устройства и термостаты.

Эти и ряд других достижений представлены в отчетах организаций- ассоциированных членов АЭН РФ, рассматривались на заседаниях проблемных советов Отделения, докладывались на отечественных и международных конференциях.

2. Научно-организационная деятельность
Научно-организационная деятельность Отделения №9 традиционно велась в тесном взаимодействии с Отделением энергетики РАН и Научными советами РАН по комплексным проблемам «Электрофизика и электроэнергетика», «Методы прямого преобразования видов энергии», «Проблемы использования сверхпроводимости в энергетике».
 По тематике Отделения проведено более 20 научно-организационных мероприятий (заседания проблемных советов, школы, семинары, конференции, выставки, в т.ч. международные), в подготовке и проведении которых активно участвовали  члены Отделения.
В их числе: Научные семинары  по сверхпроводимости  и  по проблемам криогенных электрических машин (РНЦ «Курчатовский институт», МАИ, НИИ Электромаш); Межотраслевой семинар «Физика и технология термоэмиссионных электрогенерирующих каналов» (на базе ГНИИ НПО «Луч»); Научные семинары по актуальным МГД-проблемам  (на базе ИФТПЭ РАН);    Школа-семинар   по   магнитоплазменной аэродинамике      (на базе  ОИВТ РАН);  Межотраслевой семинар «Проблемы повышения эффективности ТЭП» (на базе РНЦ «Курчатовский институт»); Межгосударственный семинар «Термоэлектрики и их применения» (на базе  ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН); Научные семинары по ядерно-оптическим методам преобразования энергии (на базе ФЭИ г. Обнинск);  Международная научно-техническая конференция «Водородная энергетика, как альтернативный источник энергии» (МЭИ); Конференция «Автономная энергетика: прошлое, настоящее, будущее» (НПП «Квант»)   и др.

Члены Отделения №9 приняли  участие в подготовке  и проведении    специализированной выставки электротехнического оборудования и новых технологий в электроэнергетике -  18-й    Международной    выставки     «Автономные   источники   тока»,  г. Москва.
На общем собрании Отделения (22 января 2010 г.) обсуждались вопросы  расширения работы в направлении оказания финансовой поддержки (через системы договоров, грантов и др.) научным коллективам, ведущим исследования и разработки в области электрофизических и сверхпроводящих устройств. Руководителям крупных организаций было рекомендовано, в случае получения заказов на выполнение НИОКР, в условиях нехватки квалифицированных специалистов, активнее привлекать творческие коллективы из числа членов Отделения (с сохранением за  собой статуса головной организации).
Проводимые научно-организационные мероприятия по тематике  НОО №9 АЭН РФ  поддерживают контакты отечественных ученых и специалистов из различных научных центров, необходимые для обмена информацией, а также постановки и разработки  совместных научно-технических проектов и программ, представляющих взаимный интерес.

3. Подготовка кадров
В отчетный период кадровый состав Отделения пополнился рядом новых и молодых специалистов.
   - Избраны:

  • • действительными членами АЭН РФ 
    Ковалев Константин Львович, д.т.н., проф., МАИ; 
    Копылов Сергей Игоревич,  д.т.н., ОИТВ РАН;
    Фатеев Владимир Николаевич, д.х.н., проф., РНЦ «Курчатовский институт»;
  • • членами корреспондентами АЭН РФ
    Новиков Николай Леонтьевич, д.т.н., НТЦ Электроэнергетика;
    Макаров Валентин Сергеевич, др.эл.,  НТ-Парк (ГНПП «Квант»).

    - Присвоено почетное звание «Доктор Электротехники»:
Макарову Борису Александровичу, к.т.н., МРТИ РАН;
Иванову Сергею Сергеевичу, к.т.н., ОИВТ РАН.
    - Привлечен в качестве нового коллективного члена в АЭН РФ – ФГУП «Московский радиотехнический институт РАН».

4. Внедрения и новшества (инновации)

  • Разработан ряд новых полупроводниковых преобразовательных устройств (ППУ), предназначенных для совместной работы с нетрадиционными энергоисточниками (НЭИ) разных типов. Применение ППУ, включаемых  между НЭИ и потребителем, значительно расширяет области использования нетрадиционных источников энергии, позволяя: - обеспечивать потребителей стабильной электроэнергией требуемого напряжения и качества; - осуществлять селективную защиту распределенных потребителей  в аварийных режимах; - в случае аварийного отключения одного из   потребителей, обеспечивать штатную работу остальных. (Патент РФ № 80292 от 21.01.2009 г.; патент РФ № 81013 от 27.02.2009 г.; патент РФ № 89786 от 10.12.2009 г. Авторы – Антонов Б.М., Баранов Н.Н.,  ОИВТ РАН).
  • В рамках Международного конгресса «Коммуникационные технологии и сети» (CTN-2009), 25 ноября 2009 г. в Москве на базе  МТУСИ проводилась конференция «Телекоммуникационные и вычислительные системы», на которой был представлен доклад «Электрофизические, медико-биологические и экологические  проблемы сотовой связи» (авторы Баранов Н.Н., Климовский И.И.). В связи с массовым распространением среди населения в последние годы средств сотовой связи (мобильных телефонов), являющихся источниками СВЧ-излучения, было признано необходимым уделять повышенное внимание проблеме  обеспечения их безопасного воздействия на пользователей и, прежде всего, на детей.

5. Публикации в журнале «Известия АЭН РФ»

  • Л.К. Ковалев,  К.Л. Ковалев,  Ю.Ю. Кавун,  В.А. Альтов,  В.Т. Пенкин, Д.В. Голованов.  Предельные характеристики синхронных двигателей  с постоянными магнитами и  ВТСП-элементами в роторе.
  • В.Н. Фатеев. Топливные элементы.
  • Б.А. Макаров. Разработка и создание в МРТИ ускорительной техники для решения научных и прикладных задач.

Академик-секретарь Отделения №9      В.А. Альтов
Ученый секретарь      Н.Н. Баранов