Материалы портала «Научная Россия»

Стальная логика прогресса

Директор ЦНИИТМАШ Алексей Дуб уверен, что плавку стали сегодня необходимо регламентировать строгими законами рыночной экономики.

Стихия огня и металла – так мы в большинстве своем представляем себе плавку стали. Эта стихия должна направляться в русло инновационного процесса и регламентироваться строгими законами рыночной экономики. Так считает Алексей Владимирович Дуб, доктор технических наук, генеральный директор ОАО «Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-производственное объединение по технологии машиностроения» (ЦНИИТМАШ), входящего в состав машиностроительного дивизиона корпорации РОСАТОМ. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Алексей Владимирович, сегодня мы говорим, что в стране надо создать новую промышленность на основе наукоемких технологий и  всего того лучшего, что создано нашими учеными. Начнем с темы организации науки для решения конкретных задач.
 

- В Советском Союзе наука была на весьма высоком уровне. Отраслевой науке всегда ставились конкретные задачи. И сегодня важно остановиться на задаче организации самой науки. Старые задачи уже не актуальны, а новые нам еще надо научиться ставить. За словом «инновации» должно стоять понимание, какие инновации, в чем именно, и ради чего. Мы знаем, как работают крупные международные компании – там ученых на внешний рынок за поиском своих заказчиков и контрактов никто не отправляет. Это сугубо российская особенность, когда ученый должен быть, с одной стороны, творцом идей, с другой - менеджером, планирующим и организующим работу и маркетологом, который должен показать, где можно эффективно применить разработки.

Я считаю, это большой подвиг наших ученых, особенно работающих в фундаментальных отраслях, что они умудряются сами себе поставить задачи, убедить руководство и людей, которые владеют деньгами, что эти задачи актуальны, и их выполнять. 

- Как вы у себя в институте эти вопросы решаете? Как ставите задачи своим сотрудникам? 

- Когда я пришел директором в институт ЦНИИТМАШ, мы начали именно с планирования. Мы сформулировали для себя направления, по которым надо вести комплексные исследования, исходя из разных источников. Если складывать  отдельные зернышки или большие куски чего-нибудь полезного в одну корзину - то это, в конечном счете, обязательно даст результат.

Сегодня резко сменился уровень и формат постановки задач.  Мы пришли к тому, что опять можем браться за комплексные задачи и решать их. Выручка у нас возросла в 10 раз, во столько же - заработная плата. У наших заказчиков нет сомнений, что все полученные деньги  будут потрачены на заработную плату.

На сегодняшний момент у нас 180 молодых специалистов, причем мы их готовим, набирая студентов уже с третьего курса, а практику каждый год у нас проходит более 150 человек. При этом мы их обязательно устраиваем на работу, требуем, чтобы наши специалисты хоть немного поучаствовали в реальной научной исследовательской работе, получили маленький, но свой и конкретный результат. Который мы потом вложим в общую картину, и каждый из них  будет знать, какой кусочек он  сделал. Это большой стимул, поэтому многие  потом приходят к нам с желанием работать.

Заблуждение, что люди не умеют работать ‑ они просто не умеют ставить  задачи. Когда и с этим справляются, то выясняется, что и работать  умеют. У нас есть потенциал, мы развиваемся, взаимодействуя со многими ведущими вузами – МИСиС, МИФИ, СТНКИН, МГТУ им. Н.Э. Баумана, МГУ им. М.В.Ломоносова. Например, я возглавляю кафедру в МИСиС. Мы завели практику, что  ни одна курсовая, ни тем более дипломная работа, не делается абстрактно, без привязки к решению конкретной задачи. Нельзя без толку терять ресурс времени: какой смысл студенту потратить 9 месяцев на выполнение дипломной работы, если он при этом ничему конкретному не научится. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

А если для выполнения конкретных задач нужны хорошие физики или химики? Ведь все больше разработок идут в тесной связи с фундаментальной наукой. Приходят к вам выпускники, например, МФТИ? 

Для того чтобы добиться коренных прорывов в технологии, нужно понимать не только что происходит, скажем, при обработке заготовки напильником, но и знать  ту большую физику процессов, которые происходят, например, при фазовых переходах и т.д. Нужно решать сложные физические задачи. У нас работают люди с физического, химического факультетов МГУ. Мы работаем с кафедрой теоретической физики того же МИСиС, со специалистами Физтеха для того, чтобы  решать фундаментальные задачи: создавать математические модели сложных процессов. 

Машины и материалы для атомной энергетики сегодня – это передний край технологий, они идут по пути усложнения и усовершенствования качеств. Каков мировой тренд в этом отношении? 

Сегодня мировой тренд в отношении материалов в повышении надежности.  Исходя из этого, меняются базовые требования. Поэтому переходят на сложные составы, на композиционные, нетрадиционные материалы, на конструкции, сформированные на так называемых 3D принтерах или альтернативных технологиях послойного формирования свойств массивного изделия.

Однако мы должны  существовать в условиях рынка, и даже самые совершенные изделия не могут быть сделаны только лишь ради образца. Мы должны учитывать экономическую сторону вопроса. Когда мы переходим на ответственные и дорогие материалы, на передний план выходят технологии, которые обеспечивают  длительный ресурс службы дорогого изделия, созданного с большими затратами. Его стоимость потом будет «распределена» на многие десятилетия использования. Нужно идти по пути максимального использования сырья при производстве той или иной детали из исходных материалов – без потерь на отходы. Это и есть  истинный мировой тренд в материаловедении и в развитии технологий.

Мы научились строить корпуса реакторов, срок службы которых не 30 лет, как раньше, а 60, 80 и больше. Долгие годы изучались механизмы, которые влияют на старение материалов, из которых они сделаны, что происходит при долгосрочном радиационном, тепловом воздействии на  эти материалы. 

Известно, что вы и ваш институт в этом году получили Государственную премию за разработку установки для восстановительного отжига металла корпуса реактора. Могли бы вы рассказать об этом подробнее? 

В материаловедении давно известен термин «старение». Он появился, прежде всего, применительно к алюминию или стали. Например, было обнаружено, что новый, только что полученный тонкий лист металла для корпуса автомобиля,  пластичен и довольно легко штампуется в форму. Если он полежит месяц, дожидаясь обработки, то он уже не штампуется, а трескается, потому что в нем выделяются неметаллические включения, фазы, которые приводят к тому, что металл из пластичного становится хрупким. Это и есть механизм старения. Собственно, те же процессы происходят и в корпусах реакторов.

Коллектив трех институтов – НИЦ «Курчатовский институт», Прометей и ЦНИИТМАШ ‑ исследовали механизм старения металла. Причиной потери свойств в сталях является образование внутри массы металла  преципитатов или предвыделений, т.е. объединение в некие динамические группировки определенных атомов, например, марганца, кремния, фосфора, цветных примесей. Нас интересовали условия и природа их образования. Стало понятно, что если мы хотим избежать накопления таких преципитатов, то необходимо исходно не допускать их появления в сталях, или второй вариант – использовать технологии, которые, условно говоря, омолаживают, т.е. приводят к исчезновению  этих появившихся объединений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как это сделать? Один из традиционных способов – это классическая диффузия. При повышенных температурах диффузия в любом материале идет быстрее, значит, омолаживаемую конструкцию надо нагреть. Задачей коллектива было установить температуру и время проведения термообработки или отжига, при которой материал снова вернется в исходное состояние. Это и есть идея создания установки, состоящей из комплекса мощных нагревательных элементов, собранных на стальном стенде и работающих в строго заданном термическом режиме. Она погружается внутрь корпуса атомного реактора, из которого извлечены топливные элементы. Установка должна идеально отрабатывать и реализовывать те условия, при которых произойдет сложный физический процесс диффузии старящих металл примесей. В нашем случае этот процесс происходит в строго заданных рамках. 

- Безусловно, если омолодить предстоит корпус атомного реактора., то условия поистине экстремальные. 

Да. Все это будет происходить на атомной станции, внутри реального корпуса энергетической атомной установки. Топливо будет извлечено, но понятно, что будет остаточная радиация. Соответственно, наши «омолаживающие процедуры» должны вписаться в определенные сроки проведения планового ремонта, потому что каждый день простоя АЭС – это около 30 млн. рублей. Поэтому надо сделать так, чтобы все вписалось по срокам и было абсолютно надежно. При этом обязательно нужно с высочайшей точностью выдержать температурный режим процесса отжига, т.е., нельзя перегреть, потому что в этом случае можно нанести вред оборудованию,  недогреть тоже нельзя, потому что в этом случае не успеют произойти все необходимые физические процессы. Эту работу мы проводили вместе с Курчатовским институтом, причем я подчеркну, что именно они были инициаторами такой задачи. Мы вместе проводили испытания, и было доказано, что материал корпуса реактора действительно приобретает исходные свойства, как  будто его только что изготовили. 

- Это для существующих реакторов. А для новых строящихся корпусов? 

Есть такой термин «сверхчистые материалы», и  Российская Федерация - лидер по использованию сверхчистых материалов или так называемой «первородной шихты» для изготовления элементов корпусного оборудования реакторов именно потому, что всегда существовало понимание, что они должны служить долго и надежно.

Для новых строящихся корпусов реакторов будет сделано изменение в составе материалов, которые исходно не приведут к появлению этих самых преципитатов т.е. процессы старения будут идти настолько медленно, что даже к 80 годам срока службы заметных изменений свойств металла не произойдет. Но уже действующие корпуса реакторов – первые «ВВЭР-тысячники» были построены в начале 1970-х г., в те времена никто не предполагал, что через 40 лет эксплуатации встанет задача их «омолодить», и появится техническая и технологическая возможность продлить сроки службы. Мы, безусловно, не могли  не воспользоваться накопленными знаниями и умениями. 

Расскажите о новых «нетрадиционных» методах и материалах в атомной энергетике.

 Атомная энергетика очень консервативна. Все новое, каким бы прогрессивным оно не казалось, проходит многократную тщательную проверку. Раньше мы принимали в расчет лишь формирование, назовем так, макрообъектов внутри выплавляемой стали, а сегодня мы понимаем, что если не будем брать в расчет микро- и наноструктуры, то свойств, которые нам необходимы, мы не достигнем никогда. В частности, например, нами предложена технология использования методов спецметаллургии. Под спецметаллургией понимают, прежде всего, процессы плавки металла, которые происходят в контролируемой атмосфере и при контролируемых условиях. Это совершенно особые требования к оборудованию. Такие технологии как минимум на треть дороже, чем традиционные. Но выясняется, что, например, для одного и того же изделия – элемента атомного реактора при традиционной технологии нужен слиток весом 235 т, а методом спецметаллургии можно получить заготовку весом 120. 235  и 120 – это почти в 2 раза меньше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сейчас мы приходим к использованию так называемых аддитивных технологий послойного формирования, когда по сечению заготовки можно плавно менять состав металла, что задает готовому изделию совершенно новые свойства и возможности.

 Есть ли у нас промышленные предприятия, способные работать в таких режимах, какие вы им задаете?

 Такие предприятия уже появляются. Атомное энергомашиностроение ничуть не проще, а  по требованиям – точно сложнее, чем любое другое. Тем не  менее, 96% всех изделий для атомного энергомашиностроения изготавливаются на наших отечественных предприятиях. Мы можем соответствовать уровню требований к технологии, и что самое главное, за последние годы мы научились соответствовать экономике этого процесса.

Сегодня модернизация производства происходит существенно быстрее. Миром правит мысль. Если кто-то хочет стать лидером, изготавливая промежуточный продукт, а не конечные изделия, то он, скорее всего, проиграет. Приятно работать в Росатоме, потому что мы изготавливаем именно конечные изделия.

 В Курчатовском институте сейчас занимаются проектом ИТЭР. Вы планируете к нему подключиться или, может быть,  уже работаете?

 ЦНИИТМАШ имел довольно большой опыт работы с первыми токамаками, которые были когда-то в г. Троицке. Институт уже в то время занимался разработкой материалов, прежде всего, для защитных бланкетов токамаков. Для ИТЭРа мы выполнили работы по разработке особой технологии. Бланкеты – это  большие металлические конструкции, которые изготавливаются из дорогой нержавеющей стали непростого состава, не только химического, но и фазового. По решению участников проекта, их изготавливают в Европе. Защитная стенка бланкета имеет крайне сложную систему охлаждения. Она как головка сыра – в ней огромное количество длинных и сложных сверлений, так как по ним должны проходить охлаждающие жидкости. Мы разработали технологию изготовления этих  элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 В прикладной науке очень важно сохранить школу. Как вы решаете этот вопрос у себя?

Наибольшей капитализацией, на мой взгляд, сегодня обладают те инжиниринговые или научные компании, которые владеют мощной базой данных. Если у вас она есть, то не надо проводить какие-то многолетние и дорогие эксперименты. Если нет, то нужно проводить долгие и дорогие проверки результатов, а научные школы – это и есть составная, нематериальная часть базы данных. Сегодня между созданием баз данных и баз знаний можно поставить тождество. Сформированные правильным образом они помогут решить вопросы преемственности научных школ. Пока на период от 3 до 7 лет у нас есть  физические носители тех знаний, которые можно перевести в цифру, как-то формализовать и т.д.  

Кроме того, научные школы – это еще и умение общаться друг с другом.  Проблема, например, диссертаций, которая вдруг возникла, невозможна в рамках традиционных научных школ. Они никогда не поступятся своим имиджем, однако не везде такие научные школы есть.

Мы пока держим это дело: в институте ввели специальные лекции для наших молодых сотрудников

 А если вспомнить, например, о критериях эффективности научного труда – о чем сейчас так много сломано копий –  у вас есть какие-то свои критерии? Как вы вообще понимаете, что это такое – эффективность научного труда?

 Эффективность научного труда не связана напрямую с так называемым индексом цитируемости. Например, в отраслевой науке особенно в тех отраслях, которые являются конкурентными, лишние публикации наносят только вред до поры до времени. Для нас публиковать конкретные результаты, пока они не запатентованы, не защищены – это просто подарить их конкуренту, который сможет что-то быстро реализовать. Поэтому в нашем понимании эффективность научного труда – это, прежде всего, востребованность результатов в практическом применении,  или воплощение в новом научном направлении.

Когда 5-7 лет назад мы вновь начинали направление покрытий, оборот по производству установок для покрытий был 10-15 млн. в год, сегодня – в 20 раз больше. При этом мы уже продаем установки за рубеж, например, в Израиль. Пользуясь не научным термином - «выработка» на научного сотрудника сегодня достигает  2,5 млн. руб. в год, а по отдельным направлениям – 7 млн. Я считаю, что коллектив, который может выполнять  наукоемкие работы на такие суммы, способен к большим проектам,  а большой проект – это означает, что решается грандиозная задача.

алексей дуб оао «государственный научный центр российской федерации - научно-производственное объединение по технологии машиностроения» росатом цниитмаш

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий