Выпуски бюллетеня

ТомНомер
13 1
12 1 2 3 4 5 6
11 1 2 3 4 5 6
10 1 2 3 4 5
9 1 2 3 4 5
8 1 2 3 4 5
7 1
6 1 2 3 4
5 1 2 3 4 5 6
4 1 2 3 4 5 6
3 1 2 3 4 5 6
2 1 2 3 4 5
1 1 2
0 0

Тематический указатель

Можно ли вернуть утраченное лидерство за 300 тыс. долл.?

2005, Tом 2, выпуск 3
Тематика: Российские разработки

Победителем конкурса Роснауки 2005 года по приоритетному направлению "Индустрия наносистем и материалы" на тему «Разработка перспективных технологий получения высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) - материалов второго поколения» стал РНЦ «Курчатовский институт». Тема представлена в нанотехнологическом приоритетном направлении Роснауки, поскольку высоких величин инженерной критической плотности тока в ВТСП керамике состава Y-123 при температуре кипения жидкого азота с приемлемой для технического применения зависимостью от магнитного поля можно достичь лишь при формировании тонких, порядка 10-1000 нм, многослойных высокотекстурированных слоев. Зарубежные ВТСП компании в быстром темпе стали осваивать технологию ВТСП длинномеров на основе таких пленок (т.н. ВТСП второго поколения) с целью завладеть промышлен-ным рынком, вкладывая крупные суммы – десятки и сотни млн. долл. Правительства США, Японии, Китая, ЕС оказывают этому начинанию всемерную поддержку, надеясь приступить к назревшей острой необходимости обновления устаревших генерирующих и сетевых мощностей энергосистем оборудованием, достойным ХХI века.

В 70-х годах Курчатовский институт при активном участии ВНИИНМ им. А.А.Бочвара, Ульбинского металлургического завода (теперь на территории Казахстана) и ВНИИКП возглавил в СССР разработку технологии НТСП длинномеров на основе NbTi, а затем и Nb3Sn, доведя ее первыми в мире до промышленного уровня. На их основе курчатовцы (опять же первыми в мире) создали самый крупный в мире токамак Т-15 со сверхпроводящим магнитом (не будем печалиться о его судьбе). Но…результат не утратил актуальности, дает о себе знать и сейчас, ибо обеспечил участие России в престижном международном проекте создания термоядерного реактора (проект ITER), как возможной эффективной электростанции будущего. Так что сегодняшний лозунг, выставленный на растяжке поперек Ленинского проспекта «Спутник – это все, чем ты можешь гордиться, если перестанешь мечтать», скорее, отражает комплексы или неосведомленность автора.

Прокомментировать сегодняшнюю готовность Курчатовского института догнать и перегнать уже не только Америку (как мы мечтали в советские времена), а весь просвещенный мир отважился Ви-талий Сергеевич Круглов, заместитель директора ИСФТТ РНЦ «Курчатовский институт» и заместитель руководителя проекта.

Расскажите немного об общей ситуации с новым проектом

Приятно, что

- принят проект, посвященный разработке перспективной технологии получения сверхпроводников II поколения с улучшенными характеристиками и сниженной стоимостью;

- удачное выполнение проекта позволит сделать решающий шаг в направлении создания 2G промышленной технологии, а затем широко внедрить сверхпроводники в электроэнергетику, которая у нас (как показало недавнее обесточивание Москвы и близких к ней регионов), да и во всем мире переживает не лучшие времена – оборудование устарело, требует замены; разработанный ВТСП провод потянет за собой цепочку разработок модельных, а затем и реальных электротехнических устройств;

- приняты и еще 2 сверхпроводящих проекта: один – в электроэнергетике и второй – по слаботочной сверхпроводимости.

Неприятно, что

- к сожалению, пока ни один из принятых проектов еще не финансируется ни Роснау-кой, ни Росатомом, ни Минэнергопромом,

- нет проектов по фундаментальным исследованиям сверхпроводимости,

- нет заказов от промышленности на разработки новых приборов и устройств,

- экспертиза отдана на откуп не компетентному Научному совету (как это было ранее), а вновь образованным «мониторинговым» ООО, сотрудники которых только входят в предмет, создавая бесконечную волокиту с уточняющими запросами (возможно, именно этим объясняется задержка с началом долгожданного и такого необходимого финансирования),

- выделяемые деньги по сравнению с выделяемыми за рубежом – просто нищенские, десятые доли процента от зарубежных, можно сказать, что это – просто ничто! Расчет – только на энтузиазм и какие-то сверхновые идеи,

- на митинг протеста против бедственного положения науки в России собрались только несколько сотен человек – либо это покорность от безнадежности, либо безразличие.

Можно ли возвратить утраченное лидерство?

Сомнительно. Вспомните Германию конца 30-х годов, когда была изгнана профессура. Только спустя 60 лет немцы могут сказать «Профессура готова!»

Какие организации участвуют в выполнении проекта и как разделены задачи?

Думаю, что выбран оптимальный из возможных вариантов. Участвуют в проекте 3 организации. Это – Курчатовский институт, который является признанным лидером в области конструкции СП-проводов (размеры, геометрия, изоляция с учетом конкретного применения для стабильной работы) и в электродинамической поддержке работы (правильные измерения на постоянном и переменном токе). У нас здесь большой опыт успешной работы.

Затем ВНИИНМ, очевидный российский лидер в технологических разработках ВТСП длинномеров. На сегодня они достигли высокого уровня в техно-логии ВТСП проводов I поколения – 200 м при токе 100 А. Здесь неожиданная трудность – уход руководителя технологической группы Игоря Акимова, с которым, вне сомнения, связаны указанные успе-хи. На коллектив ВНИИНМ возложена задача изготовления длинных лент-подложек из Ni и Ni спла-вов с высокой степенью текстуры. Им в помощь определен Институт физики металлов УрО РАН из Екатеринбурга, проводивший аналогичные разработки несколько лет назад в сотрудничестве с МГУ. У них нет опыта создания лент достаточно большой длины со специфичными проблемами полировки (для формирования текстуры требования к качеству поверхности подложки очень высокие). Планируется, что ВНИИНМ подхватит их технологию и масштабирует ее, хотя не возбраняется и пойти своим путем, например, формировать ленту из порошков (в чем у ВНИИНМ есть опыт). Задача очень ответственная, если удастся сформировать высокую тек-стуру в ленте-подложке, то именно от нее можно идти дальше, формируя высокую текстуру в ВТСП слое.

И далее - химический факультет МГУ, группа профессора А.Р.Кауля, который провидчески самоотверженно много лет занимался MOCVD технологией - осаждение ВТСП пленок из металлоорганических соединений в безвакуумной среде. Надо признать, что мы слабо поддерживали эту работу (скажем прямо, в погоне за быстрым результатом, делая основную ставку на технологию «порошок-в-трубе»). Но…, еще раз повторяю, самоотверженность сотрудников, фундаментальная школа Кауля, твердая поддержка руководителя направления материаловедения акад. Ю Д Третьякова, зарубежные контракты способствовали тому, что основное направление технологии созрело, получены довольно обнадеживающие результаты. Правда, на российском оборудовании они могут получать только короткие образцы. Для организации непрерывного процесса осаждения на длинных образцах необходимо не только научиться получать длинные металлические подложки, но и изготовить новый смеситель подачи исходных компонентов. Это – достаточно сложная и дорогая разработка (требуются десятки миллионов рублей), не реализуемая в рамках выделенных на проект средств. Сейчас по технологии Кауля осаждение на длинные подложки осуществляется в Германии. На германской установке можно осаждать ВТСП слой на ленты длиной до 30 м и получать достаточно высокие криттоки (до 2 МА/см2, транспортные токи больше 100 А на см ширины). Самоотверженность и успехи сотруд-ников МГУ оценены – им передаем половину выде-ленных на проект средств.

Работы в РНЦ Курчатовский институт возглавит автор данного интервью, в МГУ - Андрей Рафаилович Кауль, а во ВНИИНМ – Александр Константи-нович Шиков. Общую научную координацию будет осуществлять член-корр. РАН Николай Алексеевич Черноплеков.

Какие конечные цели у данного проекта?

Конечная цель – создать вариант промышленно масштабируемой технологии и получить 10 м провод с параметрами на мировом уровне (для получения больших длин, конечно, нужны на порядки большие деньги). Первый этап - создание технологии получения длинных лент-подложек из никеля и его сплавов методами металлургии и прокатки (это дешевый и эффективный метод). Буферный слой планируем осаждать в одном процессе с ВТСП слоем MOCVD методом. Следующим шагом видится масштабирование технологии в рамках ОКР с целью получения длинномерных лент при сохранении высоких токонесущих характеристик.

В мире, имеющем «немеренные» (по наши меркам) финансовые ресурсы, сейчас активно исследуют в поисках лучшего самые разные технологические варианты. Конечно, хорошие результаты дает и ионное и магнетронное осаждение. Но это для нас слишком дорого. Ведь важно получить не только высокие токи, но и оптимизировать соотношение цена-качество. И здесь MOCVD – вне конкуренции: отсутствие вакуума, возможность совместить в од-ном процессе осаждение и ВТСП, и буферного слоя.

Прокомментируйте последние технологические новинки из-за рубежа – освоение производства широких лент – 4, 10, 20 см, а затем из них резкой – стандарт – 0.44 см. Получение в одном процессе покрытия большой площади тоже ведет к сокращению затрат на производство и удешевляет стоимость провода.

Усовершенствование процесса должно идти вслед за разработкой базовой технологии. Вот мы как раз и займемся базой, как только будут перечислены деньги за уже принятый проект. Кстати, у нас, в Курчатовском институте имеется установка для осаждения пленок на большие площади методом магнетронного осаждения: она используется для осаждения защитного покрытия на оконные стекла в коммерческих целях. Но процесс – очень медленный, для наших целей он малопригоден. Принципиально осадить на большую площадь - не проблема, но при резке нарушается край ленты, необходимо вводить дополнительные непростые операции по его защите. Иначе ток упадет.

А другая технологическая новинка из-за рубежа – создание многослоек «ВТСП-буфер» для увеличения транспортного тока?

В реалии с ростом толщины непрерывной пленки инженерная плотность тока, начиная с некоторой критической толщины, начинает падать, что связа-но с ухудшением текстуры. Эта оптимальная толщина во всех разработках и принята за базовую. Если сделать многослойную конструкцию, перемежая ВТСП слои буферными, ток, вне сомнения, возрастет. Но, думаю, формирование повторяющейся в слоях текстуры в многослойке – сложнейшая технологическая задача. Пока за рубежом это сделали только на длине 1 см, как пойдут дела при длинном проводе, еще не ясно. Но, конечно, пробовать можно. Более реальным представляется получение двухсторонних покрытий и (или) широких лент, которые могут быть ламинированы на ленты требуемой ширины. То, что кадры и достойное финансирование решают все, продемонстрировал несомненный мировой лидер фирма AMSC.

Даже представитель Министерства энергетики США заявляет о консервативности поставщиков электроэнергии в отношении новых технологий, под которые ВТСП компании уже строят заводы. Вопрос в том, будут ли они покупать эти длинные ленты. Как обстоят дела в России?

Относительно заводов. Нужно ли спешить? Народная мудрость «спеши медленно» оправдывает себя. Известно, что и в США, и в Китае развиты заводские годовые мощности для производства до 20 км ВТСП проводов I поколения. Это, по-видимому, оказалось преждевременным, т.к. в настоящее время основное потребление для линий электропередач, токовводов и магнитных систем на поля свыше 25 Тл еще в должной мере не востребовано. Вполне возможно, что часть производственных площадей будет переориентировано на 2G технологию. Свойства, а главное заметная стоимость проводов первого поколения не полностью удовлетворяют требованиям промышленности, но своя вышеперечисленная ниша у них, без сомнения, существует.

Относительно энергетических компаний. Не вызывает сомнения, что в середине 21 века решающий вклад в электроэнергетику внесут именно сверхпроводники. Понимание этого на уровне ученых из энергетики есть. Но использование криогенной техники для ВТСП проводов требуют перестройки мышления прикладников и высокой культуры труда. Промышленность боится криогеники. Именно эта боязнь (связанная с отсутствием опыта) не позволила продвинуть в энергетику НТСП провода, где сложное гелиевое охлаждение, требующее исключительно высокой квалификации обслуживающего персонала. Вспомним усилия курчатовцев по внедрению магнитного сепаратора для обогащения криворожских руд - пока работали командирован-ные курчатовцы, все шло отлично, как только уезжали - сепаратор заклинивало. Азотный уровень, необходимый для ВТСП проводов, конечно, более простой, но все равно нужна высокая культура труда. Чтобы промышленники приняли сверхпроводимость с криогеникой, необходимо также продемонстрировать ее большие преимущества.

Другой существенный сдерживающий фактор –стоимость ВТСП проводов, во всяком случае, это относится к уже появившимся на рынке ВТСП про-водам первого поколения – 200 долл. за кАм. Для ВТСП проводов второго поколения есть надежды снизить стоимость сначала до 30-40 долл. за кАм, а в последующем и до стоимости медных проводов – 15 долл. за кАм

Контакты с российскими энергетиками установлены. Мы проводим большую кампанию по просвещению и агитации специалистов-энергетиков, стараемся показать им преимущества оборудования на сверхпроводниках. Конечно, энергетики должны вложить деньги в эти разработки, а они у российских энергетиков есть Они должны сделать заказы и заинтересовано следить за результатами.

Очень важным сейчас представляется создание отечественного полигона, на котором можно испытывать различное оборудование на сверхпроводниках – токоограничители, трансформаторы, накопители. Главное, чтобы на базе полигона было создано некое научное подразделение, призванное готовить специалистов из нынешних студентов – физиков, инженеров. Для них это оборудование должно стать естественным и привычным. Именно полигон должен позволить оценить все преимущества сверхпроводникового оборудования в комплексе.

Насколько реально строительства такого полигона в России?

Все это реально. Но нужно новое мышление промышленников. За рубежом финансирование ВТСП электротехнических разработок со стороны промышленности более высокое, чем государственное. В России это далеко не так, что связано с общим состоянием промышленности в России.

Несколько лет назад обсуждался возможный контракт с Норильским никелем, в котором планиро-валось создать у них локальную линию электропередач, поставить на плавильные печи ВТСП токовводы, поставить сепаратор. В каком состоянии эти переговоры?

Да. Такие переговоры велись и даже обсуждали с ними возможность финансирования разработок длинномерных ВТСП проводов. Мы подготовили свои предложения, наши представители ездили на Норильский комбинат, вели переговоры на самом высоком уровне. Но они сочли, что еще не настало время для таких разработок, проще заработать деньги более привычным путем. На сегодня они финансируют только небольшой проект по магнит-ному сепаратору по договору между Курчатовским институтом и Норильским никелем.

Сколько сотрудников планируете привлечь к выполнению проекта Роснауки?

Думаю, что в рамках финансовых возможностей проекта в 3-х организациях мы можем привлечь не более 40-50 человек. Много средств предстоит затратить на материальное обеспечение проекта – дорогие материалы, дорогая криогеника. Так что сотрудники вынуждены будут питаться энтузиазмом, работая фактически бескорыстно. 5 млн. руб. в год – это в более привычных для сравнительной оценки около 180 тыс. долл. По меркам США такую сумму в год дают на полчеловека, работающего в высоких технологиях. Грустно……..!

Главная | Новости | Бюллетень | Конференции | Поиск публикаций в базе данных | Новое в базе данных
Российские организации | Энциклопедия | Цели сайта | Контакты | Полезные ссылки | Карта сайта | Помощь

© Copyright 2006-2012. Использование материалов сайта возможно только с обязательной ссылкой на сайт.
Свои замечания и пожелания вы можете направлять по адресу perst@isssph.kiae.ru
Техническая поддержка Alexey, дизайн Teodor.