Использование результатов научных разработок за 2007 г.
Физико-технические науки.

 Институт физики металлов
 

Разработан и внедрен на ФГУП ВНИИНМ им. А.А. Бочвара малогабаритный локальный прибор ИМДС-1 для оценки содержания мартенсита деформации (в интервале 0,1-20%) в маломагнитных хром-никелевых аустенитных сталях. Новый прибор превосходит отечественные и зарубежные аналоги, обладая высокой чувствительностью к ферромагнитным включениям, способностью определения контролируемых свойств на изделиях различной формы, возможностью распознавания α- и α‘- фазы.
 

Совместно с НПП «Спектр» создан внутритрубный снаряд ПМР для размагничивания участков трубопроводов, в т.ч. после проведения на них магнитной дефектоскопии, в целях подготовки трубопроводов к ремонтно- сварочным работам. Устройство не имеет аналогов. Для размагничивания используется специальным образом распределенный по поверхности снаряда набор постоянных магнитов. Обеспечена возможность размагничивания труб с различной магнитной предысторией и разной толщиной стенки. Разработка реализована на НПП «Спецнефтегаз», г. Екатеринбург.
 

Разработана компьютеризированная установка УМД-101М для магнитного неразрушающего контроля (НК) электросварных труб диаметром 20 - 76 мм в линии стана ТЭСА 20-76 в технологическом потоке их производства. По сравнению с существующими вихретоковыми дефектоскопами установка имеет более высокие показатели по чувствительности и достоверности контроля и, как показали испытания, обеспечивает надежное выявление дефектов, обусловленных нарушением режимов сварки типа слипаний и смещения кромок (более 15 % от толщины стенки трубы) в области сварного шва. Такие дефекты относятся к классу наиболее трудно выявляемых и другими методами НК не обнаруживаются. Установка внедрена на совместном узбекско-американском предприятии «Ташкентский трубный завод».
 

Создана и передана в промышленную эксплуатацию ООО «Нефтепромстрой» (г. Самара) компьютеризированная система НК труб, бывших в эксплуатации. Установка позволяет осуществлять автоматизированный НК труб с навинченными муфтами. От зарубежных аналогов ее отличают высокая надежность, обусловленная конструкционными особенностями, и более низкая стоимость.
 

Создана система магнитной диагностики действующих магистральных газопроводов, в основу которой положена конструкторская разработка магнитоанизотропного преобразователя, пригодного для использования в целях определения величины напряжений в образцах трубных сталей. Принцип действия метода основан на свойстве ферромагнитных материалов изменять магнитные характеристики (намагниченность или магнитную проницаемость) под действием механических напряжений. Лабораторные испытания показали, что с помощью преобразователя можно выполнять оценку уровня ориентированных растягивающих и сжимающих напряжений до 0,9 от предела текучести материала. Данная конструкция преобразователя может быть использована для оперативного определения уровня напряжений на наружной поверхности стенок труб, находящихся в обвязке газокомпрессорных цехов. Разработка проходит стадию опытно-промышленной эксплуатации на предприятии «Тюменьтрансгаз».
 

Разработана, изготовлена, апробирована и запатентована камера высокого давления для спектроскопического анализа в условиях высокого давления и сдвиговых деформаций in situ. Камера позволяет проводить исследования и изменения структуры непосредственно под давлением, а также во время деформирования под давлением, спектроскопическими методами рентгеноструктурного анализа, ядерной гамма-резонансной спектроскопии и дифрактометрии в синхротронном излучении. Использование пуансонов из кубического нитрида бора вместо дорогостоящих алмазов существенно снижает стоимость камеры по сравнению с зарубежными аналогами, а возможность осуществления сдвиговой деформации с одновременной спектроскопией делает ее уникальной.. Камера внедрена в лаборатории ИФМ и ИМет УрО РАН, Сибирском синхротронном центре Института ядерной физики им. Будкера СО РАН (г. Новосибирск).
 

Разработано, изготовлено, апробировано и запатентовано устройство для низкотемпературной деформации материалов. Основой устройства является камера высокого давления с пуансонами из кубического нитрида бора, позволяющая осуществлять большие деформации под давлением до 20 ГПа при температурах от 4,2 до 300 К. Установка может быть использована для исследования процессов низкотемпературных структурных и фазовых изменений металлов и сплавов, а также их влияния на механические и физические свойства. Большая деформация в условиях низких температур под давлением применяется для получения аморфных и (или) наноструктурных металлов и сплавов с размером кристаллитов в диапазоне 30-300 Å. Для осуществления больших низкотемпературных деформаций камера не имеет аналогов. Камера запатентована и внедрена в исследовательские лаборатории ИФМ УрО РАН и УрГУ.
 

В Центральную городскую клиническую больницу №1 г. Екатеринбурга переданы для использования образцы криоаппаратуры и технологии для лечения ряда хирургических заболеваний (в том числе – периартериальной невротомии, сосудистых патологий), для восстановления функции желудочно-кишечного тракта и др. Разработки защищены патентами и могут найти применение в любом профильном хирургическом отделении.
 

Предложена методика контроля продольных сварных швов и основного металла горячетянутых отводов и гидроштампованных тройников, изготовленных из сварных труб диаметром от 57 мм до 630 мм с толщиной стенки от 3 мм до 26 мм. Методика положена в основу технологии ультразвукового неразрушающего контроля трубных изделий на наличие дефектов типа нарушения сплошности и предназначена для персонала, выполняющего работы по НК сварных соединений при проектировании, изготовлении, ремонте и эксплуатации элементов и изделий теплотехнического оборудования, на которые распространяются требования Госгортехнадзора России. Разработка реализуется на ОАО «Трубодеталь», г. Челябинск.
 

Институт электрофизики
 

С использованием методов литья полимер-керамических пленок из нанопорошков, радиального магнитно-импульсного прессования и термического спекания разработаны принципы изготовления струеформирующих сопел сложной формы из керамики оксида иттрия. Керамика характеризуется масштабом кристаллической структуры 2-5 мкм, полной плотностью, микротвердостью 10 ГПа и трещинностойкостью около 2,4 МПа∙м^1/2. Такие сопла перспективны для формирования струй горячего газа при температурах до 2000ºС.
 

На основе результатов исследования структурных превращений при ионном облучении совместно с ОАО «Каменск-Уральский Металлургический завод» и ФТИ УрО РАН предложен способ обработки холоднокатаных листов алюминиевых сплавов. Способ заключается в кратковременном облучении листов пучками ускоренных ионов Ar+ с энергией 20-40 кэВ в целях устранения преимущественной кристаллографической ориентировки (текстуры), формируемой при холодной прокатке, взамен длительного технологического отжига.
 

Разработаны основы технологии получения нанопорошков Al2O3 при нагреве мишени импульсами энергии. Показано, что варьирование условий электрического взрыва проволоки позволяет регулировать фазовый состав порошка, изменяя характерный размер частиц от 20 до 80 нм, при сохранении выхода порошка до 90% от теоретически возможного при производительности ~200 г/ч и энергозатратах ~20 кВтч/кг. Результаты обеспечивают возможность выбора оптимальных условий взрыва для получения порошков Al2O3 с заданными характеристиками.
 

Создана лабораторная установка-генератор рентгеновского излучения с средней выходной мощностью электронного пучка до 5 кВт и уровнем напряжения от 80 до 180 кВ. Разработан комбинированный анод, состоящий из вольфрамовой мишени и медного радиатора большой теплоемкости, что позволило увеличить среднюю мощность дозы излучения рентгеновского источника с сохранением ресурса импульсной рентгеновской трубки. Обеспечено снижение эрозии электродов рентгеновской трубки в 3 раза по сравнению с подобной трубкой с простым анодом.
 

Физико-технический институт
 

Разработан и изготовлен вибродиагностический прибор ДАРС, преобразующий виброакустические сигналы в цифровой код в реальном масштабе времени в карманный компьютер. Прибор отличается автономностью, портативностью и большим динамическим диапазоном, что обеспечивает проведение вибродиагностики с использованием широкого набора пьезоэлектрических датчиков виброакустических сигналов. Прибор защищен от воздействия внешних электромагнитных помех, что повышает надежность и качество измерений.
 

Создан программно-аппаратный комплекс, предназначенный для регистрации электронных спектров и изображений в режиме синхронного детектирования в составе электронного микроскопа для химического анализа. Комплекс обеспечивает управление блоками питания электростатической электронной пушки, питания детектора электронов (вторично-электронного умножителя), вывод и предварительную обработку полученных спектров.
 

Институт теплофизики
 

Разработано и испытано в лабораторных условиях компактное гибридное теплопередающее устройство, сочетающее простоту конструкции с высокой эффективностью в широком диапазоне температур. При использовании гептана в качестве теплоносителя, устройство обеспечивает передачу номинальной мощности 30 Вт в диапазоне температур от – 40 ºС до +155 ºС с термическим сопротивлением не выше 1,7 ºС/Вт. Устройство может быть использовано в системах охлаждения автомобильной электроники.
 

Создана экспериментальная установка для измерения температуропроводности, имеющая пространственно распределенный приемник в виде оптоволоконного коллектора и фотодиодную линейку, позволяющую в режиме сканирования проводить измерения с пространственным разрешением ~ 10-3 мм2.
 

Разработаны способы оценки дефицита мощности энергорайонов и возможности его покрытия за счет ввода новых генерирующих мощностей или дополнительного сетевого строительства. С учетом динамики электропотребления и энергетической безопасности территорий на перспективный период даны рекомендации по усилению электрической сети и вводам электрогенерирующих мощностей в энергосистемах Свердловской и Оренбургской областей.
 

Институт промышленной экологии
 

Разработана физико-математическая модель процесса формирования аэрозоля уранилфторида во влажной атмосфере, включающая в себя следующие стадии: химические реакции в газовой фазе; фазовый переход в процессе нуклеации; рост аэрозольных частиц (сорбция/десорбция, диффузия, коагуляция) и их гравитационное осаждение. Модель позволяет оценивать функцию распределения частиц уранилфторида по размерам, что имеет большое значение для моделирования распространения загрязняющих веществ в атмосфере и для определения потоков осаждения на подстилающую поверхность.
 

Создана модель физико-химических процессов, происходящих при контакте поверхности твердого гексафторида урана с влажным воздухом, которая позволяет: обрабатывать экспериментальные данные по гидролизу гексафторида урана для определения важных химических и физических параметров, а также моделировать влияние различных факторов на величину эмиссии в атмосферу как самих паров гексафторида урана, так и продуктов его взаимодействия с парами воды. С помощью математического моделирования установлены закономерности влияния температуры окружающей среды и влажности воздуха на потоки эмиссии.
 

Проведен анализ продолжительности жизни 9,5 тысяч человек, проживавших в сельских населенных пунктах северной части Восточно-уральского радиоактивного следа. Показано, что суммарный ущерб вследствие преждевременной смерти в группе достигает 3,6 тысячи лет. Продолжительность жизни населения наиболее загрязненной части территории сократилась в среднем на восемь месяцев. Максимальный радиационный ущерб при облучении установлен в возрастной группе младше 25 лет (Рис.37).
 

В рамках Соглашения о научном сотрудничестве с Институтом ядерных исследований «Винча» (Сербия), совместно с учеными других европейских стран выполнен цикл исследований территорий с высоким уровнем естественной радиоактивности в Балканском регионе. В частности, проведено детальное обследование города Нишка Баня и установлено, что облучение населения за счет радона достигает уровня, сопоставимого с экспозицией в урановых шахтах. На примере этого города был выявлен ряд закономерностей облучения населения радоноопасных территорий, в частности показана существенная зависимость объемной активности радона от типа источников отопления и числа курильщиков в жилищах.
 

Отчет о научной и научно-организационной
деятельности за 2007 г. Часть 1.