textarchive.ru

Главная > Документ


Разработка технологии получения оптимальных режимов удержания плазмы в термоядерных установках и методов управления такими режимами. Изготовление и экспериментальное исследование диагностических устройств, обеспечивающих возможность непрерывного контроля качества удержания плазмы в токамаках реакторного масштаба.

Оценка рынка в гражданском секторе, в секторе специальных применений, для экспорта.

Разработанные в ходе осуществления проекта методы оптимизации удержания будут применимы в термоядерных установках как в России, так и за рубежом. Имеющиеся данные позволяют утверждать, что оптимизация режимов удержания будет необходима во всех будущих реакторах УТС. Поскольку в настоящее время рынка т./я. установок не существует, оценка рыночных перспектив предлагающихся к разработке технологий представляется затруднительной.

2. Состояние проблемы в мире и в России

В настоящее время режимы с оптимизированным или улучшенным удержанием получены на всех крупных установках, ориентированных на исследования по программе УТС. Однако закономерности получения таких режимов требуют дополнительного анализа. Не решены и вопросы непрерывного контроля и управления этими режимами в крупных установках. Таким образом, поддержание оптимального удержания в действующих установках можно считать решенной задачей, в то время как для реакторов еще предстоит разработать и опробовать методы управления режимами.

4. Оценка потенциала промышленности (по конкретным предприятиям).

В Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН выполнены пионерские работы по получению режимов с улучшенным удержанием. Предложены и реализованы методы улучшения удержания на основе генерации радиальных электрических полей, инжекции макрочастиц и динамических воздействий на периферию плазмы. Работы ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН по этой тематике признаны мировым термоядерным сообществом. В институте имеется коллектив квалифицированных специалистов, способных справиться с планируемыми задачами.

Предлагаемый проект может осуществляться совместно с Институтом Ядерного Синтеза РНЦ «Курчатовский институт», где также имеется значительный задел в области разработки и создания средств диагностики режимов удержания. В ИЯС также имеется необходимый для реализации проекта квалифицированный персонал. Планы сооружения установок Т-15 и ТИН в ИЯС вселяют уверенность, что в ближайшем будущем в России появятся крупные термоядерные установки, на которых могут быть отработаны предлагаемые технологии.

При реализации диагностической части проекта могут оказаться полезными разработки Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН и Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.

Практическое внедрение разработанных методов может быть осуществлено в сотрудничестве с Научно-исследовательским институтом электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова, имеющем большой опыт проектирования и сооружения как самих установок УТС, так и диагностических устройств, используемых в экспериментальной практике.

5. Имеющиеся проблемы (научно-технические, организационные, ресурсные, кадровые и др.).

Существенной организационной (ресурсной) проблемой, затрудняющей успешное достижение поставленных целей, является отсутствие в России крупной термоядерной экспериментальной установки, на которой могли бы отрабатываться предлагаемые технологии. Эта проблема имеет и свое продолжение в научно-технической области: отсутствие адекватного полигона для тестирования технологий оставляет открытым вопрос о достаточности разрабатываемых средств для решение проблем управления качеством удержания в условиях термоядерных реакторов (интенсивный нейтронный фон, ограниченный доступ (фактически только удаленный) к внутрикамерным элементам.

Нельзя считать удовлетворительным и состояние кадрового обеспечения. В большинстве институтов, привлекаемых к решению задач настоящего проекта средний возраст научного персонала заметно превышает 50 лет. Это обстоятельство затрудняет решение задачи преемственности при осуществлении долгосрочного проекта.

6. Программа действий:

Разработка физико-технических основ систем управления и диагностики режимов удержания

3 года

Экспериментальное исследование разработанных методик

2 года

Изготовление опытных образцов диагностических и управляющих систем для оптимизации удержания плазмы. Проведение испытаний в условиях термоядерного эксперимента

5 года

Общая продолжительность проекта

10 лет

7. Оценка необходимых материальных ресурсов.

Разработка физико-технических основ систем управления и диагностики режимов удержания

30 000 000 руб

Экспериментальное исследование разработанных методик

30 000 000 руб

Изготовление опытных образцов диагностических и управляющих систем для оптимизации удержания плазмы. Проведение испытаний в условиях термоядерного эксперимента

400 000 000 руб

Общая стоимость проекта

460 000 000 руб

Проект V.36. «Разработка новых радиационно-химических технологий извлечения урана из руд, к которым неприменимыпиротехнологии (выплавление полезных компонент из рудных конгломератов)»

Институт ядерных исследований РАН

1. Суть проблемы

Радиационно-химические методы воздействия на обрабатываемое вещество посредством облучения потоком высокоэнергетических электронов представляются одним из наиболее перспективных направлений для решения проблемы эффективного рентабельного извлечения урана из трудно вскрываемого упорного рудного сырья для отечественной урановой промышленности.

2. Состояние проблемы в мире и в России

В мире разработка этой методики в настоящее время находится в начальном состоянии. Результаты экспериментальных исследований российских ученых (ВНИИХТ + ИЯИ РАН) в этом смысле имеют приоритет во многих аспектах.

Предлагаются исследования с целью разработки технологических основ новой, радиационно-химической «безреагентной» регенерации урана в оборотных растворах применительно к условиям различных вариантов сернокислотного выщелачивания урана из рудного сырья.

В результате совместных исследований, проводимых ИЯИ РАН и ВНИИХТ, создана экспериментальная установка, позволяющая исследовать зависимости скорости протекания химических реакций окисления от концентраций исходных веществ, режимов облучения и условий эксперимента. Получены предварительные обнадеживающие результаты. Основными преимуществами радиационно-химической технологии, нашедшей широкое применение в различных отраслях промышленности, являются высокая производительность и надёжность при работе в непрерывном круглосуточном режиме с высоким КПД. Появляется возможность вести обработку при температурах, близких комнатным, т.е. без затрат на принудительный нагрев облучаемого материала, отсутствие необходимости использовать химические реагенты и катализаторы, что обусловливает экологическую чистоту метода. В составе НИОКР необходимо создание экспериментальной установки, способной служить прототипом для проектирования ее промышленного варианта.

Мировой опыт радиационно-химической обработки промышленных сбросных растворов, токсичных сточных вод и т.п. показывает, что стоимость процесса оказывается меньше стоимости при традиционных технологиях. Становятся доступными для дальнейшей обработки руды, ранее из экономических соображений уходящие в отвалы.

Состав организаций-исполнителей: ИЯИ РАН, ВНИИХТ Росатома.

Сроки: 2010-2012 гг.

Ориентировочная стоимость НИОКР: 10,0 млн. руб.

Проект V.37. «Разработка сверхпроводников на основе нанокомпозита «фононных резонаторов»

Институт ядерных исследований РАН

1. Суть проблемы

Нанокристаллиты имеют конечное число мод колебаний кристаллической решетки, уменьшающееся пропорционально кубу характерного размера. При этом спектр колебаний становится дискретным, а отдельные моды колебаний не взаимодействуют друг с другом, что значительно усиливает все фононномодулированные процессы в кристалле. Покрытие нанокристалла нанооболочкой материала с более высоким атомным весом позволит создать фононный резонатор, все моды которого будут представлять собой стоячие волны и, соответственно будут резонансным образом усиливаться. Создание композитов из фононных резонаторов позволит получить перспективный функциональный материал для электроники с регулируемой структурой и свойствами.

Свойства поликристаллических материалов в значительной степени зависят от размера кристаллитов. С уменьшением размера кристаллитов сверхпроводимость усиливается. Поэтому в нашем проекте нанотехнологическая составляющая проекта – нанокристаллиты и нанопокрытия играют ключевую роль.

2. Состояние проблемы в мире и в России

До сего времени исследователи работали лишь с нанокомпозитами, любезно предоставлеными им природой, свойства которых, зачастую случайны и не регулируемы. Проект направлен на разработку технологии получения опытных образцов и исследование особенностей электродинамики, в особенности, сверхпроводимости, нанокристаллических металлических композитов – фононных резонаторов. Фононные резонаторы (ФР) представляют собой нанокристаллы, покрытые нанооболочкой, толщиной в несколько атомных слоев из элемента с более высокой атомной массой. Полученный порошок фононных резонаторов в дальнейшем прессуется в нанокомпозит фононных резонаторов (НФР), из которого будут протягиваться электрические сверхпроводящие провода. Объектом реализации сторонним покупателям будет являться электротехнические сверхпроводящие провода и ленты, а также токоограничители и токовводы на их основе. Подана заявка на патент РФ № 2009121621 на технологию производства НФР, кроме того, предполагается получить несколько патентов на отдельные процессы осаждения ультрадисперсных порошков, прессования композита, протяжки электротехнических проводов, токоограничители. Таким образом, результатами выполнения проекта будут являться, технология производства материала НФР с соответствующей патентной защитой интеллектуальной собственности, а основным продуктом данной технологии будут являться опытные образцы сверхпроводящих электротехнических проводов и токоограничителей

В результате выполнения проекта должен быть получен нанокомпозит с контролируемыми свойствами: размером зерен и толщиной прослоек, которые можно будет менять контролируемым образом с целью оптимизации сверхпроводящих, магнитных и прочностных свойств электрических проводов – продуктов. Ожидаемое усиление сверхпроводимости в НФР может оказаться настолько существенным, а технология производства НФР настолько удачной, что это окажется прорывом на оперативный простор исследований и разработок с неограниченными последствиями не только в России, но и в глобальном масштабе.

Состав организаций-исполнителей: ИЯИ РАН, Институт металлургии и материаловедения им А.А.Байкова, Российский химико-технологический университет, Институт земного магнетизма и распространения радиоволн, РНЦ "Курчатовский институт" и Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова.

Сроки реализации: 2010 – 2013 гг.

Ориентировочная стоимость работ: 90,0 млн. руб.

Проект V.38. «Лазерная диагностика пучков отрицательных ионов водорода»

Институт ядерных исследований РАН

1. Суть проблемы

Лазерная диагностика пучков отрицательных ионов водорода использует эффект фотодиссоциации: при взаимодействии фотонов с ионами происходит отрыв электрона от отрицательного иона. Образовавшиеся электроны обдирки, а также нейтральные атомы могут быть использованы для целей диагностики пучка.

2. Состояние проблемы в мире и в России

Работы по лазерной диагностике были начаты еще в СССР и велись, в основном, в Сухумском физико-техническом институте. Был сделан ряд оригинальных предложений для измерения целого ряда параметров. Однако в силу известных причин, а также ввиду отсутствия реальных пучков и сложности проблемы эти работы продолжения не нашли. За рубежом были реализованы измерения профиля пучка по электронам обдирки, а также профиля и эмиттанса по нейтралам для низких энергий. Получение пучка отрицательных ионов водорода на ускорителе ИЯИ РАН инициирует работы в данной области.

Предлагается разработка трех типов детекторов. Измеритель эмиттанса по нейтралам на инжекционном тракте при энергии 400 кэВ, измеритель профиля и анализатор продольного распределения заряда в сгустках. При измерениях эмиттанса пучок нейтральных атомов будет отделяться от основного пучка в магнитном поле, и его профиль будет регистрироваться на люминофоре. Профиль будет измеряться по электронам обдирки. Продольное распределение будет анализироваться методом фазовой сепарации электронов обдирки.

Работы находятся на стадии предварительных расчетов, выбора конфигурации детекторов и анализа результатов зарубежных исследований.

Будет разработана новая практически не возмущающая диагностика пучков отрицательных ионов водорода.

Сроки реализации: 2010-2014 гг.

Ориентировочная стоимость: 15,0 млн. руб.

Проекты

Российской академии наук
для участия

в реализации направлений технологического прорыва

Направление VI
«Материалы»

Проект VI.1. «Создание современной отрасли производства нового поколения углеродных наполнителей, связующих и полимерных композиционных материалов»

  1. Суть проблемы.

Создание современной энергосберегающей высокоэффективной отрасли по производству нового поколения углеродных наполнителей, высокодеформативных высокопрочных связующих и полимерных композиционных материалов, включающий полный логический цикл переработки от исходного ПАН-сырья до конечного продукта – изделий из ПКМ для различных отраслей промышленности и товаров народного потребления.

2. Состояние проблемы в мире и в России.

Иностранные производители углеродных волокнистых наполнителей Toray, Toho-Tenax, Hexcel и др. на современных производствах углеродных волокнистых наполнителей суммарно за год изготавливают более 50000 тонн, стоимость самых распространенных углеродных волокнистых наполнителей 3К-12К составляет 30-40евро/кг, тогда как существующее российское производство выпускает жгуты 3К-12К стоимостью 400-500 евро/кг.

Основными потребителями полимерных композиционных материалов в России являются атомная промышленность, авиационная промышленность, тогда как за рубежом наиболее крупными потребителями являются строительство, машиностроение, энергетика, спортиндустрия, в настоящее время мощности по потреблению наращивает автомобильная промышленность, авиационная. В России в строительной отрасли полимерные композиционные материалы практически не применяются, в то время как именно эта отрасль представляется как одна из наиболее важных в создании рынка УВМ и ПКМ. Углеродные волокнистые наполнители можно использовать для изготовления арматуры из ПКМ, в качестве усиливающих и ремонтных накладок, также применение полимерных композиционных материалов эффективно при строительстве мостов, а также жилых и промышленных зданий в сейсмически опасных районах Российской Федерации.

По оценкам международных экспертов мировой спрос на рынке полимерных композиционных материалов на сегодняшний день составляет более 53 млрд. Евро, а объем продаж не превышает 40 млрд. Евро, при этом вклад производства изделий из ПКМ составляет практически половину этого рынка.

Для решения государственной задачи обеспечения стратегических отраслей промышленности авиационной, ракетно-космической, атомной, судостроительной и гражданских секторов экономики изделиями из ПКМ, необходимо объединение усилий всех научных и производственных коллективов не зависимо от ведомственной принадлежности, работающих в области армирующих волокон, полимерных связующих, композиционных материалов технологий их производства и переработки в изделия.

Предложенный подход позволит реализовать единую политику в научно-инновационном комплексе и обеспечить полноценное развитие отрасли, сокращение отставания отечественной науки и промышленности в области полимерных композиционных материалов, а разработанные в ходе выполнения мероприятий проекта материаловедческие технологии создадут паритет с ведущими зарубежными разработчиками и производителями ПКМ, что не только определит возможность коммерциализации результатов работ их конкурентоспособность на внутреннем и внешнем рынках, но и приведет к укреплению технологической независимости и обороноспособности страны.

  1. Краткое описание предлагаемой технологии (разработки).

Безавтоклавный метод, основанный на пропитке тканых армирующих наполнителей расплавом связующего под давлением (RTM), инфильтрации пленочным связующим (RFI) и др. методах, в т.ч. использующих 3-D (объемно тканые) структуры.

4. Текущее состояние разработки.

Применение современных технических решений и технологических линий по получению ПАН-жгутика и углеродных волокон позволит повысить прочностные свойства полимерных композиционных материалов с 900МПа до 1600МПа (для широкого потребления в гражданских секторах экономики) и с 1600МПа до 2800 МПа (для изделий стратегического и двойного назначения). Обеспечит экономическую эффективность предлагаемых мероприятий с учетом необходимости формирования конкурентоспособных цен. Так, цена на технический ПАН-жгутик составляет сегодня около 3000 рублей/кг (без НДС), а на так называемый «тяжелый» - текстильный ПАН-жгут (54000 текс) имеет стоимость 70-90 рублей/кг. В то же время минимально возможный объем производства такого «тяжелого» жгута на ООО «СНВ» составляет 8250 тонн/год (из общих производственных мощностей 23500 тонн/год), а спрос на него в текстильной промышленности России не превышает 5 500 тонн/год. В связи с этим целесообразным представляется реализация мероприятий по освоению не востребованных мощностей текстильного производства для закрытия потребностей рынка углеродных волокнистых материалов. Использование безавтоклавных методов формования позволит снизить энергозатраты до 40% и снизить стоимость изготовления изделия на 25-40%.

5. Ожидаемый эффект.

Создание современного предприятия по производству полиакрилонитрильного сырья (ПАН-сырья), для обеспечения текстильной и других отраслей промышленности, «тяжелый» ПАН-жгут (54 000 текс), а также технического ПАН-жгутика (400-10000 текс – от 1К до 12К), для обеспечения авиационной, строительной, атомной и других отраслей.

Организация производства ПАН-прекурсоров в объеме не менее 6 000-10 000 тонн/ год широкого текстильного ассортимента. Внедрение прогрессивных технологий производства ПАН-прекурсоров и исходного сырья для их производства, базирующихся на фундаментальных разработках академических и отраслевых институтов - например, применение новых видов химических катализаторов для синтеза основного компонента – нитрилакриловой кислоты (НАК) (разработки ИХТТиМХ СО РАН).

Создание экономичного высокоэффективного производства углеродных волокнистых наполнителей, обеспечивающего снижения расходного коэффициента с 3,2 до 2,5, что позволит снизить энергозатраты, повысить качество углеродных волокнистых наполнителей, расширить ассортимент волокнистых форм от жгутика 3К (200 текс) до экономически эффективных номиналов 12К и 24К, сложных тканных трехмерноармированных заготовок. Организация производства УВМ широкого текстильного ассортимента в объеме не менее 2 000 тонн/год обеспечит производство изделий из ПКМ в годовом объеме не менее 4 000 тонн.

Разработка и освоение производства нового поколения полимерных связующих для матриц композиционных материалов различной химической природы с повышенными деформационными характеристиками и функцией самозалечивания эксплуатационных дефектов на различные температурные диапазоны эксплуатации от -160 до 300С (на базе фундаментальных и фунаментально-ориентированных работ ИХФ РАН, ИПХФ РАН, ИНЭОС РАН, ИФХЭ РАН, ИОНХ РАН, ГНИХТЭОС, НИИПМ, РХТУ, МИТХТ, МГУ и др. академических, отраслевых, учебных институтов и государственных научных центров);

Освоение прогрессивных энергосберегающих технологических процессов получения полуфабрикатов и изделий из ПКМ, включая современные автоматизированные методы производства прецизионных (высокоточных по степени и равномерности пропитки) шириной до 1500 мм и «tow» (жгутовых для многокоординатной не линейной выкладки) препрегов, безуточных материалов. Создание современных производственных мощностей для обеспечения различных отраслей промышленности (атомной, авиационной, ракетной, строительной, энергетической, медицинской, спортивной и др.).

6. Состав организаций-исполнителей.

Отраслевые материаловедческие институты (ВИАМ, ОНПП «Технология», «ЦНИИСМ», ГНИИХТЭОС, институты Минобрнауки и др.);

Институты РАН (ИПХФ, ИХФ, ИФХЭ, ИНЭОС, ИХТТиМХ СО РАН и др.);

ГК «Росатом»;

ГК «Ростехнологии»;

ГК «Роснанотех»;

Предприятия строительной индустрии.

Потребители результатов реализации Проекта:

Предприятия ОАО «Объединенная Авиастроительная Корпорация»,
ОАО «Объединенная Двигателестроительная Корпорация», ОАО «Вертолеты России», Федеральное космическое агентство, ГК «Росатом», Министерства энергетики, ГК «Ростехнологии», ОАО «Российские железные дороги», ОАО «Объединенная Судостроительная Корпорация», стройиндустрия, автомобилестроение, Министерство обороны РФ, производители спортинвентаря, текстильная промышленность и др.

7. Сроки реализации: 2010-2012

8. Ориентировочная стоимость работ.

Успешное выполнение столь крупного проекта возможно не только при условии обязательного участия государственных секторов науки и экономики в его реализации, но и при создании эффективного механизма стимулирования со стороны государства предприятий российской промышленности в части обязательного заказа передовых инновационных разработок.

Проект VI.2. «Создание современной отрасли производства мономеров, олигомеров и связующих для полимерных композиционных и функциональных материалов»

1. Суть проблемы.

Создание современной энергосберегающей высокоэффективной отрасли производства мономеров, олигомеров и связующих для полимерных композиционных и функциональных материалов, включающей полный цикл переработки от исходного сырья до полуфабрикатов для изделий из полимерных композиционных и функциональных материалов для различных отраслей промышленности и товаров народного потребления.

2. Состояние проблемы в мире и в России.

Российский химический комплекс по производству мономеров, олигомеров и связующих для полимерных композиционных и функциональных материалов пока далек от структуры современной химической промышленности развитых стран.

Структура производства в отечественном химическом комплексе оказалась неадекватна современным тенденциям развития российской экономики. Основу его составляет продукция с низкой степенью переработки первичного сырья, поэтому потребность в высокотехнологичной продукции (конструкционные пластики, химические волокна и нити, синтетические смолы и др.) удовлетворяется главным образом за счет импорта. Продукция глубокой степени переработки сырья даже при более низких ценах на сырье и тарифах на электроэнергию не имеет запаса ценовой конкурентоспособности, что определяется использованием устаревших технологий, характеризующихся высокими коэффициентами расхода сырья и энергоресурсов.

В настоящее время химическая промышленность характеризуется изношенной материально-технической базой. Установленное на некоторых предприятиях технологическое оборудование по своим характеристикам значительно уступает зарубежным аналогам. Сроки эксплуатации значительной его части составляют 20-25 лет. Для сравнения, на предприятиях химической промышленности в США срок службы оборудования в среднем составляет около 6 лет. Степень износа основных производственных фондов по химическому комплексу в целом составляет 57,8%, а оборудования - 67,2%, причем по отдельным производствам степень износа оборудования составляет свыше 80%, а на некоторых - 100%.

В течение последних 15 лет оборонная промышленность в силу ее низкой платежеспособности не обеспечивала необходимого спроса на ряд продуктов малотоннажной химии. В настоящее время в России прекращено производство некоторых видов полимерных материалов (сырье для полиимидов, кремнийорганических смол и др.), каучуков специального назначения, клеев, герметиков и т.д. Под угрозой закрытия находится производство всех углеродных материалов, необходимых для изготовления конструкционных теплостойких и эрозионностойких композиционных материалов, используемых в современной авиационной и ракетно-космической технике, атомной промышленности. В критическом положении находятся более 42% малотоннажных производств, в том числе углеродные, борные, карбидокремниевые волокна; теплостойкие органические стекла; термостойкие кремнийорганические и элементоорганические олигомеры и т.д.

Одновременно химический комплекс является значительным источником загрязнения окружающей среды. По валовым выбросам вредных веществ в атмосферу он занимает десятое место среди отраслей промышленности, по сбросам сточных вод в природные поверхностные водоемы – второе место (после электроэнергетики). В рамках западноевропейского рынка химической и нефтехимической продукции введена программа REACH (Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals), направленная на выпуск и внешнеторговый обмен только такой продукции, которая обеспечивает безопасность людей и окружающей природы, что требует дополнительных расходов на экспертизу и регистрацию производимой продукции, а также на НИОКР для разработки более безопасных инновационных продуктов.

3. Краткое описание предлагаемой технологии (разработки).

Создание и внедрение новейших экологически безопасных технологий синтеза мономеров со снижением удельных расходов сырьевых, топливно-энергетических и трудовых ресурсов на производство химической продукции;

Реконструкция, техническое перевооружение и строительство новых производств, максимальное внедрение результатов отечественных разработок и использование новейшего оборудования отечественных машиностроительных предприятий;

Обеспечение предприятий высококвалифицированными кадрами за счет более широкого привлечения молодых специалистов и переподготовки работающих в химическом комплексе.

Обеспечение химических производств отечественным оборудованием нового поколения путем создания интегрированных структур, включающих производителей оборудования, систем управления и контроля, их потребителей и профильные научно-исследовательские институты и конструкторские бюро.

4. Текущее состояние разработки.

Исследования, проводимые в Институтах РАН, отраслевых Институтах и Институтах ГК, направлены на разработку и реализацию «прорывных» инновационных проектов, технологических процессов по выпуску конкурентоспособной продукции на базе экономически эффективных, экологически безопасных и ресурсосберегающих технологий по следующим важнейшим направлениям:

  • материалы на базе нанотехнологий;

  • мономеры новых поколений и продукты их переработки для различных сфер применения с учетом обновления и расширения сырьевой базы;

  • создание продукции малотоннажной химии (сорбенты, катализаторы, абсорбенты, адсорбенты, добавки к полимерным материалам, химические реактивы и особо чистые вещества, ингибиторы, комплексоны и др.)

  • повышение эффективности производственных процессов;

5. Ожидаемый эффект.

Разработка и внедрение новых прогрессивных способов синтеза мономеров, олигомеров и полимеров для обеспечения производства эпоксидных, фенольных, акриловых, имидных и других органических смол;

Создание отрасли с новым технологическим уровнем по производству мономеров и исходного сырья для обеспечения производства эпоксидных, фенольных, акриловых, имидных и других органических смол, в т.ч. органохлорсиланов и мономеров для обеспечения производства кремнийорганических смол;

Создание экономичного высокоэффективного производства олигомеров и полимеров, обеспечивающего снижение расходных коэффициентов, энергозатрат, повышение качества продуктов, расширение ассортимента и снижение экологической опасности, базирующегося на результатах фундаментальных и фундаментально-ориентированных исследований институтов РАН, государственных научных центров и отраслевых институтов;

Разработка нового поколения полимерных связующих для матриц композиционных и функциональных материалов различной химической природы с повышенными деформационными характеристиками и термостойкостью;

Освоение прогрессивных энергосберегающих технологических процессов получения связующих и полуфабрикатов для изделий из ПКМ, которые могут перерабатываться по современным автоматизированным методам производства препрегов, безуточных материалов, безавтоклавным методам и создание современных производственных мощностей по производству связующих для обеспечения различных отраслей промышленности (атомной, авиационной, ракетной, строительной, энергетической, медицинской, спортивной и др.).

Потребителями продукции химического комплекса являются практически все отрасли промышленности, транспорта, сельского хозяйства, оборонный и топливно-энергетический комплексы, а также сфера услуг, торговля, наука, культура и образование, такие как: предприятия ГК «Ростехнологии», ОАО «Российские железные дороги», ОАО «Объединенная Судостроительная Корпорация», стройиндустрия, автомобилестроение, производители спортинвентаря, текстильная промышленность ОАО «Объединенная Авиастроительная Корпорация», ОАО «Объединенная Двигателестроительная Корпорация», ОАО «Вертолеты России», Федеральное космическое агентство, ГК «Росатом», Министерство обороны РФ, Министерств энергетики и др.

6. Состав организаций-исполнителей.

Институты РАН: ИПХФ, ИХФ, ИНЭОС, ИВС, ИОХ, ИСПМ, ИФХЭ, ИХТТиМХ СО РАН и др.)

Отраслевые материаловедческие институты (ФГУП «ВИАМ», ОАО «ЦНИИСМ», ФГУП «ГНИИХТЭОС», институты Минобрнауки и др.)

ГК «Ростехнологии», ГК «Росатом», ГК «Роснанотех».

7. Сроки реализации: 2010-2012

8. Ориентировочная стоимость работ.

Определяется по производству каждого конкретного продукта. Общее требование - концентрация бюджетных и административных ресурсов в регионах, осуществляющих строительство заводов и реализацию технологий; стимулирование инвестиций в развитие химического комплекса за счет применения регулирующих функций государства на основе частно-государственного партнерства.

Проект VI.3. «Создание нового поколения материалов и энергосберегающих технологий для высокоэффективных энергетических установок мощностью не менее 200 МВт с КПД не менее 60 %»

1. Суть проблемы.

В новых экономических условиях перехода к социально-ориентированным рыночным отношениям, ориентация на традиционное централизованное теплоэнергоснабжение от крупных источников становится проблематичной. В настоящее время наметилась тенденция на строительство децентрализованных комбинированных источников электро- и теплоснабжения, устанавливаемых как в существующих отопительных котельных, так и на вновь строящихся источниках тепла.

Создание таких энергоустановок имеет ряд преимуществ. Среди них основными являются короткие сроки строительства, повышение надежности тепло- и электроснабжения потребителей, снижение инерционности теплового регулирования и потерь в тепловых сетях, относительно сетей подключенных к крупным РТС и ТЭЦ, сравнительно низкая стоимость электроэнергии.

2. Состояние проблемы в мире и в России.

Газотурбинные установки получили в настоящее время признание в энергетике, как полностью освоенное, надежное оборудование. Сферы использования газотурбинных установок – ГТУ, как источников электричества и тепловой энергии, весьма обширны: различные отрасли промышленности, ЖКХ, общественные сооружения, спортивные комплексы. Возможность получения от газотурбинных установок больших количеств тепловой энергии предполагает возврат инвестиций в расчетные, планируемые сроки. Электрический КПД современных газотурбинных установок – ГТУ 35 - 39%. Соотношение производимой электрической энергии к тепловой энергии у газотурбинных установок – ГТУ составляет ~ 1:2.

Создание нового поколения высокоэффективных энергетических установок (ГТУ) с мощностью не менее 250 МВт и повышенным КПД до 60 % требует разработки нового класса материалов, обладающих повышенными ресурсными характеристиками и расширенным температурным интервалом применения. Это касается, прежде всего, материалов, определяющих основные тактико-технические характеристики ГТУ: жаропрочных никелевых сплавов для деталей горячего тракта двигателя (рабочих и сопловых лопаток силовой турбины, дисков силовой турбины, деталей камеры сгорания и др).

3. Краткое описание предлагаемой технологии (разработки).

Разработка теплозащитного покрытия с пониженной теплопроводностью керамического слоя (1-1,5 Вт/м.град, вместо 3 Вт/м.град для керамики на основе стабилизированного оксидом иттрия диоксида циркония при температуре 1100оС) является одной из ключевых проблем создания перспективных двигателей нового поколения.

Для нанесения керамического слоя ТЗП используется новая и оригинальная технология - реактивное импульсное магнетронное осаждение при повышенной частоте.

Скорость осаждения керамического слоя – до 20 мкм/ч; ток разряда Iр ≤ 30 A, U=300 – 600 В, f = 40-100 кГц, реактивный газ – смесь кислорода с аргоном.

Технологический процесс получения ТЗП на лопатки турбины включает следующие основные технологические операции:

- ионно-плазменное нанесение жаростойкого соединительного слоя ТЗП на установках типа МАП, вакуумный отжиг покрытия;

- подготовка поверхности соединительного слоя ТЗП под нанесение керамического слоя (обработка поверхности микрошариками, виброшлифовка поверхности);

- создание на поверхности металлического жаростойкого соединительного слоя «клеящего слоя» на основе оксида алюминия толщиной ~ 1 мкм путем контролируемого окисления поверхности лопатки в магнетронной установке (нагрев поверхности лопатки в атмосфере кислорода и при обработке поверхности ионами кислорода), термоактивация поверхности;

- нанесение керамического слоя покрытия на магнетронной установке методом реактивного импульсного осаждения при повышенной частоте (40-100 кГц);

- термообработка ТЗП (контрольный нагрев на воздухе).

4. Текущее состояние разработки.

В результате проводимых в последние годы в ФГУП «ВИАМ» исследований создано новое поколение таких материалов, способных работать при температурах эксплуатации на 50-100 оС выше, чем применяемые в современных двигателях, с повышенным ресурсом, уровнем механических свойств и эксплуатационных характеристик;

супержаропрочные коррозионностойкие литейные никелевые сплавы ЖСКС-1, ЖСКС-2 для рабочих лопаток силовой турбины ГТУ;

интерметаллидный никелевый сплав ВКНА-25 для рабочих лопаток силовой турбины и деталей соплового аппарата;

жаропрочный деформируемый сплав ВЖ175 для дисков силовой турбины ГТУ;

жаропрочный деформируемый сплав ВЖ171 для камеры сгорания и др. деталей горячего тракта.

Существенное повышение свойств и эксплуатационных характеристик этих сплавов достигается за счет получения в них при определенных условиях производства наноструктурного состояния материала. Такими условиями являются разработанные в ФГУП «ВИАМ» процессы высокотемпературного вакуумного рафинирования и микролегирования сплавов; особые режимы термомеханического воздействия при изотермической деформации материалов; специальные режимы литья и термической обработки.

Создание нового класса наноструктурных защитных жаростойких и упрочняющих покрытий для лопаток силовых турбин из жаропрочных сплавов на основе никеля, а также упрочняющих покрытий для лопаток и других деталей компрессоров ГТУ и ионно-плазменных технологий их нанесения обеспечит повышение эксплуатационных характеристик деталей с покрытиями и их ресурс, что соответствует целям проекта и позволит решить поставленные задачи по повышению ресурса деталей при сохранении стоимости нанесения рассматриваемых покрытий.

Разработана оригинальная магнетронная установка УОКС-2, которая содержит 4 пары магнетронных испарителей, карусель для планетарного перемещения покрываемых лопаток, ионный источник для очистки и термоактивации лопаток перед осаждением керамики. Высота зоны покрытия установки 380 мм, количество позиций вращения -10, потребляемая мощность – 100 кВА.

Данная технология позволит в 100 раз сократить энергозатраты и в 50 раз снизить трудоемкость при нанесении керамических покрытий по сравнению с электронно-лучевой технологией.

Доведение результатов фундаментальных и прикладных исследований, разработанных лабораторных технологий получения наноструктурных материалов и нанесения покрытий до промышленной реализации с освоением серийного выпуска наноструктурных жаропрочных никелевых и интерметаллидных сплавов и включает:

техническое перевооружение производства;

разработку материалов и покрытий;

разработку опытных и промышленных технологий;

изготовление и испытание опытно-промышленных партий наноструктурных материалов, заготовок и покрытий;

разработку нормативно-технической документации (технологических инструкций, технических условий).

Промышленный выпуск наноструктурных сплавов, заготовок дисков и лопаток, оборудования и технологий нанесения покрытий позволит обеспечить разработку и производство ГТУ нового поколения материалами, по своим свойствам и эксплуатационным характеристикам значительно превосходящие все известные отечественные и зарубежные материалы аналогичного назначения

5. Ожидаемый эффект.

Реализация проекта в полном объеме позволит:

- организовать серийное производство уникальных наноструктурированных сплавов и заготовок из них для нового поколения газотурбинных установок (до 150 т/год)

- ускорить разработку и освоение новых наноструктурных материалов и покрытий для перспективных изделий газотурбостроения.

Использование этих материалов и технологий обеспечит:

повышение КПД газотурбинных установок до 60 %;

повышение ресурса работы ГТУ в 3 – 5 раз;

снижение энергопотребления в 5 – 7 раз;

6. Состав организаций-исполнителей.

ФГУП «ВИАМ»

ГК «Ростехнологии»

ОАО «Газпром»

ОАО «Газэнергосервис»

ОАО «Силовые машины»

ГК «Роснанотех»

ИМЕТ РАН

ИХТРЭМС РАН

ИПСМ РАН

Возможные потребители:

ОАО «Газпром»

ОАО «Газэнергосервис»

ОАО «Силовые машины»

ГК «Ростехнологии»

ООО «Объединенная Двигателестроительная Корпорация»

ОАО «Объединенная судостроительная корпорация»

7. Сроки реализации: 2010-2012

8. Ориентировочная стоимость работ.

Определяется по производству каждого конкретного продукта. Общее требование - концентрация бюджетных и административных ресурсов в регионах, осуществляющих строительство заводов и реализацию технологий.

Проект VI.4. «Создание производства нанесенных катализаторов полимеризации для обеспечения действующих и создаваемых производств полиолефинов современными отечественными высокоэффективными катализаторами»

1. Предмет заявки и оценка рынка.

Россия является крупнейшим экспортером углеводородного сырья, необходимого для многих нефтехимических производств, в том числе производство полимеров, и вместе с тем сильно отстает от развитых и развивающихся стран в производстве полимеров, получаемых из этого углеводородного сырья. Полиолефины (преимущественно это полиэтилен и полипропилен, а также высшие полиальфаолефины и разнообразные сополимеры этилена с -олефинами) занимают лидирующее положение по объемам выпуска среди других полимеров. Производство полиолефинов постоянно растет более высокими темпами по сравнению со всеми другими крупнотоннажными полимерами и по оценкам экспертов это устойчивая тенденция сохранится и в будущем. Объем производства полиолефинов в России также растет ускоренными темпами и уже достиг уровня порядка 1 млн. тонн в год, что соответствует более чем 40 млрд. руб.

Ключевым элементом в технологии производства полиолефинов являются катализаторы. Среди них наиболее широко используются нанесенные титанмагниевые катализаторы, с использованием которых производится весь полипропилен и около 40% полиэтилена различных марок.

В настоящее время в России на действующих и создаваемых производствах полиолефинов используются катализаторы, закупаемые по импорту. Такое положение создает постоянную технологическую и экономическую зависимость российских производителей полиолефинов от зарубежных высокотехнологичных компаний и ставит российских производителей полиолефинов в постоянных покупателей новых зарубежных технологий.

2. Состояние разработки. В Институте катализа СО РАН в сотрудничестве с рядом российских технологических организаций (ОАО «Катализатор», ОАО «ТНК», ООО «НИОСТ» и др.) и зарубежных компаний разработаны современные высокоэффективные нанесенные титанмагниевые катализаторы для производства полипропилена, полиэтилена высокой и низкой плотности, а также сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Отработана технология получения этих катализаторов на опытных установках с наработкой представительных опытных партий катализаторов. Проведены успешные опытные и опытно-промышленные испытания этих катализаторов в производствах полипропилена и полиэтилена. Среди этих нанесенных титанмагниевых катализаторов разработана также специальная модификация для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) – нового конструкционного материала, предназначенного для эксплуатации в экстремальных условиях.

3. Оценка потенциала промышленности. На базе ОАО «Томскнефтехим» и ООО «НИОСТ» создано опытное производство порошка СВМПЭ мощностью до 200 тн/год. Именно это опытное производство явилось объектом, с которого началось функционирование первой в России Особой технико-внедренческой зоны, Функционирование этого производства было официально открыто В.В. Путиным в апреле 2007 года. Полимер СВМПЭ успешно использован различными потребителями и, в частности, в опытном производстве сверхпрочного волокна, предназначенного для изготовления средств бронезащиты. В целом сейчас имеются всё необходимое для создания в России первого промышленного производства этого полимера.

По результатам проведенных опытных работ подготовлены исходные данные для проектирования промышленного производства нанесенных титанмагниевых катализаторов различных марок мощностью 50 тн/год (возможные производители ОАО «Томскнефтехим», ОАО «Казаньнефтеоргсинтез» и др.). Этот объем производства может обеспечить выпуск полипропилена и полиэтилена в объеме до 1.5 млн. тн/год.

4. Имеющиеся проблемы. Создание производства катализаторов для всей российской промышленности не входит в планы частных российских компаний. Требуются инвестиции в объеме 500 млн. руб.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (3)

    Документ
    ... отождествляющие себя с полученными дляучастия в спектакле формами-скафандрами ... направление полёта, не создавая пилотам перегрузок. Мир стоит на пороге таких технологических ... ” РоссийскойАкадемииНаук. Проект Федеральный закон российской федерации ...
  2. Российской академии наук промышленная политика

    Документ
    ... РОССИЙСКОЙАКАДЕМИИНАУК ИНСТИТУТ ЕВРОПЫ РАН ПРОМЫШЛЕННАЯ ПОЛИТИКА ЕВРОПЕЙСКИХ СТРАН МОСКВА 2010 Учреждение Российскойакадемиинаук ... направлениятехнологической ... средств дляреализациипроекта. Кроме ... дляучастия в финансировании интересных проектов, ...
  3. Российской академии наук великобритания перед

    Документ
    ... Российскойакадемиинаук ... технологическим ... дляреализации исследовательских проектов, открытие фонда поддержки специалистов для исследования ключевых аспектов российско ... дляучастия в мероприятиях в области культуры, образования и искусства; проекты ...
  4. Российской академии наук великобритания перед

    Документ
    ... Российскойакадемиинаук ... технологическим ... дляреализации исследовательских проектов, открытие фонда поддержки специалистов для исследования ключевых аспектов российско ... дляучастия в мероприятиях в области культуры, образования и искусства; проекты ...
  5. Отчетный доклад президиума российской академии наук

    Автореферат диссертации
    ... высокий уровень российскойнауки в этой сфере составляет основу дляучастия в международных проектах по созданию уникальных ...

Другие похожие документы..