Смекни!
smekni.com

Академии наук (стр. 77 из 95)

5.2. Электромагнитные волны терагерцевого диапазона

Осуществлена в непрерывном режиме рекуперация электронного пучка на первом в мире ускорителе-рекуператоре с двумя дорожками и получен проектный средний ток около 10 мА. Это позволило произвести запуск второй очереди терегерцового лазера на свободных электронах. Получена генерация плавно перестраиваемого излучения в области 50 микрон. Начато освоение спектрального диапазона от 30 до 120 микрон дополнительно к имеющемуся терагерцовому лазеру на свободных электронах со средней мощностью 500 Вт в диапазоне от 120 до 240 микрон. (ИЯФ СО РАН)

Разработан экспресс-метод измерения размеров наночастиц на основе метода мягкой неразрушающей абляции. В методе используется терагерцовое излучение и диффузионный спектрометр аэрозолей. За несколько минут измерятся дисперсионный состав наночастиц различной природы в диапазоне от 2 до 200 нм. Терагерцовое излучение разрушает агрегаты наночастиц, что позволяет, в отличие от других современных методов, измерять истинные размеры наночастиц без дополнительного диспергирования и трудоемкой пробоподготовки. (ИХКГ СО РАН, ИЦГ СО РАН, ИЯФ СО РАН)

6. НЕЙТРИННАЯ ФИЗИКА

В конце декабря 2008 г. на Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН введена в строй новая подземная лаборатория, расположенная на рекордной глубине около 5 км ниже уровня моря внутри горы Андырчи на Северном Кавказе. Толща скальной породы, в миллиарды раз ослабляющая фон проникающего излучения космических лучей, и использованные при сооружении материалы с низким уровнем естественной радиоактивности: особый вид бетона на основе дунита, около 200 тонн чистого свинца, кадмий, борированный парафин, бескислородная медь и др., позволяют обеспечить уникальные условия сверхнизкого радиационного фона для фундаментальных и прикладных исследований в области ядерной физики, радиационной биологии и метрологии.

Единственным в мире телескопом, обеспечивающим измерение полного потока нейтрино, приходящих на Землю из недр Солнца, является подземный Галлий-германиевый нейтринный телескоп Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН. С его помощью за последние 18 лет были проведены измерения и осуществлены эксперименты с искусственными источниками нейтрино. В 2008 г. был закончен объединенный анализ этих материалов, который показал, что полученная величина потока нейтрино хорошо согласуется с предсказанием Стандартной солнечной модели, основанной на представлении о термоядерном механизме горения Солнца, с учетом новых свойств нейтрино - нейтринных осцилляций и их проявлений в веществе Солнца.

Закончен анализ экспериментальных данных о потоках солнечных нейтрино различных энергий, полученных на крупномасштабных установках в России и за рубежом. В результате окончательно установлено наличие нового свойства нейтринных осцилляций в веществе – процесса адиабатической конверсии одного типа нейтрино в другой в веществе Солнца, предсказанного учеными ИЯИ РАН (эффект Михеева – Смирнова – Волфенштейна). В мировой литературе этот эффект получил название MSW-эффект. (ИЯИ РАН)

В ходе международного космического эксперимента ПАМЕЛА с участием сотрудников МИФИ, ФИАН и ФТИ РАН впервые измерено с высокой точностью отношение потока антипротонов к потоку протонов в широкой области энергий
(1 – 100) ГэВ. Показано, что антипротоны в галактике образуются в результате ядерных взаимодействий космических лучей с межзвездным веществом. Кроме этого, также впервые с высокой точностью измерено отношение потока позитронов к суммарному потоку электронов и позитронов в области энергий
(1 – 100) ГэВ. Обнаружен рост этого отношения для частиц с энергией более
20 ГэВ. Возможно, что наблюдаемый эффект связан с аннигиляцией частиц «темной материи» в нашей галактике. (МИФИ, ФИАН)

Детально разработана теория происхождения космических лучей сверхвысоких энергий. Наряду с обрезанием спектра при сверхвысоких энергиях (эффект Грейзена-Зацепина-Кузьмина) она предсказала новые особенности спектров: провал, вызванный взаимодействием первичных протонов с фотонами микроволнового фонового излучения, избыток частиц в спектре ниже энергии обрезания из-за накопления провзаимодействовавших частиц и др.

Разработанный метод калибровки детекторов по найденным особенностям спектра позволил согласовать разрозненные данные всех существующих экспериментов. В настоящее время он является единственным надежным методом калибровки таких детекторов. Наличие предсказанных особенностей спектра было с высокой точностью подтверждено в прецизионных измерениях спектра на всех существующих в России и за рубежом установках по регистрации космических лучей сверхвысоких энергий. Это не только свидетельствует о протонном составе первичных космических лучей, но позволяет также количественно определить соответствующую величину.

Разработан новый алгоритм восстановления параметров ливней заряженных частиц, генерируемых нейтрино высоких энергий в рабочем объеме Байкальского глубоководного нейтринного телескопа ИЯИ РАН, что позволило примерно в три раза понизить полученное ранее ограничение на интенсивность природного диффузного потока нейтрино в диапазоне энергий от 20 ТэВ до 20 ПэВ. Наряду с близким результатом эксперимента АМАНДА на Южном полюсе, этот результат представляет собой наиболее сильное экспериментальное ограничение из полученных в мире к настоящему времени. Исследование природного диффузного потока нейтрино позволяет прояснить фундаментальные механизмы эволюции различных объектов Вселенной. (ИЯИ РАН)

7. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

7.1. Экологически чистая энергетика на основе альтернативных энергоносителей

Рассмотрены возможности магнитогидродинамического метода (МГД-метод) производства электроэнергии при использовании гидротермального окисления алюминия в водяном паре при их соотношениях, близких к стехиометрическому. Важнейшим результатом является то, что для полученной данным методом плазмы (состоящей из водорода с присадкой нескольких процентов калия и
К-фазы в виде расплавленного оксида алюминия) электропроводность и квадрат скорости потока в МГД-канале, значительно увеличиваются, что дает существенное повышение плотности снимаемой мощности и, тем самым, обеспечивает коэффициент преобразования на уровне 20-35%, при приемлемых габаритах канала и сравнительно малой индукции магнитного поля ~ 2-3 Т. Последнее обстоятельство позволяет отказаться от использования сверхпроводящих магнитных систем что, в свою очередь значительно упрощает и удешевляет конструкцию МГД-генератора.

Показано, что энергоустановки на базе МГД-генератора, работающие по алюмоводородным технологиям, являются перспективными аварийными (резервным) источниками электроэнергии при работе в составе энергосистем традиционного типа. При этом отсутствуют какие-либо вредные выбросы, что позволяет использовать такие установки в экологически нагруженных районах. (ОИВТ РАН)

Начата разработка среднесрочных и долгосрочных программ в области генерации и электрических сетей для Российской Федерации в целом, а также с детализацией для электроэнергетических компаний, работающих в Москве и Московской области. На этой основе ОАО «Мосэнерго» сейчас реализует крупномасштабную инвестиционную программу, успешное выполнение которой является главным условием надежного энергоснабжения потребителей всего региона в предстоящие годы.

Результаты выполненных прогнозно-аналитических исследований демонстрируют необходимость координации работ, проводимых энергетическими компаниями по всему спектру программных задач, обеспечивающих надежное прохождение зимних максимумов нагрузок. При этом, в сжатые сроки – 2009-
2010 гг. – необходимо выполнить целый комплекс работ по вводу как минимум
2 млн кВт на АЭС (Концерн «Росэнергоатом»), 0,8-1,0 млн кВт на Загорской ГАЭС-2 (ОАО «ГидроОГК»), а также по ликвидации узких мест и развитию электрических сетей 110, 220, 500 и 750 кВ (ОАО «ФСК ЕЭС»), по техническому перевооружению и развитию средств противоаварийного управления и совершен-ствованию системы диспетчерского управления (ОАО «СО-ЦДУ ЕЭС»), техниче-скому перевооружению и развитию системы газоснабжения (ОАО «Газпром»).

Для обеспечения надежного энергоснабжения московского региона особое значение имеют вопросы, связанные с созданием Петровской ГРЭС. Учитывая долгосрочный характер этой проблемы, выбор в качестве основного топлива природного газа должен быть подтвержден соответствующим постановлением Правительства РФ. Вместе с тем, по соображениям диверсификации топливного баланса и повышения надежности топливоснабжения электростанций Московской энергосистемы должен быть рассмотрен и угольный вариант Петровской ГРЭС.
В этом случае на Петровской ГРЭС могут быть применены угольные энергоблоки мощностью 500 мВт на суперсверхкритические параметры пара с эффектив-ностью использования энергии топлива не ниже 46-48%.

Следует отметить, что прогнозные значения приростов электрических нагрузок на период до 2020 г. оказались ниже заявленных в последнее время правительством Московской области и подлежат корректировке. Необходимость разработки в 2009 г. новой редакции концепции развития энергетики Московского региона крайне необходима также ввиду существенного изменения процесса развития мировой и российской экономики. (ОИВТ РАН)