Экология энергетики
Проведен комплекс исследований по сравнительной оценке экологических рисков. Сравнительный анализ последствий техногенного воздействия, обусловленного поступлением загрязняющих веществ (радиоактивных и химических) в окружающую среду с выбросами и сбросами предприятий ядерного топливного цикла и других отраслей экономики, позволил определить вклад предприятий атомной энергетики и промышленности в обострение экологической ситуации в районах их размещения. Выполнены оценки рисков для здоровья населения, как в региональном масштабе, так и в целом по России. Показано, что роль радиационного фактора среди других техногенных рисков пренебрежимо мала, а по ряду химических загрязнителей и по содержанию в атмосферном воздухе взвешенных частиц риски находятся на неприемлемо высоком уровне.
Для исследования аварийных выбросов на АЭС при высокоскоростном истечении газов с большим потоком плавучести разработан компьютерный код HeavyGas по анализу рассеивания газов с отличной от воздуха плотностью. В основу кода положена лагранжева стохастическая модель переноса, модифицированная с целью учета эффектов плавучести. При этом каждая пробная точка или элементарное облако получает свою плавучесть, которая вместе с турбулентной диффузией определяет ее траекторию. Модель позволяет в рамках единого алгоритма описать как начальную стадию, включающую любую нестационарную конвекцию при отличной от воздуха плотности выброса, так и дальнейшие фазы распространения в атмосфере. В России подобная модель создана впервые. (ИБРАЭ РАН)
Разработан метод генерации анион- и катион-радикалов неполярных молекул в электроспрейном ионном источнике (ИИ) масс-спектрометра и предложена оригинальная конструкция ИИ, которая позволяет эффективно анализировать фуллерены, эндометаллофуллерены и их производные, а также молекулярные комплексы с минимальной степенью фрагментации, реализуя процесс "мягкой" ионизации при масс-спектрометрическом изучении объектов.
Выявлена природа окисления диоксида серы в капельной фазе конвективного облака в нижней атмосфере. Найдено, что в дневное время течение этого процесса в фоновой атмосфере, т.е. в отсутствии в капельной влаге ионов переходных металлов, определяют в основном жидкофазные реакции. Впервые выявлен факт существования размерных эффектов в жидкофазных реакциях окисления естественных и антропогенных выбросов диоксида серы в облачных каплях. Наибольшая скорость этого процесса достигается в самых мелких каплях (≤1 мкм). Способность таких капель ускорять процесс обусловлена захватом из газа радикалов ОН и НО2, инициирующих цепное окисление SO2 → H2SO4. В каплях бóльших размеров цепная реакция вырождается из-за уменьшения потоков этих радикалов в объем капли, а динамика самоочищения атмосферы резко замедляется. (ИНЭПХФ РАН)
Общая энергетика
Завершен цикл исследований эффективных направлений энергетической политики России. Скоординированными усилиями институтов ОЭММПУ, ООН и ОНЗ создано методическое обеспечение и научное обоснование основных положений «Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2020 года», утвержденной Правительством РФ (постановление от 28 августа 2003 г.)
В рамках разработки Энергетической стратегии и для конкретизации ее положений выполнен ряд исследований по перспективам развития основных отраслей ТЭК России. Разработана «Стратегия развития ОАО «Газпром» в рамках Энергетической стратегии на период до 2020г. Научное обоснование концепции реформирования рынка газа». В рамках этого исследования сформирована производственно-инвестиционная стратегия развития газовой отрасли, обеспечивающая покрытие спроса на газ с оптимальным распределением инвестиционной нагрузки между основными производителями газа обоснован рациональный вариант реформирования рынка газа с учетом влияния изменения цены газа на темпы социально-экономического развития России, отраслей - газопроизводителей и жизненный уровень населения.
Разработаны «Сценарные условия функционирования электроэнергетики на 5 лет». Работа содержит методические рекомендации и численные оценки сценарных условий функционирования энергетики на период 2004-2008 гг.: планируемые темпы экономического развития страны, экспортно-импортные отношения с другими странами, ожидаемые структурные изменения и темпы реализации экономических реформ, требования Энергетической стратегии по структурным преобразованиям электроэнергетики и ТЭК и т.д. Сценарные условия развития электроэнергетики и Холдинга РАО «ЕЭС России» определены для двух вариантов экономического развития страны с учетом разных темпов роста внутреннего электропотребления и теплопотребления, разных цен топлива и предельных цен электроэнергии, приемлемых для обеспечения конкурентоспособности основных отраслей народного хозяйства. С учетом рекомендованных решений Правлением РАО «ЕЭС России» была выбрана наиболее предпочтительная инвестиционная стратегия Холдинга на 2004-2008 гг. (ИНЭИ РАН)
Развит методический инструментарий для оценки макроэкономических последствий изменения цен на энергоносители. Разработана и реализована на ПК имитационная модель (ИНТАР), позволяющая определять требуемую динамику тарифов, необходимую для обеспечения финансовыми ресурсами заданного развития электроэнергетики страны и отдельных энергетических компаний. При этом учитываются изменения условий эксплуатации (цены на топливо, нормы амортизации), технико-экономических показателей рассматриваемых типов электростанций (ТЭС на угле и газе, ПГУ, АЭС, ГЭС), налогов, условий кредитования, сроков строительства, имеющихся строительных заделов, возможностей модернизации существующих станций и других факторов. (ИСЭ СО РАН)
Установлена высокая эффективность технологических систем для бинарных ГеоЭС на основе сверхкритических термодинамических циклов. Показано что, наиболее эффективным является приближенный к «треугольному» сверхкритический цикл, при котором мощность энергоустановки возрастает до 30% по сравнению с докритическим циклом. (ИПГ ДНЦ РАН)
Проведены исследования и на их основе разработана концепция создания нового типа высокоэффективных станций для децентрализованной (локальной) энергетики. Обоснована целесообразность и эффективность создания систем и оборудования малой (локальной) децентрализованной энергетики для обеспечения энергетической безопасности путем устойчивого снабжения энергией потребителей различного назначения. (ОЭЭП РАН)
Проблемы машиностроения
Разработан и прошел квалификационные испытания электроракетный двигатель (ЭРД) холловского типа малой мощности КМ-45. Двигатель предназначен для использования в составе двигательных установок малых геостационарных космических аппаратов и расчитан на работу в диапазоне мощности 200- 400 Вт. Создан и введен в эксплуатацию стенд для испытаний мощных ЭРД. Вакуумная камера объемом 90 м3 имеет диаметр 3,8 м и длину 8 м. Данный стенд, являясь одним из крупнейших специализированных стендов в Европе, существенно расширяет возможности по созданию и отработке мощных ЭРД для перспективных космических аппаратов. (ФГУП Центр им. Келдыша)
Разработан экспериментальный образец мощного стационарного двигателя (СПД-140) для решения транспортных задач в дальнем космосе. Разработана методика и проведены его ускоренные ресурсные испытания, показавшие возможность достижения ресурса до 10 тысяч часов. (НИИПМЭ МАИ)
Предложена методика оценки (нормирования) безопасности космической техники и космических полетов, а также разработаны основы методологии формирования космических экипажей МКС с позиции минимизации риска. Результаты решения этих задач найдут непосредственное применение при разработке Технических регламентов. (ЦНИИМАШ)
Сформулирован технический облик целевой аппаратуры автоматической межпланетной станции, предназначенной для исследования естественных спутников дальних планет Солнечной системы. Предложены и обоснованы пути решения технических проблем реализации проекта “Автоматическая межпланетная станция”. (ЦНИИМАШ, ФГУП Центр им. Келдыша)
Разработана установка для испытаний подшипников на холодном газообразном азоте и жидком водороде. Выполняемые работы позволят создать типовую конструкцию высокоскоростных шарикоподшипников для турбонасосных агрегатов перспективных ЖРД, в том числе кислородно-водородных ЖРД верхних ступеней и разгонных блоков, ЯРД и энергетических установок КА многоразового применения и длительного ресурса. (ФГУП КБ Химавтоматики)
Разработана компьютерная модель ЖРД, предназначенная для анализа вибраций и динамической прочности элементов конструкции двигателей при различных видах транспортирования (автомобильный транспорт, железная дорога) и эксплуатации. Проведен анализ вынужденных колебаний элементов двигателя, определены их динамическая напряженность и долговечность при воздействии вибрации. (ФГУП КБ Химавтоматики, ИМАШ РАН)
Разработаны методы и средства дистанционного оптико-электронного контроля чистоты сжатого воздуха, используемого в стартовых ракетно-космических комплексах, обеспечивающего повышение надежности и безопасности функционирования бортовой аппаратуры космических аппаратов. Полученные технические характеристики средств контроля значительно превосходят данные отечественных и зарубежных аналогов, защищены патентом РФ и готовы к практическому использованию на стартовых комплексах. (ФГУП КБОМ)