ИСПЫТАНИЕ СЕВЕРОМ

Сразу три юбилея отметил в июле Объединенный институт физико-технических проблем Севера СО РАН: Институту физико-технических проблем Севера исполнилось 30 лет, Институту неметаллических материалов -- 10 лет, а самому молодому Институту нефти и газа -- всего год. Данному событию, а также обобщению проведенных за эти годы исследований была посвящена международная конференция "Физико-технические проблемы Севера", которая проходила в Якутске с 8 по 13 июля. В ней приняли участие ученые и специалисты из Германии, Финляндии, Москвы, Новосибирска, Иркутска и других городов.

На земле Олонхо
Ностальгические заметки

Залитый солнцем Якутск готовился к международным играм "Дети Азии". В светлые радостные тона раскрашивались дома, ремонтировались дороги. По центру города невозможно было проехать -- мощная техника вскрывала асфальт, укладывались новые плиты. Зато можно было идти пешком и наслаждаться обновленным городом, в котором я прожила почти тридцать лет! (А сейчас приехала для участия в конференции.) 30 лет назад он был совсем другим. Посеревшие от непогод деревянные дома, прохудившиеся тротуарные мостки, неуклюжие короба теплотрасс и мостовая из торцов лиственничных пеньков... Как все изменилось! Появились сооружения, которые могли бы сделать честь любому городу мира, а уютные кафе на улицах вполне могут сойти за парижские. Правда, и разница между современными "дворцами" и оставшимися от прежних времен "хижинами" стала заметнее... Лишь одно осталось неизменным -- удивительно легкое, нежное небо над головой. И особый свет низко висящего над горизонтом солнца. И Лена -- великая, спокойная река с фантастически красивыми восходами и закатами...

30 лет назад в городе, где мечта о цивилизованной квартире казалась несбыточной, царил дух первооткрывательства. Незаурядных людей, приехавших осваивать Север, объединяли огромный интерес к неизведанному краю, чувство локтя, стремление в любую минуту прийти на помощь и очень доброжелательное (присущее северянам) отношение друг к другу. До сих пор определение "северянин" для меня ассоциируется с бескорыстием, отзывчивостью, особым талантом мирного и спокойного сосуществования с окружающими людьми и суровой природой.

Форпост науки на Севере

Уже в те годы работы ученых Якутии были широко известны в России и за ее пределами. Успешно развивались языковедческие и исторические науки, велись геологические, мерзлотоведческие и даже космофизические исследования. Край бурно рос, и требовались все новые и новые знания. Нужны были свои технологии в строительстве, земледелии, промышленности. "Плыла" мерзлота при сооружении зданий на вечной мерзлоте, и ученые предложили поставить их на сваи. Засаливались почвы при возделывании, и приходилось внедрять новые методы агротехники. Одна из важнейших проблем была связана с поведением техники в суровых условиях Севера. Металл здесь становился хрупким как стекло, а мощные сварные сооружения разрушались при самых неожиданных обстоятельствах. Следовало предложить особые "подходы", особую технику, которая могла бы ладить с природой как и живущие на Севере люди.

В ИФТПС СО РАН (слева направо генеральный директор ОИФТПС СО РАН академик В.Ларионов, председатель СО РАН академик Н.Добрецов, директор Института проблем нефти и газа (ИПНГ) СО РАН в составе ОИФТПС д.г.-м.н. А.Сафронов).

К северной технике и технологиям

В 1970 году по решению президиума АН СССР, подписанному тогдашним президентом АН М.Келдышем, был создан Институт физико-технических проблем Севера. В его состав вошли отделы хладостойкости машин и металлоконструкций, энергетики, лаборатория тепло-, и массообмена Якутского филиала СО АН. Главные задачи нового института -- исследование хладостойкости, решение теплофизических проблем, вопросов энергетики, физики и механики вечной мерзлоты, образования в ней твердого газа.

Инициатор создания института академик Н.Черский, уже тогда известный ученый, председатель президиума ЯФ СО АН СССР выбрал первым своим помощником талантливого ученика Владимира Ларионова. В разное время институтом руководили доктор технических наук Н.Иванов, член-корреспондент АН СССР Ю.Уржумцев и сам академик Н.Черский. Но всегда рядом с ними был Владимир Ларионов, в 1986 году возглавивший коллектив. И даже когда он был председателем президиума ЯНЦ, народным депутатом Верховного Совета РФ, не оставлял родного института.

Испытание на прочность

Жизнь Владимира Петровича, направленная на поиски "формулы" прочности конструкций, сварных соединений, на создание "прочного" научного коллектива, способного противостоять внешним воздействиям, сама по себе удивляет цельностью. Из 16 детей, родившихся в семье якутского сельчанина, лишь он один остался в живых. Редкая жизнестойкость сочеталась в мальчике с упорным стремлением к знаниям. Еще в школе он проявил недюжинные способности, а закончив ее с золотой медалью, решил поступать не куда-нибудь, а в Москву, в престижнейший вуз страны -- МВТУ им.Баумана. О том, как он добирался из далекого якутского села Мегино-Кангаласского улуса до столицы, можно написать повесть. И поступил и успешно закончил вуз. Вернувшись в Якутск продолжил учебу -- уже в аспирантуре.

Директор института академик В.Ларионов с молодыми сотрудниками обсуждает направление работ по плазменному напылению износостойких покрытий.

Первые научные работы В.Ларионова на тему "Хрупкие разрушения сварных соединений в условиях Севера" отметил знаменитый Патон, которого называли "сварщиком номер один в России". Сейчас это звание вполне можно отнести к самому Владимиру Петровичу. Его работы отмечены государственными наградами, широко признаны в мире. Более десяти монографий и около 300 статей -- таков вклад якутского исследователя в науку, изучающую разрушения ради созидания.

Сделать технику Севера неуязвимой

Сварка -- один из важнейших элементов уязвимости техники, работающей на Севере. Изучая разрушения сварных конструкций якутские исследователи выявили физическую природу аномальности сварочной дуги, разработали и предложили новые технологии сварки, пути создания сварочных материалов, обеспечивающих ее качество. Работы эти отмечены премией Ленинского комсомола, Государственными премиями.

Предложен интегральный критерий оценки качества сварных соединений. Впервые выявлены основные факторы, обеспечивающие возможность увеличения сопротивления сталей хрупкому разрушению в результате взрывной обработки сварных соединений, созданы новые способы взрывной обработки.

Изучая природу хладноломкости, исследователи решали задачу повышения хрупкой и усталостной прочности, износостойкости деталей машин, работающих на Крайнем Севере. В частности, ими впервые показано, что вязкохрупкий переход углеродистых сталей вызван интенсивным изменением электронной конфигурации атомов, влияющих на релаксационную способность материала. Был сделан вывод о возможности повышения хладостойкости материалов, разработаны хладостойкие стали, например, износостойкий сплав, который не раз отмечался золотыми медалями отечественных и зарубежных выставок.

Изучение проблем прочности и надежности позволило впервые предложить и экспериментально обосновать критерий, учитывающий влияние неоднородности распределения напряжения на предельное состояние элементов конструкций. Впервые в мировой практике стало возможным с единых позиций рассчитывать элементы конструкций как с концентраторами напряжений, так и без них.

Разработаны методики оценки вероятности хрупкого разрушения трубопроводов и сосудов высокого давления, магистральных газонефтепроводов. Развита теория тепло-, и массообменных процессов при промерзании-протаивании грунтов.

Стратегически важные для республики проблемы решают ученые энергетики. Дискуссия на эту тему во время конференции была весьма оживленной. Несмотря на солнечную погоду и прекрасные виды Ленских столбов энергетики сидели в душной кают-компании (конференция проходила на теплоходе) несколько часов подряд. Спорили о новых подходах к формированию энергетического комплекса, применении нетрадиционных источников производства электроэнергии, возможностях реализации международных проектов и многом другом.

Разработок, направленных на развитие теории, решение практических вопросов повышения работоспособности северной техники можно назвать множество. Они подтверждены многочисленными авторскими свидетельствами и патентами. Коллектив якутских физтехов может гордиться и двумя открытиями сделанными в стенах института. Это получившие всемирную известность открытие газогидратов и открытие влияния тектонических и сейсмических процессов на преобразование органического вещества в земной коре.

-- Тематика института уникальна, подобного в России не делает никто, -- оценивает работу якутян руководитель комиссии по комплексной проверке профессор МГТУ Константин Колесников. -- Коллектив прежде всего ориентирован на решение практических, стратегически важных вопросов северного региона. И делает это на достаточно высоком научном уровне.

-- Институт не стоит на месте и у него большие перспективы, -- так коротко охарактеризовала работы якутян и.о.ученого секретаря группы механико-математических наук СО РАН Зинаида Букатова. -- Особенно благоприятное впечатление на нашу комиссию произвели успехи Института неметаллических материалов, которым руководит молодой доктор технических наук С.Попов. В последние два года у них заметен скачок по всем показателям рейтинговых оценок СО РАН.

Неметаллы в технологиях будущего

-- Суровый климат, низкая влажность, резкий перепад температур -- целый букет неприятностей грозит неметаллам, применяемым в северных условиях. Наша задача -- сделать их работу более надежной, -- рассказывает заместитель директора Института неметаллических материалов кандидат технических наук А.Коваленко. -- Основные направления наших исследований -- климатическая устойчивость полимерных материалов и проблемы трибологии и триботехники.

Руководители правительства Республики Саха В.Власов и Р.Шипков знакомятся с работой Института.

Все разработки института имеют и практический выход. Яркий пример тому -- решение проблемы нефтетрубопровода Талакан-Витим. Мы применили здесь около 222 тысяч резиновых уплотнений, изготовленных по нашей технологии. Они надежно работают на нефтепроводе уже 4 года. По узлам трения (триботехника) наши разработки используются в космической, авиационной технике. Много у нас разработок более "приземленных". Мы предложили использовать для строительства новые строительные материалы -- глиносырцевые кирпичи. Даже экспериментальный дом из них построили, и у нас охотно его купили.

Широко используются в практике результаты исследований ИНМ по резинотехническим изделиям. Небольшое опытное производство выпускает промышленные масла, морозоустойчивые уплотнения 400 наименований. Разрабатываем мы абразивные материалы для огранки алмазов, настойчиво занимаемся внедрением полимерных трубопроводов. Решили вопрос с нормативной базой. Совместно с германской фирмой WIDOS занимаемся проблемой сварки.

Нефть и газ -- проблема номер один

-- Создание института нефти и газа обусловлено важностью для республики данной проблемы, -- говорит директор института доктор геолого-минералогических наук А.Софронов. -- Основные направления исследований -- фундаментальные проблемы нефти и газа древних платформ, физико-технические проблемы их переработки, экономический анализ развития регионального НГК, разработка основ сохранения северных экосистем.

На нынешней конференции мы обсуждали вопросы переработки углеводорода, получения синтетических масел. Сегодня во всем мире этими технологиями, которые считаются технологиями 21 века, занимаются очень активно.

Ресурсы газа в республике значительные. Есть нефть, которую мы сейчас используем как котельное топливо. Хотя это не самое лучшее решение (если вспомнить Д.Менделеева, который сказал, что топить нефтью, все равно что топить ассигнациями). Даже для производства бензина нерационально использовать нефть. Да и специфика наших якутских нефтей такова, что процесс переработки экономически не совсем оправдан. По нашему мнению, стоит рассмотреть вопрос о сохранении запасов нефти, не трогать их, пока не будет более совершенных технологий.

С точки зрения экономики планируемый в Якутии завод по переработке 1 млн тонн нефти нецелесообразен, А вот получение моторного топлива из газа (белого топлива) на наш взгляд -- решение проблемы. С этой точки зрения любопытна разработка одного из якутских ученых Валерия Игошина. Он предлагает на основе процессов механохимии создать совместную переработку угля и нефти. Нетрадиционно решается им и вопрос брикетирования угля.

Словом, проблем множество, но мы надеемся справиться с ними.

* * *

Мы стояли на палубе комфортабельного теплохода и наблюдали, как короткая северная ночь сменялась рассветом. Над Леной вставало Солнце, расцвечивая необычайными красками облака в небе и их отражение в воде. "Во скольких странах побывал -- никогда не видел такого прекрасного рассвета", -- признался один из московских гостей.

Это правда -- на Лене самые чудесные рассветы. Дар северной природы людям, здесь живущим.

Г.Киселева.
г. Якутск.