«Наука в Сибири» № 50 (2236) 24 декабря 1999 г. ОТКРЫТИЕ РАДИАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА Недавно диплом на открытие "Явление радиационно-термической активации твердофазных химических реакций в неорганических системах" получила группа ученых, среди тринадцати авторов которой, представителей разных организаций, первую скрипку играют сотрудники Института химии твердого тела и механохимии и Института ядерной физики СО РАН. (Информация к размышлению. В прежние времена, годы существования Cоветского Союза, наиболее существенные и значимые результаты в науке отмечались как научные открытия и входили в государственный реестр научных открытий наряду с патентами и авторскими свидетельствами, которые выдавались за достижения прикладной направленности. Нынче обязанности поддержания реестра научных открытий и его пополнения взяла на себя Академия естественных наук. Она и выдала этот диплом.) С авторами открытия академиком Владимиром Вячеславовичем БОЛДЫРЕВЫМ и доктором технических наук Вадимом Леонидовичем АУСЛЕНДЕРОМ беседует наш корреспондент Людмила ЮДИНА. -- Путь к открытию бывает долог. Ваш растянулся на двадцать шесть лет -- приоритет на открытие был впервые подтвержден 24 мая 1973 года. Хотелось бы вместе с вами восстановить некоторые яркие моменты из истории совместной работы авторского коллектива, показать, что в конце концов привело к ее безоговорочному признанию. В.Ауслендер: -- Считаю, что первое слово здесь по праву принадлежит Владимиру Вячеславовичу. Если бы мы взялись классифицировать роль каждого по его вкладу в дело, то академика В.Болдырева я бы назвал идеологом и вдохновителем нашего творческого коллектива. С него, по сути дела, и началось наше совместное предприятие. -- Пожалуйста, Владимир Вячеславович, ваш выход! В.Болдырев: -- Начнем с того, что начало работ относится к теперь уже далеким пятидесятым годам. Меня, молодого доцента кафедры неорганической химии Томского университета, пригласил на работу на физико-технический факультет ректор Томского политехнического института Александр Акимович Воробьев. Он тогда увлекался действием излучения на вещество. Это направление считалось в то время весьма важным в связи с развитием атомной промышленности в нашей стране. Я должен был организовать кафедру радиационной химии на физтехе ТПИ, готовить специалистов для народного хозяйства. А по науке мы должны были исследовать химические последствия действия излучения на вещество c конечной целью найти новые пути управления химическими реакциями в твердом состоянии. Поскольку к тому времени я уже имел опыт изучения кинетики химических реакций в твердой фазе и исследовал процессы термического разложения твердых солей, было решено начать с них. В ходе работ, проведенных нами с использованием различных источников излучения, имевшихся в Политехническом институте, было установлено, что предварительное облучение ионизирующей радиацией действительно оказывает значительное влияние на скорость термического разложения различных солей. Было показано, что это влияние связано с тем, что в процессе радиолиза в облучаемых веществах возникают дефекты кристалла, которые служат потенциальными центрами для последующей реакции. Поскольку в период хранения образца между облучением и термическим разложением часть потенциальных центров, которые являются короткоживущими, могли исчезнуть, мы решили поставить опыты, в которых облучение проводилось бы прямо в момент реакции термического разложения. Попробовали. Не вышло. Никакого усиления эффекта не получилось. Ускорение было точно таким, какое можно было бы ожидать, если бы той же дозой облучать предварительно. Попробовали другие реакции -- тоже отрицательный результат. -- И что же предприняли? В.Болдырев: -- В ходе анализа причин неудачи возникла гипотеза: дело в том, что на тех источниках излучения, которыми мы пользовались, не хватает интенсивности излучения. Когда интенсивность мала, короткоживущие центры, создаваемые излучением, успевают погибать, или как это говорят, отжигаться прежде, чем могут быть использованы для интенсификации химического процесса. Чтобы они могли влиять на химический процесс, нужно увеличить интенсивность излучения. Но мощных источников излучения тогда у нас не было, и работу временно прекратили до лучших времен. Но от идеи не отказались. И когда я, переехав в Академгородок, узнал, что здесь в ИЯФе делают самые мощные в мире ускорители электронов, появилась надежда вернуться к исследованиям. Тем более что Ленинградcким институтом Гипроцемент в конце 60-х годов на ускорителях ИЯФ были получены данные, свидетельствующие о том, что цементный клинкер, обычно получаемый при нагревании сырьевых компонентов, удается синтезировать прямо в электронном пучке ускорителя. И этот ускоритель сделан в Институте ядерной физики у нас в Новосибирске. Совершенно естественно, что я стал думать над тем, чтобы возродить постановку работы по изучению химических процессов в твердых телах в момент облучения достаточно мощным электронным пучком. В.Ауслендер: -- Встречу с Владимиром Вячеславовичем мы тоже можем назвать судьбоносной. Позволю себе взглянуть на проблему издалека. Если говорить высоким штилем, то с началом атомной эры, с созданием реакторов и радиационных установок, естественно, возникли проблемы их рационального использования. Началось исследование влияния радиации на материалы, их превращение, модификацию. Радиация должна была зарекомендовать себя и с положительной стороны, помочь создать стойкие пластики, неразрушающиеся покрытия и т.д. Первые "полезные" эффекты были обнаружены на органических материалах, и это сразу нашло своё применение в промышленности. С неорганическими дело обстояло сложнее. В них, на первый взгляд, под воздействием радиации видимых изменений не происходило. Но поскольку за дело взялись специалисты, ученые, они подошли к вопросу с фундаментальных позиций, поставили задачу исследовать элементарные акты, саму химическую реакцию под влиянием радиации. Дело в том, что долгое время не получали желаемых результатов в области твердотельного синтеза главным образом потому, что не было источников достаточной мощности. Об этом Владимир Вячеславович говорил. Радиация, которую в 60-х годах обеспечивали существующие источники излучения, не позволяла вести исследования в широком диапазоне, не обеспечивала их глубину. Но когда появились мощные ускорители, в частности, мощный импульсный ускоритель, созданный в нашей лаборатории (он обеспечивал дозы рекордной мощности), стало возможным проводить химически чистые эксперименты с высокой степенью достоверности, осуществлять гибкое, легкое, точное управление химической реакцией. -- Как говорят, величайшая удача -- вы искали и нашли друг друга! В.Ауслендер: -- Именно так! Поскольку наш институт создает источники излучения, мы прежде всего заинтересованы в том, чтобы с их участием рождались технологии нового высокого класса. Потому для коллег ворота в ИЯФе всегда открыты. И одно из направлений, в котором сегодня мы видим широкое применение ускорителей -- различного рода высокотемпературные твердофазные реакции. Они ориентированы на разные сферы -- обогащение минерального сырья, синтез цементов, ферритов, разного рода керамик и т.п. Специалистов по данному направлению в стране и сегодня не очень много, а в те, шестидесятые годы, вообще насчитывались единицы. Так что, повторяю, нам очень повезло, что мы встретили Владимира Вячеславовича, человека, чрезвычайно преданного идее (которая оказалась столь плодотворной). В.Болдырев: -- Добавлю, что наша работа -- прекрасный пример объединения усилий специалистов из разных институтов, в ходе которой каждый из партнеров реализовывал свои замыслы и интересы. Отмечу благоприятнейший климат, в котором мы сотрудничали, полнейшее взаимопонимание. Физики попросили, чтобы к ним был приставлен специалист-химик. Мы командировали в ИЯФ Александра Воронина, совсем еще молодого, очень энергичного и талантливого ученого, Он консолидировал весь коллектив. Активное участие в работах принимал научно-исследовательский и проектный институт "Гипроцемент", потом влились другие авторы -- наш коллектив можно назвать интернациональным. На многих неорганических объектах подтвердили мы фактор влияния облучения. Экспериментально обнаружили значительное увеличение скоростей твердофазных реакций под действием ионизирующего излучения в температурном интервале химической реакции или же близком к нему. В общем, получили тот самый эффект, который искали. -- Наверное, двадцать шесть лет -- многовато для подтверждения истины? В.Ауслендер: -- Ничуть не бывало! Как строится организация всякой работы? Первое -- найти объект и ясно представлять, какой результат вы желаете получить. Второе -- реализовать необходимые условия для эксперимента. И, наконец, проанализировать полученные данные. В 1973 году мы имели некие предварительные результаты, прошло исследование какой-то одной независимой реакции, в ходе которой и был получен любопытный эффект. Но чтобы данный факт стал открытием, предстояло провести определенный набор экспериментальных работ, подтвердить, что такой эффект действительно существует, что он не разовый, а характерен для целого класса реакций. В.Болдырев: -- Вадим Леонидович, вы с полным основанием можете считать себя и химиком, ибо ваши знания в данной области уже приравниваются к фундаментальным! -- А скажите, пожалуйста, что в перспективе даст ваше открытие стране, обществу? В.Ауслендер: -- Считаю, что усилиями всей команды, и в первую очередь ИХТТиМСа (теперь институт называется несколько иначе), создано новое направление высокотемпературной химии неорганических материалов, которое послужило толчком к развитию ряда технологий, процессов для получения большого количества необходимых в хозяйстве материалов. Думаю, очень надеюсь, что мы все доживем до того замечательного времени, когда промышленность наша встанет на ноги, заработает на полную мощность, когда научные разработки начнут воспроизводиться в промышленном масштабе. Вот тогда сделанное открытие послужит в полную силу. И сегодня есть хорошие результаты его использования. С его помощью научились производить высококачественные ферриты, чистые материалы для кристаллов, керамику разного назначения, оксиды многочисленных металлов. В.Болдырев: -- Интересные результаты есть в Институте горного дела. Там получен обнадеживающий результат относительного того, как железную руду подготовить к технологическому процессу за счет отделения ее от кварца. В.Ауслендер: -- Что бы я еще обязательно отметил -- экологическую ориентацию работы. Поскольку источник энергии абсолютно чистый, реакция идет быстро, глубоко, мы получаем на выходе чистый продукт. В.Болдырев: -- Для того, чтобы представить себе значение реализации этих исследований, надо иметь в виду, что они представляют собой основу одного из вариантов так называемых "сухих технологий" -- технологий будущего. Что мы имеем сейчас в большинстве случаев в промышленности? Исходные материалы, большей частью твердые, переводят в жидкую фазу (или газовую), там проводят химические реакции, а затем опять возвращают в твердое состояние. Получается технологический процесс со многими стадиями, некоторые из них экологические не безвредны. Возможность проведения процесса в твердой фазе позволяет исключать полностью или частично стадии, в которых используются жидкости и газы из технологической нитки. Тем самым получается малостадийный, экологически более чистый процесс. Применение излучения имеет еще одно бесспорное преимущество: с его помощью возможно получать такие материалы, которые другим путем получить просто невозможно. * * * Еще раз -- с победой вас! Желаем в 2000-м году новых открытий, удач и везения! На снимках: -- авторы открытия В.Болдырев и В.Ауслендер беседуют с нашим корреспондентом Л.Юдиной (1999 г., декабрь); -- авторы открытия В.Ауслендер, А.Воронин и Б.Канимом (Алма-Ата) за подготовкой эксперимента, 1978 г. Фото В.Новикова и А.Полякова. стр.