Ядерное топливо нового поколения и квантовый рекорд. Топ достижений российских учёных

Российские учёные разработали ядерное топливо нового поколения, которое может совершить прорыв в атомной энергетике. Инновационная технология не только повышает безопасность и эффективность работы реактора, но и, по мнению западных экспертов, способна укрепить позиции России на мировом рынке ядерных технологий, оставив позади ведущих конкурентов, таких как Франция.

Какими ещё достижениями отличились российские учёные на минувшей неделе? Они установили мировой рекорд в точности квантовых вычислений, реализовав самый большой в мире квантовый алгоритм на кудитах. Создали экономичный катализатор, который не просто утилизирует парниковые газы, но и превращает их в ценное сырьё. Разработали суперматериал, способный поглощать до 90 процентов радиоизлучений. И даже представили уникальный метод интеллектуальной 3D-печати, который создавать и шкафы, и крылья самолётов. 

Подробнее об этих и других разработках рассказываем на нашем сайте. 

Инновационное топливо ОС-5, разработанное российскими специалистами, предназначено для использования в реакторе на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300, строящемся в Северске. Этот реактор четвёртого поколения способен утилизировать отходы, образующиеся на других электростанциях, что делает его особенно перспективным с точки зрения экологической безопасности и эффективности.

Основное отличие ОС-5 от традиционного ядерного топлива заключается в его конструкции. Для повышения стабильности и надёжности работы реактора применяется инновационное решение: между урановой таблеткой и металлической оболочкой топливного стержня добавлен тонкий слой жидкого металла. Это позволяет снизить механическую нагрузку на оболочку и обеспечить более стабильные рабочие температуры, что значительно продлевает срок службы реактора.

По мнению аналитиков французского издания Media24, новая разработка позволит России укрепить свои позиции на мировом рынке ядерной энергетики. Они отмечают, что Франция, являясь одним из основных конкурентов РФ в этой сфере, пока не может предложить аналогичные инновационные решения. Это может привести к тому, что Париж уступит лидерство на рынке ядерных технологий.

«В отдалённом уголке Сибири инженеры испытывают новый тип ядерного топлива, который вполне может стать важной вехой в истории этого вида энергии. Название этой жемчужины инноваций – ОС-5», – констатируют журналисты.

Учёные из Томского политехнического университета создали новый катализатор из никеля и карбида вольфрама. Он эффективно перерабатывает углекислый газ и метан в синтез-газ. Это открытие открывает перспективы для утилизации парниковых газов и производства важного сырья для химии.

Катализатор предназначен для углекислотной конверсии метана (УКМ). Этот процесс превращает опасные парниковые газы в смесь водорода и монооксида углерода – синтез-газ. Он используется для создания метанола, диметилового эфира и других полезных углеводородов.

«Проблема заключалась в отсутствии доступных и эффективных катализаторов. Они должны выдерживать высокие температуры и работать долго», – говорят разработчики. Обычно для этого используют дорогие и редкие металлы платиновой группы, что делает процесс невыгодным.

Новый катализатор из ТПУ – экономически выгодная альтернатива платиновым аналогам. Учёные работают над улучшением состава смеси никеля и карбида вольфрама. Они хотят добиться идеального соотношения водорода и монооксида углерода в синтез-газе. Это позволит использовать продукт для производства диметилового эфира без лишних затрат.

Эта разработка важна для снижения выбросов парниковых газов. Она помогает создать устойчивую экономику замкнутого цикла.

Российские учёные из Физического института имени Лебедева РАН добились мирового рекорда в точности квантовых вычислений. Они реализовали самый большой в мире квантовый алгоритм на кудитах, открыв новые возможности для решения практических задач, которые ранее были недоступны для квантовых компьютеров.

«Наши подходы позволят решать задачи, которые раньше были нерешаемы для квантовых компьютеров. Разработка значительно повысит точность квантовых вычислений в таких областях, как оптимизация, логистика и моделирование молекул», — говорится в пресс-релизе ФИАН.

Учёные продемонстрировали повышение точности на примере поиска информации в неупорядоченной базе данных. Это достижение является частью российского квантового проекта, который реализуется в рамках дорожной карты по развитию высокотехнологичной области «Квантовые вычисления».

Этот успех — важный шаг в развитии квантовых технологий как в России, так и в мире. Он открывает перспективы для создания более мощных квантовых компьютеров, которые смогут решать сложные задачи в науке и технике. Например, моделирование сложных молекул для разработки новых лекарств и материалов, решение логистических задач и обработка огромных объёмов данных.

Учёные Томского государственного университета создали тонкий композитный материал, который поглощает до 90% радиоволн в диапазоне 4–12 ГГц. Разработка, поддержанная Российским научным фондом, поможет уменьшить вредное воздействие электромагнитного излучения на технику и здоровье людей.

В отличие от ферритовых аналогов, работающих в узком диапазоне, новый материал обладает лучшими характеристиками. Его толщина всего 3 мм, что позволяет легко наносить его на устройства или использовать в качестве защитных прокладок при сборке.

«Мы создали уникальный материал толщиной всего 3 мм с широкой полосой поглощения. Никто раньше не достигал таких результатов. Все компоненты мы синтезировали самостоятельно, включая сложный гексаферрит», – рассказал доцент ТГУ Дмитрий Вагнер.

Эта разработка открывает новые возможности для защиты от электромагнитного излучения в самых разных областях, от бытовой техники до промышленного оборудования.

Исследователи из РТУ МИРЭА создали компьютерную модель, которая предсказывает поведение фотодетекторов из двумерных материалов, таких как дисульфид молибдена (MoS₂). Это открытие ускорит и удешевит разработку новых высокочувствительных фотодетекторов для медицины, космоса и других областей.

Модель имитирует работу реального устройства, учитывая структурные недостатки, геометрию и другие параметры. Она объединяет расчёты поглощения света и движения электронов, что позволяет точно предсказывать характеристики фотодетекторов без дорогостоящих экспериментов.

«Наша модель работает как цифровой двойник реального устройства, — объясняет Сергей Лавров, старший научный сотрудник РТУ МИРЭА. — Она позволяет просчитать поведение электронов в ультратонких материалах под действием света, учитывая структурные дефекты, геометрию и неидеальности материала».

Главное преимущество — комплексное трёхмерное моделирование всей структуры фототранзистора, включая электроды и интерфейсы. Эксперименты подтвердили, что увеличение толщины материала в 10 раз повышает фототок в тысячу раз.

Эта разработка поможет инженерам оптимизировать параметры устройств на этапе проектирования. Они смогут подобрать оптимальную толщину материала, тип электродов и геометрию контактов для максимальной чувствительности. Это важно для промышленности, где улучшение характеристик на один процент может значительно повысить конкурентоспособность продукции.

Учёные Пермского Политехнического университета и компания «Ф2 Инновации» создали инновационный метод интеллектуальной 3D-печати, который позволяет изготавливать крупные изделия без использования традиционных пластиковых поддержек. Эта технология открывает новые горизонты для производства больших и сложных деталей, значительно сокращая затраты и время.

Вместо одноразовых пластиковых поддержек учёные предложили использовать «умные» металлические пластины, интегрированные в 3D-принтер. Эти подвижные элементы регулируются системой управления, которая синхронизирует их движение с экструдером. Они подхватывают нависающие слои изделия во время печати и отводятся после завершения процесса.

«Система управления заранее определяет расположение нависающих элементов и автоматически выстраивает траекторию их движения. Это позволяет печатать непрерывно, без дефектов», — объясняет Игорь Безукладников, доцент ПНИПУ.

Новый метод успешно протестирован на серийных 3D-принтерах компании «Ф2 Инновации». Он особенно эффективен при сложных режимах печати под углом. Разработчики уверены, что эта технология снизит затраты на материалы и время, а также расширит возможности промышленной 3D-печати в различных отраслях, от авиастроения до медицины.

Автор: Ирина Леонова