Текст уведомления здесь

Взрывать по науке

Российские физики моделируют аварии на АЭС в гигантском металлическом шаре

На первый взгляд изучение взрывов — плохая идея. Слишком быстро, чтобы что-то понять, слишком сложно, чтобы разобраться, и, конечно, слишком опасно, чтобы делать это постоянно. Российских физиков из Объединенного института высоких температур РАН (ОИВТ РАН) это не останавливает. В гигантском металлическом шаре, установленном в институте на севере Москвы, они моделируют взрывы мощностью до тонны в тротиловом эквиваленте. Корреспондент «Чердака» побывал на одном из испытаний.
Добавить в закладки
Комментарии

В конце XIX века Эдуард Пиотровский, сотрудник Института судебной медицины в Польше, проводил странные и жестокие эксперименты. Он сажал кроликов перед белыми обоями, разбивал им голову резким ударом молотка, а после звал художника, чтобы зарисовать получившиеся брызги. От раза к разу Пиотровский менял силу удара или его направление, и в результате из его данных и рисунков родился один из методов современной криминалистики — анализ брызг крови.

Работы ученых иногда могут казаться совершенно неэтичными, но часто бывает, что серия жутких или сомнительных научных опытов в конце концов помогает людям сделать жизнь чуть более безопасной. В отдаленном смысле на работу Пиотровского похожи и эксперименты московских физиков из ОИВТ РАН, которые провели уже сотни взрывов мощностью в десятки килограммов тротилового эквивалента.

Для этих экспериментов есть специальная установка — стальной шар диаметром около 11 метров. Еще в советские времена его изготовили на заводе атомных подводных лодок в Северодвинске, и сегодня такой масштабной установки для изучения взрывных процессов нет больше ни у одного научного института мира.

Стальной шар, в котором происходят взрывы. Фото: Николай Малахин / «Научная Россия»
Стальной шар, в котором происходят взрывы. Фото: Николай Малахин / «Научная Россия»

Территория ОИВТ РАН расположена в небольшой промзоне на севере Москвы. До МКАД — не больше километра по прямой, до ближайшего метро — около получаса езды на автобусе. В обычные дни здесь не людно, но сегодня физики пригласили на очередное испытание журналистов и как будто специально для них повесили на люке в нижней части сферы два плаката. На одном написано: «Надо мужественно переносить то, что ты не можешь изменить», а на другом: «В камеру не входить! Руками не трогать!», и снизу красноречиво пририсован череп с двумя скрещенными костями.

Самих сотрудников института это предостережение, конечно, не касается: они приставляют к люку лестницу и забираются внутрь, чтобы установить там взрыватель и тканную оболочку — чуть позже ее заполнят смесью водорода и воздуха. Потом люк закрывают и тщательно закрепляют по периметру чем-то вроде огромных болтов.

Владимир Фортов, президент РАН и директор ОИВТ РАН, активирует заряд, и раздается взрыв. Пол, стены, столы — все сотрясается от вибраций, а внутри громадной металлической сферы стоит плотный, резонирующий гул. На улице около здания слышен только резкий хлопок.

«У нас последние взрывы были более мощные, но этот тоже ничего, интересный», — спокойно подытоживает Вячеслав Петухов, ведущий научный сотрудник ОИВТ РАН и руководитель всех «взрывных» работ со сферой. В этот раз было закачено семь кубометров газовой смеси, а мощность взрыва составила около шести килограммов в тротиловом эквиваленте. Максимальная мощность взрыва, на которую рассчитана установка, — тонна в тротиловом эквиваленте.

Подобные эксперименты для физиков института уже обыденность. Сейчас они проводят по взрыву в неделю и никаких серьезных внештатных ситуаций не возникает. Только однажды, уже почти десять лет назад, во время взрыва выбило верхний люк установки и шесть стальных 16-килограммовых башмаков, закреплявших люк, разлетелись на сотни метров. С тех пор физики стали осторожнее, и теперь самые страшные эффекты от испытаний — потрескавшиеся стекла в соседних зданиях и разлитая кастрюля супа в институтской столовой.

Сотрудники института готовят эксперимент внутри сферы. Фото: Николай Малахин / «Научная Россия»
Сотрудники института готовят эксперимент внутри сферы. Фото: Николай Малахин / «Научная Россия»

«Все эти процессы — взрывы, детонации, горение — протекают так быстро и сопровождаются такими большими температурами и давлениями, что вы, как живой человек, никак не можете адекватно описать эти явления, — говорит Владимир Фортов. — Поэтому наша камера оснащена измерительными приборами, проводящими полную диагностику с временным разрешением в несколько микросекунд».

Одни датчики следят за распространением пламени, другие — отслеживают интенсивность и скорость ударной волны, возникающей вместе со взрывом. Кроме того, во время некоторых опытов ведется фото- и видеосъемка.

В серии экспериментов физики меняют состав газовой смеси, устанавливают внутри сферы различные перегородки и следят, как эти условия повлияют на силу взрыва и при каких из них запустится циклическая детонация — самый разрушительный режим горения, когда возникает ударная волна с амплитудой давления до 15 атмосфер.

«По схожим сценариям развивались все самые крупные катастрофы на атомных электростанциях — Чернобыльской АЭС, „Фукусиме“, АЭС „Три-майл-айленд“ в США, — рассказывает Вячеслав Петухов. — Сначала из-за аварии выделялся водород, потом он смешивался с воздухом, детонировал, и запускалась мощная взрывная волна, сокрушавшая все вокруг».

Эти разрушительные процессы очень плохо поддаются теоретическому описанию или моделированию, а потому эксперименты российских физиков несут много ценной практической информации. «В нашей установке мы можем изучить действие взрыва на конструкцию и подобрать конструктивные элементы, которые бы этот взрыв гасили, — говорит Фортов. — Мы можем предсказать, какие нагрузки будут испытывать различные элементы конструкции АЭС в подобных аварийных режимах, а эта информация очень полезна для инженеров».

Рекомендации, полученные во время экспериментов, уже учитываются при планировании АЭС, а со временем они наверняка пригодятся и для более массового производства — автомобилей на водородном топливе.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Внеклеточная ДНК: история в пяти вопросах

Что умеет ДНК, кроме передачи информации, как она работает вне клетки и можем ли мы это использовать

ДНК — ключевая молекула, несущая генетическую информацию о белках организма. В клетках она находится в ядре и митохондриях (кроме бактерий, у которых ядра и митохондрий нет). Клетка умеет эту информацию считывать, то есть синтезировать закодированные в ней белки, и передавать по наследству дочерним клеткам. Однако ДНК можно обнаружить не только внутри клеток, но и снаружи — такие молекулы назвали внеклеточной ДНК (вкДНК). Они существуют в тканях сами по себе и влияют на функционирование окружающих клеток.
Добавить в закладки
Комментарии

Как это так — ДНК вне клетки?

Клетки бактерий могут выделять ДНК в окружающую среду — это связано с процессами их размножения и обмена информацией. Так, например, распространяется устойчивость к антибиотикам: одна бактерия приобретает соответствующий ген, копирует и делится им с остальной популяцией. У эукариотических (ядерных) организмов подобные процессы долгое время были неизвестны: полагали, что они используют ДНК только для хранения, считывания и передачи информации.

Но в 1948 году в плазме крови обнаружили внеклеточную ДНК — фракцию ДНК, не связанную с клетками и существующую отдельно от них. За последующие годы ученые нашли такую ДНК у всех исследованных организмов, от растений до животных и человека. Ее находили в межклеточном веществе, в циркулирующих жидкостях и даже в отдельно взятых культурах клеток. Похоже, что ДНК вне клеток встречается регулярно и, следовательно, может играть определенную роль в жизни организма.

Внеклеточная ДНК не похожа на обычную. [ ... ]

Читать полностью

Знай наших! О лженаучности гомеопатии

Месяц назад Комиссия РАН по борьбе с лженаукой выпустила меморандум «О лженаучности гомеопатии». Почему гомеопатию признали лженаукой? И как на меморандум отреагировали ФАС и Минздрав? Смотрите в новом выпуске «Знай наших».
Добавить в закладки
Комментарии

Всем привет! С вами Анна Шустикова и рубрика о российской науке «Знай наших».

Внимание! В этом выпуске мы не станем обсуждать новые исследования и статьи, но поговорим о лженауке. А именно — о гомеопатии. «Какая же это лженаука? — быть может, спросит кто-то из вас. — Минздрав гомеопатию не запрещает, иногда ее советуют в поликлиниках, а в Первом медицинском даже читают курс по ее основам». Но несмотря на все это, в начале февраля комиссия РАН по борьбе с лженаукой выпустила меморандум «О лженаучности гомеопатии». Его подписали ученые и врачи, всего 34 человека. И сегодня мы постараемся разобраться, за что же они так с нею обошлись.

По словам одного из членов Комиссии РАН Александра Панчина, меморандум поддержала Федеральная антимонопольная служба в лице одного из его представителей. «У нас была рекомендация для ФАС, в частности, что людям под видом лекарств не должны давать пустышки, и покупателей необходимо предупреждать о том, что в лекарствах ничего не содержится. Эта рекомендация соответствует тому, что раньше предлагала Федеральная торговая комиссия США, — рассказывает Александр Панчин. — Кроме того, о меморандуме были опубликованы статьи в западных СМИ, например в журнале Nature». [ ... ]

Читать полностью

Выбирать или не выбирать?

За два дня до назначенных еще осенью выборов в Академии наук от них вдруг решили отказаться

В Российской академии наук, кажется, проводят выборы Шредингера: они то ли состоятся, то ли нет, и выяснить это, не дожидаясь начала самих выборов, никак нельзя. «Чердак» объясняет, из-за чего все, кто имеет хоть какое-то отношение к российской науке, несколько переполошились.
Добавить в закладки
Комментарии

Почему это вообще интересно?

Вы, наверное, читаете научные новости. Так вот, когда вы видите в новостях упоминание российских, а не британских ученых, велик шанс, что это сотрудники каких-нибудь институтов РАН. Когда вы гордитесь российской наукой, вы на самом деле гордитесь какими-нибудь сотрудниками институтов РАН. Если у вас есть друзья-ученые, они наверняка или работают в таком институте, или учились там, или сами дружат с кем-то оттуда.

Над всеми этими людьми в конечном итоге возвышается сама Российская академия наук. Собственно академия как собрание людей — это чуть больше двух тысяч академиков и членов-корреспондентов, которые избираются пожизненно за «обогащение науки» своим выдающимся трудом. Эти люди сами занимаются наукой и руководят институтами, их экспертное мнение спрашивают, когда нужно узнать что-нибудь важное об устройстве окружающего мира. Из них выбирается президент РАН, главный начальник научного цеха в стране.

В общем, в российской науке пока без этих трех букв никуда, что бы вы ни думали и о науке, и о самих буквах. А значит, если вам интересна наука, мимо темы выборов в РАН не пройти. [ ... ]

Читать полностью