Ученые Томского политеха и Объединенного института ядерных исследований разработали квантовую модель для описания углового момента у осколков деления атомного ядра. Она позволяет определить вероятность образования фрагментов различной массы и их направление движения. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review C и поддержаны грантом РНФ.
«При делении ядра образуются два фрагмента, которые находятся в определенных вращательных состояниях, прокомментировал автор проекта, профессор отделения математики и математической физики Инженерной школы ядерных технологий Николай Антоненко, — При переходах между этими состояниями излучаются электромагнитные гамма-кванты. Предложенная нами модель поможет идентифицировать фрагменты деления по электромагнитным переходам между этими состояниями: их массу, заряд, момент импульса», — рассказывает Николай Антоненко.
Понимание механизма деления ядра имеет фундаментальное значение для разработки новых методов управления цепными реакциями и контроля в ядерной медицине.
Ядро проходит несколько стадий, начиная с «шара» или «эллипсоида», затем принимает форму «гантели» и разрывается на два осколка. Делящееся ядро с четным количеством протонов и нейтронов имеет нулевой спин, но после деления осколки начинают вращаться. Модель подходит для описания угловых колебаний в системе из двух касающихся ядер на последнем этапе деления. Угловое движение фрагментов можно рассматривать как независимые колебания малой амплитуды, уравновешиваемые вращением системы в целом.
При переходах между вращательными состояниями фрагментов излучаются гамма-кванты, что позволяет идентифицировать фрагменты по их массе, заряду и моменту импульса. Модель помогает понять распределение энергии и углового момента между фрагментами и механизмы формирования вращательных состояний. Следующим этапом работы станет изучение зависимости углового момента осколка от полной кинетической энергии осколков.
Гори, гори ясно: ученые ТПУ нашли способ снизить энергозатраты при переработке отходов
Как изветно, микроволновой пиролиз ускоряет переработку органических отходов за счет СВЧ-излучения. Для некоторых видов сырья метод энергозатратен и требует много времени. Традиционные способы ускорения включают дорогостоящие каталитические добавки и металлы-«поглотители». В противовес им ученые ТПУ предложили добавлять органические «добавки» к отходам угледобычи для ускорения пиролиза. В качестве добавок использовались скорлупа кедрового ореха и коровий навоз. Добавление добавок сократило затраты на переработку на 47 %. В итоге создана установка производительностью до 20 кг в сутки для практического внедрения.
Ученые исследовали смеси органического сырья методом XRF-анализа и измеряли их диэлектрические свойства.Испытания на лабораторной установке показали, что 10 % навоза ускоряет пиролиз в два раза и сокращает продолжительность утилизации на 8 %, а всего лишь 10 % скорлупы кедровых орехов сокращает энергозатраты на 47,5 % и продолжительность «сгорания» на 9,9 %.
Результаты исследований делают возможными создание смесевых композиций для получения ценных вторичных продуктов при меньших энергозатратах. А также вовлечение органических отходов крупных производств в качестве катализаторов СВЧ-пиролиза. Создание технологий замкнутого цикла для полезной переработки отходов.
Очистим город от золы: разработка экологичного криогеля существенно упростила эту задачу
Ученые Томского политехнического университета создали криогель для предотвращения выветривания угольной золы. Он имеет водную основу и создает упругую пленку на поверхности золоотвалов. Лабораторные испытания показали, что криогель удерживает до 95 % золы. Разработку протестировали на золоотвале АО «ТГК-11».
Научно-исследовательские работы начались еще в 2024 году. Проведены лабораторные исследования для определения эффективности разработки. Изучены реологические характеристики, седиментационная устойчивость эмульсий, характеристики распыления и смачиваемость золошлаковых отходов.
Криогель может применяться на разных промышленных объектах для минимизации негативного воздействия пыли на окружающую среду. Он представляет собой водный раствор поливинилового спирта концентрацией от 2,5 до 10 %, который наносится на поверхность золоотвала в осенний или весенний периоды при температуре около нуля градусов Цельсия. В итоге формируется упругая оболочка криогеля, связывающая частицы пыли.
В 2025-ом году проходили полевые испытания на золоотвале ТЭЦ под Омском. Завершится оформление конструкторской документации на установку приготовления эмульсии и заправки беспилотника. Планируются дополнительные исследования для определения объема состава и динамики деградации защитного слоя.
Знай наших: томские политехники представили уникальные разработки на форуме «Технопром-2025»
В Новосибирске прошел XII Международный форум технологического развития. Основная тема — «Технологии – как фактор развития регионов». Томский политехнический университет представил опыт в области синхротронных технологий и не только. Некоторые из них можно было увидеть выставке в составе экспозиций Томской области и других организаций. Например, материалы на основе углеродных и металлических нанокомпозитов для гибкой электроники, электропроводящее стекло, система для генерации контрольных вопросов с использованием ИИ. А также тепловизионный дефектоскоп для неразрушающего контроля углепластиков и стеклопластиков. Отечественный микротомограф для изучения внутренней структуры объектов. Многоканальный детектор дифрактометра высокого разрешения для СКИФ. Ну а прроектор ТПУ Алексей Гоголев представил опыт в области метрологического обеспечения измерительных методик с использованием синхротронных источников.