Программа создания и развития Физико-технологического института Уральского федерального университета имени первого

Вид материала

Программа

Содержание Приложение 5. Характеристика инновационных проектов Идея и цель создания Степень готовности проекта. Стоимость и результаты проекта. Кадровый потенциал. Рфяц вниитф Степень готовности проекта. Создание центра ядерно-химических технологий замкнутого топливного цикла Цель проекта Степень готовности проекта. Рфяц вниитф Идея проекта Не-3, поглощающие элементы транспортных реакторов на базе изотопа Не Кадровый потенциал.

Подобный материал:

• Концепция создания уральского федерального университета согласовано, 395.43kb.
• Концепция создания уральского федерального университета согласовано, 395.34kb.
• Журнал «Современная экономика» №5 (17) 2011, 42.96kb.
• Журнал «Современная экономика» №10 (10) 2010, 81.19kb.
• 15 в филиалах и представительствах в 15 городах России, 360.81kb.
• «Перспективы развития казначейской системы», 41.6kb.
• Утверждаю руководитель тти южного федерального университета, 68.5kb.
• Тезисы доклада в одном экземпляре на бумажном носителе, 64.2kb.
• Программа 24 27 февраля 2012, 150.08kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 1610.7kb.

Приложение 5.
Характеристика инновационных проектов

Создание центра «Биомедицинской инженерии»

Идея проекта. Современная мировая медицинская биофизика и инженерия – наиболее ресурсоемкая и высокотехнологичная отрасль экономики. Приоритет ее развития в мире определен высшей степенью гуманизма для объектов и субъектов фундаментальных изысканий и практических приложений отрасли. Динамика развития именно этой отрасли уже определяет и будет определять в ближайшем будущем жизнеспособность государства, зависящую от путей формирования и поддержания человеческого ресурса требуемого качества. При этом отставание отечественной инженерной биофизики и медицины от мирового уровня выражено значительно сильнее, нежели других отраслей экономики.

Целесообразность создания центра «Биомедицинской инженерии» в структуре физико-технологического института определен следующими факторами:

• состав и содержание физико-технического образования позволяют: (1) понимать и моделировать физические процессы, в том числе и в биологических системах, на молекулярном уровне; (2) владеть основами воздействия физических полей на материалы, и, в частности, на живые организмы; (3) уметь разрабатывать завершенные измерительные системы, начиная с наиболее сложной - детекторной части, и заканчивая современными способами организации, обработки и представления измерительной информации. Выпускники медицинских и биологических вузов, не обладая подобными знаниями, создают новые методики и приборы вслепую, основываясь на эмпирических наблюдениях. Знание основ и принципов функционирования сложнейших современных диагностических и терапевтических комплексов – залог их эффективного применения;
  
• система физико-технического образования формировалась как система кадрового сопровождения самой «молодой» успешной отечественной отрасли экономики – ядерно-топливного цикла, и по праву разделяет с этой отраслью достигнутый и сохраняющийся до настоящего времени мировой приоритет отечественных достижений этой отрасли (т.н. «психология успеха»);
  
• физико-технический факультет имеет более чем сорокалетний опыт инициативных исследований в области биофизики (школа профессора Р.И.Минца) и десятилетний опыт подготовки кадров в области инженерной медицины.
  

Идея и цель создания Центра «Биомедицинской инженерии» в структуре физико-технологического института заключается в выполнении сформировавшегося социального заказа на идейное, аппаратное и кадровое сопровождение коренной перестройки отечественной медицинской отрасли, опирающейся с технической точки зрения в переходе на современный уровень развития диагностической и терапевтической аппаратуры.

Степень готовности проекта. Проект разбит на ряд научно-образовательных и внедренческих подпроектов. Для подпроекта «Создание центра радиационной стерилизации УрФУ» составлен бизнес-план, осуществляется его финансирование, составлен план реализации Для остальных подпроектов выполняется поиск инвесторов. Свое согласие выступить соинвесторами проекта выразили медицинский холдинг «Юнона», многопрофильный медицинский центр «Бонум». На уровне идеи прорабатывается возможность вхождения с проектом в распределнную структуру фонда «Сколково».

Стоимость и результаты проекта. Общие затраты на реализацию основных стадий проекта оценены в 1.2 млрд.руб. Планируемая прибыль – до 100 млн.руб./год. Основные составляющие затрат и источники доходов: организация центра радиационной стерилизации (2011 год) – 100 млн.руб., годовой доход – 30 млн.руб.; организация производства радиофармпрепаратов (циклотрон, радиохимическое производство, аттестация РФП, 2012 год) – 600 млн.руб./ годовой доход – 50 млн.руб.; создание канала нейтронной терапии на существующем циклотроне УрФУ (2011 год) – 40 млн.руб., годовой доход – 4 млн.руб.; организация исследовательского ПЭТ-центра и центра виртуальной реальности (2013 г.) – 400 млн.руб., годовой доход – 10 млн.руб.

Кадровый потенциал. Кафедры экспериментальной физики, вычислительной техники и технической физики УрФУ. Генеральные партнеры проекта – медицинский холдинг «Юнона» и научно-практический центр «Бонум». Партнеры проекта –

Институт иммунологии и физиологии УрО РАН;

Институт теплофизики УрО РАН;

Институт экологии растений и животных УрО РАН;

Институт промышленной экологии УрО РАН;

Институт математики и механики УрО РАН;

Институт физики металлов УрО РАН;

Институт твердого тела УрО РАН;

Институт электрофизики УрО РАН;

Уральская государственная медицинская академия;

Уральская государственная сельскохозяйственная академия;

Областной онкологический центр;

Свердловская областная клиническая больница № 1;

Городская клиническая больница № 40;

Ассоциация производителей медицинской техники;

ООО «Центр Атоммед» (Росатом);

ЗАО «Здравмедтех Екатеринбург»;

Областной клинический психоневрологический госпиталь для ветеранов войн;

ЗАО «Медсинтез»;

НПЦ «Онкология»;

Институт «Кардиология»;

Центр псилохолого-медико-социального сопровождения «Эхо»;

АНО «Клинический институт мозга»;

ФГУП ПО «Маяк»;

РФЯЦ ВНИИТФ;

ФГУП «Электрохимприбор»;

ОАО Институт реакторного материаловедения»;

ОАО «СвердНИИХиммаш»;

ОАО «УЭХК».


Создание междисциплинарного ресурсного центра «Наноструктурные функциональные материалы для солнечной, водородной энергетики и ядерной техники»


Идея проекта. Разработка фундаментальных основ и прикладных технологий получения и исследования свойств функциональных материалов для солнечной, водородной энергетики и ядерной техники.

Научные направления:

1. Физические основы плазменно-лучевых и ядерных технологий получения функциональных наноматериалов и композитов специального назначения. Для разработки и развития не имеющих аналогов в России и за рубежом плазменно-лучевых технологий и успешного их использования для радиационной модификации функциональных свойств наноструктурных материалов необходимы систематические исследования взаимодействия плазмы, ядерных излучений, пучков ускоренных частиц с низкоразмерными и наноструктурными системами. Понимание закономерностей и механизмов таких взаимодействий обеспечит создание новых высокоэффективных технологий и материалов с уникальными свойствами для энергетики, оптики, электроники, ядерной техники и медицинских целей.
   
2. Разработка физико-химических основ синтеза функциональных наноструктурных материалов для солнечной энергетики. Наноструктурные материалы для солнечной энергетики должны быть прозрачными для видимого света и иметь энергетическую щель( Eg ) не более 2.0 эВ. Указанному требованию не удовлетворяют существующие «прозрачные» наноматериалы, поскольку они имеют гораздо большее значение Eg. Проблема состоит в научном обосновании строгих физических критериев и способах модификации электронного строения для получения полупроводников с заданным значением энергетической щели. Для решения указанной проблемы необходимо сочетание комплексных спектроскопических экспериментов по определению энергетической щели и теоретическое моделирование (компьютерный дизайн) новых эффективных материалов для фотокаталитического расщепления воды на водород и кислород под действием солнечного света.
   
3. Исследования электрофизических явлений и процессов переноса в ультрадисперсных и керамических наноматериалах для водородной энергетики. Для инновационного развития энергообеспечения предприятий УФО требуется создать и внедрить в практику твердооксидые топливные элементы, которые являются основой новой водородной энергетики. В реализации этого направления лежит использование наноструктурных оксидных керамик с ионной проводимостью по кислороду. Указанный подход обеспечивает высокую экономичность за счет применения в качестве топлива любых природных и синтетических углеводородов, а также биотоплива и продуктов жизнедеятельности человека и животных. Для решения подобной задачи необходимо выполнить комплекс фундаментальных исследований электрофизических явлений и процессов переноса заряда-массы-энергии в слабоагрегированных нанопорошках, изучить их функциональные свойства после магнитно-импульсного компактирования и предложить пути оптимизации.
   
4. Радиационная физика диэлектрических, полупроводниковых и композиционных наноматериалов. Фундаментальной проблемой являются исследования природы и динамики стабильных и короткоживущих радиационных повреждений, возникающих под действием высокоэнергетических излучений. Для обеспечения высокой радиационной стойкости функциональных характеристик и структурно-чувствительных свойств диэлектрических, полупроводниковых и композиционных наноматериалов необходимы исследования закономерностей и микромеханизмов радиационно-индуцированных эффектов генерации, транспорта и релаксации элементарных возбуждений электронной и ядерной подсистем в наноструктурах и низкоразмерных объектах.
   

Прикладные технологии:

1. Создание комплекса уникальных электрофизических установок для импульсных, пучковых и плазменных технологий получения нанопорошков, ультрадисперсных смесей и нанокерамик. В рамках данного направления будет создано, не имеющее зарубежных аналогов, оборудование для получения наноструктурных материалов, радиационной модификации и ядерного легирования с использованием эффектов электровзрыва, взрывной электронной эмиссии, лазерной абляции, импульсной ионной имплантации, гамма-нейтронного облучения в ядерных реакторах, магнитно-импульсного компактирования. Будет разработан и изготовлен уникальный генератор чистого кислорода на основе трубчатых наноструктурных элементов для энергетики, медицины и аэрокосмической техники.
   
2. Технологии ионно-лучевого синтеза и ядерного легирования функциональных наноматериалов и элементов солнечной и водородной энергетики. Будут разработаны и реализованы новые высокоэффективные технологические способы и режимы импульсной ионной имплантации, мощных электронных пучков, воздействия гамма-нейтронных полей и ядерного легирования наноструктурных полупроводников для фотокаталитического расщепления воды, обеспечивающие возможность управления энергетической и атомной структурой наноматериалов для солнечной и водородной энергетики.
   
3. Газофазная и спрей- технологии получения оксидо-нитридных наномодификаторов и наноструктурированных композитов с высокими тепловыми и электрофизическими характеристиками. Будет разработана технология синтеза оксидонитридных модификаторов и нанокомпозитов, созданы уникальные, опытно-промышленные установки для их производства. Будут изготовлены энергоэффективные электромеханические преобразователи с уменьшенной материалоемкостью и повышенными эксплутационными характеристиками.
   
4. Детекторы и дозиметрические системы радиационного контроля.Будут разработаны и запущены в серию измерительные системы для дозиметрии мощных пучков импульсной радиации, необходимые для развития новых технологий наноиндустрии и радиационной медицины. Будут созданы и внедрены в производственную практику высокочувствительные детекторы низкоинтенсивных радиоционных полей нового поколения для персональной дозиметрии и радиоэкологического мониторинга.
   
5. Разработка экономичных светотехнических устройств нового поколения. Будут разработаны инновационные технологии и новые материалы для создания эффективных нанолюминофоров для светодиодной техники, сигнальных устройств, осветительных изделий и других энергосберегающих светотехнических изделий широкого назначения.
   
6. Создание линейки малогабаритных установок конверсии метана, производства чистого кислорода и водорода. Будут разработаны физико-химические основы процессов ионно-электронного транспорта в неорганических мембранах, каталитических процессов с участием кислорода и созданы образцы малогабаритной техники конверсии углеводородов для получения особо чистого водорода, кислорода и других газов.
   

Степень готовности проекта. Проект предложен на уровне идеи

Стоимость и результаты проекта.

Кадровый потенциал. Кафедры физических методов и приборов контроля качества, редких металлов и наноматериалов, электрофизики и экспериментальной физики УрФУ. Партнеры проекта –

Институт электрофизики УрО РАН;

Институт физики металлов УрО РАН;

Институт химии твердого тела УрО РАН;

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН;

Институт математики УрО РАН;

Институт промэкологии УрО РАН;

Институт машиноведения УрО РАН;

Институт геологии и геохимии УрО РАН;

Институт реакторных материалов – г. Заречный;

ООО Урало-Сибирская Энергосберегающая Компания;

Уральский электромеханический завод;

ОАО «ПО «УОМЗ имени Э.С. Яламова»;

ФГУП «НПО автоматики» им. академика Н.А. Семихатова;

РФЯЦ – ВНИИ ТФ им. академика Е.И. Забабахина – г. Снежинск;

УЭХК – г. Новоуральск;

ФИАН – г. Москва.


Создание центра ядерно-химических технологий замкнутого топливного цикла

Идея проекта. Разработка фундаментальных основ и прикладных технологий замкнутого топливного цикла.

Научные направления:

1. Изучение физико-химических процессов переработки торийсодержащего сырья. Разработка ресурсо- и энергоэффективных способов комплексной переработки торийсодержащего минерального сырья позволит значительно расширить сырьевую базу атомной энергетики. Будут разработаны физико-химические основы новых технологий вскрытия и переработки рудных концентратов гидро- и пирометаллургическими методами, разделения компонентов и получения чистых соединений.
   
2. Изучение поведения компонентов ядерного топлива в ионных средах. Создание эффективных коротких замкнутых ядерно-топливных циклов (ЗЯТЦ) – глобальная задача, без решения которой невозможно успешное развитие ядерной энергетики. Важнейшей составляющей ЗЯТЦ является переработка облученного ядерного топлива (ОЯТ), которая в настоящее время осуществляется в промышленных масштабах водными методами с присущими им серьезными и, главное, принципиально неустранимыми недостатками. В качестве одних из перспективных альтернативных способов рассматриваются пирохимические технологии, основанные на селекции компонентов ОЯТ в системах «металл (оксид) – ионный расплав». Будут изучены ионно-координационное состояние, физико-химические, электрохимические и термодинамические свойства компонентов ОЯТ в ионных средах.
   
3. Исследование коррозионной стойкости конструкционных материалов. Создание конструкционных материалов, устойчивых в контакте с ионными расплавами, содержащими ядерные материалы и продукты деления - необходимое условие разработки ядерной энергетической установки, способной к многолетней стабильной работе и безопасной эксплуатации. Будет проведено комплексное исследование коррозионных свойств металлических, керамических и композиционных материалов в ионных средах, что позволит не только осуществить подбор коррозионно-стойких материалов, но и углубить и расширить фундаментальные представления о процессах коррозии.
   
4. Моделирование конвективного тепло-массообмена расплава активной зоны солевого реактора. Создание реакторов с активной зоной в виде расплава требует тщательного изучения влияния временно-пространственного перемещения локальных компонентов расплава активной зоны за счет естественной и вынужденной конвекции на стабильность как интегрального энерговыделения, так и в переходных режимах. Для решения задачи охлаждения данного типа реакторов будет проведено моделирование различных вариантов компоновки активной зоны. С целью организации теплосъема предлагается изучить возможность использования высокоэффективных теплопередающих устройств с жидкометаллическим теплоносителем, а также применять дополнительное перемешивание топливного расплава различными способами.
   

Прикладные технологии:

5. Переработка торийсодержащего сырья. Разработка технологии комплексной переработки монацита с извлечением тория и редкоземельных элементов в виде товарных продуктов создает предпосылки для полной утилизации запасов (82000 тонн с активностью 16·1013 Бк) монацитового концентрата, хранящихся возле г. Красноуфимска. Для обеспечения экологической безопасности предлагается применять инновационные способы переработки монацитового концентрата, которые в значительной мере минимизируют количество жидких, в том числе и радиоактивных отходов. Будут разработаны технологии производства ториевых соединений, пригодных для создания топливных композиций энергетического ядерного реактора на быстрых нейтронах с активной зоной в виде расплава.
   
6. Разработка концепции ядерного реактора на быстрых нейтронах с активной зоной в виде расплава. Данный тип ядерно-энергетической установки обладает рядом преимуществ по сравнению с существующими: внутренней безопасностью, вовлечением в оборот неиспользуемых запасов природного тория и отвального урана-238, возможностью осуществлять конверсию оружейного плутония и утилизацию долгоживущих минорных актинидов, отсутствием необходимости производства ТВЭЛ и ТВС, существенным упрощением схем переработки ОЯТ. Коллектив центра продолжает многолетние исследования по проблеме солевого реактора на быстрых нейтронах. Полученные результаты широко известны в нашей стране и за рубежом по многочисленным публикациям, авторским свидетельствам и патентам. В процессе разработки этой проблемы коллективом центра найдены и запатентованы основные принципы конструкции, составы топливных смесей, способы управления ядерными реакторами нового поколения с использованием в качестве материала активной зоны расплава хлоридов щелочных металлов, содержащих соединения делящихся элементов, и жидкометаллического теплоносителя. Существующий задел – гарантия успешной реализации поставленной цели.
   
7. Разработка пирохимической технологии переработки торийсодержащего ОЯТ. На основе выполненных учеными ФТИ УрФУ совместно с ОАО «ГНЦ НИИАР» исследований процессов разделения урана, тория и продуктов деления с селекцией последних по группам будет разработана технология переработки металлического и оксидного топлива, а также топлива жидкосолевых реакторов. Будет решена задача поэтапного извлечения в процессе переработки компонентов ОЯТ из расплавленных солевых и металлических фаз.
   

Цель проекта – создание технологической базы для полной переработки запасов отечественного монацитового концентрата и вовлечение в энергетическое использование имеющихся избыточных запасов тория, а также отвального урана, что значительно увеличит экспортный потенциал Российской Федерации в области ядерной энергетики.

Степень готовности проекта. Проект предложен на уровне идеи.

Кадровый потенциал. Кафедры редких металлов и наноматериалов, физико-химических методов анализа, радиохимии и прикладной экологии, атомные электростанции УрФУ. Партнеры проекта –

Институт химии твердого тела УрО РАН;

Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН;

ГУП СО «УралМонацитТехно»;

ОАО «СвердНИИХиммаш»;

ОАО «ГНЦ Научно-исследовательский институт атомных реакторов»;

ФГУП ПО «Маяк»;

РФЯЦ ВНИИТФ;

ОАО «ЧМЗ»;

ОАО «Институт реакторных материалов»;

ОАО «НИКИЭТ им. Н.А. Доллежаля»;

Белоярская АЭС.

Создание центра инжиниринга ядерных и физических технологий

Идея проекта. Создание системы подготовки к инжиниринговой деятельности и венчурному бизнесу в атомной и других высокотехнологичных отраслях промышленности.

Использование уникальных условий Уральского региона для разработки и внедрения новых технологий, обучения специалистов, распространения опыта атомного инжиниринга на смежные отрасли промышленности.

Научные направления:

1. Компьютерное моделирование установок атомной промышленности и физических технологий, в том числе, микроэлектромеханических и микрофлюидных систем; применение универсальных компьютерно-ориентированных инжиниринговых систем, разработка и применение в оптимизационных расчетах специализированных вычислительных моделей; разработка и применение информационных систем управления физическими процессами; выход на рынок наукоемких инжиниринговых услуг Уральского региона и России;
   
2. Экспериментальное и теоретическое исследование дефектообразования и межчастичных взаимодействий в оксидном, урановом и перспективном МОХ-топливе, материалах тепловых и быстрых ядерных реакторов с целью разработки моделей прогнозирования поведения топлива в процессах его изготовления и эксплуатации, работоспособности реакторных материалов при облучении и пострадиационном отжиге; совершенствование масс-спектрометрических и нейтронно-физических методов измерения состава ядерных материалов и анализа присутствующих в них примесей в рамках центра коллективного пользования «Комплексная спектроскопия и радиационные технологии» ФТИ.
   
3. Теплофизические и гидродинамические исследования жидких теплоносителей ядерных реакторов, с целью создания и внедрения теплопередающих и термостабилизирующих устройств; исследование метастабильных состояний, в том числе перегретых жидкостей; прогнозирование развития катастрофических взрывных процессов в высокоэнергетических технологиях;
   
4. Разработка прорывных гелий-3-технологий: детекторы нейтронов на основе твердых растворов изотопа Не-3, поглощающие элементы транспортных реакторов на базе изотопа Не-3, мишени для безнейтронных термоядерных реакций;
   

Цель проекта – объединение потенциала предприятий атомной отрасли, академических институтов и высших учебных заведений для обеспечения проекта модернизации Уральского региона, разработки и внедрения ядерных и ресурсоэффективных физических технологий, а также подготовка специалистов для их инженерного сопровождения на основе компьютерного моделирования и экспериментальных исследований.

Кадровый потенциал. Кафедры технической физики, экспериментальной физики, вычислительной техники, атомных станций.

Партнеры проекта:

Генеральный партнер проекта: ООО «Новоуральский научно-конструкторский центр».

• НИЯУ «МИФИ»;
  
• НИУ «ТПУ»;
  
• СПГТУ;
  
• ИТФ УрО РАН;
  
• ИХТТ УрО РАН;
  
• ОАО «УЭХК»;
  
• ОАО «ПО «ЭХЗ»;
  
• ОАО «АЭХК»;
  
• ОАО «СХК»;
  
• ОАО «ГНЦ НИИАР»;
  
• Белоярская АЭС;
  
• ФГУП «ИРМ»;
  
• ФГУП «ПО «Маяк»;
  
• ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им. Е.И.Забабахина»;
  
• ЗАО «Центротех-СПб»;
  
• ЗАО «ОКБ-Нижний Новгород».