ENG

 

Лаборатория физики плазменных ускорителей

>> Отделение физики плазмы и плазменных технологий


Заведующий лабораторией

Член-корреспондент НАН Беларуси, доктор физ.-мат.наук, Асташинский Валентин Миронович,
Тел.: +375(17) 284-24-91
e-mail: ast@hmti.ac.by


В лаборатории физики плазменных ускорителей (ЛФПУ) разработаны и созданы квазистационарные плазменные ускорители нового поколения, работающие в режиме ионного токопереноса и реализующие ионно-дрейфовое ускорение замагниченной плазмы. Такие плазмодинамические системы генерируют высокоэнергетические компрессионные плазменные потоки, по совокупности параметров превосходящие все существующие на сегодняшний день типы плазменных ускорителей.


Основные направления исследований

Физика квазистационарных сильноточных плазменных ускорителей нового поколения, генерирующих высокоэнергетические компрессионные потоки со скоростью плазмы до 200 км/с; ускорение макрочастиц и гетерогенных плазменных потоков в таких системах.

Разработка и создание квазистационарных газоразрядных и эрозионных плазмодинамических систем различного целевого назначения, в том числе плазменных микродвигателей космического назначения.

Разработка новых плазменных методов существенного улучшения эксплуатационных свойств поверхности материалов (конструкционные и инструментальные стали, легкие и твердые сплавы и др.) под воздействием компрессионных плазменных потоков, реализующих принципы предложенного и развиваемого (совместно с Кафедрой физики твердого тела Белорусского государственного университета) нового научного направления – поверхностной плазменной металлургии.

Cинтез под воздействием компрессионных плазменных потоков объемных субмикронных и наноразмерных поверхностных структур, наноструктурированных металлических, диэлектрических и металл-углеродных покрытий и тонких пленок, в том числе на поверхности пластин кремния для создания элементной базы следующего поколения в микро- и оптоэлектронике.

Разработка и адаптация оптических интерферометров с большим полем зрения и оптических датчиков давления, развитие оптических интерференционно-теневых и спектроскопических методов диагностики плазменных потоков.

Численное моделирование физических процессов в квазистационарных плазмодинамических системах, а также процессов взаимодействия плазменных потоков с поверхностью

Исследование процессов электродугового нагрева газов и газовых смесей, проектирование и создание электродуговых плазмотронов мощностью от 50 кВт до 3 МВт и более, генерирующих требуемую по технологии окислительную, восстановительную или нейтральную плазму.

Разработка научных основ и методов создания плазменного оборудования и крупнотоннажных технологий в металлургии, плазмохимии, промышленности теплоизоляционных материалов и утилизации техногенных, бытовых и медицинских отходов.

Совершенствование методов переработки токсичных и радиоактивных отходов, внедрение новых процессов в производстве теплоизоляционных материалов и синтезе наноструктур.

Системное многофакторное исследование и проектные расчеты плазменных и других систем (технических объектов, технологий и материалов) методами компьютерных синтез-технологий.

Исследование процессов нагрева, абляции различных классов композиционных материалов; изучение их термопрочностных и теплофизических свойств в широком диапазоне температур и тепловых потоков, химического состава и давления окружающей среды, скоростей нагрева; моделирование натурных условий работы элементов тепловой защиты аппаратов летательной и ракетно-космической техники.

Исследование синтеза углеродных наноструктур в электродуговом разряде коаксиального плазмотрона с магнитным полем.

Исследование эрозии покрытий (материалов) в высокотемпературных газопылевых потоках применительно к топочным устройствам ТЭЦ, работающих на твердом топливе.

Определение теплопроводности теплоизоляционных материалов при высоких температурах.

Разработка технологий нанесения защитных покрытий из различных присадочных материалов на детали машин и механизмов методом электродуговой металлизации.

Экспериментальная база

Магнитоплазменный компрессор компактной геометрии (МПК-КГ)

Миниатюрный магнитоплазменный компрессор (Мини-МПК)

Магнитоплазменный компрессор средних энергий (МПК)

Квазистационарная эрозионная плазмодинамическая система (КЭПС)

Квазистационарный сильноточный плазменный ускоритель типа П-50М (КСПУ П-50М)

Двухзеркальные автоколлимационные интерферометры с визуализацией поля зрения

Сдвиговый интерферометр

Оптический датчик давления

Основные разработки

Разработка и реализация принципиально новых плазменных технологий в химической, металлургической и металлообрабатывающей промышленности:

- процесс получения ацетилена и технического водорода из природного газа в водородной плазме;
- плазменный процесс производства супер- и ультратонких минеральных микроволокон из стекла и базальта;
- металлургический процесс прямого получения стали из железорудных окатышей с использованием низкотемпературной плазмы;
- процесс и аппаратурное оформление получения полых стеклянных микрошариков и микросфер в струе газового факела;
- процесс и аппаратурное оформление плазменного процесса получения полых керамических микросфер из корунда.

Исследования и создание плазменной аппаратуры: плазмотронов различных модификаций мощностью от 30 кВт до 3 мВт, работающих на воздухе, азоте, аргоне, водороде, гелии, метане, водяном паре и их смесях с требуемыми по технологии характеристиками – мощностью, родом плазмообразующего газа, температурой, давлением и скоростью плазменного потока:
- cоздание плазмотронов для плазменной резки листовых металлических материалов
- разработка высокоэффективных плазменных реакторов различных типов: прямоточных, цилиндрических, профилированных противоточных, одно– и многоструйных, которые позволяют обрабатывать кусковые, порошкообразные материалы и диспергированные растворы
- для аппаратурного оформления плазменных процессов в лаборатории разрабатываются высокоэффективные закалочные устройства, питатели для подачи и дозирования порошкообразных материалов, форсунки для диспергирования растворов и суспензий и другое оборудование
- лаборатория разрабатывает конструкторскую документацию на плазменные установки, системы их энергообеспечения, выполняет монтаж, наладочные работы и обеспечивает гарантийное обслуживание
- уникальные компьютерные синтез-технологии для исследования, проектирования и оптимизации плазменных технологических процессов и устройств с учетом их многокритериальности, многопараметричности, нелинейности и стохастичности, не имеющие мировых аналогов
- методы визуализации решения задачи синтеза в виде топологических структур соответствующих проекций многомерного пространства управляющих параметров
- процедурная модель технической системы. компьютерной отладки пилотных образцов технологических плазмотронов
- метод многомерного проектного синтеза применялся при прогностических компьютерных расчетах, позволяющих оценить эффективность предлагаемых разработчиками способов достижения требуемого уровня качества создаваемого объекта.

Установка и технология газоплазменного производства стеклянных микросфер

Плазменная установка технологии производства корундовых микросфер

Электродуговые линейные плазмотроны для различных технологий

Технология восстановления в номинальный размер деталей машин и механизмов методом электродуговой металлизации

Электродуговые линейные плазмотроны для крупнотоннажных процессов

Плазмотронное оборудование и процесс прямого получения жидкой стали из железорудных окатышей

Экспериментальная база

Стенд для исследования процессов прогрева и абляции теплозащитных материалов в высокотемпературных плазменных потоках в широком диапазоне изменения теплосиловых нагрузок

Стенд для испытания материалов в сверхзвуковом потоке воздуха

Стенд для исследования абляции ТЗ материалов при радиационном нагреве

Стенд для восстановления деталей машин и механизмов

 

   Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь 

2010 © Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси

ул. П.Бровки, 15, 220072, г. Минск
Приёмная: +375(17)2842136, факс: +375(17)2922513
E-mail: office@hmti.ac.by