Математическое моделирование и базы данных позволят ускорить разработку новых материалов
Ученые из Госкорпорации «Росатом», Российской академии наук и вузов презентовали проекты по развитию цифрового материаловедения на форуме-выставке новых материалов и технологий «АМТЕХРО».
В мероприятии, которое состоялось 15-17 ноября в Москве, приняли участие руководители и эксперты Росатома, Российской академии наук, МГТУ им. Н. Э. Баумана, Новосибирского государственного университета, других вузов и научных институтов, представители Минпромторга и промышленных предприятий. Как отметил директор по технологическому развитию Росатома Андрей Шевченко на пленарном заседании, Госкорпорация активно участвует в развитии всех четырех направлений дорожной карты: аддитивных технологий, композиционных материалов, редкоземельных металлов и цифровом материаловедении.
«Атомный проект в Советском Союзе состоялся в значительной степени благодаря появлению новых материалов. Росатом всегда занимался материалами и продолжает это делать. Вопрос создания новых материалов достаточно сложный. Мы слышим потребности разных отраслей в материалах, которые нужны для производства уже сейчас, речь даже не про материалы будущего. Однако по мановению волшебной палочки они не появятся, для этого необходимо пройти большой путь. Росатом сейчас активно превращается в технологическую компанию, у нас уже больше 80 новых бизнесов и понятно, что на сегодняшний день мы не везде имеем нужные компетенции. И за этими компетенциями мы приходим к нашим уважаемым коллегам из Российской академии наук: смотрим какие решения уже есть и предлагаем те вопросы, которые нам хотелось бы решить», – сказал Андрей Шевченко.
Особое внимание на форуме уделили теме развития цифрового материаловедения, входящей в дорожную карту развития высокотехнологичного направления «Технологии новых материалов и веществ». Росатом организовал отдельную сессию, посвященную тематике применения цифровых инструментов в материаловедении.
Председатель индустриального совета Центра компетенций НТИ по новым функциональным материалам Новосибирского государственного университета Антон Рязанцев отметил, что существующие цифровые инструменты позволяют кратно ускорить процесс разработки и внедрения новых материалов в промышленность. В настоящее время эксперты центра работают над созданием единой платформы цифровых инструментов, включающей базы данных, алгоритмы и методики, для решения задач материаловедения.
Научный руководитель приоритетного направления научно-технологического развития Росатома «Материалы и технологии», первый заместитель генерального директора научного дивизиона Росатома (АО «Наука и инновации») Алексей Дуб обратил внимание участников сессии на необходимость создания специального раздела в дорожной карте с перспективными направлениями развития материаловедения, где будут собраны проекты для решения будущих задач. «Нам важно не потерять эти перспективные проекты. Раздел можно наполнять обобщением работ, которые возникают из выполнения прикладных задач, или сразу пытаться решать задачи как перспективные. Рассчитываем, что в 2025 году такой раздел появится», – добавил Алексей Дуб.
Руководитель направления Частного учреждения по обеспечению научного развития атомной отрасли «Наука и инновации» Михаил Шварц рассказал про реализацию проекта «Виртуальный принтер» – это комплекс цифровых инструментов для моделирования и технологической подготовки процессов аддитивного производства. Программное обеспечение, которое создают ученые Росатома, состоит из трех программных блоков: проектирование, математическое моделирование и подготовка производства. Помимо отечественного ПО «Виртуальный принтер», в отрасли разрабатываются и другие цифровые продукты для развития аддитивных технологий, а также отечественные 3D-принтеры и материалы для печати в рамках Единого отраслевого тематического плана.
«Мы применяем комплексный подход и не ограничиваемся только проектом «Виртуальный принтер». Конструктору и расчётчику при проектировании изделия нужны свойства материалов, для решения этой задачи мы создаем базу данных свойств материалов, синтезированных по аддитивным технологиям. Для обеспечения стабильного качества печати необходимо создание универсальных программно-аппаратных платформ по управлению оборудованием для печати в реальном времени с использованием современных систем мониторинга и контроля, и такая платформа уже разрабатывается в Росатоме», – пояснил Михаил Шварц.
Цифровое моделирование уже применяется для создания материалов и предсказания их свойств. По словам кандидата физико-математических наук начальника отдела ФГУП «ВНИИА им.Н.Л.Духова» Алексея Янилкина, специалисты организации разработали ряд инструментов для моделирования материалов с применением машинного обучения и анализа данных, которые использовали при подборе материала для корпуса ВВЭР.
Эксперты Росатома продолжают работу над цифровой платформой «Технологии, материалы и конструкции», которая позволит управлять проектами и работать с данными по материалам. Продукт поможет решить проблему по поиску корректных данных о материалах для инженерных кадров, рассказал руководитель проектного офиса «Цифровая платформа «Технологии, материалы и конструкции» АО «Атомэнергопром» Лев Донковцев.
Для справки:
Дорожная карта развития высокотехнологичного направления «Технологии новых материалов и веществ» реализуется в рамках Соглашения между Правительством Российской Федерации и Госкорпорацией «Росатом». В соответствии с дорожной картой, до 2030 года планируется создать почти сотню новых продуктов по направлениям: полимерные композиционные материалы, редкоземельные металлы и аддитивные технологии, а также цифровое материаловедение, которое развивают Центры компетенций НТИ на базе МГТУ им. Н.Э. Баумана и Новосибирского государственного университета. Дорожная карта в новом формате утверждена решением коллегии Военно-промышленной комиссии Российской Федерации 19.12.2022 № ВПК-35р, обновленное Соглашение по развитию высокотехнологичного направления «Технологии новых материалов и веществ» было подписано 16.01.2023 Заместителем Председателя Правительства, Министром промышленности и торговли Российской Федерации Д.В.Мантуровым и генеральным директором Госкорпорации «Росатом» А.Е.Лихачевым.
Комплексная программа «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ» (КП «РТТН») разработана Госкорпорацией «Росатом» совместно с НИЦ «Курчатовский институт», Российской академией наук, а также Министерством науки и высшего образования РФ. Она включает разработку новых передовых технологий и материалов, образцов новой техники, техническое перевооружение, строительство уникальных комплексов и объектов инфраструктуры в области атомной энергетики и термоядерного синтеза, а также атомных станций малой мощности. В апреле 2022 года указом Президента РФ принято решение о продлении КП РТТН до 2030 года, в настоящее время продолжаются мероприятия, направленные на выполнение Указа. Головной научной организацией по КП РТТН определен НИЦ «Курчатовский институт».
Большинство научных исследований и разработок Росатома выполняются в рамках ЕОТП. Это общий свод НИОКР, ориентированный на разработку приоритетных направлений научно-технологического развития Росатома. Направления ЕОТП: проектное направление «Прорыв», нацеленное на создание замкнутого ядерного топливного цикла на базе реактора на быстрых нейтронах, развитие современной ядерной энергетики на базе технологий водо-водяных энергетических реакторов, атомные станции малой мощности, переработка отработавшего ядерного топлива и мультирециклирование ядерных материалов, водородная энергетика, материалы и технологии, ядерная медицина, сверхпроводимость, лазерные, термоядерные и плазменные технологии, а также разработка технологий, в том числе непосредственно для нужд микроэлектроники, атомной, космической и иной промышленности.
Перед российской промышленностью стоит цель в кратчайшие сроки обеспечить технологический суверенитет и переход на новейшие технологии. Государство и крупные отечественные компании направляют ресурсы на ускоренное развитие отечественной исследовательской, инфраструктурной, научно-технологической базы. Внедрение инноваций и нового высокотехнологичного оборудования позволяет Росатому и его предприятиям занимать новые ниши на рынке, повышая конкурентоспособность атомной отрасли и всей российской промышленности в целом.