Форум ИГШ

Старое место
Текущее время: 21 ноя 2018 17:47

Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 4 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: В.А. Легасов, "Разговоры о главном"
СообщениеДобавлено: 31 авг 2010 12:16 
Не в сети

Зарегистрирован: 11 апр 2010 13:18
Сообщения: 5358
К сожалению, опубликованы всего два небольших куска из планировавшегося цикла статей. Источник - журнал "Химия и жизнь", 7.1988 и 3.1990 г.


Цитата:
Академик В. А. ЛЕГАСОВ
Монологи о главном

Предпринимаемые ныне огромные усилия по обновлению промышленного потенциала страны могут оказаться неэффективными из-за того, что в цепи задуманных и запланированных действий пропущено одно ключевое звено — забота о создании (или восстановлении) необходимого уровня отечественной химической науки. Комплексная программа химизации предусматривает увеличение производства тех веществ и материалов, в которых сегодня ощущается особенный дефицит. Но такой подход при всей его очевидной важности не ликвидирует нашего технологического отставания. Можно «заткнуть все дыры» и тем не менее остаться в положении плетущихся в хвосте у НТР. Кстати, эту привычную аббревиатуру мы по-прежнему расшифровываем как научно-техническая революция, а надо бы — в соответствии с мировыми реалиями — иначе: научно-технологическая! Ибо абсолютное большинство достижений НТР (технической) невозможно без коренных перемен в технологии. Комплексная программа химизации в том виде, в каком она принята несколько лет назад, не затрагивает роли химических процессов в нехимических отраслях. А она, эта роль, стала ключевой повсюду, будь то металлургия или энергетика, вычислительная техника или средства связи, транспортные системы или защита окружающей среды.

Примеров, подтверждающих этот тезис, великое множество. Приведу лишь один, лично мне наиболее близкий, хотя не убежден, что читателям «Химии и жизни» не известны эти цифры и факты: в топливном цикле ядерной энергетики 15 % производимых операций — химические. Это и кислотное выщелачивание ураносодержащих руд, и приготовление особо чистых концентратов, и перевод соединений урана в газовую фазу для разделения изотопов, и последующее восстановление газа до урана или его оксидов, и изготовление необходимых материалов и композиций для активной зоны атомных реакторов, и так далее, и так далее вплоть до радиохимической переработки отработавшего ядерного топлива, разделения и захоронения радиоактивных отходов.

Химические процессы и процедуры — везде, на каждом этапе. Если бы такое положение было лишь в атомной энергетике, то, может быть, и не стоило бы ставить вопросы рациональной, действительно современной химизации так остро. Но приходится, потому что ситуация в любой энергетической и не только энергетической подотрасли фактически та же. Еще в большей степени это относится к электронике, строительству, машиностроению. Во всех этих отраслях, равно как и в самой химической промышленности, становится все более ощутим недостаток фундаментальных химических знаний об используемых процессах и материалах. Прогресс угольной и газовой промышленности, к примеру, связан с необходимостью все в большей степени использовать химические превращения исходного сырья в наиболее удобные для транспортировки и утилизации формы.

Или — другой пример, еще более масштабный. Мы все чаще говорим и пишем о необходимости использовать природные ресурсы, в том числе минеральное сырье, более комплексно, с максимально возможной полнотой. Все — за, и тем не менее эти благие призывы чаще всего так и остаются призывами. Публицисты охотнее всего сваливают эту общую нашу беду на ведомственность, неповоротливость аппарата и т. п., но не называют главной причины сложившегося положения. А она — в отставании фундаментальной химии от насущных потребностей технологии. Комплексный подход к природному сырью станет реален лишь при новой технологической стратегии, опирающейся на фундаментальные химические знания, которых сегодня не хватает, к сожалению, очень часто. Сколько в наших загашниках интересных, многообещающих идей, имеющих, вроде бы, теоретическое обоснование, проверенных в лабораторных условиях и тем не менее — неготовых к реализации в промышленных масштабах! Неготовых, прежде всего, из-за недостаточно детального понимания авторами и всеми нами существа процессов, идущих в химически сложных системах. Так, начало промышленного освоения Астраханского газового месторождения продемонстрировало неготовность химической науки к решению фундаментальных экологических задач, связанных с крупномасштабной переработкой такого сырья, и это, опять же, лишь один пример.

ПРИОРИТЕТЫ ХИМИИ

Опыт предыдущих поколений, опыт зарубежных коллег к нашим нынешним условиям применим лишь до определенных пределов. И все же не считаться с этим опытом было бы глупо. В США, например, к дальнейшему прогрессу во всех областях техники и технологии видят один магистральный путь — через углубленное познание химической сути процессов и явлений. С этой целью еще в 1982 г. Национальная Академия наук и Национальный исследовательский совет США поручили комиссии из 350 ведущих химиков страны во главе с профессором
Калифорнийского университета Дж. Пименталом провести анализ состояния химической науки, ее интеллектуального и экономического потенциала. Больше трех лет работала эта комиссия, и в итоге был опубликован ее обширный — больше тысячи страниц — доклад «Анализ возможностей химической науки». Главный вывод этого анализа, к которому и нам не грех было прислушаться, состоит в следующем: два ближайших десятилетия должны принести революционные изменения в фундаментальных химических знаниях и в способности использовать эти знания для достижения целей, поставленных обществом.

Что имеется в виду? Прежде всего, кардинальные перемены технологии — во всех областях производства. В основу этих перемен должны лечь не столько прикладные, сколько фундаментальные, подчеркиваю, фундаментальные химические исследования. Для этого комиссия предлагала ежегодно, начиная с 1987 г., увеличивать на 20—25 % ассигнования на фундаментальные химические исследования. Без этого, по
мнению Пиментала и его коллег, США не смогут сохранить роль мирового химико-технологического лидера в условиях возрастающей конкуренции со стороны Японии и Западной Европы.

Нас, нашу химическую науку и технологию, в числе главных конкурентов не называли, и это, к сожалению, реальность. Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «Об ускоренном развитии приоритетных направлений химической науки и технологии» появилось позже, и первая же фраза этого постановления констатировала: «Масштабы и уровень фундаментальных и прикладных исследований в целом ряде областей химической науки и промышленности не отвечают потребностям народного хозяйства». Далее в постановлении сформулированы и поименованы важнейшие области химических исследований, без серьезного обновления которых НТР попросту невозможна.

Это новые конструкционные и функциональные органические и неорганические материалы (полимерные, композиционные, керамические, металлические, эластомеры, искусственные и синтетические волокна), а также способы их защиты от коррозии и износа. Это химическая безопасность и охрана окружающей среды. Это тонкий органический, неорганический и элементоорганический синтез, цель которого — создание новых веществ и материалов (в этом пункте постановления дальше следует довольно внушительных размеров перечень, заканчивающийся словами «и других продуктов малотоннажной химии»).

Но этим перечисление приоритетных направлений не исчерпывается. Следующие пункты — новые высокоэффективные химико-технологические процессы, включая каталитические, мембранные, металлургические, электрохимические, а также процессы, связанные с применением высоких энергий и физических методов ускорения химических реакций; новые процессы углубленной и комплексной химической переработки минерального сырья, нефти, газа и твердых горючих ископаемых; химическая энергетика и создание новых химических источников тока и систем преобразования энергии; новые методы инструментального химического анализа, химический мониторинг и диагностика химических процессов, свойств материалов и изделий; химическая информатика.

Журнальных страниц вряд ли хватит на конкретизацию каждого из этих положений, поэтому и здесь ограничусь лишь одним примером — из области, хорошо знакомой читателям «Химии и жизни» по публикациям последних лет. Тематика знакомая, но пример, полагаю, многих удивит.

По признанию японских специалистов, приоритет их электронной продукции на мировом рынке, ее надежность и высшее качество объясняются, в первую очередь, достижениями мембранной технологии в этой отрасли. Их достижениями. И точно так же, далекое не только от японских, но и от европейских стандартов качество нашей электроники, в том числе бытовой, объясняется нашим отставанием в разработке мембранных материалов и методов применительно к этой требовательной отрасли.

КАКИЕ НУЖНЫ МАТЕРИАЛЫ

Любой вид человеческой деятельности, начиная с производства пищи и кончая запуском космических ракет, так или иначе связан с потреблением материалов. В основе производства абсолютно всех видов материалов лежат химические процессы. Разработка и создание новых веществ, препаратов и материалов, а также усовершенствование известных и существующих — главная задача современной химии. В качестве составных элементов она включает в себя синтез новых веществ и материалов, исследование их свойств и анализ поведения в различных условиях эксплуатации. Эту область химии обобщенно называют химическим материаловедением.

Благодаря усилиям химиков созданы такие почти фантастические материалы, как органические металлы, несгораемая бумага, заменители крови и многое другое. Первостепенная важность науки о материалах осознана обществом в целом и нашла законодательное закрепление в ряде государственных и межгосударственных документов и программ.

Особенность настоящего момента развития материаловедения и производства материалов состоит в том, что на смену массовому производству определенного, устойчивого ассортимента материалов пришло малосерийное и быстро обновляемое производство с большой номенклатурой. Химические предприятия во всех странах сейчас выпускают 50 % продукции, которой двадцать лет назад вообще не было. Однако разработка новых химических продуктов и материалов требует больших материальных затрат. Например, для того, чтобы найти лишь одно средство защиты растений, которое можно будет пустить в промышленное производство, синтезируется 12—15 и более тысяч веществ. В США на каждый внедряемый в производство промышленный продукт приходится до 450 теоретических разработок. Из них примерно 100 проходят лабораторные испытания, а в опытное производство на полупромышленных установках идут лишь десять, из которых не более половины приобретают в конце концов хозяйственное значение. Считается, однако, что эти несколько продуктов с лихвой перекрывают затраты на все предварительные разработки, и это, как правило, действительно так. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в индустриальных странах средства, затрачиваемые на исследования в области химии, в среднем, вдвое превышают ассигнования на другие области науки и технологии.

В условиях астрономически расширяющегося ассортимента материалов лишь фундаментальные исследования могут позволить выработать наиболее экономичную стратегию разработки новых материалов. В связи с этим особое внимание уделяют научным и технологическим разработкам тех материалов, которые представляют собой наиболее многообещающие «ростки нового», то есть выделяют приоритеты в развитии химии. Мы тоже пошли этим путем, хотя и с некоторым опозданием. Обратимся к конкретным материалам и веществам.

МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ еще долго не утратят своего лидирующего положения среди конструкционных материалов. В соответствии с этим не утрачивают своей значимости и такие направления активности химиков, как борьба с коррозией, разработка физико-химических основ комплексного легирования, создание разнообразных методов обработки поверхности, включая защитные покрытия, и ряд других, ставших уже традиционными направлений. Однако на этом фоне необходимо выделить то поле деятельности, которое обещает породить совершенно новый класс металлических материалов с рекордными прочностными, электромагнитными и антикоррозионными свойствами, и в котором мы пока еще не проявили должной активности. Речь идет о новых направлениях в создании аморфных металлических материалов, порошковой металлургии и симбиозе этих технологий. Даже в области традиционной порошковой металлургии положение в стране далеко не благополучно. По объему производства порошков на основе железа мы отстаем от США в несколько раз. Еще хуже обстоит дело с качеством этих порошков: уровень примесей в них выше в 7 раз, они не удовлетворяют требованию гранулометрической однородности, не разработаны технологии получения легированных порошков, ассортимент наших порошков (примерно 30 марок) резко уступает западному B00 марок). Многие из этих бед связаны с недостаточным использованием прогрессивных приемов диспергирования металлов и в частности с малым использованием химических методов.

Проводимые за рубежом интенсивные исследования аморфных металлических сплавов создали предпосылки для их промышленного выпуска, стремительно развивающегося по масштабам: к 2000 г., по планам фирм, он вырастет в 100 раз и достигнет сотен тысяч тонн. Только в электротехнической промышленности США годовой экономический эффект от их применения составит около 400 млн, долларов — благодаря снижению энергопотерь на перемагничивание в силовых трансформаторах и электродвигателях.

До последнего времени практическое применение (в основном, в электротехнической промышленности) находили аморфные сплавы на основе элементов семейства железа. Однако за рубежом уже созданы научная и технологическая базы для получения аморфных легких сплавов на основе алюминия и магния, интерес к которым проявляют, в первую очередь, авиация и космонавтика. Полученные сверхбыстрой закалкой расплавы таких аморфных материалов перерабатываются в изделия самого различного геометрического профиля и назначения методами порошковой металлургии. На стыке этих двух направлений рождается новая отрасль технологии металлических материалов. Этот взаимообогащающий симбиоз позволяет получить недоступные для любых других технологий неравновесные пересыщенные сплавы и композиты, обладающие повышенной прочностью и коррозионной стойкостью при высоких температурах. Роль химического материаловедения в развитии этого нового направления должна быть весьма заметной: изучение процессов перехода из аморфного в кристаллическое состояние, особенно в многокомпонентных системах, способы синтеза порошков, установление связи между составом и механическими, коррозионными и электромагнитными свойствами — все это в значительной степени химические вопросы.

Читателям «Химии и жизни» вряд ли нужно доказывать очевидную значимость синтетических ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, Но остается фактом, что по производству пластмасс и синтетических смол на душу населения мы отстаем не только от развитых капиталистических, но и от европейских социалистических стран A4,5 кг у нас против, например, 52 кг в НРБ или 62 кг в ЧССР). Даже при выполнении запланированных к 2000 г, заданий наше серьезное отставание от США по объему производства полимерных материалов сохранится. Поэтому первой задачей в этой области остается не только выполнение, но и перевыполнение заданий Комплексной программы химизации по объему производства базовых полимеров, особенно полипропилена (производство которого должно вырасти в несколько раз), полистирола, синтетического каучука. И здесь роль науки, роль новой технологии — первостепенна.

Так, увеличить выпуск бутадиена для производства каучуков можно за счет переработки сжигаемого ныне на нефтехимических комбинатах избыточного этилена — с помощью новых высокоэффективных каталитических процессов. Поднять производительность реакторов синтеза полиэтилена низкой плотности на 20 % позволит переход к инициаторам полимеризации на основе перекисей жирных кислот.

Одновременно с совершенствованием производства традиционных полимеров химической науке предстоит решить множество задач по разработке новых полимерных материалов с улучшенными и принципиально новыми свойствами. Одной из «горячих точек» нынешней полимерной науки представляются полимерные смеси и сплавы различного назначения. Громадные и пока еще очень мало используемые у нас возможности заключены в превращении базовых полимеров в новые материалы путем их рационального, научно обоснованного смешения и сплавления. Масштабы открывающихся при этом перспектив сравнимы с переходом металлургии от индивидуальных металлов к сплавам целевого назначения. В полимерных смесях и сплавах во многих случаях удается сочетать высокие физико-механические характеристики, недостижимые для отдельных пластиков. Число исследований и разработок в области полимерных смесей в США и других промышленно развитых странах в последние годы растет в геометрической прогрессии, С 1970 г. суммарное число патентов, взятых на смеси полимеров, превысило 65 тысяч. Особенно развивается применение смесей в качестве конструкционных материалов для машиностроения.

Ежегодный прирост этой продукции в мире за последние пять лет составляет около 17 % (при росте общего производства пластмасс 3 % в год). Есть основания считать, что к середине 90-х годов применение индивидуальных полимеров станет такой же редкостью, как использование сегодня индивидуальных металлов. Увеличивая производство индивидуальных конструкционных полимеров — традиционных и новых, мы нe устраним отставания, если не позаботимся (уже сегодня!) о серьезном развитии фундаментальных научных исследований и конструкторских разработок, основанных на глубоком знании возможностей полимерных смесей и сплавов. По существу, это еще один вид композиционных материалов, которым «Химия и жизнь» в последнее время посвятила несколько публикаций. Поэтому отдельно на композитах останавливаться не будем. Замечу только, что в мировом химическом материаловедении элементом нового идеологического и методологического подхода стала разработка гибридных материалов, в которых полимеры сочетаются в единую конструкцию с металлами или керамикой на молекулярном уровне.

КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ — третий «кит», для нашего народного хозяйства столь же важный, как материалы металлические и полимерные. До последнего времени прогресс различных отраслей промышленности был связан с так называемыми функциональными керамическими материалами, т. е. керамикой со специальными магнитными, электрическими, оптическими, термическими и другими свойствами. Сейчас «керамическая ветвь» химического материаловедения в существенной мере ориентирована на конструкционные керамические материалы, обладающие исключительно высокой механической прочностью при высоких температурах.

Важнейшая техническая задача, решаемая на основе такой керамики — создание керамических газотурбинных вигателей, дизельных двигателей и двигателей внутреннего сгорания промышленного и транспортного назначения. Керамические материалы обещают здесь достижение рекордных параметров, однако для этого нужны и «рекордные» керамики, причем выдающиеся их свойства должны быть достижимы не в лабораториях, а в условиях промышленного технологического процесса. Выполненные в мире исследовательские программы показали, что повышение рабочей температуры в камере сгорания двигателей и температуры на входе турбины до 1200—1370 °С — реально. При этом к.п.д. может достигнуть 45 %, двигатель становится «всеядным» по отношению к составу топлива, не требуется систем охлаждения лопаток турбин и цилиндров ДВС, экономия топлива может составить 35 %, повышается экологическая чистота двигателей по выбросам и шуму.

Керамические материалы позволят решить еще не одну техническую задачу, но для керамики как нового класса конструкционных материалов существуют свои специфические проблемы, требующие участия химической науки. Первая из них — выявление взаимосвязи микроструктуры керамики с характером развития механических напряжений, возникновением и распространением микротрещин. Чрезвычайно важны также новые технологии получения высокочистого сырья для новой керамики (в том числе сверхпроводниковой) и надежный контроль процессов создания оптимальной микроструктуры. Главенствующая роль здесь за химическими методами. И контроля, и синтеза.

Задачи химической науки в области материаловедения столь же бесчисленны, как бесчислен сам мир
современных материалов. Техника развивается очень быстро. Оттого трудно однозначно прогнозировать, какие конкретные материалы могут понадобиться уже в ближайшем будущем. Важно, что без фундаментального научного задела создание таких материалов — не реально. Вот почему развитию и нуждам химического материаловедения следует уделять несравненно большее внимание, чем это делалось до сих пор. Вот почему создание этого задела представляется самым главным из всех приоритетных направлений развития химической науки и технологии.



* * *

Цитата:
Монологи о главном

Академик В. Л. ЛЕГАСОВ

II. УЧЕНИЕ О МАСТЕРСТВЕ И УНИВЕРСИТЕТЫ

В буквальном переводе «технология» — это учение о мастерстве. Но сегодня об этом забыли. Слово «технология» понимается скорее как конкретный способ производства, производственный прием или комплекс приемов. Ныне технология — не наука, а скорее свод правил, кодекс законов, регламентирующих процедуры целенаправленного перевода материи из одного состояния в другое. Ясно, что эти процедуры базируются на достижениях фундаментальных научных дисциплин, но одновременно учитывают реальные ресурсовые возможности и достигнутый уровень мастерства исполнителей. Это заставляет технологию, в идеале, быть очень гибкой, чувствительной ко всем названным факторам.

Темп этих взаимных и последовательных изменений определяет темп научно-технического прогресса. Стало общепринятым называть общество, в котором мы сейчас живем, индустриальным. Сегодняшним студентам предстоит действовать в существенно другом обществе, которое уже официально будет именоваться технологическим. Технология вообще определяет дальнейшую эволюцию человечества. Шумно обсуждаемые в последние 10—14 лет кризисы — энергетический, белковый (более известный под названием продовольственного) , экологический — вызваны не обнищанием земных недр, а тем, что ныне существующая технология извлечения, переработки и использования богатств нашей планеты исчерпала свои возможности. Только на нефти, газе и угле человечество численностью 10 млрд при сегодняшнем удельном энергопотреблении смогло бы спокойно, не заботясь об иных энергетических источниках, просуществовать 150 лет. Если добавить ядерные источники — 15 000 лет. Наконец, запасы солнечной энергии практически неисчерпаемы.

Если сравнить глубины залегания полезных ископаемых наиболее употребительных ныне видов и технически доступные на сегодняшний день глубины, то видно, что освоенная зона составляет малую толику от того, что еще предстоит освоить. Выходит, что запасы источников энергии — полезных ископаемых на земном шаре еще толком и не тронуты. Возрастающий экспоненциально (вместе с запросами человечества) масштаб их использования требует качественно иной технологии. Причем речь идет не только о собственно добыче, но и о дальнейших операциях с ископаемым сырьем.

Потери горючих ископаемых на долгом пути до потребления представлены на рис. 2 (по самым оптимистичным оценкам). Считается, например, что при транспортировке теряется 10 %. Максимальный коэффициент полезного действия при сжигании горючего в котельных сегодня составляет 40 %. При передаче электроэнергии потребителю теряется еще не менее 10 % и еще 10 % — у потребителя (например, на станке). Простое
перемножение коэффициентов полезного действия @,9 • 0,4 ■ 0,9 • 0,9) дает результат 0,29, т. е. в полезную работу идет менее 30 % от добытого энергоресурса. Остальное рассеивается по дороге, создавая экологические проблемы. Если еще учесть, что коэффициент извлечения, скажем, нефти равен 0,4 и умножить его на только что полученный нами коэффициент полезной работы энергоресурса 0,29), получим 0,116. Это означает, что лишь 11,6 % энергии, которая могла бы быть получена при добыче энергоресурса, идет на пользу — остальное тратится впустую.

Если сравнить рекордные цифры полезной работы энергоресурса на разных предприятиях в разных регионах мира с обычным для сегодняшней техники уровнем — о каком бы продукте ни шла речь, всегда выяснится, что первые в десятки, а то и в сотни раз выше вторых. Разница эта показывает, сколь далеки сегодняшние энергозатраты от теоретической «линии горизонта», какой большой путь предстоит пройти технологам, чтобы приблизиться если не к идеалу, то хотя бы к более или менее разумным цифрам. Реальна ли эта задача в самой ее постановке?

Известная английская химическая фирма ICI начала решать эту задачу. На протяжении последнего десятилетия фирма последовательно увеличивала объем выпускаемой химической продукции. Увеличивая объемы выпуска, фирма не только не увеличивала расход энергии, а примерно таким же темпом снижала его (рис. 3). Расширим теперь наш пример с одной фирмы до масштабов отрасли. Возьмем производство минеральных удобрений в той же Великобритании. Среднегодовые энергозатраты здесь были снижены на 1,8 млн т условного топлива (т у. т.) При этом лишь 200 тыс. т у. т. из них были сэкономлены благодаря бережливости (выключению светильников и вхолостую работающих насосов, рекуперации тепла и другим организационным мероприятиям). Львиная же доля экономии (1,6 млн т у. т.) была достигнута в результате перехода на новые технологические принципы.

Сказанное относится и к сырью. В подтверждение этому — другой пример. Спроектированный в начале 70-х годов японский агрегат для получения аммиака расходовал для получения тонны продукта 1300 кубометров метана. За последние пять-шесть лет на Западе удалось, не меняя конструкции ос новных аппаратов агрегата и его производительности, снизить эту цифру до 1000—1050. Сейчас разрабатываются технологические и конструкторские меры, которые позволят расходовать только 850—950 кубометров природного газа на тонну аммиака (для справки: теоретически необходимый расход — 850. У нас в Советском Союзе от проектной величины 1300 кубометров реальный расход сырья увеличился за это время до 1500 кубометров на тонну аммиака).

Увеличение масштаба производства делает экономически недопустимым использование сырья и энергии «с избытком». Это первый и важнейший критерий необходимости кардинальных технологических перемен.

Второй — экология. Экологические проблемы оказались следствием неоправданно большого расходования энергии и материалов. Эти проблемы хорошо известны, и все-таки впечатляет, когда читаешь о том, что за последние десятилетия в воздух попало свинца больше, чем за весь предшествующий период истории; кадмия, меди, цинка — больше, чем за первые 50 лет нынешнего столетия. Внушительны и абсолютные цифры попадающих в атмосферу металлов: свинца — 19 млн т, цинка — 14 млн т, меди — более 2 млн т. Необходимость уменьшить
эти выбросы определяет требования к технологии.

Третий критерий и стимул для грядущей технологической революции — резкое, почти повсеместное повышение требований к качеству материалов.

Четвертый и, как мне представляется, последний — чисто экономический. Темпы перестройки технологии должны
соответствовать очень динамичным ныне темпам перестройки потребительского рынка. Экономически целесообразный ресурс оборудования, как правило, 10—40 лет. До недавнего прошлого примерно таков же был и срок жизни товара. Но сегодня ситуация изменилась: все больше на мировом рынке появляется товаров, время жизни которых — пять-шесть лет и меньше. И это при том же ресурсе оборудования. Ясно, что невыгодно снижать требования к оборудованию, снижать его ресурс до нескольких лет. Но тогда это оборудование (а вместе с ним — и технология) должно быть перестраиваемым, гибким, способным производить различную продукцию по мере изменения рыночной конъюнктуры.

Создать технологию, удовлетворяющую всем этим четырем требованиям, можно, лишь опираясь на «трех китов»:

первый — достижения фундаментальных наук, перенесенные в технологические процессы;

второй — замена дифференцированной структуры производства и потребления сырья и энергии на интегрированную
энерготехнологическую схему (возможны заметные синергетические эффекты, снижающие расходы сырья и энергии);

третий — резко возрастающая роль химии, химических принципов и химических процессов во всех отраслях народного хозяйства.

Несколько слов по поводу первого «кита». В нынешнюю индустриальную эпоху большинство достижений совершено силами изобретателей. Новый технологический процесс обычно появляется на свет как крупное изобретение, которое затем ученые начинают оптимизировать и совершенствовать. В технологическом обществе, то есть практически уже сейчас, такой чисто изобретательский подход становится невозможным. Трудно себе представить, что кто-то не на базе глубокого знания физики твердого тела, а всего лишь из соображений здравого смысла, по изобретательской интуиции может заменить электровакуумную лампу на полевой транзистор.

Вот характерный пример. Для электротехнической промышленности важно получение особо чистого кремния, легированного (с высокой однородностью) фосфором. Никаким химическим методом, введением ли фосфора в кремний или диффузией фосфора, не удается обеспечить нужную степень однородности. Единственный технологический процесс, решающий задачу — облучение брусков кремния в канале атомного реактора однородным нейтронным потоком, под воздействием которого кремний частично превращается в фосфор. При этом месторасположение бруска кремния, интенсивность нейтронного потока и время пребывания в нем кремния однозначно определяют все необходимые параметры (концентрацию легирующих атомов, глубину их расположения и т. д.). Такой технологический процесс может родиться только на базе фундаментальных знаний как в области химии, так и в области ядерной физики, так как здесь надо подсчитать величину нейтронных потоков, знать, как ведет себя кремний и находящиеся в нем примеси под нейтронным облучением. Надо хорошо чувствовать
химические и физические реакции материалов на воздействия температуры и излучения. Вообще, «алхимия», «алхимическая» технология будут приобретать все большее значение. Интересно, что по мере развития атомной энергетики в ее отходах накапливается целый ряд искусственно получаемых материалов, среди которых палладий, рутений, платина. Концентрация их в естественных условиях существенно меньше, чем в отходах атомной энергетики. Эти рукотворные «месторождения» вполне могут удовлетворить потребности техники в этих элементах.

Знаменательно, что в наше время новые технологии для химической, электронной промышленности, ядерной энергетики, космической техники зарождаются в университетах, либо на базе университетской науки, либо с участием людей, получивших университетское образование. Это не случайно. Специалистам, получающим образование в технологических специализированных институтах, несмотря на их зачастую глубокие специальные познания, не хватает знаний базовых, широты кругозора, чтобы предложить принципиально новый подход к решению той или иной задачи, подход, основанный на совсем других принципах, на свежих достижениях фундаментальных наук. А развитие промышленной деятельности требует именно такого подхода. Поэтому роль университетского образования, университетской науки в создании того технологического общества, о котором идет речь, должна стать определяющей.

Второй «кит» (энергосырьевая интеграция) связан с поиском новых принципов построения промышленных структур. Окружающий нас живой мир демонстрирует, что наиболее компактные, наиболее гибкие системы построены из элементов, многоцелевых по своему назначению. Промышленные же структуры исторически строились, наоборот, из монофункциональных «кубиков». Макроструктура промышленности, развитой сегодня в мире, отражает этот устаревший принцип: отдельно — производство энергии, отдельно — ее транспортировка, отдельно — ее использование и т. д. Все это делает систему чрезвычайно громоздкой и создает избыточные потоки сырья и энергии. К примеру, ядерный реактор может одновременно служить источником тепла, электроэнергии, производить при выделении энергии полезные радионуклиды, скажем, для медицинской промышленности. В ночное время, в летние сезонные «провалы» атомные электростанции могут вырабатывать тепло в своей активной зоне и передавать его на какой-либо химический процесс, который будет с его помощью либо немедленно производить товарный продукт, либо регенерировать энергию вновь, когда в ней появится потребность.

Аналогична ситуация в газовой промышленности. Сегодня требования к качеству поставляемого потребителям газа довольно привередливые. Заметная доля газа уже не используется как топливо, а идет на химические производства. Поэтому газ приходится очищать, выделять из него ценные компоненты (например, этан, гелий), отделять вредные (такие как сероводород), а затем и этот вредный компонент утилизировать, получая из него серу. Все это предопределяет последующее развитие газовой промышленности не просто как промышленности энергетической, а как промышленности энергохимической. Совмещение процедур разделения компонентов и получения из них наиболее ценных продуктов так же, как и в случае с ядерным реактором, требует грамотного, комплексного построения единой технологической цепочки, в которой энергия, выделяемая в одном процессе, тут же утилизируется в другом, а отходы, побочные продукты одного из химических реакторов могут направляться в следующий реактор как исходное сырье следующего процесса. Создание таких комплексов может не только уменьшить выбросы в окружающую среду и напрасные потери энергии, но и дать существенно нелинейный синергетический эффект, который скажется на производительности подобных комплексов, на качестве продукции и на безопасности работы.

Третий «кит», о котором шла речь,— это химизация промышленности, увеличение доли химических процессов во всех отраслях народного хозяйства. В отличие от первых двух, этот тезис практически всеми у нас принимается и воспринимается. В валовом национальном продукте большинства стран доля химической продукции очень существенна: от 5 % в США до 8 % в ФРГ. В СССР она составляет около 7 %. В США в 1983 г. во всю промышленность было инвестировано 137 млрд доллароа, из которых в химическую отрасль было вложено почти 10 %. Доля эта возрастает от года к году. Интересно и то, что 40 млрд долларов, или 29 % всех капитальных вложений, в США в 1983 г. было вложено в химические производства других, не химических отраслей.

Динамика развития химической промышленности СССР представлена на рис. 4. Отчетливо видно, что, начиная с предвоенных лет, она развивалась более быстрыми темпами, чем народное хозяйство в целом, что соответствует общемировой тенденции. Естественно, что растущее значение, которое приобретают химические процессы в современных технологиях, отражается и на экономических стимулах. В США наиболее высокая заработная плата из всех специалистов с высшим образованием установлена именно для химиков-практиков и химиков-исследователей.
Цифры развития химической промышленности и химических процессов во всем мире за последние десятилетия впечатляют, но это только начало процесса. В построении будущего технологического общества и химическим процессам, и химическим подходам, и химикам вообще предстоит сыграть существенно большую роль, чем до сих пор. Ни одна крупная проблема не может быть решена без широкого использования химико-технологических процессов.

Элементная база с высокой плотностью интеграции элементов, например, должна быть продуктом развитого физико-химического процесса, который потребует масштабного производства и легирования чистых материалов. Вся культура производства элементной базы информатики — это, по существу, новый химический процесс, который предстоит создать как процесс высокопроизводительный и достаточно экономичный. В подавляющем большинстве случаев материалы, накапливаемые в исследовательских лабораториях, предназначены для потребления той самой химической технологии, о которой здесь шла речь. Поэтому лабораторному исследователю, чтобы правильно оценить задачу, которой, может быть, придется посвятить несколько лет, следует знать основные правила химико-технологических процессов так же, как автолюбителю обязательно знать правила дорожного движения.

Масштаб современных химических процессов на одно из первых мест выдвигает безопасность их проведения. Известно, что с троекратным возрастанием объема химической промышленности аварийность возросла почти на порядок и в еще большей степени — средняя стоимость каждой единичной аварии. Это связано с увеличением плотности химических предприятий, их удельной мощности и доли аварий, сопровождающихся взрывами и пожарами. Проблема безопасности должна рассматриваться совместно с ее экологическими аспектами на трех уровнях. Прежде всего следует рассматривать процессы, которые могли бы быть надежными и безопасными (используют реагенты, температуры, давления и среды, не представляющие даже потенциальной опасности для персонала и окружающего населения). Второй уровень — потенциально опасные производства, но снабженные такими техническими средствами наблюдения, которые исключили бы превращение потенциально опасной системы в систему реально опасную. На третьем уровне рассматриваются аварийные ситуации и комплекс мер, способствующих их локализации после возникновения.

Что касается экономических аспектов химической технологии, их знание будет полезно любому образованному человеку, в особенности имеющему дело с техникой. Будучи связанной с целым рядом социальных и экономических проблем, химическая технология в качестве базовой использует методологию системного анализа, математического моделирования и оптимального управления сложными системами.

Согласно методологии системного анализа перед решением любой задачи обязателен выбор цели. Предвижу возражения: разве обязателен выбор цели для космохимика или для химика-спектралыцика? Нет, он может обследовать объект потому, что ему методически интересно испробовать данный прибор, данный метод наблюдения!.. В такой манере исследователь, связанный с прикладными задачами, с технологией, работать не может.

Второй принцип системного анализа — альтернативность — также обязательный атрибут технолога. Во-первых, просто необходимо сравнить различные возможные способы производства одного и того же продукта, во-вторых, если элементы (реакторы, задвижки, системы нагревания, системы воздействия на реагирующую среду) не рассматривать в альтернативных вариантах, решение не получится экономичным. То же самое относится к математическому моделированию: создаваемые системы, как правило, очень сложны, и в большинстве случаев нереально все их испытать, проверить в натуральную величину. Поэтому математическое моделирование, результаты которого могли бы иметь предсказующий или предостерегающий характер — обязательный элемент в работе химика-исследователя, связанного с технологией.

Эти методологические навыки важны для технологического образования любого химика-исследователя, который хотел бы связать свою деятельность с практическими задачами.



Публикация
М. М. ЛЕГАСОВОЙ

_________________
"Наша сила не в оружии, а в людях"(с)Ку-Клукс-Клан


Share on FacebookShare on TwitterShare on RedditShare on VKShare on Google+
Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 02 сен 2010 20:26 
Не в сети

Зарегистрирован: 15 апр 2010 23:33
Сообщения: 9274
Откуда: Донецк
Алмазы продал Косыгин ДеБирсу, полимеры просрали безб-жные большевики, гуманитариев, по мнению Крамнега, они же... Как знакомо, как знакомо.


Share on FacebookShare on TwitterShare on RedditShare on VKShare on Google+
Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 06 сен 2010 01:12 
Не в сети

Зарегистрирован: 15 апр 2010 23:33
Сообщения: 9274
Откуда: Донецк
Кстати, а развивали бы вибротопливо, и нафиг не нужен был бы пурекс-процесс с "пятнадцатью процентами химических операций" в атомной энергетике.


Share on FacebookShare on TwitterShare on RedditShare on VKShare on Google+
Вернуться к началу
 Профиль  
 
СообщениеДобавлено: 06 окт 2010 01:26 
Не в сети
Аватара пользователя

Зарегистрирован: 29 апр 2010 20:09
Сообщения: 3945
Откуда: Ej
Дмитрий Одинец писал(а):
Кстати, а развивали бы вибротопливо, и нафиг не нужен был бы пурекс-процесс с "пятнадцатью процентами химических операций" в атомной энергетике.



http://forum.atominfo.ru/index.php?show ... ost&p=2160
Цитата:
<...>
Знаете, сейчас такие времена настали, что сложно отличить - кто кому чего желатель. По крайней мере, мы с этой задачей не справляемся
Бывает, идешь на встречу с человеком, прикидываешь - по идее, он должен ругать X и хвалить Y.
А на практике получается с точностью до наоборот.
<...>

_________________
"- Не шалю, никого не трогаю, починяю примус..."


Share on FacebookShare on TwitterShare on RedditShare on VKShare on Google+
Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 4 ] 

Часовой пояс: UTC + 3 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Topic attributes:

Найти:
Перейти:  
Создано на основе phpBB® Forum Software © phpBB Group
Русская поддержка phpBB