Энергетика Патона: 5 инновационных разработок академика
За что «Нафтогаз» и «Энергоатом» должны сказать спасибо покойному президенту НАН

Энергетическая отрасль – не только о политических скандалах или громких разоблачениях. Прежде всего, она – о людях, которые обеспечивают надежную работу и развитие в любых условиях, независимо от обстоятельств и отношения к ним тех, кто борется за власть.
Имя академика Бориса Патона среди них занимает особое место. Он более полувека оставался бессменным президентом Национальной Академии Наук Украины и возглавлял Институт электросварки имени Е. Патона НАН Украины. Его разработки были и остаются востребованы как у отечественных специалистов, так и за рубежом. Они позволяют создавать уникальные конструкции энергетического оборудования – турбин, энергетических котлов, корпусов реакторов атомных станций, трубопроводов.

Тысячи километров трубопроводов, по которым нефть и газ транспортируются от месторождений потребителям, энергоблоки АЭС, которые круглосуточно обеспечивают стабильную работу энергосистем разных стран – вот те основные направления, где от качества сварочных технологий зависит и рациональное использование ресурсов, и безопасность условий труда, а значит – и человеческие жизни. Они позволяют снижать вредные выбросы, сохранять экологию, более эффективно расходовать энергоресурсы, а также экономить миллиарды государству и бизнесу.
И хотя административное наследие Бориса Патона как главы НАНУ вызывает противоречивые оценки, значение его научных, технологических, рационализаторских разработок – неоспоримо. В память о нем как об ученом с мировым именем Mind представляет обзор инноваций, увидевших свет под его руководством и сыгравших знаковую роль в развитии энергетической безопасности разных стран.
Как построить надежный реактор:
электронно-лучевая сварка
Эта технология применяется при изготовлении корпусов реакторов АЭС и значительно экономит время. Продолжительность традиционной дуговой сварки кольцевых швов в корпусе атомного реактора составляет сотни часов, тогда как ЭЛС такого шва сокращается до нескольких часов.
Метод ЭЛС обеспечивает высокую производительность сварочного процесса, надежное качество соединений и минимальную деформации стали. Под руководством Патона было также разработано оборудование для электронно-лучевой сварки и программное обеспечение, чтобы эффективно управлять всем производством.
Как предотвратить взрывы на АЭС:
новое покрытие для ТВЭлов
Безопасность атомных реакторов и снижение затрат на их эксплуатацию было среди ключевых направлений, которым Борис Патон уделял особое внимание.
В одной из своих научных публикаций он объяснял, что причиной аварии на атомной станции «Фукусима-1» в Японии стало химическое взаимодействие циркониевых оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭлов) с паром. Пароциркониевая реакция привела к генерации водорода, из-за чего и произошел взрыв.
Разбираясь с этим прецедентом, специалисты под руководством Бориса Патона разработали новый метод изготовления ТВЭлов, который повышает стойкость к коррозии циркониевых оболочек во время работы реактора, а в случае аварии – значительно снижает вероятность возникновения взрыва.
Суть технологии – в том, чтобы использовать особое покрытие на основе карбида кремния и обеспечить высокую прочность его сцепления с основной поверхностью тепловыделяющих элементов.
Как построить надежный газопровод:
многодуговая сварка с управлением химическим составом шва труб
Экономический рост требует большего количества энергоресурсов. Поэтому обеспечение надежной транспортировки углеводородов от места их добычи потребителям – чрезвычайно актуальная задача. В случае с природным газом трубопроводный транспорт по-прежнему остается приоритетным, несмотря на развитие альтернативных способов (таких как танкерная перевозка сжиженного газа или сжатого в специальных емкостях).
Многодуговая технология сварки позволяет улучшать качество соединений на трубопроводах. Это снижает технологические потери при транспортировке природного газа. Кроме того, сам процесс сварки происходит с наименьшими расходами сварочных материалов. Дополнительное ее преимущество – сокращение времени на строительство газопроводов.
Система управления химическим составом и структурой металла шва труб позволяет приспосабливать сварочные технологии к условиям транспортировки углеводородов. Специалисты могут выбирать сплав металла, из которого состоит сварочная проволока, учитывая специфику места, где строится трубопровод, и качество топлива, которое будет транспортироваться по заданному маршруту.
Как прокладывать трубы в суровых условиях:
сварочный комплекс «Север» и пульсирующее оплавление
Специалистами Института им. Патона были разработаны оптимальные сочетания сварочных материалов для строительства и ремонта магистральных газопроводов в Украине и России, в зависимости от климатических зон. Например, с помощью сварочного комплекса «Север» можно прокладывать трубы разного диаметра в суровых условиях Крайнего Севера, обеспечивая надежную сварку.
Инновационным для своего времени стал метод контактной сварки труб, получивший название «пульсирующее оплавление». Он позволяет экономить время на строительство нефте- и газопроводов, повышает их надежность, снижая вероятность разгерметизации.
Такая технология оказалась полезной при строительстве морских газопроводов на большой глубине. Необходимым для этого оборудованием оснащаются трубоукладочные баржи. А разработанные алгоритмы операционного компьютеризированного контроля сварочного процесса позволяют оценивать результат сразу же после окончания сварки.
Автоматическая система выдает в печатном виде документ на каждый стык, в котором указываются реальные значения всех параметров процесса сварки, их отклонения от заданных значений и оценка качества соединений.
Как остановить катастрофу на нефтегазовых промыслах:
модуль для восстановления разрушенных труб
Аварии при разработке месторождений углеводородов приводят к тяжелым экологическим последствиям. Одна из них случилась в 2010 году у побережья американского штата Луизиана в Мексиканском заливе – на буровой платформе Deepwater Horizon, принадлежащей транснациональной корпорации ВР. Тогда из поврежденной скважины на глубине 1500 м произошло неконтролируемое вытекание нефти, а затем и взрыв.
Специалисты Института им. Патона разработали способ соединения разрушенных труб подводных скважин во время вытекания нефти. Они сконструировали особый соединительный модуль, который с помощью специальных грузоподъемных механизмов опускается к поврежденной части трубы.
Технологические устройства удерживают модуль в вертикальном положении и не дают вытекающему потоку нефти отбросить его в сторону. Тогда как сам модуль закрепляется на месте вытекания нефти и предотвращает загрязнение окружающей среды, а нефть направляется в нужном направлении по трубопроводу.
Если вы дочитали этот материал до конца, мы надеемся, это значит, что он был полезным для вас.
Мы приглашаем вас стать частью Mind Club. Для этого необходимо оформить подписку за $7 в месяц.
Нам очень важна ваша поддержка!
Почему мы вводим платную подписку?
Настоящая качественная и независимая журналистика требует много времени, усилий и затрат, это действительно не дешево. Но мы верим в перспективы деловой журналистики в Украине, потому что верим в перспективу Украины.
Именно поэтому мы создаем возможность платной ежемесячной подписки – Mind Club.
Если вы читаете нас, если вам нравится и вы цените то, что мы делаем, – предлагаем вам вступить в сообщество Mind.
Мы планируем развивать Mind Club: объем материалов и доступных сервисов и проектов. Уже сегодня, все члены клуба:
- Помогают создавать и развивать качественную независимую деловую журналистику. Мы сможем и в дальнейшем развиваться и повышать качество наших материалов.
- Получают свободный от баннерной рекламы сайт.
- Получают доступ к «закрытым» материалам Mind (к ежемесячному выпуску, в котором мы исследуем и анализируем, как работают целые отрасли, к еженедельным аналитическим итогам).
- Свободный доступ к ивентам Mind для подписчиков и специальные условия на другие события Mind.
- Smart Power. Владельцы бизнеса, которые станут подписчиками Mind, получат доступ к агрегатору системных нарушений от аналитиков Mind и партнеров «Cкажи.uа». Если у вашего бизнеса возникли проблемы с непорядочными чиновниками или конкурентами – мы проанализируем, является ли их поведение системным, и вместе сможем решить эту проблему.
- Мы и в дальнейшем будем развивать Mind и добавлять полезные журналистские рубрики и сервисы для вашего бизнеса.
Мы работаем над тем, чтобы наша журналистская и аналитическая работа была качественной, и стремимся выполнять ее максимально компетентно. Это требует финансовой независимости. Поддержите нас всего за 196 грн в месяц.
Вы можете отменить подписку в любой момент в собственном кабинете LIQPAY, или написав нам по адресу: editor@mind.ua.