Чему учат на кафедре низких температур

Что может низкотемпературная и криогенная техника

Во второй половине XX века рассматривалось несколько перспективных направлений развития физики. Одним из самых загадочных, но вместе с тем и многообещающим разделом «большой» физики являлась криогеника. Время подтвердило эти прогнозы – физика низких температур и криогеника стали жизненно-необходимыми, практическими направлениями, без которых современная цивилизация не смогла бы существовать.

Достижения в области ядерных технологий и споры вокруг термоядерного синтеза общеизвестны, о них часто пишут в популярных изданиях. А вот криофизика и криогеника привлекают меньше внимания. Во многом это результат уже достигнутых и теоретических, и практических успехов.

Криогеника — область науки и техники, охватывающая получение и практическое использование охлаждения до криотемператур (температур ниже 120 К). Многие процессы, протекающие при этих температурах, характеризуются уникальными, не реализуемыми в нормальных условиях особенностями.

Исторически криогеника активно развивалась советскими учёными. Работы П. Л. Капицы и Л. Д. Ландау отмечены Нобелевскими премиями именно в этой области.

Криогенные процессы уже многие годы используют для получения азота и кислорода из воздуха, разделения других газовых смесей, выделения дейтерия из водорода.

Интенсивное развитие криогеники в последние годы в значительной степени связано с практическим использованием явления сверхпроводимости, наблюдаемого у ряда материалов при температурах ниже 92 К. Практически полная потеря сверхпроводником электрического сопротивления позволяет создавать устройства, которые дают качественный скачок в развитии большой энергетики. Благодаря им становится «послушной» плазма в термоядерных реакторах и каналах магнитогидродинамических генераторов, можно запасать впрок огромные количества электроэнергии, сделать более мощными и эффективными электрогенераторы и электродвигатели, предотвратить потери в линиях передачи многих миллионов киловатт-часов электроэнергии

Новые перспективы открываются при использовании криотемператур на транспорте. Применение криомагнитых подвесов вагонов железнодорожного транспорта позволяет развивать скорость до 500 км/ч. Транспорт на основе жидкого водорода активно разрабатывается многими гигантами автомобилестроительно индустрии. Возможно использование в качестве топлива для двигателей и сжиженного природного газа.

Криопродукты – жидкий водород и кислород – дают возможность поднять в космос мощные ракетные системы, в том числе и многоразового пользования. Существуют разработки и самолетов, использующих жидкий водород в качестве топлива.

По плечу криогенике и получение космического вакуума. Созданы устройства, обеспечивающие достижение такого остаточного давления, когда в 1 кубическом миллиметре объема находится всего лишь один атом вещества. Получение вакуума с помощью криогеники открывает перспективы получения реакции управляемого термоядерного синтеза, а также решения менее глобальных задач.

Криогеника позволяет расширить возможности оптических и радиоэлектронных приборов, «успокаивая» тепловой шум, обусловленный кинетической энергией движения частиц вещества.

Многообещающие перспективы открываются при использовании низких температур в медицине. Операции при локальном охлаждении участков ткани человека до криотемператур стали уже повседневностью. Криохирургия успешно применяется в борьбе с онкологическими заболеваниями. Использование криогенных разработок в медицинских целях меняет представления о возможностях тонкого и щадящего вмешательства в патологические процессы человеческого организма, и даёт надежду на выздоровление в сложных случаях.

С помощью криотемператур проще и надежнее решаются многие задачи консервации и длительного хранения крови, костного мозга, живой ткани и даже отдельных органов.

Криогеника всё активнее используется в производстве повседневных продуктов питания: быстрое охлаждение до криотемператур скоропортящихся продуктов не только увеличивает сроки хранения, но и предотвращает разрушение витаминов, сохраняет вкусовые качества свежих продуктов.

Криогеника, как и ядерная энергетика, электроника, робототехника, стала приметой нашего времени. Ее дальнейшее развитие и всестороннее применение, несомненно, принесут еще немало удивительных открытий и изобретений.

Чему и как учат на кафедре низких температур

Подготовка инженеров-исследователей в области физики и техники низких температур осуществляется на кафедре низких температур МЭИ. Широкое, все возрастающее использование криогеники в различных областях промышленности и сельского хозяйства накладывает отпечаток на требования, предъявляемые к таким специалистам.

Студентов, специализирующихся в области криогеники, отличает прежде всего повышенная физико-математическая подготовка. Физика, высшая математика, математические методы моделирования физических процессов, различные прикладные аспекты применения математики для описания физических явлений – фундамент знаний будущего инженера-криофизика, и соответствующие дисциплины студенты изучают в рамках бакалавриата.

Хорошая техническая оснащенность кафедры средствами информационно-измерительной и вычислительной техники, а также наличие специалистов высокой квалификации в этой области позволяют вести углубленную подготовку студентов в сфере использования современных технологий и технических средств.

Все виды индивидуальных заданий (учебно-исследовательские и научно-исследовательские работы, типовые расчеты, курсовые и дипломные проекты) студенты выполняют с применением компьютерных программ и технологий. Большинство практических и лабораторных работ предусматривает использование автоматизированных систем научных исследований.

Помимо собственно обучающего процесса на кафедре ведётся научная работа, проводятся фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования в области криогеники и криофизики. Каждый студент имеет возможность подключиться к непосредственному научному процессу и получить как закалку научного экспериментатора, так и опыт взаимодействия в научном коллективе. Выполнение научно-исследовательских работ помогает будущему инженеру-исследователю развить необходимые навыки и почувствовать вкус к творческому научному поиску.

На кафедре низких температур работают десятки научных стендов по различной тематике. Получить важные практические знания студенты могут в криогенном центре, включающем два гелиевых и азотный ожижители. В лаборатории технической криофизики студенты получают навыки проведения научных работ в области низких (80 — 4 К) и ультранизких (до 0,05 К) температур.

Заметные успехи кафедры криогенной техники в области разработки и создания автоматизированных систем научных исследований. Комплексная автоматизация всех экспериментальных исследований, включающая систему накопления и обработки информации, создает надежный полигон для подготовки специалистов, в совершенстве владеющих современными методами научных исследований. Большое внимание при обучении уделяется развитию навыков самостоятельного творчества.

Наличие на кафедре современной экспериментальной базы, оснащенной широким набором измерительной аппаратуры и компьютерной техники позволили создать систему обучения, когда студенты активно включаются в научно-исследовательскую работу, начиная уже с младших курсов. Многие студенты ещё во время обучения определяются с местом будущей работы и проводят научные изыскания в исследовательских и производственных компаниях, связанных с криогеникой и физикой низких температур.

Лучшие студенты специальности рекомендуются для поступления в аспирантуру кафедры. С работы на кафедре низких температур МЭИ начали свою научную карьеру несколько академиков и член-корреспондентов РАН, и в первой трети XXI века кафедра остаётся активным научным коллективом, в котором рождаются и проверяются интересные идеи. Перспективы криогеники огромны. На сегодня трудно назвать отрасли техники, куда бы активно не вторгались либо где бы не использовались достижения криогеники — одной из самых перспективных областей современных научно-технических знаний.

Национальный Исследовательский Университет «МЭИ»

Московский Энергетический институт – один из крупнейших технических университетов России, известный своими научными открытиями, практическими разработками, мощной лабораторной базой и высокой квалификацией выпускаемых инженеров.

МЭИ создавался как первый и основной вуз страны со специализацией в энергетике, включая как научно-теоретические разработки, так и практическое создание необходимой техники. Со временем круг научных и прикладных дисциплин расширился, сегодня университет является многопрофильным и разносторонним образовательным комплексом, в котором представлены и гуманитарные области, и творческие специальности.

Обучение студентов в МЭИ ведётся по множеству разных направлений, подробную информацию о каждом можно найти на сайте университета. Специальность человек выбирает, как правило, на всю жизнь. Делать это лучше осознанно, с пониманием своих интересов и способностей.

В 1975 году в МЭИ был создан энергофизический факультет. Его задачей стала подготовка специалистов в области исследования и разработки источников энергии и способов ее преобразования, передачи и хранения. Одной из кафедр нового факультета стала кафедра криогеники (в дальнейшем - низких температур).

Для студентов и преподавателей МЭИ работают культурные, спортивные, оздоровительные и медицинские подразделения.

В доме культуры МЭИ созданы условия для развития художественного и музыкального творчества студентов. Здесь работают художественные, театральные коллективы и любительские объединения в сфере истории и культуры. За десятилетия работы многие коллективы обрели известность и завоевали награды престижных конкурсов. Возникают и новые клубы, отражающие студенческие интересы. На базе дома культуры МЭИ проводятся фестивали, устраиваются концерты мастеров искусств, вечера отдыха, встречи с деятелями литературы, музыки, театра.

Спортивной базой университета являются спорткомплекс «Энергия», плавательный бассейн и центр боевых искусств (дзюдо и самбо). Во время каникул студенты могут отдохнуть в оздоровительном лагере в Алуште.

Ждём вас на кафедре низких температур!