К основным тенденциям в технологиях газотермического напыления керамических покрытий, наряду с оптимизацией их свойств, относится и снижение энергоемкости процесса. При этом одно из направлений в данных процессах с плазмой – это разработка новых их вариантов с использованием введения в теплоноситель недорогих смесей углеводородов с окислителем. Для решения этой задачи рассмотрена возможность модернизации промышленной системы для напыления порошковых материалов на основе дугового плазмотрона на 25–40 кВт путем применения пробного варианта топливного газо-вихревого интенсификатора. При этом сделана упрощенная теплотехническая оценка возможных параметров генерируемой высокотемпературной струи плазмотрона с данным интенсификатором для сравнения с термодинамическими данными по применимости данных систем с целью формирования оксидных и карбидных покрытий (на примере Al₂O₃, Cr₃C₂ и других порошков), а также газодинамический и тепловой расчет режимов плазменно-топливного интенсификатора в такой системе. Изученные новые режимы – имитаторы напыления Al₂O₃, имеют преимущество над азотно-плазменными режимами с точки зрения кинетического параметра нагрева порошков – фактора нагревательной способности (ability of heating factor, AHF) газовой среды. С учетом полученных данных выполнена разработка экспериментальной системы на базе стандартной установки напыления УПУ-3Д с интенсификатором выбранной конструкции и проведено тестирование ее работы при мощности 30 ±2 кВт и сочетании газов: азота и смеси сжиженного газа (пропан-бутана) с воздухом. Система показала стабильную работу в определенном интервале параметров и, согласно результатам предварительных калориметрических измерений и фоторегистрации струй, обеспечивает внешнее энерговыделение от выходящей из плазмотрона с топливной насадкой струи больше на 30–35 % по сравнению с вариантом работы данного нагревателя с азотной плазмой при той же мощности на дуге. Использование системы открывает возможность для напыления как карбидных, так и оксидных порошков при повышенной производительности получения покрытий в сравнении с традиционными режимами промышленных установок на азотной или аргоновой плазме.

Рассмотрена возможность контроля методом динамического индентирования упругих и прочностных свойств полимерных изделий, полученных путем аддитивного синтеза по SLA-технологии. Выполнена оценка чувствительности метода к изменению твердости, предела прочности и модуля упругости изделий, выращенных по различным режимам печати с толщиной отверждаемого слоя фотополимерной смолы в 100, 50 и 25 мкм. Проведено сравнение двух основных методик расчета физико-механических характеристик материала по данным диаграммы его ударного нагружения: адаптированной классической методики механики контактного взаимодействия, рассматривающей геометрические параметры деформированной области материала, и методики на основе энергетических характеристик ударного взаимодействия. Установлено, что наибольшая чувствительность метода динамического индентирования к изменению свойств аддитивного полимера в зависимости от толщины его отверждаемого слоя обеспечивается при использовании энергетической расчетной модели оценки свойств материала. Полученные результаты – основа методик неразрушающего контроля полимерных изделий аддитивного производства методом динамического индентирования. Реализация данных методик в портативной измерительной технике является альтернативой стандартным разрушающим испытаниям и позволит получить достоверные данные о свойствах контролируемого материала без необходимости изготовления специальных образцов-свидетелей.

Представлены результаты исследований влияния режимов термической обработки (ТО) на изменение структуры и свойств псевдосплавов сталь – медный сплав, получаемых инфильтрацией. Показано, что в зависимости от состава и исходной плотности стального каркаса прочность материала повышается в 1,3–1,8 раза. Эффект упрочнения реализуется при содержании углерода в стальном каркасе 0,3–1,5 % и достигается вследствие изменения структуры и фазового состава стальной основы и медной фазы. Установлено, что в процессе выдержки при нагреве под закалку и при отпуске происходит перераспределение углерода в железной фазе, которое более выражено в каркасе псевдосплава из среднеуглеродистой стали. Отмечено образование в зернах каркаса «корковой» структуры, при этом в каркасе из среднеуглеродистой стали это происходит при температуре отпуска 200 °С, из низкоуглеродистой – при 500–650 °С. В каркасе из высокоуглеродистой стали расслоение по углероду в теле зерна менее выражено. Повышение прочности псевдосплавов при температурах отпуска 500–650 °С связано с образованием α′-фазы, выпадением карбидной фазы Fe₃C и метастабильной фазы Fe₂C в железной фазе, а также с выделением дисперсных фаз Fe₄Cu₃, η-Cu₆Sn₅ и δ-Cu₃Sn₈ в медной фазе. Благодаря выделению фаз микротвердость инфильтрата в виде меди в псевдосплавах после отпуска при 550 °С повысилась с 820–880 по 950–980 МПа, в виде оловянной бронзы – с 1450 по 1750 МПа. Применение термической обработки приводит к повышению не только прочности, но и триботехнических свойств псевдосплава: коэффициент трения псевдосплава с каркасом плотностью 80 % из стали ПК80 снижается до 0,008–0,009, предельное давление схватывания возрастает в 2 раза и более чем в 2,5 раза повышается износостойкость.

Приведены результаты экспериментальных исследований параметров шероховатости поверхностей беговых дорожек шариковых подшипников из стали ШХ-15 и производительности процесса магнитно-абразивной обработки в зависимости от свойств компонентов рабочей технологической среды. При исследованиях использовали методы математического моделирования технологического процесса магнитно-абразивной обработки, последующего анализа полученных многофакторных уравнений регрессии для выявления наиболее значимых технологических факторов по критериям их взаимодействия и относительного влияния на шероховатость поверхности и производительность обработки. Установлен относительный суммарный вклад в изменение шероховатости обработанной поверхности (Ra, мкм) и производительности обработки (ΔG, мг/мин): одиночных управляющих технологических факторов 29,1 % и 48,2 % соответственно; взаимодействующих управляющих технологических факторов 46,8 % и 45,9 % соответственно. Управляющие технологические факторы в порядке убывания степени влияния по обобщенной значимости располагаются в последовательности: водородный показатель pH, градиент магнитной индукции B (Тл/мм), микротвердость абразива HV (ГПа), вязкость СОЖ γ (сСт), время обработки t (с) и магнитная проницаемость µ (мкГн/м). Приведено толкование физических механизмов взаимодействия управляющих технологических факторов. Полученные результаты количественной оценки относительного суммарного вклада одиночных управляющих технологических факторов могут быть использованы при назначении режимов магнитно-абразивной обработки колец подшипников, а их (факторов) взаимодействия – в исследованиях синергизма параметров рабочей технологической среды, что позволяет получить значительно больший эффект, чем использование каждого параметра в отдельности.

Рассмотрено влияние некоторых видов обработки поверхности кипения испарителя термосифона на коэффициент теплоотдачи. Разработана и собрана экспериментальная установка «Кольцевой термосифон с возможностью замены нижней части испарителя». Эта особенность позволяет легко производить замену образцов с различными модификациями поверхностей. Приведено описание установки, использованного оборудования и методики проведения исследований. Получены экспериментальные данные, рассчитаны коэффициенты теплоотдачи для исследуемых образцов при различных подводимых тепловых нагрузках (от 5 до 200 Вт). Проведено сравнение образцов в качестве поверхности кипения в испарителе термосифона. Экспериментально определено, что при нанесении на плоскую алюминиевую пластинку (поверхность кипения) концентрических канавок и неравномерного слоя частиц оксида алюминия наблюдается повышение коэффициента теплоотдачи с h₁ = 5760 Вт/(м²·К) по h₂ = 28339 Вт/(м² ·К) при подводимой плотности теплового потока q = 250 кВт/м². Коэффициент теплоотдачи для образца без канавок, но с неравномерным покрытием частиц оксида алюминия равен h₃ = 16952 Вт/(м² ·К) при q = 250 кВт/м². Полученные результаты можно использовать для дальнейших исследований с целью улучшения теплообмена на поверхности кипения в испарителе термосифона.

Переход от традиционного уранового к регенерированному топливу, в котором используются переработанное отработавшее топливо и обогащенный природный уран, позволяет повысить эффективность топливоиспользования и снизить объемы отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). На основе анализа опубликованных материалов, касающихся в основном топливных циклов реактора ВВЭР-1000, сделан вывод, что наиболее подходящим в условиях Республики Беларусь является использование РЕМИКС-топлива. Для подтверждения этого вывода по отношению к реакторам ВВЭР-1200 Белорусской АЭС в рамках Государственной программы «Наукоемкие технологии и техника» на 2021–2025 годы подпрограммы 3 «Научное обеспечение эффективной и безопасной работы Белорусской атомной электростанции и перспективных направлений развития атомной энергетики» проведены расчетные исследования. Получены характеристики 12-месячного топливного цикла при многократном рецикле (повторном использовании топлива) по РЕМИКС-технологии при обогащении добавляемого урана 19,75 % и сохранении проектной мощности и длительности кампании. Доля ОЯТ, которая не возвращается в реактор, составляет 12,8 % (для цикла с урановым топливом – 100 %); доля отходов, предназначенных для захоронения или долговременного хранения, соответственно уменьшается в 8 раз, а удельный расход природного урана сокращается с 202 г/(МВт·сут) для уранового топлива до 159 г/(МВт·сут) для РЕМИКС-топлива. Полученные результаты можно учесть при разработке стратегии топливоиспользования на Белорусской АЭС.

Определен наиболее представительный аварийный сценарий и разработана физико-математическая модель для исследования смешения неизотермических потоков теплоносителя в конструктивных элементах реакторной установки В-491 (ВВЭР-1200), в которой движение среды описывается в трехмерной нестационарной постановке. Исходя из аналитических оценок перечня исходных событий, выбран сценарий с подключением неработающей петли главного циркуляционного трубопровода к трем работающим без предварительного снижения мощности. Разработаны расчетная методика и численный метод для анализа выбранного аварийного сценария и обоснования безопасности эксплуатации реакторной установки В-491 (ВВЭР-1200). При проведении численного моделирования использован метод RANS, заключающийся в решении осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса, уравнения неразрывности и уравнения энергии. Для замыкания уравнений использована SST k–ω модель турбулентности Флориана Ментера. Проведена верификация разработанной физико-математической модели и процедуры расчета посредством моделирования теплогидравлических процессов в моделях как с относительно простой геометрической конструкцией (тройниковое соединение), так и в масштабной модели корпуса реактора (эксперимент ROCOM), включающего опускной участок и напорную камеру смешения. Показано качественное согласование численных результатов моделирования с доступными данными физических экспериментов. Представлены результаты численного моделирования процесса смешения неизотермических потоков теплоносителя на участке от патрубка «холодной» нитки главного циркуляционного трубопровода до нижней границы топлива активной зоны ВВЭР-1200 (В-491). Показано, что неоднородность в распределении температуры на входе в активную зону проявляется до 15,5 с расчетного аварийного сценария. При выполнении вычислений использовалась связка специализированных расчетных средств Ansys Fluent/Rainbow-TPP.

В результате исследования двумерной конечно-элементной модели магнитного поля синхронной электрической машины с дробными зубцовыми обмотками выявлены типовые магнитные потоки (основной, краевого эффекта, рассеяния) в ее магнитной системе. Проведен анализ степени влияния магнитных потоков краевого эффекта и рассеяния на величину основного магнитного потока, и построены эквивалентные схемы магнитной цепи исследуемой синхронной электрической машины с дробными зубцовыми обмотками при различных положениях зубцов статора относительно полюсов ротора. Разработана аналитическая модель для определения основного магнитного потока через катушку рабочей обмотки синхронной электрической машины с дробными зубцовыми обмотками. Особенностью предложенной модели является учет зависимости основного магнитного потока через катушку рабочей обмотки от координаты положения ротора, магнитных потоков краевого эффекта и рассеяния. Разработанная модель позволяет решить задачу количественного определения величины основного магнитного потока через катушку рабочей обмотки с высокой точностью. Кроме того, предложенная модель позволяет определить влияние основных геометрических параметров магнитной цепи на характер изменения основного магнитного потока через катушку рабочей обмотки при наименьших временных затратах. Разработанная аналитическая модель может быть применима в процессе оптимизации синхронной электрической машины с дробными зубцовыми обмотками.

Приводится описание принципа измерения линейных размеров с помощью наноизмерительной машины (NMM), реализующей абсолютный интерферометрический метод измерения по трем координатным осям в диапазоне 25X25X5 мм³. Выявлены источники неисключенной систематической погрешности измерений, которые условно разделены на факторы, связанные с методикой измерения длины с помощью интерферометра и факторы, определяемые конструктивными и технологическими особенностями наноизмерительной машины. Установлены статистические оценки результата измерений и рассчитана погрешность передачи размера единицы – длины метра в нанометровом диапазоне измерений. Полученные результаты позволяют утверждать, что наноизмерительная машина – уникальное средство измерения, позволяющее проводить измерения миллиметровых размеров с нанометровой точностью. Полученные результаты могут быть использованы для метрологической оценки мер высоты ступени и ширины шага, при калибровке средств измерений в нанометровом диапазоне, мер шероховатости в большом диапазоне при калибровке профилометров и контурографов, а также шаблонов и объект-микрометров для измерительных микроскопов высокой точности.

Разработан способ выделения информационных спектральных составляющих из исследуемого сигнала с минимальной погрешностью, возникающей при некоррелированных изменениях параметров этого сигнала, путем создания последовательностей из двойных импульсов. Предложен метод синтеза испытательного сигнала, в котором преобладают спектральные составляющие, используемые при анализе параметров этого сигнала, и максимально подавляются соседние с информативной спектральные составляющие. Рассмотрена процедура построения структур из комбинаций двойных импульсных последовательностей, получены уравнения для амплитуд их спектральных составляющих, и в соответствии с этим определены основные требования и правила для вычисления основных временных параметров получаемых импульсных последовательностей. Проведен анализ областей чувствительности к изменению основных параметров импульсной последовательности. Приведен пример получения испытательного сигнала с выделением 13-й спектральной составляющей на фоне подавления пяти соседних, а также выполнен анализ погрешности измерения, связанной с нестабильностью основных параметров сформированной импульсной последовательности. Представленный метод позволяет организовать выделение информативной спектральной составляющей путем исключения соседних и при этом, повысить точность измерения параметров сигнала за счет уменьшения влияния нестабильности его параметров, что недостижимо при использовании современных методов при цифровой обработке сигналов. Метод может использоваться в энергетике при анализе состояния работоспособности электрических машин, для измерения скорости и расстояния в радиолокации и др.

Представлены принципиальные технические решения по сооружениям захоронения радиоактивных отходов (РАО), а также по вспомогательным зданиям, сооружениям и системам инженерно-технического обеспечения пункта захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО), обеспечивающие безопасное и экономически целесообразное захоронение РАО, образующихся от двух блоков Белорусской АЭС в течение 60 лет эксплуатации и при выводе АЭС из эксплуатации. Предложенная техническая концепция ПЗРО включает оценку его радиационной безопасности во время эксплуатации и долговременной безопасности после закрытия. Показано, что обеспечивается безопасное захоронение РАО в период потенциальной опасности захораниваемых отходов с учетом возможных внешних воздействий природного и техногенного происхождения. Выполнена оценка технико-экономических показателей предлагаемого проекта ПЗРО как в целом, так и для первой очереди его строительства. Общая активность РАО, которая может быть размещена в ПЗРО при условии обеспечением долговременной безопасности, составляет 9,0 ·10¹⁴ Бк, в том числе α-излучателей – 6,8·10⁹ Бк, трансурановых радионуклидов – 6,8·10⁹ Бк; в свою очередь активность очень низкоактивных отходов – 4,1·10⁹ Бк. Учитывая достигнутую степень детализации технических решений в концептуальном проекте, он может быть использован на стадии проектирования объекта.

Описан типовой процесс верификации планов облучения в лучевой терапии с модуляцией интенсивности. Перечислены основные ошибки и неопределенности, возникающие в ходе планирования дозового распределения и в процессе доставки дозы. Рассмотрены способы сравнения и сопоставления дозовых распределений: критерий расстояния (DTA) и тест на алгебраическую разность доз. Приведены формулы для расчета смещения точек дозовых распределений, а также минимального значения смещения точек. Определено влияние глобальной и локальной нормализации и пространственного разрешения на интерпретацию полученных результатов. Разработана методология определения обоснованных критериев γ-анализа индивидуальных дозовых распределений при проведении верификации планов облучения онкологических пациентов с применением методов высокотехнологичной лучевой терапии. Использование предложенной авторами процедуры для установления уровней действия и допусков позволит оценить качество оказываемой медицинской помощи в учреждениях здравоохранения при применении методов высокотехнологичной лучевой терапии.