Нанотехнология в атомной отрасли и будущее атомных городов

Федеральное агентство  по образованию Российской Федерации

Казанский Национально-Исследовательский Технологический Университет

 

Кафедра технологии электрохимических производств 

 

 

 

 

 

Реферат

на тему:

 

«НАНОТЕХНОЛОГИЯ В АТОМНОЙ ОТРАСЛИ И

БУДУЩЕЕ  АТОМНЫХ  ГОРОДОВ »

 

 

 

 

 

 

Выполнила:ст.гр.429131

Токарева К.В.

Проверила:

Григорьева  И.О.

 

 

 

 

Казань,2011

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

                                                                                                                                          Стр.

 

Введение                                                                                                                             3

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Атомная отрасль — пионер в инновационной сфере нанотехнологий.          4-5

2. Ключевые направления совместной деятельности атомщиков и                    5-8

       нанотехнологов.

 

3. Результаты достижений предприятий атомной отрасли.                                8-13

 

4. Стратегия будущего.                                                                                            13-15
5. Социальные аспекты нанотехнологии.                                                             15-17

Заключение. Достижения наноиндустрии и качество жизни населения.                   18-20

Список литературы                                                                                                             21

Приложения.

Приложение 1. Основные понятия, термины, сокращения                                     22

Приложение 2. Разработки ФГУП ВНИИНМ в области нанотехнологий          23-29

                            и наноматериалов

 

 

Введение

 

Мы все чаще слышим слова нанонаука, нанотехнология, наноструктурированные материалы  и объекты. Отчасти они уже  вошли в повседневную жизнь, ими  обозначают приоритетные направления  научно-технической политики в развитых странах.

«По прогнозам большинства экспертов, именно развитие нанотехнологий определит облик XXI столетия, подобно тому, как открытие атомной энергии, изобретение лазера и транзистора сформировали лицо века ХХ-го,» — считает академик, лауреат Нобелевской премии Жорес Алферов.¹

Многократное увеличение быстродействия, уровня интеграции и расширение функциональных возможностей в электронике, оптике, робототехнике, материаловедении, биологии, информатике и других областях науки и техники возможно на основе нанотехнологии - науки об управлении процессами на уровне атомов и молекул (1 нанометр = 10-3 мкм). Практически не останется ни одного раздела науки и техники, который не претерпит кардинальных изменений с развитием нанотехнологии. Поэтому развитие нанотехнологии  называют нашим будущим.

Сегодня развитие нанотехнологии уже началось и взрывообразно захватывает все новые и новые области.

Цель настоящей работы – на основе изученных материалов доказать, что будущее российских атомных городов будет определяться политикой государства, направленной на  развитие в этих городах инновационных технологий, наукоемких производств, нанотехнологий, что обязательно должно привести к улучшению качества жизни населения.

Задачи:

1. Изучить материалы СМИ и специальную литературу по вопросам нанотехнологий и наноматериалов;
2. Определить ключевые направления предприятий атомной отрасли в нанотехнологиях;
3. Обозначить перспективы этих направлений, их реализацию в социальном аспекте;
4. Определить влияние достижений в области нанотехнологий  предприятий атомной энергетики на качество жизни населения.

 

 

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.Атомная отрасль —  пионер в инновационной сфере  нанотехнологий.

Сегодня, кажется,  стало ультра модным все, что с приставкой нано, но среднему обывателю собственно о нанотехнологиях и их практической пользе по-прежнему известно немногое. И если поискать в поисковых системах Интернета материалы по ключевым словам «нанотехнологии для каждого человека», то первым делом обнаружатся  сомнительные исследования о возможности обретения бессмертия и способности ходит по стенам с помощью наноразработок.

Однако, если говорить об этом серьезно, то оказывается, что ничего революционного не произошло и то, что мы сегодня  называем  нанотехнологиями, ученым знакомо уже как минимум век. А первые  наноматериалы в современном смысле в нашей стране были получены в 50-е годы прошлого века именно на предприятиях Министерства среднего машиностроения СССР.

«На самом деле, - как говорит директор ГНЦ ФГУП «Всероссийский научно- исследовательский институт неорганических материалов им. Академика А.А.Бочвара», (являющимся сегодня организующим центром исследований атомной отрасли в наносфере) А.Путилов,- нанотехнологиями люди занимаются уже сто лет. Например, коллоидная химия - это обычные нанотехнологии, только никто их так тогда не называл. Аэрозольные технологии- то же самое.  Когда мы в 50- е годы начали заниматься разделением изотопов одним из широко применяемых методов была диффузионная технология, основанная на использовании ультрадисперсных материалов. А сегодня они называются наномембраны. Так что все разработки и подходы, в том числе аналитические, родились на наших предприятиях, и довольно давно. Мы стояли в какой- то мере у истоков нанотехнологий».²

Кроме того, известно, что атомная отрасль России начала применять нанотехнологии и наноматериалы одной из первых в мире. Уже в 1950-е годы на предприятиях ядерного топливного цикла при создании диффузионных технологий изотопного обогащения урана были впервые синтезированы наноразмерные металлические порошки. Сегодня у Росатома есть все шансы сохранить и упрочить ведущие позиции в мировой наноиндустрии.

 

 

Для справки. Слово «нано» произошло от греческого nanos, что в переводе означает «карлик». Эта приставка применяется для образования наименований дольных единиц, по размеру равных одной миллиардной доле исходной единицы. Нано - это все, что десять в минус девятой степени.

Наноразмер- от единицы до 70-80 нанометров, это тот размер, на котором квантовые свойства материи имеют макропроявления. В этом вся суть нанотехнологий. При этом то, что меньше 1 нанометра, относится к квантовым свойствам, а все, что больше 70-80 нанометров,- это уже материал. В промежутке- нановещество, где свойства начинают зависеть от размера при одном и том же химическом составе. Это революционное качество, которое именно этот размер отличает. Ведь свойств у вещества довольно много: физические,  химические, прочностные, электрические, магнитные и так далее. И их использование в данном размерном диапазоне очень широко. Сейчас появились технологические возможности пощупать этот размер (например, сканирующие туннельные микроскопы), и появился новый термин- нанотехнология.

Характерен для вышесказанного пример. Сверхпроводники имеют ниобиевые  стренды размером 20-30 нанометров в диаметре. И именно благодаря этому диаметру возникают сверхпроводящие свойства. Или другой пример: нанодиаметр мембранной поры дает возможность отделять большие молекулы от маленьких. Этот принцип используется, в частности, при очистке воды.

 

2.Ключевые  направления совместной деятельности

 атомщиков  и нанотехнологов.

 

Развитие  атомной энергетики не возможно без наноматериалов и нанотехнологий.  Поэтому, Глава Росатома Сергей Кириенко первым подписал соглашение о сотрудничестве с госкорпорацией Роснанотех, в котором были названы 4 ключевых направления для совместной деятельности атомщиков и нанотехнологов: материаловедение, медицина, сверхпроводники и наномембраны, используемые в частности для очистки воды.

Материаловедение - наиболее масштабное направление для атомщиков. Речь идет о создании комплекса технологий по выпуску функциональных  и конструкционных материалов для атомной отрасли. И без решения этих вопросов невозможно будет появление реакторов четвертого поколения, которые должны стать основой развития ядерной энергетики будущего. Новые материалы на базе нанотехнологий и наносистем во

 

многом обеспечивают качественные параметры будущих энергетических установок и способны ускорить их создание.

Второе направление- медицина, начиная с радиоизотопной диагностики и терапии, использования радиоизотопов и радиофармпрепаратов различного назначения, кончая выпуском наноструктурных элементов для трансплантологии. Результаты этой

деятельности имеют серьезное  гуманистическое значение и более очевидны конкретным людям. И если в последние годы отечественная атомная отрасль была в сфере радиомедицины скорее «сырьевым придатком», то теперь настало время переходить к поставкам готовой продукции.

Третье направление - сверхпроводники. Российская индустрия   уже в 2007 году выпустила 500 кг наноструктурных сверхпроводников для международного проекта ИТЭР, а в этом году уже выпускает 1,5 тонн. Сверхпроводящие материалы уже сегодня используются в устройствах традиционной энергетики, в различных трансформаторах, кабелях и накопителях. Так что и здесь в конечном итоге нанотехнологии снова «приходят в каждый дом» в виде произведенных киловатт- часов.

Четвертое направление касается производства наномембран для очистки и разделения различных сред, водных и газовых. Ученые считают, что все процессы водоочистки и водоподготовки, развитые в атомной отрасли достаточно хорошо, могут быть перенесены на любую другую почву, где используется вода.

Эксперты подсчитали, что через 5 лет примерно17% товаров  на мировом рынке будут произведены с использованием в той или иной степени нанотехнологий.

Объем мирового рынка  наноиндустрии

                   $2,9 трл.

                   $1,2 трл.

                     $0,7трл.

                                         2008г.                                    2014г.

В России в 2015 году общий объем производства нанопродукции должен составить  около 1,5 трлн. рублей. Приблизительно через 5-7 лет весь рынок будет  поделен между ключевыми участниками, которые сумеют максимально эффективным образом мобилизоваться перед этим новым вызовом. И Россия должна занять в нем определенную нишу. На сегодняшний день наша страна находится в числе тех стран, которые проявляют максимальную активность на рынке нанотехнологий.

Страны-лидеры  на мировом рынке   нанотехнологий	Страны, стремящиеся к  лидерству  на мировом рынке  нанотехнологий
США	Россия
Япония	Австрия
Германия	Великобритания
Южная Корея	Китай
	Франция

 

Политика государства сегодня  направлена на наращивание финансирования исследований в сфере наноиндустрии.

Федеральные программы	Сроки реализации	Объем финансирования (млд.руб)
Федеральная Целевая Программа Подпрограммы: «Микроэлектроника» «Наноэлектроника»	2008-2019	30
Программа развития инфраструктуры наноиндустрии	2008-2012	27
Объем заявок российских ученых в  рамках программ развития нанотехнологий - 190 млрд.руб

 

Через ближайшие 7-8 лет российские предприятия, работающие в сфере  нанопроизводства, должны занять 4% мирового рынка нанопродукции.

Сегодня в России существует  уже порядка 300 фирм – разработчиков нанопродукции. Кроме того, в военно- промышленном  комплексе и гражданской сфере имеются десятки предприятий, освоивших нанотехнологии, а также сотни заявивших о намерении освоить их в ближайшее время.