Сибирское отделение Российской академии наук (СО РАН) обнародовало программу создания систем охлаждения, способных отводить тепловые потоки плотностью до одного киловатта на квадратный сантиметр — уровень, характерный для термоядерных реакторов. Эта цифра — не фигура речи, а конкретный инженерный рубеж, взятый учёными Института теплофизики и Института ядерной физики. Традиционные системы охлаждения, используемые в современной технике, работают с потоками на порядок ниже и уже не справляются с требованиями новых гиперзвуковых летательных аппаратов, компактных ядерных энергоустановок и боевых лазеров.
Ключевая разработка, которая легла в основу сибирского «холодного сердца», — микроканальные теплообменники. Это пластины из жаропрочных сплавов с сетью каналов диаметром в доли миллиметра. По ним под давлением прокачивается жидкометаллический или газообразный теплоноситель. Исследователям удалось решить две фундаментальные проблемы. Первая — неравномерность прогрева, которая ранее приводила к локальным перегревам и разрушению стенок каналов. Вторая — кризис теплообмена, когда при сверхвысоких тепловых потоках жидкость переставала смачивать поверхность и отвод тепла резко падал. Сибирские учёные применили лазерное текстурирование внутренних стенок микроканалов, создав рисунок, который удерживает микроскопический слой жидкости на поверхности даже при закризисных нагрузках. В результате система стабильно работает там, где прежние аналоги выходили из строя за секунды.
Помимо теплообменников, СО РАН форсирует обновление оборудования междисциплинарных центров. Речь идёт о комплексах, где материаловеды, физики и химики могут в одном месте синтезировать новый сплав, провести его испытания на прочность, жаростойкость и радиационную стойкость и сразу же передать данные в цифровую модель. Это сокращает цикл создания нового материала с 5–7 лет до 18–24 месяцев. Уже сегодня в институтах отделения проходят испытания опытные образцы камер сгорания для водородных двигателей, теплообменников для реакторов малой мощности и систем охлаждения для лазеров мегаваттного класса. По мнению экспертов, сибирские разработки способны не только закрыть внутренние потребности, но и стать экспортным продуктом для стран, ведущих собственные гиперзвуковые и космические программы.
