Вулканологи из Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) обратились в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» с просьбой разработать установку, обеспечивающую высоту расплава три метра в холодном тигле – таких ранее в мире не делал никто.

Вулканологи из Института вулканологии и сейсмологии (ИВиС) с Камчатки обратились в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» с просьбой разработать печь, с помощью которой можно было бы точно моделировать движение газов в расплаве магмы, образование бомб (сфер из расплава магмы), «вылетающих» из действующих вулканов на огромной скорости. При этом задача поставлена нетривиальная: разработать установку, обеспечивающую высоту расплава три метра в холодном тигле – таких ранее в мире не делал никто.

На первом этапе учёные ЛЭТИ в Лаборатории индукционной плавки в холодном тигле (ИПХТ) получили расплав магмы Ключевского вулкана Камчатки при температуре 2500 градусов. Уже создана модель печи ИПХТ с высотой ванны расплава магмы около полуметра, описаны все процессы, которые будут происходить с расплавом при высоких температурах, получена «картинка» в 2D и 3D. Следующий этап – создание на основе данных моделирования и конструирования прототипа установки для проведения пилотных испытаний.

Действующий прототип планируется собрать и запустить осенью, а в 2023 году предполагается создать установку с метровым тиглем.

Также учёные кафедры ЭТПТ приняли участие в создании установки, которая позволяет включать высокоактивные отходы в специальное стекло для безопасного и длительного хранения без риска утечки в окружающую среду. Оборудование разработано в содружестве с ООО «Сосны» и АО «Радиевый институт им. В. Г. Хлопина» по заказу Росатома для Железногорского горно-химического комбината.

Период полураспада многих радионуклидов составляет десятки, сотни и даже тысячи лет. При этом их нецелесообразно перерабатывать и хранить в земле, цементе, битуме, поскольку эти материалы могут попасть в грунтовые воды и атмосферу или расплавиться при хранении. В мировом научном сообществе принято, что наиболее безопасным способом обезвреживания высокоактивных отходов является остекловывание: радиоактивные вещества (радионуклиды) в специальных печах при высоких температурах включаются в стекло, которое блокирует утечки радионуклидов и выдерживает тепловыделения.

Установка содержит печь ИПХТ, которая состоит из секционированного водоохлаждаемого тигля (холодного тигля) из нержавеющей стали конусной формы, внутри которого расплав нагревается бесконтактно высокочастотным магнитным полем индуктора (нагревателем), питающимся от высокочастотного генератора. Эта технология позволяет плавить любые высокотемпературные материалы до 3700 градусов Цельсия, а в случае остекловывания радиоактивных отходов нагревать расплав стекла до 1600 градусов Цельсия (на поверхности – около 1250 градусов Цельсия), при этом температура тигля составляет всего несколько десятков градусов Цельсия, что обеспечивает его долговечность.

Успешно реализована проверка системы дистанционного управления печи ИПХТ, запланирован запуск оборудования на комбинате.