Наука
Учебная деятельность и подготовка будущих инженеров и специалистов неотрывно связаны с научно-исследовательской работой. Не случайно каждый шестой выпускник нашего специалитета стал кандидатом наук, а каждый 30-й имеет учёную степень доктора наук. Какая еще образовательная программа может похвастаться такими достижениями в подготовке кадров высшей квалификации!
На кафедре действует ведущая научная школа университета «Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов» (основатель - профессор А. К. Шарова, руководители в разное время – профессора С.П. Распопин, А.Р. Бекетов, В.Н. Рычков, Л.Ф. Ямщиков). Непосредственно на кафедре подготовлено более 70 докторов и более 200 кандидатов наук. Преподаватели и студенты участвуют в выполнении государственных программ, направленных на решение актуальных научно-исследовательских задач в области гидрометаллургии редких металлов, переработки радиоактивных отходов, электрохимических и пирометаллургических способов получения редких металлов, технологии новых высокотемпературных композиционных материалов и покрытий, тугоплавких металлов и сплавов, нанотехнологий и наноматериалов. Общий объём выполненных за последние 5 лет НИОКР превышает полтора миллиард рублей. Образовательную и научную деятельность кафедра проводит в партнерстве с Государственной корпорацией «Росатом», академическими институтами Уральского отделения Российской Академии наук, промышленными предприятиями.
Основные направления развития научно-исследовательских работ связаны с:
- разработкой технологии и оборудования для пирохимической переработки ОЯТ реакторов на быстрых нейтронах»;
- поиском конструкционных материалов и технологий для ядерных жидкосолевых реакторов нового поколения;
- синтезом новых композиционных материалов на основе тугоплавких соединений редких металлов для эффективной работы в экстремальных условиях эксплуатации;
- разработкой новых и совершенствованию существующих способов получения наноматериалов для расширения областей их практического применения;
- разработкой технологий комплексной переработки рудных месторождений, в том числе техногенных.
В процессе обучения студенты специализируются по одному из трёх научных направлений кафедры: высокотемпературной химии солевых и металлических расплавов; гидрометаллургических процессов; композиционных материалов. На 4, 5 и 6 курсах студенты занимаются учебно-исследовательской работой в выбранной научной группе. Ежегодно выпускники, решившие продолжить научные изыскания, поступают в аспирантуру, обучение в которой занимает 4 года. На кафедре одновременно учатся и работают 25-30 аспирантов.
Солевые и металлические расплавы
Работы этого научного направления объединены общей основой: расплавами солей и металлов, являющимися средами для получения редких металлов и сплавов, соединений редких металлов, переработки техногенных отходов, включая отработавшее ядерное топливо, организации замкнутого ядерного топливного цикла. Также расплавы являются топливом жидкосолевых реакторов. Используя металлотермическое восстановление, высокотемпературный электролиз солевых расплавов и обменные реакции, мы умеем:
- разрабатывать процессы глубокого фракционирования ядерных отходов в системе «солевой расплав – жидкий металл»;
- избирательно извлекать разнообразные ценные компоненты, такие как уран, нептуний, плутоний, рутений, родий, палладий, изотопы молибдена, америция, кюрия и других элементов из отработанного ядерного топлива;
- получать и рафинировать цезий, рубидий, бериллий, скандий, галлий, индий, таллий, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений, уран, торий, редкоземельные элементы;
- эффективно производить всевозможные сплавы редких металлов;
- определять коррозионную стойкость материалов и подбирать конструкционные материалы для работы с солевыми расплавами.
Решение технологических задач основано на глубоких фундаментальных исследованиях. Благодаря современному оборудованию и собственным теоретическим и прикладным разработкам мы знаем:
- физико-химические свойства солевых и металлических расплавов и ионно-координационное состояние редких и радиоактивных металлов в этих средах;
- механизмы протекания электродных процессов в ионных расплавах;
- тонкости кинетики хлорирования редких металлов и их оксидов;
- особенности пирохимического вскрытия и переработки редкометального сырья;
- термодинамику и кинетику процессов получения и рафинирования редких металлов;
- основы взаимодействия компонентов расплавленных солевых и металлических смесей;
- механизмы коррозии металлов и сплавов в высокотемпературных ионных средах.
Гидрометаллургия редких металлов
Гидрометаллургические технологии широко используются в производстве редких, радиоактивных и цветных металлов. Для совершенствования существующих и разработки новых процессов производства соединений редких, радиоактивных и цветных металлов исследуются:
- выщелачивание;
- ионный обмен;
- жидкостная экстракция;
- кристаллизация и сокристаллизация;
- электрохимические и окислительно-восстановительные процессы;
- получение высокодисперсных порошков соединений редких металлов.
Результаты исследований использованы в технологии производства лития, бериллия, циркония, урана, ниобия и тантала, галлия, индия, таллия, скандия и редкоземельных элементов. В результате разработан ряд технологических решений в области производства редкоземельных металлов. Не имеющая мировых аналогов технология извлечения скандия из растворов подземного выщелачивания урана внедрена в АО «Далур». Созданная современная техническая база для широких научных исследований и тесные контакты с производством позволяют решать важнейшие практические и теоретические вопросы гидрометаллургии редких металлов.
Высокотемпературные композиционные материалы
Исследования посвящены разработке, созданию и испытаниям новых функциональных керамических композиционных, тугоплавких материалов, наноматериалов, покрытий, способных выдерживать высокие температуры и большие механические нагрузки. Решение комплекса научных и технических проблем позволило создать и, после успешных испытаний, внедрить на ряде оборонных предприятий новые материалы, обладающие уникальными свойствами. Разработаны и созданы установки для получения композиционных порошков, их нанесения на различные материалы, которые существенно улучшают технологические параметры защищаемых изделий. Синтез новых материалов на основе карбидов, нитридов, оксидов и других тугоплавких соединений реализуется на исследовательской опытно-промышленной установке горячего прессования и спекания тугоплавких керамических материалов. Успешно ведутся интенсивные исследования по созданию новых технологий получения и изучению свойств нанопорошков и наноструктурированных материалов на их основе, поиск возможных областей их практического использования.
