Высшее образование, полученное в Политехе, подойдет не только тем, кто мечтает работать в крупнейших энергетических компаниях страны, но и тем, кто с головой решит уйти в науку. Чтобы разработать, к примеру, уникальный метод градиентной теплометрии при исследовании конденсации на внешней поверхности труб. Это поможет прогнозировать поломки и быстрее их предотвращать, повышая, таким образом, безопасность атомных и тепловых электростанций, а также удешевить производство энергии. В составе научной группы над этим проектом работает ассистент Высшей школы атомной и тепловой энергетики, кандидат технических наук Эльза ЗАЙНУЛЛИНА. В интервью для рубрики «Персона» молодой ученый не только объяснила суть метода градиентной теплометрии для исследования процессов теплообмена, но и поделилась мыслями о том, что обязательно должен уметь любой специалист-энергетик, сможет ли человечество справиться с глобальным потеплением и какие жертвы должен принести ученый на пути к открытиям.

- Эльза, почему вы выбрали для себя именно энергетическую специальность?

- Когда заканчивала 11-й класс, нужно было выбирать специальность, которая позволит не только себя содержать, но и, понимая, что у меня к окончанию вуза родители уже будут пенсионерами, чтобы иметь возможность обеспечивать и свою большую семью — я из Башкортостана, у нас семьи традиционно большие. Я поняла, что энергетика будет нужна всегда, что это востребованная специальность и без работы не останусь. Окончательно определила для себя, что буду инженером-энергетиком, после того, как в рейтингах обнаружила, что первые позиции по подготовке специалистов данной отрасли занимает Политехнический университет. И отправила документы в Политех.

- Без проблем поступили?

- Да, все отлично прошло. Школу я закончила с одной четверкой — как ни странно, по физике.

- Эльза, а что особенного в энергетике?

- Это обязательно гармоничное сочетание традиций и инноваций. Ведь кто такой энергетик? Это человек, который должен обеспечивать бесперебойную электроэнергию и горячее водоснабжение с отоплением. Если вдруг сейчас отключат электричество, мы не выйдем и не войдем в здание, даже позвонить будет проблематично. При этом для того, чтобы успевать за развивающимся промышленным комплексом, нужно увеличивать количество вырабатываемой энергии — так? А для этого нужны инновации. То есть мы либо должны модернизировать существующее оборудование, либо создавать новое, и одно без другого неосуществимо. Мы не можем сказать, что мы сейчас бросим старую и сделаем новую станцию — это невозможно. Мы не можем оставаться на том же уровне технического развития, поскольку сейчас остро стоят вопросы экологии, энергосбережения, и это действительно важно, потому что подавляющее большинство станций у нас сейчас на газу, но далеко не все станции переведены на наиболее эффективные циклы, такие как парогазовые установки, которые позволяют добиться наибольшего КПД. И пока мы не можем перевести все станции на парогазовый цикл, стоит, наверное, улучшать, совершенствовать отдельные узлы, например такие, как теплообменные аппараты, или котельные агрегаты, чем и занимается наша научная группа. То есть мы ищем пути не только для создания нового, но для модернизации существующего. Вот у вас есть машина, она работает исправно, а мы можем сделать так, что она будет работать еще лучше, и это не потребует существенных затрат.

- Что, на ваш взгляд, обязательно должен знать и уметь специалист-энергетик?

- Он должен знать всё. На самом деле. Когда ты учишься на первых курсах, тебе кажется, что многие фундаментальные предметы не связаны с твоей специальностью. К 4-5 курсу понимаешь, что необходимы все знания, которые в тебя закладывали на 1 курсе. И для того, чтобы систематизировать все эти знания, необходимо многое потом повторять самостоятельно. Поэтому нужно знать абсолютно всё. В нашей области теплоэнергетики это как теплофизика и теплотехника, так и высшая математика, общая физика. Конечно же, энергетик неполноценен, если не знает экономику, менеджмент в этой области.

- Расскажите про наиболее важный проект, над которым работаете вы и ваши коллеги.

- В 2021 году проходил конкурс на грантовую поддержку Российского научного фонда — и выиграли сразу три наших проекта, то есть мы получили три гранта РНФ! Первое исследование посвящено конвективному теплообмену, опыты проводятся в аэродинамической трубе, одновременно изучается аэродинамика и теплообмен. Моделью является трубный пучок, то есть трубы установлены в ряд. Это очень важная задача, поскольку этот элемент встречается в большинстве энергетических машин и установок. То есть задача не просто фундаментально важная, но и имеет прямое прикладное значение. Второй проект посвящен конденсации — это как раз та тематика, который я занимаюсь. Конденсация важна не только для повышения энергоэффективности тепловых и атомных станций, но и для повышения их безопасности, так как безопасность атомных станций напрямую связана с методами отвода теплоты от напряженных участков. Третье исследование, получившие поддержку РНФ, это изучение кипения — интенсификация кипения, что тоже является актуальной задачей сейчас.

Мне как автору работы по конденсации кажется, что эта тематика наиболее интересна — лично для меня это так (Смеется.) Мы используем нашу методику в градиентной теплометрии для измерения тепловых потоков. Этот уникальный метод разработан в Политехническом университете в небольшой лаборатории — и по масштабам, и по количеству научных сотрудников. Методика не имеет конкурентов на мировом рынке. Измерением тепловых потоков другие ученые, конечно, занимаются, но принцип действия наших датчиков существенно отличается от зарубежных аналогов. Датчики теплового потока бывают поперечного и продольного типа. Это связано с термоэлектрическими эффектами, так называемым «эффектом Зеебека», который приводит к формированию градиента температур как в продольном, так и поперечном направлении. Наши датчики работают на поперечном эффекте Зеебека. Мы создаем анизотропные структуры, которые выступают чувствительным элементом — в этом отличие наших датчиков.

- Ваши датчики могут удешевить производство энергии?

- На основе этих датчиков можно разработать автоматическую систему управления для любой станции, любого промышленного объекта. Они показывают количество энергии, которое отводится или подводится в систему в форме теплоты. Например, если бы мы организовали такую автоматическую систему на базе градиентной теплометрии, допустим на тепловой станции, то мы бы вы увидели, какое количество теплоты, то есть энергии, используется полезно, а какое теряется, или возможно использовать в дальнейшем цикле. И это, действительно, позволило бы удешевить энергию. Мы ведь с вами как потребители каждый месяц платим за потребление электричества и горячее водоснабжение, так вот мы могли бы на станции уменьшить потери, выявив их точку локализации.

- При создании любой разработки или методики важна не только ее уникальность и полезность, но и конкурентоспособность. Это одна из основных задач, которую решает исследовательская группа. Как вы собираетесь продвигать, коммерциализировать свою?

- Не могу сказать, что лично я чувствую необходимость что-то продавать. Я не хочу продавать — я хочу открывать новые эффекты, явления, разбираться в них — мне это более интересно, чем, скажем так, обогатиться. Сейчас наша научная группа сконцентрирована на том, чтобы в своем научном сообществе теплоэнергетиков, теплофизиков — а в России большое количество школ в Москве, Новосибирске, Казани отличные научные группы, и мы стараемся выстроить взаимодействие с нашими коллегами, с ними вместе какие-то исследования проводить. Не забываем, конечно, и о том, что нужно работать с зарубежными учеными, ведем международные проекты с коллегами из Швейцарии и Финляндии. Из тех проектов, которые связаны с моей тематикой, могу назвать пассивную систему отвода теплоты из активной зоны реакторов — совместный проект с Швейцарией. Также связанный с атомным направлением проект, и тоже со швейцарскими коллегами работаем по тематике конденсации внутри труб. Ведутся работы с финской машиностроительной компанией Wärtsilä, которая производит оборудование для морского и энергетического рынков.

- Вернемся к грантам РНФ — о каких суммах идет речь, на что собираетесь их тратить?

- В течение трех лет по каждому проекту мы ежегодно будем получать 1,5 миллиона. Планируем тратить эти деньги на приобретение элементов экспериментальных установок, аппаратуры для регистрации сигнала, для модернизации всего этого процесса. Мы очень рады, это хорошая возможность развиваться.

- Молодежь вовлекаете в реализацию грантов?

- Студенты 4 курса Высшей школы энергетического машиностроения, которые занимаются у нас в лаборатории в Научно-образовательном центре «Теплофизика в энергетике» еще с 3 курса, активно участвуют в этих проектах. Для программы УМНИК они разработали охлаждаемый зонд для изучения процессов в топках котлоагрегата. Вообще, ребята такие активные сейчас — в хорошем смысле слова. Уже со 2 курса проявляют интерес, спрашивают, а почему бы нам не провести вот такой или такой эксперимент, например. В период пандемии стало сложнее, потому что приводить большое количество ребят, которые хотят заниматься в лаборатории, сейчас опасно и для них, и для коллектива НОЦа.

- Что в ближайших планах у вашего коллектива?

- У нас есть планы в академическом направлении — в декабре была защита кандидатской диссертации, сейчас еще двое соискателей готовят свои работы для того, чтобы в этом году защититься. Многим очень интересно это направление, поэтому у нас постоянно коллектив пополняется молодежью, но при этом, конечно, главная цель — создать «ячейку профессионалов», которые способны и вести исследования, и вовлекать студентов в научную работу, и выполнять обязательную программу как преподаватели. Если из масштабных проектов, то сейчас мы разрабатываем новые композиции для датчиков, которые будут более термостойкие, более работоспособные в агрессивных средах и при этом выдавать больший сигнал. Агрессивной средой можно считать все двухфазные среды, то есть если у вас вода и водяной пар, то это уже агрессивная среда. Не каждый чувствительный элемент, не каждый датчик способен в такой системе работать. Такие перепады температур и плотностей плохо сказываются на измерительных средствах, но наш датчик оказался просто живчиком — ему все равно! Вместе с учеными Физико-технического института имени Иоффе мы проводили исследования в ударных трубах, то есть он и ударную волну способен пережить, и при этом провести корректные измерения.

Датчики мы делаем сами от начала до конца, то есть весь процесс производства располагается у нас лаборатории. Мы и спекаем композиции, и нарезаем их на заготовки, и устанавливаем, и градуируем сами. В планах — модернизировать и градуировочный стенд, и печь, в которой изготавливается датчики, то есть улучшить само производство.

- Эльза, вы стали золотой медалисткой первого сезона Всероссийской студенческой олимпиады «Я — профессионал» по направлению «Электро- и теплоэнергетика». Уже как vip-персона присутствовали на церемонии открытия второго сезона олимпиады, которую вел первый замруководителя администрации президента Сергей Кириенко. Что дала вам победа в олимпиаде?

- В 2018 году, еще во время учебы в магистратуре, я участвовала в олимпиаде «Я — профессионал». Спустя какое-то время организаторы собирают победителей и оценивают, что же с ними произошло. За это время я успела защитить кандидатскую, войти в Международную академию холода как член-корреспондент, мы с коллегами выиграли гранты, а в 2021 году я получила стипендию Президента Российской Федерации по направлению изучения конденсации. Результатов довольно много, и очень хочется на эту площадку еще раз попасть, поделиться опытом.

После этой олимпиады призеры попадают в базу и могут выбрать любого партнера платформы «Россия — страна возможностей», где мечтают работать, будь то Газпром или Роснефть. Я в 2018 году приняла решение остаться в университете, выбрала академический трек. Многие мне тогда говорили, «пожалеешь, Зайнуллина, потом захочешь — будет поздно, ты подумай хорошенько!» Сейчас, спустя время я готова сказать, что не зря. Мне нравится то, чем я занимаюсь, я вижу в этом перспективу, это будет и дальше развиваться, и я нужна для этого, и лично вношу в это какой-то вклад. Большой или маленький — сейчас не оценить. Очень многое хочется сделать, и хочется сделать это именно в университете.

- Коль скоро вы сами уже сознательно выбрали путь ученого, что бы посоветовали молодым ребятам, которые сейчас стоят на распутье и думают, идти в Газпром или остаться в вузе и заниматься исследованиями?

- Если они горят своим делом, если им оно нравится, то пусть не бросают свои идеи, потому что позже они уже не смогут вернуться и на том же уровне их продолжать реализовывать. Если речь именно о Политехе, это же классно: мы здесь получили образование, дальше поступаем в аспирантуру. У меня стаж преподавательский три года, это самое начало, но здорово, что университет тепло встречает молодых преподавателей. Я закончила университет и по конкурсу прошла на должность ассистента. У меня, конечно же, были статьи, научные публикации, выступления на конференциях, но как здорово, что собственный университет готов с тобой и дальше работать, но ты уже для него не студент — ты уже взрослый человек, преподаватель. К защите кандидатской мы уже какой-то этап своего исследования сформировали, что-то сделали для науки, для человечества. Я верю, что любое научное исследование должно быть в первую очередь важно для людей. Мы всегда должны заниматься тем, что приносит пользу людям. Верю, что мои исследования позволят сделать дешевле не тепловую энергию — так говорить нельзя, а теплоту, именно выработку, преобразование энергии. Я в это верю и я к этому стремлюсь. Хочу чувствовать свою пользу для этого мира, когда мое исследование разовьется, поэтому я здесь.

- В ваших словах чувствуется даже какая-то жертвенность.

- Каждый ученый приносит жертву — без этого никак. Но зато его жизнь становится интересной. У нас ведь работа с ненормированным рабочим графиком, и даже если вы пошли домой, ничего не заканчивается, вы на самом деле все в той же лаборатории, только у вас наука в голове происходит — так и должно быть! Мой научный руководитель Владимир Юрьевич МИТЯКОВ вообще говорит, что заниматься наукой можно только 25 часов в сутки, а сны должны сниться только об исследованиях (Смеется.). Владимир Юрьевич привел меня в лабораторию после своих лекций, там уже был небольшой студенческий коллектив, и со 2-го курса я так оттуда и не уходила. Мне было 19 лет, сейчас уже 27, и я ни разу не пожалела, что осталась.

Каждый день здесь что-то интересное, открываются новые направления — кто-то собирает новую композицию, кто-то ставит датчик. Например, ведем опыты в котельной нашей Политехнического университета, где измеряем тепловой поток в топке котельного агрегата, и по полученным данным будем анализировать, как можно улучшить ситуацию. Руководство университета поддерживает наш НОЦ, и директор Института энергетики поддерживает формирование новых лабораторий на базе НОЦа совместно, кстати, с французской компанией De Dietrich. Они производят парогенераторы, компактные котельные агрегаты. И этот мировой поставщик — лидер в своей области, будет работать совместно с Политехом.

Мне, когда я была на 4 курсе, было страшно. Я думала, что мир науки — для особенных людей, то есть ты сразу должен быть вундеркиндом, и только тогда сможешь заниматься наукой. Оказывается, все не так. На самом деле наукой занимаются обычные люди.

- Эльза, ну и в завершение интервью, как обыватель хочу узнать ваше мнение как эксперта. Сейчас глобальное потепление, тают льды в Арктике, и, по прогнозам некоторых ученых, через какое-то количество лет — уже может быть достаточно скоро, в Европе зимой будет температура −50˚С. Справится с этим наука на нынешнем уровне ее развития?..

- Должна справиться. Даже не должен стоять такой вопрос — иначе можно ставить точку. Если мы не справимся с этой задачей, все последующие будут приводить только к ещё большим катастрофам. Я уверена, что с проблемой потепления наука справится. Вот мы пока с вами разговариваем, уже кто-то в лаборатории получил новые данные, и он уже может быть на пути к решению этой проблемы, поэтому говорить «развитие науки на данный момент» — это, наверное, неправильно, потому что «данного момента» не существует, это постоянное движение. Даже сейчас ребята в лаборатории проводят градуировку датчика, и получат новые данные, а мы отправимся в Арктику и проведем необходимые исследования. Справимся. На самом деле человек, человеческая мысль — это такая большая сила, она иногда бежит впереди, раньше, чем сам человек. Я ещё не поняла, что я поняла, а уже сделала (Смеется.) Поэтому если о глобальном, то, я думаю, что все проблемы решаемы. Но самое обидное, что большинство этих проблем создали мы сами. Это в последние десятилетия остро стоит вопрос об экологии, энергосбережении, энергоэффективности. Жаль, что сейчас мы сталкиваемся с этими проблемами — мы могли их не допустить. И наверное, задача нынешнего молодого поколения в том, чтобы анализировать и предсказывать, к чему те или иные действия приведут в дальнейшем, потому что ответственность за состояние природы и природных ресурсов, безусловно, на нас. Сами сделали — сами исправлять будем.