Наши ПИШи

Как устроены передовые инженерные школы, работающие с «Росатомом»

Передовые инженерные школы (ПИШ) — это федеральный проект Министерства науки и высшего образования, нацеленный на подготовку высококвалифицированных инженеров нового поколения, способных обеспечить стране технологический суверенитет. «Росатом» — один из партнеров, сотрудничающий с ведущими вузами страны, где открыты ПИШ. Программы в ПИШ разрабатываются под задачи и проекты компаний-партнеров. Мы подготовили описание нескольких интересных ПИШ, с которыми взаимодействует «Росатом», представив их программы, оборудование и лаборатории, достижения и планы.

Передовая инженерная школа атомного машиностроения и систем высокой плотности энергии

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева

Специальности

Первый прием в магистратуру был организован в 2023 году на четыре программы. С учетом запросов партнеров из «Росатома» каждый год ПИШ добавляет по две-три новые программы магистратуры. В 2023 году было зачислено 42 студента, в 2024 году — 73. План на 2025 год — 90 студентов.

Направление 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника»

• «Цифровые технологии управления технологическими процессами атомных станций нового поколения».
• «Системный анализ и проектирование открытых информационных систем». (Программу планируется добавить в 2025 году)

Направление 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»

• «Автономные электрогенерирующие комплексы». (Программу планируется добавить в 2025 году)
• «Кибербезопасность электроэнергетических систем». (Программа открыта в 2024 году)

Направление 14.04.01 «Ядерная энергетика и теплофизика»

• «Высокотемпературные газовые реакторные установки».
• «Ядерное топливо и основное оборудование высокотемпературных газовых реакторов».

Направление 15.04.04 «Автоматизация технологических процессов и производств»

• «Автоматизация технологических процессов и производств для управления объектами атомной промышленности». (Программу планируется добавить в 2025 году)

Направление 15.04.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

• «Конструкторско-технологическое обеспечение атомных электростанций с высокотемпературными газоохлаждаемыми реакторами». (Программа открыта в 2024 году)

Направление 18.04.01 «Химическая технология»

• «Техника и технологии водородной энергетики». (Программа открыта в 2024 году)

Направление 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов»

• «Материалы для высокотемпературных ядерных реакторов».

Партнеры

Предприятия Машиностроительного, Инжинирингового, Электроэнергетического и других дивизионов «Росатома».

Области интересов

• Установки и оборудование для атомных электростанций.
• Тепловыделяющие сборки и их элементы.
• Ядерные установки, в том числе ядерные реакторы.
• Технологическое специальное оборудование для объектов использования атомной энергии.
• Оборудование для автоматизированных систем управления технологическим процессом атомных электростанций.
• Создание материалов с заданными свойствами для реакторных установок.
• Системы аддитивного выращивания заготовок из функционально-градиентных материалов.
• Биотехнологии в утилизации углекислого газа при производстве водорода.

ПИШ нацелена на создание системы подготовки инженеров с нулевым периодом адаптации на предприятии, с уникальными компетенциями, необходимыми для создания новых объектов атомной отрасли.

ПИШ способствует сохранению передовых позиций России на мировом рынке атомного машиностроения за счет создания промышленных реакторных установок нового типа с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором и эффективных инженерных систем для лазеров, повышению стабильности производства в новых условиях при создании новейших решений в области атомной и водородной энергетики, обеспечении ее безопасности.

Работа в специальных образовательных пространствах (СОП)

В ПИШ созданы новые СОП по спектру направлений, востребованных в атомном машиностроении, таких как газодинамика, ионизирующее излучение, инженерные системы для лазеров и др. Для большинства магистрантов СОП — основное место учебы и работы. На занятиях студенты в СОП изучают базовые навыки работы с оборудованием и ПО, а после учебы (в рабочее время) участвуют в научных проектах, которые университет выполняет по заказу индустриальных партнеров. В ПИШ действуют три типа СОП.

Лаборатории

• Жаропрочные и композиционные материалы.
• Исследование ионизирующих излучений.
• Моделирование газодинамики высокотемпературных газовых реакторов.
• Иммерсивные (VR) технологии.
• Инженерные системы для лазеров.
• Плазмохимические технологии.
• Биоводород и биотопливо.
• Цифровые системы управления электроприводами АЭС.
• Кибербезопасные электроэнергетические системы атомных станций.
• Импульсные источники электропитания.
• Водородные технологии в электроэнергетике.
• Автоматизированные системы управления объектами атомной промышленности.
• Фабрика процессов атомного машиностроения.
• Прочность, динамика и ресурс объектов инфраструктуры и средств транспортировки водорода.
• Студенческое конструкторское бюро ПИШ НГТУ.

Интерактивные комплексы

• Устойчивое развитие и ESG-трансформация.
• Интеллектуальные цифровые системы реального времени и SCADA-технологии.
• Видеостудия Jalinga («Мультимедийная студия видеозаписи»).
• Виртуальный учебный тренажер «Водородная энергетика».
• Электротехнологические установки и системы.
• Обработка спектров ионизирующих излучений.
• Переработка нефти и газа.
• Имитационный симулятор «Цифровые системы управления электроприводов».

Фабрика

• Передовые промышленные технологии атомного машиностроения.

Достижения

• 558 профессоров и преподавателей повысили квалификацию и прошли профессиональную переподготовку.
• 40 магистров прошли стажировку вне образовательного процесса.
• 36 программ высшего и дополнительного профессионального образования внедрено.
• На 10% выросло число студентов за счет сетевой формы обучения.
• 249 инженеров прошли обучение в рамках дополнительного профессионального образования.
• 14 студентов трудоустроены на предприятиях-партнерах.
• 288,62 млн рублей — объем привлеченного финансирования на исследования и разработки.
• На 48% выросло число результатов интеллектуальной деятельности по тематике ПИШ.
• 143 школьника участвовали в профориентационных мероприятиях ПИШ.

Планы

• Выполнение НИОКР по перспективным направлениям (новые реакторные установки, цифровые системы АЭС, новые материалы для атомной энергетики, кибербезопасность АЭС, инженерные системы для лазеров, технологии применения водорода).
• Создание востребованных суверенных технологических решений для предприятий «Росатома».
• Ввод в эксплуатацию новых научных и образовательных пространств.
• Разработка и внедрение программ дополнительной профессиональной подготовки для сотрудников предприятий, а также уникальных программ высшего образования, нацеленных на опережающую подготовку высококвалифицированных кадров для атомной отрасли.

Передовая инженерная школа «Материаловедение, аддитивные и сквозные технологии» (МАСТ)

Университет науки и технологий «МИСИС»

Программы

Направление 22.04.02 «Металлургия»

• «Аддитивные технологии. (Программа добавлена в 2024 году). Учитывает интерес «Росатома» к аттестации и оценке соответствия в аддитивном производстве, акцент — на внедрении аддитивных технологий на объектах атомной энергетики. Формирует компетенции в применении аддитивных технологий, проведении аттестаций, сертификаций и стандартизации оборудования.
• «Современные материалы и методы получения высокоточных отливок». Цель — сформировать новые компетенции и компенсировать их недостаток в области литейных технологий. Активно развивается безмодельная печать литейных форм с применением аддитивных технологий. Учтены запросы Машиностроительного дивизиона «Росатома».
• «Цифровое управление технологическими процессами металлургии и машиностроения», включая трек «Обработки металлов давлением». Нацелена на модернизацию предприятий через внедрение цифровых технологий, включая аддитивное производство. В 2023 году была модернизирована с учетом задач и потребностей предприятий, в том числе входящих в Топливный и Машиностроительный дивизионы «Росатома».
• «Новые материалы. Порошковые и аддитивные технологии».

Направление 15.04.02 «Технологические машины и оборудование»

• «Биомедицинская инженерия и биофабрикация». Сочетает элементы направлений «биомедицина», «инженерно-конструкторское дело», «аддитивные технологии». Разработана по заказу Научного дивизиона «Росатома». Цель — подготовка кадров для проекта «Создание высокотехнологичного цифрового производства прецизионных изделий для медицинской отрасли на базе аддитивных технологий», который ведет научный институт в Троицке.

Направление 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов»

• «Цифровое материаловедение». (Программа добавлена в 2024 году). Нацелена на подготовку инженеров для задач атомной отрасли, где цифровые технологии (виртуальные испытания, предиктивная аналитика, ИИ) используются для разработки новых материалов и технологий изготовления из них реакторных установок нового поколения и проекта «Прорыв».

Партнеры

Предприятия Научного, Машиностроительного, Топливного дивизионов «Росатома».

Области интересов

• Аддитивные технологии в широком контексте — с учетом материалов, цифрового проектирования и интеграции в промышленные процессы.
• Разработка новых материалов и технологий для аддитивного производства. Сертификация и стандартизация аддитивных технологий.

Работа в специальных образовательных пространствах

СОП «Виртуальная лаборатория для моделирования полного комплекса технологических переделов». Оборудовано высокопроизводительным сервером для работы со специализированным ПО: «Логос», «ПолигонСофт»; QForm 3D; КОМПАС-3D; BAZIS. Лаборатория задействована в обучении по всем программам ПИШ «МАСТ», для выполнения инициативных НИОКР и работ по договорам с партнерами.

СОП «Лаборатория гранульных технологий». Основа — уникальная компактная лабораторная установка по атомизации металлических порошков ATO LAB Plus. Используется для производства порошков из различных металлов и сплавов с размером частиц от 20 до 120 мкм по технологии ультразвукового распыления. Лаборатория оснащена бесконтактной оптической системой оцифровки и измерения. 3D-сканер RangeVision PRO II сканирует объекты без риска их повреждения или деформации. Лаборатория также оснащена учебным модулем для изучения деформационного структурирования металлов и сплавов, вакуумным оборудованием для магнетронного напыления для создания тонкопленочных покрытий с заданными свойствами и адсорбционной азотной станцией для производства азота высокой чистоты.

СОП «Лаборатория по управлению затвердеванием». Оборудовано уникальной отечественной установкой МАСТ-300 для исследования сплавления металлических порошков. Установка оснащена системами контроля качества нанесения порошкового слоя и контроля тепловых условий затвердевания, а также высокотемпературным нагревом зоны построения. На установке ведутся НИОКР по теме «Разработка лабораторной технологии и оборудования аддитивного производства с лазерным источником концентрированной энергии для получения изделий с управляемым уровнем свойств» по заказу Научного дивизиона «Росатома». Лаборатория оборудована переносным 3D-сканером для измерения геометрии поверхности, построения облачных точек и создания 3D-модели изделия, а также четырьмя отечественными 3D-принтерами Onsint AM150H, работающими по технологии селективного лазерного плавления. Два из них используются для разработки технологии мелкосерийного производства медицинских изделий. Два других будут использоваться для печати конструкционными материалами и сплавами (нержавеющие и инструментальные стали, сплавы на основе алюминия).

СОП «Лаборатория “Биофабрикация”». Исследования в лаборатории нацелены на разработку инновационного оборудования для биотехнологической отрасли — устройств для манипуляции с клеточным материалом и гидрогелями. Лаборатория оснащена современным оборудованием для научных исследований и проектных работ, включая 3D-биопринтеры собственной разработки, коллаборативные роботы и биологические микроскопы.

Достижения

• Собрана печатающая головка для гидрогелей, предназначенная для биопринтера комбинированной печати (PEEK + BIO). Также для него завершена сборка макета печатающей головки, предназначенной для работы с гидрогелевыми композициями уникального дизайна. Спроектирована печатающая головка для печати высокотемпературными термопластами.
• Создан макет сканирующего устройства и системы определения положения для in-situ-биопринтера. Создано биомедицинское устройство для выполнения субтрактивно-аддитивных операций, а также модернизирован опытный образец роботизированной системы биопечати in situ.
• Спроектирована система прокачки питательной среды и магнитная система с градиентными обмотками для магнитно-акустического биопринтера. Также для него разработана магнитная система с узлом градиентных обмоток. Встроена система прокачки питательной среды и внешний биореактор для создания трубчатых эквивалентов.
• Разработана технология безмодельной печати литейных форм с применением аддитивных технологий.
• Создана лабораторная технология и установка для аддитивной печати с лазерным источником концентрированной энергии, позволяющая получать изделия с управляемым уровнем свойств.
• Освоена технология и изготовлены образцы из стали ЭП302-Ш и ее сварных соединений методом электроэрозионной резки для последующих послереакторных исследований.

Планы

• Расширение образовательных программ и усиление взаимодействия с промышленностью и молодежью.
• Продолжение работы над созданием новых программ высшего образования, адаптированных к потребностям высокотехнологичных отраслей.
• Развитие направлений, связанных с сертификацией изделий аддитивных технологий и цифровыми методами контроля качества.
• Открытие аспирантских программ, ориентированных на исследования в области аддитивных технологий, материаловедения и цифрового инжиниринга.
• Продолжение сотрудничества с партнерами, в том числе с «Росатомом»: развитие лабораторий, создание совместных исследовательских проектов и привлечение специалистов предприятий к преподаванию.
• Популяризация науки: проведение экскурсий, лекций и мастер-классов, где школьники знакомятся с современными технологиями и пробуют себя в роли инженеров и исследователей.

Передовая инженерная школа «Цифровой инжиниринг»

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Специальности

Всего в ПИШ СПбПУ «Цифровой инжиниринг» ведется обучение по 12 магистерским программам. Из них в интересах «Росатома»:

• «Цифровой инжиниринг в атомной и термоядерной энергетике»;
• «Цифровой инжиниринг основного технологического оборудования водородных технологий и энергетических систем нового поколения»;
• «Системный цифровой инжиниринг в атомном машиностроении».

Партнеры

22 высокотехнологичные компании и корпорации, в их числе — 7 дивизионов «Росатома» (план по софинансированию в 2022–2030 годах — 1,7 млрд руб.).

Области интересов

• Системный цифровой инжиниринг.
• Разработка и применение технологий цифровых двойников и платформенных решений с применением цифровой платформы по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench^® собственной разработки вуза.

Специалисты ПИШ СПбПУ выполняют десятки заказов в год для предприятий «Росатома». Общая стоимость выполненных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ за 2,5 года превысила 500 млн рублей.

Работа в специальных образовательных пространствах

В ПИШ созданы восемь новых научно-технологических образовательных пространств, четыре из них — при поддержке «Росатома».

Научно-технологическое образовательное пространство «ТВЭЛ — СПбПУ» включает учебный класс для занятий и рабочую зону для инженеров. Образовательное пространство оснащено современным оборудованием, высокопроизводительными вычислительными системами и специализированным программным обеспечением, включая платформу разработки и применения цифровых двойников CML-Bench^®.

Научно-образовательное пространство «Инженерный центр проектирования насосного оборудования» предназначено для подготовки инженеров в области проектирования и разработки насосного оборудования для атомной отрасли.

Лаборатория комплексных разработок основного оборудования химико-технологических и энергетических систем нового поколения создана совместно с Машиностроительным дивизионом. В лаборатории установлено новейшее оборудование российского производства — лабораторная каталитическая установка ЛКУ-1, газовый хроматограф «Хроматэк-Кристалл 5000».

Лаборатория «Полимерные композиционные материалы» — центр компетенции по термопластичным полимерным композиционным материалам (ТПКМ) в России. Оснащена современным оборудованием: установкой для получения однонаправленных термопластичных лент, установкой автоматизированной выкладки ленты, установкой безавтоклавной вакуумной консолидации, установкой ультразвуковой сварки ТПКМ, лабораторным горячий прессом.

Достижения в период с 2022 года по 1 марта 2025 года

• Выполнено > 70 проектов.
• Привлечено > 1, 8 млрд рублей навыполнение НИОКР и оказание научно-технологических услуг для высокотехнологичных промышленных организаций.
• 190 магистрантов прошли обучение по основным программам.
• ~ 3 тыс. инженеров прошли обучение в рамках программ дополнительного профессионального образования.
• Набор в магистратуру ПИШ СПбПУ стал самым многочисленным в России по направлению «прикладная механика».

Достижения в 2024 году

• Специалисты ПИШ СПбПУ по заказу Композитного дивизиона «Росатома» разработали опытно-промышленную технологию изготовления филаментов из непрерывного углеродного волокна на основе термопластов и поставили в «Росатом» установки сверхвысокой производительности (12 км филамента в час).

• По заказу компании «ТВЭЛ» специалисты инжинирингового центра ПИШ СПбПУ разработали цифровые двойники тепловыделяющих сборок водо-водяных ядерных реакторов. Также создали цифровые модели доставки комплексаразобщения селективной перфорации (РСП) к месту проведения работ в скважине, а также цифровые модели работы узлов комплекса РСП (перфоратора и пакер-пробки).

• Для Федора Конюхова был разработан и изготовлен оптимальный композитный обтекатель и проведены испытания модернизированного двухместного мотопаралета. На нем знаменитый путешественник установил мировой рекорд, достигнув Северного полюса.

• В кратчайшие сроки с помощью технологии цифровых двойников были разработаны и изготовлены опытные образцы БПЛА «Снегирь-1» и «Снегирь-1.5».

• ПИШ СПбПУ выиграла конкурс Федерального центра беспилотных авиационных систем и заключила контракт на оказание услуг по развитию системы построения виртуальных испытательных стендов и виртуальных испытательных полигонов, проведению цифровых испытаний элементов беспилотных летательных аппаратов на базе единой цифровой платформы разработки и применения цифровых двойников БАС.

Перспективы

ПИШ СПбПУ продолжит реализовывать программу развития, составленную в соответствии с требованиями федерального проекта «Передовые инженерные школы». Участники ПИШ продолжат развивать основное направление — цифровой инжиниринг и цифровые платформы, сосредоточившись на кастомизации и капитализации знаний, умений, навыков и разработок на цифровой платформе CML-Bench^®.