Scientific Work of the Department of Low Temperatures: Review on the 50th Anniversary. Part 2
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2025-6-123-133Keywords:
superfluid helium, U-shaped channel, liquid-vapor interface surface vibration, monodisperse filling, corpuscular cryogenic targets, thin jet disintegrationAbstract
The article presents the second part of the review of modern scientific works conducted by specialists of the NRU MPEI Department of Low Temperatures. For several decades, experimental studies under special conditions of ultra-low temperatures have led to interesting and unique results having practical and fundamental significance. Experiments and corresponding installations with superfluid helium, cryogenic corpuscular targets, and a liquid droplet radiator are described. It should be noted that, as in the previous part of the article, the processes under consideration occur in two–phase liquid-vapor systems, with a significant non-equilibrium in the transfer processes due to heat flux or the working area parameters. The development of experimental techniques, the construction of complex installations, and the analysis of experimental results lead to a further analytical analysis and solution of problems in various fields of physics and power engineering.
References
1. Спиридонов А.Г. Экспериментальное исследование теплоотдачи к сверхтекучему гелию: дис. … канд. техн. наук. М.: НИУ «МЭИ», 1981.
2. Лабунцов Д.А., Аметистов Е.В., Спиридонов А.Г. Исследование пленочного режима кипения сверхтекучего гелия // Теплоэнергетика. 1981. № 4. С. 18—20.
3. Крюков А.П., Медников А.Ф. Экспериментальное исследование кипения Не-II на шаре // Прикладная механика и техническая физика. 2006. Т. 47. № 6. С. 78—84.
4. Королев П.В., Крюков А.П. Движение сверхтекучего гелия в капилляре с паром при наличии продольного теплового потока // Вестник МЭИ. 2002. № 1. С. 43—46.
5. Крюков А.П., Королев П.В., Пузина Ю.Ю. Экспериментальное исследование кипения He-II внутри пористого тела // Прикладная механика и техническая физика. 2017. № 4. С. 126—134.
6. Korolev P.V., Kryukov A.P., Puzina Yu.Yu. Experimental Study of the Boiling of Superfluid Helium (He-II) in a Porous Body // J. Appl. Mechanics and Tech. Phys. 2017. V. 58(4). Pp. 679—686.
7. Puzina Yu.Yu., Kryukov A.P. The Dynamics of the Interfacial Surface of Helium II — Vapor in a U-shaped Channel // Thermophysics and Aeromechanics. 2023. V. 30(4). Pp. 751—762.
8. Анкудинов В.Б., Марухин Ю.А., Огородников В.П., Рыжков В.А. Технология получения монодисперсных сферических гранул // Металлург. 2019. № 6. С. 94—98.
9. Пузина Ю.Ю., Крюков А.П. Уменьшение амплитуды колебаний границы раздела фаз гелий II – пар при добавлении монодисперсной засыпки в U-образный канал, заполненный сверхтекучим гелием // Теплофизика и аэромеханика. 2024. Т. 31. № 4. С. 793—801.
10. Пузина Ю.Ю., Крюков А.П. Колебания межфазной поверхности гелий II – пар при движении в канале относительно большого диаметра // Вестник МЭИ. 2023. № 3. С. 138—144.
11. Пузина Ю.Ю., Крюков А.П. Сравнение колебаний границы раздела фаз гелий-II – пар в U-образном канале с монодисперсной засыпкой и без неё // Инженерно-физический журнал. 2024. Т. 97. № 7. С. 1727—1733.
12. Корняков И.А., Пузина Ю.Ю. Вырожденная паровая пленка при кипении He – II внутри пористой структуры // Вестник МЭИ. 2024. № 3. С. 89—98.
13. Бухаров А.В., Дмитриев А.С. Криогенные корпускулярные мишени в энергетике. М.: Изд-во МЭИ, 2013.
14. Бухаров А.В. и др. Криогенные корпускулярные мишени. Концепция и основная модель. Препринт МЭИ № 17—17. М.: Изд-во МЭИ, 2002.
15. Бухаров А.В. и др. Криогенные корпускулярные мишени. Генерация гранул водорода: расчет основных конструкционных элементов, экспериментальный стенд, тесты // Препринт ИТЭФ № 9—05. М.: Изд-во ИТЭФ, 2005.
16. Бухаров А.В. и др. Экспериментальная установка для получения твёрдых гранул водорода // Вестник МЭИ. 2006. № 2. С. 16—24.
17. Пат. № 2298890 РФ. Способ получения криогенной корпускулярной мишени и устройство для его осуществления / Бухаров А.В., Чернышев В.П., Чернецкий В.Д., Бюшер M. // Бюл. изобрет. 2007. № 13.
18. Pat. No. 102007017212.7-13 (German). Verfahren zur Verflüssigung eines Gases / Boukharov A.V., Büscher M.
19. Boukharov A.V., Kukanov S.I. Determination of Parameters of the Compelled Capillary Disintegration of Liquid Jets // J. Phys.: Conf. Series. 2019. V. 1421(1). P. 012042.
20. Boukharov A.V. e. a. Dynamics of Cryogenic Jets: Non-rayleigh Breakup and Onset of Nonaxisymmetric Motions // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 100. P. 174505.
21. Boukharov A.V. e. a. Production of Hydrogen, Nitrogen and Argon Pellets with the Moscow-jülich Pellet Target // Intern. J. Modern Physics E. Nuclear Phys. 2009. V. 18. Pp. 505—510.
22. Бухаров А.В., Гиневский А.Ф., Бурлакова А.Ю. Теплофизические проблемы криогенных корпускулярных мишеней // Вестник МЭИ. 2015. № 3. C. 35—41.
23. Бухаров А.В. Перспективы использования монодисперсных криогенных мишеней в новых ядерных технологиях // Ядерные технологии: от исследований к внедрению: Материалы VI науч.-техн. конф. с междунар. участием. Нижний Новгород: Нижегородский гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева, 2024. С. 69—70.
24. Vasiliev A.N. e. a. Search for New Forms of Matter in Antimatter-matter Interactions in the PANDA Experiment // Atomic Energy. 2012. V. 112. Pp. 129—138.
25. Boukharov A.V., Vishnevskii E.V. Using a Cryogenic Corpuscular Target for Experiments on Laser Acceleration of Charged Particles // Phys. Part. Nucl. Lett. 2018. V. 15. Pp. 839—845.
26. Boukharov A.V., Vishnevskii E.V. High Speed Cryogenic Monodisperse Targets // J. Physics: Conf. Series. 2017. V. 891. P. 012132.
27. Boukharov A.V., Ginevsky А.F., Vishnevsky E.V. Injection of High-speed Cryogenic Liquid Jets in a Vacuum // J. Phys.: Conf. Series. 2020. V. 1565. P. 012029.
28. Boukharov A.V., Korolev V.D. Use of Condensed Deuterium and Cryogenic Monodisperse Targets as Loads for Studying Megaampere Z-Pinches // Plasma Phys. Rep. 2022. V. 48. Pp. 493—511.
29. Erni W. e. a. Technical Design Report for the PANDA (Antiproton Annihilations at Darmstadt) Straw Tube Tracker: Strong Interaction Studies with Antiprotons // European Phys. J. A. 2013. V. 49(2). P. 25.
30. PANDA Phase One / Erni W. et al. // European Physical Journal A. 2021. V. 57. P. 184.
31. Бухаров А.В. Перспективы использования монодисперсных потоков для сброса избыточного тепла от космических установок большой мощности // Ядерные технологии: от исследований к внедрению: Материалы VI науч.-техн. конф. с междунар. участием. Нижний Новгород: Нижегородский гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева, 2024. С. 67—68.
32. Boukharov A.V., Konyukhov G.V., Konyukhov V.G. On the Problem of Re-jection of Low-potential Heat from High-power Space Systems // J. Engineering Phys. and Thermophys. 2020. V. 93. Pp. 16—27.
33. Бухаров А.В., Конюхов Г.В. Капельные холодильники-излучатели в космической энергетике. М.: Янус-К, 2021.
34. Бухаров.А.В., Блюдов А.В. Экспериментальная установка для получения монодисперсных потоков вязких жидкостей // Вестник МЭИ. 2006. № 4. С. 11—15.
35. Свид-во о регистрации № 2015619172 РФ. Программа для определения характеристик жидких струй и капель «JET-1» / Бухаров А.В., Куканов С.И.
36. Бухаров. А.В., Пепа С.В. Влияние вязкости жидкости на волновое число, соответствующее максимальной неустойчивости струи // Вестник МЭИ. 2014. № 2. С. 24—28.
37. Бухаров А.В., Вишневский Е.В. Использование монодисперсных мишеней для решения проблем ускорительной техники // Письма в ЭЧАЯ. 2018. Т. 15. № 7. С. 795—804.
---
Для цитирования: Анкудинов В.Б., Бухаров А.В., Макаров П.Г., Михайлова И.А., Ястребов А.К., Пузина Ю.Ю. Научная работа кафедры низких температур: обзор к 50-летнему юбилею. Часть 2 // Вестник МЭИ. 2025. № 6. С. 123—133. DOI: 10.24160/1993-6982-2025-6-123-133
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Spiridonov A.G. Eksperimental'noe Issledovanie Teplootdachi k Sverkhtekuchemu Geliyu: Dis. … Kand. Tekhn. Nauk. M.: NIU «MEI», 1981. (in Russian).
2. Labuntsov D.A., Ametistov E.V., Spiridonov A.G. Issledovanie Plenochnogo Rezhima Kipeniya Sverkhtekuchego Geliya. Teploenergetika. 1981;4:18—20. (in Russian).
3. Kryukov A.P., Mednikov A.F. Eksperimental'noe Issledovanie Kipeniya Ne-II na Share. Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika. 2006;47;6:78—84. (in Russian).
4. Korolev P.V., Kryukov A.P. Dvizhenie Sverkhtekuchego Geliya v Kapillyare s Parom pri Nalichii Prodol'nogo Teplovogo Potoka. Vestnik MEI. 2002;1:43—46. (in Russian).
5. Kryukov A.P., Korolev P.V., Puzina Yu.Yu. Eksperimental'noe Issledovanie Kipeniya He-II Vnutri Poristogo Tela. Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika. 2017;4:126—134. (in Russian).
6. Korolev P.V., Kryukov A.P., Puzina Yu.Yu. Experimental Study of the Boiling of Superfluid Helium (He-II) in a Porous Body. J. Appl. Mechanics and Tech. Phys. 2017;58(4):679—686.
7. Puzina Yu.Yu., Kryukov A.P. The Dynamics of the Interfacial Surface of Helium II — Vapor in a U-shaped Channel. Thermophysics and Aeromechanics. 2023;30(4):751—762.
8. Ankudinov V.B., Marukhin Yu.A., Ogorodnikov V.P., Ryzhkov V.A. Tekhnologiya Polucheniya Monodispersnykh Sfericheskikh Granul. Metallurg. 2019;6:94—98. (in Russian).
9. Puzina Yu.Yu., Kryukov A.P. Umen'shenie Amplitudy Kolebaniy Granitsy Razdela Faz Geliy II – Par pri Dobavlenii Monodispersnoy Zasypki v U-obraznyy Kanal, Zapolnennyy Sverkhtekuchim Geliem. Teplofizika i Aeromekhanika. 2024;31;4:793—801. (in Russian).
10. Puzina Yu.Yu., Kryukov A.P. Kolebaniya Mezhfaznoy Poverkhnosti Geliy II – Par pri Dvizhenii v Kanale Otnositel'no Bol'shogo Diametra. Vestnik MEI. 2023;3:138—144. (in Russian).
11. Puzina Yu.Yu., Kryukov A.P. Sravnenie kolebaniy Granitsy Razdela Faz Geliy-II – Par v U-obraznom Kanale s Monodispersnoy Zasypkoy i bez Nee. Inzhenerno-fizicheskiy Zhurnal. 2024;97;7:1727—1733. (in Russian).
12. Kornyakov I.A., Puzina Yu.Yu. Vyrozhdennaya Parovaya Plenka pri Kipenii He – II Vnutri Poristoy Struktury. Vestnik MEI. 2024;3:89—98. (in Russian).
13. Bukharov A.V., Dmitriev A.S. Kriogennye Korpuskulyarnye Misheni v Energetike. M.: Izd-vo MEI, 2013. (in Russian).
14. Bukharov A.V. i dr. Kriogennye Korpuskulyarnye Misheni. Kontseptsiya i Osnovnaya Model'. Preprint MEI № 17—17. M.: Izd-vo MEI, 2002. (in Russian).
15. Bukharov A.V. i dr. Kriogennye Korpuskulyarnye Misheni. Generatsiya Granul Vodoroda: Raschet Osnovnykh Konstruktsionnykh Elementov, Eksperimental'nyy Stend, Testy. Preprint ITEF № 9—05. M.: Izd-vo ITEF, 2005. (in Russian).
16. Bukharov A.V. i dr. Eksperimental'naya Ustanovka dlya Polucheniya Tverdykh Granul Vodoroda. Vestnik MEI. 2006;2:16—24. (in Russian).
17. Pat № 2298890 RF. Sposob Polucheniya Kriogennoy Korpuskulyarnoy Misheni i Ustroystvo dlya Ego Osushchestvleniya. Bukharov A.V., Chernyshev V.P., Chernetskiy V.D., Byusher M. Byul. izobret. 2007;13. (in Russian).
18. Pat. No. 102007017212.7-13 (German). Verfahren zur Verflüssigung eines Gases. Boukharov A.V., Büscher M.
19. Boukharov A.V., Kukanov S.I. Determination of Parameters of the Compelled Capillary Disintegration of Liquid Jets. J. Phys.: Conf. Series. 2019;1421(1):012042.
20. Boukharov A.V. e. a. Dynamics of Cryogenic Jets: Non-rayleigh Breakup and Onset of Nonaxisymmetric Motions. Phys. Rev. Lett. 2008;100:174505.
21. Boukharov A.V. e. a. Production of Hydrogen, Nitrogen and Argon Pellets with the Moscow-jülich Pellet Target. Intern. J. Modern Physics E. Nuclear Phys. 2009;18:505—510.
22. Bukharov A.V., Ginevskiy A.F., Burlakova A.Yu. Teplofizicheskie Problemy Kriogennykh Korpuskulyarnykh Misheney. Vestnik MEI. 2015;3:35—41. (in Russian).
23. Bukharov A.V. Perspektivy Ispol'zovaniya Monodispersnykh Kriogennykh Misheney v Novykh Yadernykh Tekhnologiyakh. Yadernye Tekhnologii: ot Issledovaniy k Vnedreniyu: Materialy VI Nauch.-tekhn. Konf. s Mezhdunar. Uchastiem. Nizhniy Novgorod: Nizhegorodskiy Gos. Tekhn. Un-t im. R.E. Alekseeva, 2024:69—70. (in Russian).
24. Vasiliev A.N. e. a. Search for New Forms of Matter in Antimatter-matter Interactions in the PANDA Experiment. Atomic Energy. 2012;112:129—138.
25. Boukharov A.V., Vishnevskii E.V. Using a Cryogenic Corpuscular Target for Experiments on Laser Acceleration of Charged Particles. Phys. Part. Nucl. Lett. 2018;15:839—845.
26. Boukharov A.V., Vishnevskii E.V. High Speed Cryogenic Monodisperse Targets. J. Physics: Conf. Series. 2017;891:012132.
27. Boukharov A.V., Ginevsky A.F., Vishnevsky E.V. Injection of High-speed Cryogenic Liquid Jets in a Vacuum. J. Phys.: Conf. Series. 2020;1565:012029.
28. Boukharov A.V., Korolev V.D. Use of Condensed Deuterium and Cryogenic Monodisperse Targets as Loads for Studying Megaampere Z-Pinches. Plasma Phys. Rep. 2022;48:493—511.
29. Erni W. e. a. Technical Design Report for the PANDA (Antiproton Annihilations at Darmstadt) Straw Tube Tracker: Strong Interaction Studies with Antiprotons. European Phys. J. A. 2013;49(2):25.
30. PANDA Phase One. Erni W. e. a. European Physical Journal A. 2021;57:184.
31. Bukharov A.V. Perspektivy Ispol'zovaniya Monodispersnykh Potokov dlya Sbrosa Izbytochnogo Tepla ot Kosmicheskikh Ustanovok Bol'shoy Moshchnosti. Yadernye Tekhnologii: ot Issledovaniy k Vnedreniyu: Materialy VI Nauch.-tekhn. Konf. s Mezhdunar. Uchastiem. Nizhniy Novgorod: Nizhegorodskiy Gos. Tekhn. Un-t im. R.E. Alekseeva, 2024:67—68. (in Russian).
32. Boukharov A.V., Konyukhov G.V., Konyukhov V.G. On the Problem of Re-jection of Low-potential Heat from High-power Space Systems. J. Engineering Phys. and Thermophys. 2020;93: 16—27.
33. Bukharov A.V., Konyukhov G.V. Kapel'nye Kholodil'niki-izluchateli v Kosmicheskoy Energetike. M.: Yanus-K, 2021. (in Russian).
34. Bukharov.A.V., Blyudov A.V. Eksperimental'naya Ustanovka dlya Polucheniya Monodispersnykh Potokov Vyazkikh Zhidkostey. Vestnik MEI. 2006;4:11—15. (in Russian).
35. Svid-vo o Registratsii № 2015619172 RF. Programma dlya Opredeleniya Kharakteristik Zhidkikh Struy i Kapel' «JET-1». Bukharov A.V., Kukanov S.I. (in Russian).
36. Bukharov. A.V., Pepa S.V. Vliyanie Vyazkosti Zhidkosti na Volnovoe Chislo, Sootvetstvuyushchee Maksimal'noy Neustoychivosti Strui. Vestnik MEI. 2014;2:24—28. (in Russian).
37. Bukharov A.V., Vishnevskiy E.V. Ispol'zovanie Monodispersnykh Misheney dlya Resheniya Problem Uskoritel'noy Tekhniki. Pis'ma v ECHAYA. 2018;15;7:795—804. (in Russian)
---
For citation: Ankudinov V.B., Bukharov A.V., Makarov P.G., Mikhailova I.A., Yastrebov A.K., Puzina Yu.Yu. Scientific Work of the Department of Low Temperatures: Review on the 50th Anniversary. Part 2. Bulletin of MPEI. 2025;6:123—133. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2025-6-123-133
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
