«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Павел Анатольевич Ушаков

Доктор технических наук, профессор Павел Анатольевич Ушаков родился 30 августа 1927 года в семье врачей. Отец, Анатолий Павлович, как раз в год рождения сына был назначен начальником Камышинской районной центральной больницы и одновременно заведующим хирургическим отделением. Мама, Анна Павловна, – терапевт.

Поселились они в деревянном доме на высоком берегу реки Волги, откуда открывалась бескрайняя водная гладь. На спор с мальчишками переплывал Волгу, вода в ней даже в летнее время была холодная. Обратно возвращался после отдыха. Родители, понятно, не знали об этом.

1941 год – война. Отца мобилизовали организовывать военный госпиталь. До 1945 г. военный хирург А.П. Ушаков стоял за операционным столом по 10–12 часов, возвращая бойцов к жизни. Однажды потерял сознание и уже больше не вернулся к любимой профессии. Уехал в Москву на операцию. В 1946 г. отец умер и похоронен в Москве.

В 1942-1943 гг. семья находилась в эвакуации в Чувашии. Затем – возвращение в Камышин. Мама вернулась к обязанностям врача-терапевта.

Павел Анатольевич мечтал стать летчиком. Тогда многие мальчишки бредили этой профессией и знали все существующие самолеты, различая их по гулу. В 1944 г. он окончил Сталинградскую (в Камышине) планерную школу. Но ему не суждено было стать летчиком – подвело зрение. Зачетную книжку и листок (буквально листок) об окончании школы планеристов он хранил всю жизнь.

В 1945 г. Павел Анатольевич уезжает в Москву (где уже училась сестра Ирина) и поступает в МЭИ на энергомашиностроительный факультет. В институте организуется физико-энергетический факультет, на который он переходит с группой однокурсников. На этом факультете их готовили для работы в области атомной энергетики. Учиться здесь было намного сложнее, но и стипендия была выше.

Что отличало их поколение? Все они хорошо знали классическую литературу, нашу и зарубежную, увлекались музыкой. Хотя с деньгами было «туго», ходили в музеи и театры, даже учились в школе танцев. Павел Анатольевич был участником физкультурных парадов в Дни Победы на Красной площади.

Вместе с Павлом Анатольевичем окончили МЭИ Б.Ф. Громов (неизменный староста группы, очень требовательный, но сумевший ее сплотить), И.М. Гусаков, М.Х.Г. Ибрагимов, М.Е. Минашин, Г.И. Тошинский и единственная женщина в группе – В.Я. Свириденко. Все они приехали в 1951 г. работать в ФЭИ. Павел Анатольевич прибыл в Обнинск вместе с женой А.А. Борисовой.

Павел Анатольевич был принят инженером. Вскоре он организовал группу, выполнившую ряд работ для первой очереди здания 170. Затем группа выросла в крупную теплофизическую лабораторию. Научный путь П.А. Ушакова формировался под влиянием академика А.И. Лейпунского и будущего академика В.И. Субботина. И по рекомендации А.И. Лейпунского в 1956 г. П.А. Ушаков возглавил лабораторию №22.

В 1970 г. П.А. Ушаков избирается по конкурсу заведующим научным отделом, в составе отдела – четыре лаборатории, руководили которыми А.В. Жуков, Б.Н. Габрианович, Ю.С. Юрьев и Н.М. Турчин.

За научные достижения П.А. Ушаков награжден орденами «Знак Почета» и Трудового Красного Знамени. Ему присвоено звание «Заслуженный деятель науки РФ».

С 1995 года П.А. Ушаков – главный научный сотрудник. Он продолжал заниматься делом, которому посвятил всю свою жизнь – теорией моделирования сложных теплофизических процессов в ядерных энергетических установках с жидкометаллическим охлаждением.

Павел Анатольевич Ушаков, по существу, является основателем научной школы ФЭИ в области теплообмена в ядерных энергетических установках (ЯЭУ), охлаждаемых жидким металлом. Созданный и руководимый П.А. Ушаковым коллектив выполнил комплексные расчетно-теоретические и экспериментальные исследования по проблемам теплогидравлики ЯЭУ с жидкометаллическими теплоносителями, которые стали основополагающими для обоснования работоспособности и надежности жидкометаллических реакторов для военно-морского флота, космоса, исследовательских (БР-5, БР-10, БОР-60) и энергетических реакторов на быстрых нейтронах (БН-350, БН-600, БН-800, БН-1600).

Оригинальные методы измерений с использованием микротермопар, специальных датчиков динамического и полного напора, уточненных характеристик трубок Престона позволили выполнить широкий круг гидродинамических и тепловых экспериментов фундаментального и прикладного характера.

Так, выполненные Павлом Анатольевичем эксперименты показали возможность моделирования гидродинамики несжимаемых сред (воды, жидких металлов) в опытах с воздухом. Также впервые была экспериментально доказана квазиуниверсальность профилей скорости и температуры жидкометаллических теплоносителей на нормалях к стенкам сложных каналов, что позволило создать простые методики расчета гидродинамики и теплообмена в активных зонах ЯЭУ с жидкометаллическим охлаждением.

До сих пор бытует заблуждение, что весьма высокая теплопроводность жидких металлов должна выравнивать неравномерности температур. Но Павлом Анатольевичем было показано, что это справедливо лишь для неподвижных жидких металлов, эквивалентных твердым телам. Экспериментальные и расчетные исследования указали на существенное влияние на температурные поля и теплоотдачу от твэлов их теплофизических свойств, а, соответственно, на необходимость учета теплофизических свойств твэлов при проведении модельных экспериментов и расчетов ЯЭУ. Разработанная П.А. Ушаковым теория «приближенного теплового моделирования твэлов», расположенных в правильных решетках, позволила, в частности, моделировать твэлы многослойными или однослойными трубками с электрообогревом изнутри. Все полученные на основе экспериментов и расчетов обобщения, рекомендации и формулы для характеристик теплоотвода в активных зонах ядерных реакторов учитывают теплофизические свойства твэлов через критерий теплового подобия, введенный П.А. Ушаковым. На основе этих исследований была показана возможность создания активных зон реакторов космического назначения с плотной упаковкой твэлов.

Под руководством П.А. Ушакова создана уникальная экспериментальная база для исследования теплообмена в активных зонах и узлах оборудования ЯЭУ с жидкометаллическим охлаждением различного назначения. И в настоящее время ГНЦ РФ-ФЭИ является ведущим институтом в России и одним из немногих в мире, где могут проводиться эти исследования.
П.А. Ушаков умел прекрасно организовать кооперацию исследователей и конструкторов из различных организаций (ЦКТИ, ОКБМ, ОКБ "Гидропресс", НПО "Красная звезда" и др.) при решении самых сложных технических проблем. Так было, например, при разработке напорных коллекторов.

В конце 80-х – начале 90-х гг. прошедшего столетия акцент в теплогидравлических исследованиях ЯЭУ с жидкометаллическим охлаждением был сделан на исследовании проблем безопасности – изучении аварийных ситуаций, поиске путей повышения запасов безопасности ядерных реакторов.

Одной из наиболее серьезных проблем в этой области, стоящих на повестке дня, является отвод остаточного энерговыделения в быстрых реакторах посредством естественной конвекции в верхней камере с использованием специальных погружных теплообменников. Российский опыт по исследованию таких систем пока невелик, но без них вряд ли можно будет обойтись в реакторах следующего поколения. Последние годы своей работы П.А. Ушаков посвятил, главным образом, изучению этой проблемы, акцентируя внимание на экспериментальном и численном моделировании отвода тепла естественной конвекцией в верхних камерах быстрых реакторов при их аварийном останове, теории моделирования сложных теплогидравлических процессов при смешении разнотемпературных потоков теплоносителей.

Творческое наследие Павла Анатольевича – 3 монографии, свыше 160 печатных научных работ. Избранные труды Павла Анатольевича опубликованы в специально подготовленном к 75-летию со дня его рождения сборнике "Теплогидравлические исследования жидкометалличеких реакторов". Многие из его работ и в настоящее время не устарели: половина материалов так и остается непревзойденной, а вторая только отчасти уточнена.

Павел Анатольевич был очень трудолюбив и скромен. Он служил науке искренне, не ради корысти. Сколько времени и усилий пришлось потратить коллегам, руководству теплофизиков и партийной организации, чтобы убедить его написать кандидатскую диссертацию, когда результатов его работ хватало уже на две докторских. Только в 1970 г. он стал кандидатом наук, зато доктором – уже через три года.

П.А. Ушаков был прекрасным начальником отдела. При жестком штатном расписании и четких регламентах начальники отделов и лабораторий были практически лишены возможности материально поощрять своих лучших специалистов, поднять им зарплату, но Павел Анатольевич даже пресловутую балльную систему подведения итогов соцсоревнования разумно использовал так, что ни одна лаборатория не чувствовала себя обиженной. Он был спокойным начальником, не мешал работать, не дергал людей, доверял им. И команда у него в отделе была не суетная, все самостоятельные люди – начальники лабораторий Б.Н. Габрианович, А.В. Дробышев, А.В. Жуков, Н.М. Турчин, Ю.С. Юрьев.

Павел Анатольевич имел авторитет и за пределами института. Это был не только научный авторитет. С каким интересом ждали и слушали его выступления на партийных и производственных собраниях! И вовсе не потому, что он выступал с критикой или с "жареными" фактами. Просто он говорил конкретные и разумные вещи, а не лозунги и декларации. И в загранкомандировках за ним были как за каменной стеной: очень уважаемый, солидный, доброжелательный, пунктуальный... И пива любил попить, и песен знал много, и общаться с ним было одно удовольствие!

Еще одна характерная черта Павла Анатольевича – он совершенно не терпел неряшливости в работе, был человеком высокой культуры. Его научно-технические отчеты 1950–1960-х гг. приятно полистать и сейчас: четкий и аккуратный графический материал, каллиграфически вписанные математические формулы, ни одной опечатки в тексте, ни одной закрученной фразы, четкая рубрикация разделов, конкретные выводы, точная библиография. Эти отчеты – образец для оформителей. Многие из них оформлены им лично, другие ближайшими его сотрудниками – Н.Ф. Козловым, Е.А. Барышниковой.

Он сам неплохо владел кистью, плакатным пером и просто пером – то есть авторучкой, был начитан и эрудирован. Вероятно, именно поэтому всю жизнь его общественной работой была стенная печать. Он был редактором первой институтской стенгазеты "Вперед", которая потом стала городской газетой, первым редактором стенгазеты отделения "Теплофизик", ответственным за стенную печать в институте от парткома ФЭИ.
Хороший художественный вкус и высокая общая культура делали Павла Анатольевича авторитетом в этом деле. Поэтому его приглашали в различные художественные советы, в частности, он курировал архитектурный облик первого строящегося на промплощадке института корпуса для теплофизиков – ТФК-1. Павел Анатольевич увлекался и собирал красивые, изящные, оригинальные значки. Он любил живопись и графику, стихи и музыку, особенно оперетту.
Несмотря на широкий спектр работ, выполненных под руководством и при непосредственном участии Павла Анатольевича, теплофизическое обоснование жидкометаллических реакторов нельзя считать исчерпанным, так как появились новые проекты, повышены требования к экономическим показателям и безопасности ядерных реакторов.
Дело Павла Анатольевича продолжается новым поколением учёных-теплофизиков в области гидродинамики и теплообмена в жидких металлах. В числе его учеников и последователей как ныне работающие в институте ученые, к которым причисляет себя и автор статьи, – профессора А.В. Жуков, Ю.С. Юрьев, доктора технических наук Ю.Д. Левченко, Б.Н. Габрианович, кандидаты технических наук Г.П. Богословская, А.В. Дробышев, В.А. Ухов, Ю.П. Трубаков, так и специалисты в других организациях – профессора С.М. Дмитриев (Нижегородский государственный технический университет), О.В. Митрофанова (МИФИ) и многие другие. Во все времена жизни П.А. Ушаков тесно сотрудничал с родной для него кафедрой Теплофизики МИФИ, был в курсе дел и проблем. Являясь бессменным председателем ГЭК, он выпустил в жизнь не одно поколение мифистов-теплофизиков, передавая им свое душевное тепло и творческое горение.

Основные публикации П.А. Ушакова

  1. Анализ применимости средних коэффициентов теплообмена для расчета теплообменников. В сб. Жидкие металлы, М.: Атомиздат, 1967, с. 204-210
  2. Приближенное тепловое моделирование цилиндрических тепловыделяющих элементов. В сб. Жидкие металлы, М.: Атомиздат, 1967, с. 137-148.
  3. Расчет гидродинамических и тепловых характеристик пучков твэлов. В сб. Труды ФЭИ, М.: Атомиздат, 1972, с. 263.
  4. Расчет гидродинамических характеристик при продольном обтекании жидкостью правильных решеток стержневых твэлов // Теплофизика высоких температур, т. 12, №1, 1974, с. 103-110.
  5. Расчет температурных полей пучков твэлов в осевых турбулентных потоках теплоносителей с исчезающе малыми числами Прандтля // Теплофизика высоких температур, т. 12, №4, 1974, с. 755-764.
  6. Влияние эксцентриситета на гидродинамические характеристики кольцевых каналов. // Теплофизика высоких температур, т. 14, №1, 1976, с. 108-111.
  7. Проблемы гидродинамики и теплообмена в активных зонах быстрых реакторов. В Сб. Докладов СЭВ, Изд. КАЭ ЧССР, Прага-5, Збраслав, т. 1, 1978, с. 14-35.
  8. Теплогидравлические характеристики жидкометаллического теплоносителя в стационарных условиях. В сб. Итоги науки и техники, серия Тепло- и Массообмен, М.: ВИНИТИ, М.: 1982, с. 6-47.
    Теплогидравлические исследования жидкометаллических реакторов // Атомная энергия, 1996, т. 80, вып. 5., с. 365-374.
  9. Исследования гидродинамики и теплообмена для реакторов, охлаждаемых сплавом свинец-висмут. // Доклад на международной конференции по тяжелым теплоносителям в ядерной технологии, Обнинск, 5-8 октября, 1998.

Ф.А. Козлов, Ю.В. Фролов
(Из книги: «Кристалл Субботина. К 90-летию со дня рождения академика РАН В.И. Субботина» – Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2009)