Ученые СПбГЭТУ «ЛЭТИ» при поддержке ИВиС ДВО РАН разработали установку для исследования извержении вулканов. Она необходима для изучения последствий извержения вулканов и поведения вулканической магмы, которая осложнена экстремальными условиями внутри и вокруг вулкана. Таким образом, установка станет новым методом исследования процессов, происходящих при извержении.
В России на сегодняшний день находится 170 активных вулканов. Их извержение может повредить инфраструктуру местности, а выбросы пепла и газов загрязняют атмосферу, воду и почву, вызывая проблемы с дыханием у людей.
Несколько лет назад директор Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения РАН, член-корреспондент РАН Алексей Озеров предложил сотрудникам ЛЭТИ разработать устройство для получения расплава магмы. С его помощью ученые смогут моделировать движение газов под кратером вулкана и выбросы бомб из расплава магмы в разных режимах.
На первом этапе исследователи ЛЭТИ подобрали материалы и конструкции печи с холодным тиглем (ИПХТ) так, чтобы обеспечить долговременное удержание расплава магмы действующего Ключевского вулкана Камчатки при температуре около 2500 °С и мощности установки 100 кВт. Также они получили параметры всех элементов установки: холодного тигля, индуктора и барботера для подачи газа. После чего был разработан прототип для проведения пилотных испытаний, после которых ученые разработали индукционную печь высотой расплава магмы 64 см и температурой до 2400 градусов.
«Проведенные эксперименты показали, что физическое моделирование дегазации — освобождения от газа — расплава вулканической породы в разработанной установке способно приблизить исследователей к реальным условиям извержения вулканов. Это позволит более точно изучать вулканические процессы». — рассказал руководитель лаборатории ИПХТ, к.т.н., доцент кафедры ЭТПТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дмитрий Лопух.
Все тесты по ИПХТ магмы проводились в ЛЭТИ при изучении стартового нагрева магмы (запуска печи), выбора частоты тока установки и температуры плавления, оценки свойств расплава для математического моделирования и донного барботажа расплава газом.
С коллегами из РАН ученые проведут эксперименты с сейсмическими приборами для измерения вибраций и толчков, возникающих при выбросе магмы из холодного тигля, а также быстродействующих видеокамер, которые смогут проводить скоростную видеосъемку во время этих процессов. Также в рамках исследований планируется регулировать и контролировать подачу газа, от которого зависят режимы выброса магмы из ванны расплава. В перспективе результаты работы могут быть использованы для предсказания извержений вулканов.
Индукционная печь для плавки вулканической породы получила патент РФ в 2023 году. Результаты исследований по плавке вулканических пород в индукционной печи с холодным тиглем опубликованы в научном журнале Russian Electrical Engineering. Работа по математическому моделированию и успешному запуску печи ИПХТ для изучения дегазации расплава вулканической магмы выполнена в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект «Наука и университеты»).
