На кафедре «Атомные и тепловые станции» под руководством профессора, д.т.н. С.М. Дмитриева ведутся работы по обоснованию теплотехнической надежности и ресурсных характеристик основного и вспомогательного теплообменного оборудования ядерных энергетических установок с водо-водяными реакторами. В лабораториях кафедры проводятся исследования гидродинамики теплоносителя в перспективных тепловыделяющих сборках (ТВС) для реакторов различного типа. Результаты исследований позволили выявить особенности течения потока теплоносителя в характерных областях ТВС и разработать оптимальную конструкцию ТВС не только отечественных, но и зарубежных реакторных установок. Такие исследования необходимы для обоснования увеличения топливной кампании и мощности ядерных энергетических установок.
По инициативе С.М. Дмитриева была создана базовая лаборатория АО «ОКБМ Африкантов» в НГТУ им. Р.Е. Алексеева «Реакторная гидродинамика», которая объединила несколько научных направлений в интересах предприятия. В 2016 году в этой лаборатории был введен в эксплуатацию единственный в России, уникальный стенд исследования смешения потоков, который позволяет изучать течение теплоносителя с разными температурами и плотностями в реакторных установках. Изучение особенностей смешения теплоносителя в корпусах реакторов, проводимые на этом стенде, позволяют обосновывать безопасную эксплуатацию реакторных установок при различных режимах работы. Применение результатов исследований также дает возможность производить адаптацию и «настройку» программ трехмерного численного моделирования.
Исследования, проводимые на теплофизических стендах с параметрами теплоносителя, идентичными для ядерной энергетической установки (ЯЭУ), позволяют изучить новые конструкции форсированных парогенерирующих элементов ЯЭУ, обосновать их применимость и работоспособность. Работы, проводимые на этих стендах, направлены на изучение ресурса материалов теплообменного оборудования при термоциклических пульсациях с последующей корректурой методики расчета этого оборудования на прочность.
На компактном суперкомпьютере Cray CX1 с оперативной памятью 384 Гб и производительностью 1012 операций в секунду производится трехмерное расчетное моделирование гидродинамических и теплофизических процессов в теплообменном оборудовании. База данных результатов экспериментальных исследований, созданная сотрудниками кафедры, необходима для проведения верификации и валидации программ численного моделирования.
Изучение проблем применения тяжелых жидкометаллических теплоносителей в ядерной энергетике было начато под руководством Заслуженного деятеля науки РФ, профессора, д.т.н. А.В. Безносова. Сегодня данное направление возглавляет к.т.н. Бокова Татьяна Александровна. Научные исследования направлены на изучение проблем применения тяжёлых жидкометаллических теплоносителей в быстрых реакторах, в реакторах синтеза легких ядер (термоядерные реакторы), в системах теплоотвода от бланкета и дивертора, в ускорительно-управляемых системах (электроядерные реакторы). Были спроектированы и построены более 20-ти многоцелевых статических и циркуляционных стендов со свинцовым, свинец-висмутовым, свинец-литиевым, галлиевым теплоносителями. Последний из них - циркуляционный стенд ФТ-4 с расходом циркулирующего расплава свинца до 2000 т/ч при температуре 550°С - является одним из самых крупных в мире с этим теплоносителем.
Основные направления проводимых исследований на стенде ФТ-4:
- главные циркуляционные насосы реакторных контуров;
- теплообмен в среде тяжёлого жидкометаллического теплоносителя (ТЖМТ);
- специфичные аварийные ситуации в контурах с ТЖМТ (межконтурная неплотность парогенераторов, разуплотнение контура, поступление масла и др.);
- развитие технологий создания установок и оборудования для реакторов малой мощности на быстрых нейтронах БРС-ГПГ (быстрый реактор свинцовый и горизонтальный парогенератор), охлаждаемых тяжёлыми жидкометаллическими теплоносителями.
В 2006 и 2011 годах сотрудники кафедры А.Е. Хробостов и М.А. Легчанов стали победителями конкурсов на право получения грантов Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых. В 2014 году молодые ученые кафедры Д.Н. Солнцев и А.В. Варенцов стали победителями Общероссийского конкурса молодежных исследовательских проектов в области энергетики «Энергия молодости» (учредитель конкурса - Ассоциация «Глобальная энергия»).
На кафедре работает аспирантура и докторантура. 8 профессоров кафедры входят в состав двух объединенных (НГТУ и АО «ОКБМ «Африкантов») диссертационных советов по защите кандидатских и докторских диссертаций, в одном из которых профессор, д.т.н. Дмитриев С.М. является председателем.
