Исследователь и руководитель
По окончании подготовительных курсов при Московском механическом Институте Наркомата боеприпасов (в дальнейшем реорганизован в Инженерно-физический Институт) я поступил на 1-й курс на факультет «Точная механика». Проучившись 1,5 года, я понял, что эта специальность не для меня и перевелся на химический факультет МГУ, и закончил его по кафедре «Коллоидная химия», которую возглавлял академик П. А. Ребиндер. После окончания МГУ я был принят в аспирантуру Института Физической химии АН СССР в отдел «Дисперсные системы», которую закончил через 3 года, защитив диссертацию на степень канд. хим. наук и был оставлен в Институте для продолжения работы. К концу 4-го года я понял, что дальнейшего продвижения по службе не предвидится и стал искать новое место работы.
Встретив знакомую, узнал от нее, что при Московском электродном заводе (МЭЗ) формируется новая организация. Получив телефон пом. директора по режиму и кадрам, созвонился с ним, и он представил меня директору МЭЗ Вяткину Семену Ерофеичу. При этом выяснилось, что при МЭЗ в середине 1959 года было организовано ОКТБ (особое конструкторско-технологическое бюро), которое в дальнейшем должно было преобразоваться в НИИ. Директор МЭЗ Вяткин С. Е. встречался и разговаривал с каждым желающим поступить. При этом он интересовался специальностью, почему хочет перейти на работу в ОКТБ, его социальными условиями и пр., после чего направлял в то или иное отделение на определенную должность. Мне была предложена приличная должность с соответствующей оплатой, и я приступил к работе в ОКТБ с 1 февраля 1960 г.
Изделия из искусственного графита крупных размеров, в основном электроды, и большими тиражами начали производить в конце 19 столетия, когда появилась возможность получать в достаточно больших количествах дешевую электроэнергию. В СССР такие материалы впервые были получены на Московском электродном заводе (МЭЗ), который вступил в строй в 1932 г. К началу 40 гг. появилась необходимость в искусственных графитах для нужд атомной промышленности и ракетостроения. Эти графиты, конструкционного назначения, должны были отличаться от электродного графита плотностью, прочностью и чистотой. Сознавая необходимость в недалеком будущем получения чистого графита для нужд атомного проекта, в 1940 г. на МЭЗ обратились ученые атомщики, в числе которых был И. В. Курчатов, с просьбой разработать графит с содержанием зольных примесей не более сотых долей процента. Это предложение на заводе не нашло поддержки, так как такая технология отсутствовала, а ее разработка требовала значительных усилий.
Но в 1943 г. МЭЗ, распоряжением Правительства СССР, было дано задание в короткие сроки разработать технологию и изготовить опытную партию графитированных блоков высокой чистоты и плотности для атомного промышленного реактора. В том же 1943 г. было выпущено постановление Правительства о строительстве в г. Москве завода по производству искусственного графита конструкционного назначения для атомной промышленности, который получил номер 523. Директором нового завода был назначен С. Е. Вяткин. Под строительство завода была выделена площадка за кольцевой железной дорогой вдоль Владимирского (Энтузиастов) шоссе, площадью несколько гектаров. Проект завода и его строительство затруднялось сжатыми сроками исполнения, отсутствием проектного задания и данных об оборудовании, а также не отработанной технологией. Были известны только требования к выпускаемым изделиям: их форма, вид, основные свойства и количество. В короткие сроки площадка, выделенная заводу, была освоена, и на ней были построены основные цеха получения заготовок и их обжига, графитации, механической обработки изделий, а также вспомогательные цеха: механический, электроцех и др. В дальнейшем строительство непрерывно продолжалось, как промышленного назначения, так и в социальной сфере.
На МЭЗ существовала сильная Центральная заводская лаборатория (ЦЗЛ), укомплектованная инициативными инженерами-технологами, склонными к научной работе в области углеродных материалов (Г. К. Банников, В. Г. Белогорский и др.). Поэтому с задачей, поставленной МЭЗ распоряжением Правительства СССР, завод справился в короткий срок. Для очистки графита Г. К. Банниковым, которому присвоили звание «главного конструктора», было предложено совместить процесс графитации и очистки путем подачи хлора в графитировочную печь. Для увеличения прочности применили пропитку заготовок каменноугольным пеком с последующим обжигом. Эксперименты по отработке технологии проводились в производственных условиях. За эту работу группа работников МЭЗ (Г. К. Банников, В. Н. Маслов, А. В. Котиков), а также сотрудники треста «Союзэлектрод» Н. И. Александров и ИАЭ В. В. Гончаров были награждены Сталинской премией. Для определения чистоты реакторного графита на заводе была собрана и задействована с помощью ИАЭ специальная установка. На установке проверялась каждая партия реакторного графита перед поставкой.
К этому времени завод №523 был построен, укомплектован оборудованием, из внутренних запасов и частично из поставляемого по репарациям из Германии, и запущен. Пуск завода и выпуск первой партии был осуществлен мастерами и инженерами МЭЗ совместно с сотрудниками завода №523. Уже в 1946 г. заводом №523 была выпущена первая партия блоков графита для промышленного реактора размером 1002х500 мм, отвечающего требованиям атомной промышленности по плотности, прочности и чистоте, из которых был собран первый атомный реактор. Об этом свидетельствовали памятные доски, выполненные из графита, и укрепленные на стенах цехов, в которых его выпускали и механически обрабатывали. Эти доски существовали до 90 гг., т.е. до прекращения работы завода.
Со стороны потребителей углеродных изделий были нарекания на их качество. На правительственном совещании по этому вопросу С. Е. Вяткин обратил внимание, что тогда как другие вопросы, связанные с атомной промышленностью и космосом, решают многочисленные институты и конструкционные бюро, вопросы качества углеродных материалов приходится решать силами десятка инженеров и техников ЦЗЛ МЭЗ. В недалеком будущем возникнут новые требования к углеродным материалам в связи с усложнением условий эксплуатации деталей и узлов механизмов, которые также будут решаться малыми силами. На этом совещании было принято решение об образовании Института конструкционных материалов на основе графита для решения этих вопросов.
До принятия окончательного решения об организации Института при МЭЗ было организовано ОКТБ, на базе которого в дальнейшем и был создан НИИграфит. Структура ОКТБ состояла из исследовательских отделений и управленческих отделов. Начальником ОКТБ был назначен А. М. Сигарев, который ранее был начальником ЦЗЛ МЭЗ. В ОКТБ были переведены некоторые работники ЦЗЛ, а также шел интенсивный набор сотрудников из других отраслевых и академических Институтов. В основном, приходили молодые люди в возрасте до 35 лет, наличие ученой степени было весьма желательно. В ОКТБ были отделения технологического профиля: сырья, плотных, пористых, антифрикционных, чистых и пиролитических углеродных материалов. Кроме того, были отделения по изучению свойств углеродных материалов: прочностных, теплофизических, химических, а также рентгеноструктурного анализа и информации. Многие отделения возглавили сотрудники, имеющие ученые степени.
Отделения ОКТБ располагались на 1-ом и 2-ом этаже главного корпуса, на 3-ем помещались конструкторское бюро и управление МЭЗ. К работе в ОКТБ были привлечены в качестве консультантов известные профессора, имевшие опыт работы в области графита и углеродных материалов: В. И. Касаточкин, В. С. Веселовский, К. И. Сысков, В. В. Тарасов. В связи с тем, что новые сотрудники в массе были мало осведомлены в технологии искусственного графита, к каждому отделению были прикреплены сотрудники завода для ознакомления с производством и введения в курс дела. К отделению плотных материалов, в котором я начинал работу, был прикреплен нач. 2-го цеха А. П. Лавров. Лавров провел меня одного, так как я отстал от сотрудников отделения, и показал всё производство от начала приемки кокса до фильтров на крыше.
Первое время планов работы от начальства не поступало, и в отделениях проводили работу в соответствии с имеющимся опытом и личными интересами. Однако, план работы на квартал надо было представить в технический отдел и в конце квартала отчитаться за проделанную работу. Все работы велись под грифом «секретно» и в конце квартала писался отчет. Печатание отчета и изготовление других материалов было четко налажено и время их печатания занимало 2-3 дня. Я провел две работы. Одна по применению поверхностно-активных веществ при смешении и формировании образцов. Другая работа была по выявлению влияния промежуточных графитаций после каждой пропитки и обжига, а также геометрии заготовок на формирование их плотности. Эта работа послужила теоретическим обоснованием в сопроводительной записке при представлении работы (получение углеродного материала высокой плотности) на Государственную премию.
При получении брака или продукции, не полностью соответствующей требованиям качества на заводе, сотрудники ОКТБ выходили в смены и в соответствии со своей специализацией отмечали параметры технологического процесса. Такой дополнительный контроль положительно сказывался на ходе получения материалов, и через некоторое время устранялись причины появления брака. Кроме того, сотрудники ОКТБ предлагали новые методы контроля. Так, наше отделение предложило метод оценки качества массы перед прессованием. Быстро был изготовлен необходимый прибор и проведены замеры пластичности массы перед прессованием. Такие выходы сотрудников ОКТБ на завод и непосредственное их участие в производственном процессе способствовало освоению технологии искусственного графита.
В структуре ОКТБ было конструкторское бюро, которое очень оперативно проектировало новое оборудование по заказам отделений. Наличие механического и электроцеха давало возможность реализовать идею от сдачи заказа на проектирование до изготовления в металле в короткие сроки. Заказы на проектирование принимались в виде наброска (эскиза) аппарата и небольшой пояснительной записки к нему. Проектирование проводилось в течение месяца или двух, следующих за месяцем заказа. Изготовление в металле также исполнялось в течение одного-двух месяцев. Таким образом, за четыре-пять месяцев, в зависимости от сложности заказа, можно было получить готовый аппарат и приступить к работе с его использованием.
В октябре 1960 г. постановлением Правительства РСФСР был создан институт 1-й категории НИИграфит с опытным заводом. Институт начал функционировать с 01 января 1961 г. Структура Института состояла из лабораторий, управления и включала опытный завод, в качестве, которого был задействован бывший завод №523, отделенный от МЭЗ, с которым он был слит в 1954 г. Были образованы несколько лабораторий по 20-40 сотрудников. В основном, лаборатории Института были созданы на базе отделений ОКТБ, но также было создано несколько новых. Так, например, была создана крупная лаборатория «рулевых материалов», в которой было четыре отделения, которыми руководили начальники отделений -старшие научные сотрудники. В таком составе Институт работал до середины 1961 г., а в июле 1961 г. лаборатории объединили в отделы по 3-4 лаборатории в каждом. Некоторые отделы были образованы не сразу после организации Института. Так отдел №4 «Технологии углеродных материалов» в конце 1961 г., отдел №9 «Новых углеродных материалов» — в начале 1965 г., отдел №7 «Физико-химических исследований» — в 1971 г.
В составе Института НИИграфит существовала лаборатория, руководимая Ю. С. Виргильевым, которая целенаправленно изучала поведение и изменение свойств углеродных материалов под влиянием радиации. Сотрудники лаборатории наладили связи с рядом Институтов атомной промышленности и проводили совместные работы по влиянию облучения на графит, вплоть до значительных доз, на образцах искусственного графита разных марок. Изучалось влияние облучения на изменение свойств графита при опробовании новых видов сырья, привлекаемых в качестве дублирующих материалов, а также изменении технологии. Полученные данные сопоставлялись со свойствами сырья и структурой графита. На основании полученных результатов выдавались рекомендации, как по технологии графита, так и по эксплуатации изделий из него.
Сразу по организации Института при нем был создан Научно-технический Совет. В Совет вошли профессора-консультанты, многие начальники лабораторий и некоторые работники опытного завода. Под заседания Совета был отведен зал, который специально для этого оборудовали. На Совете рассматривались планы работ отделов и лабораторий, заслушивались и обсуждались сообщения о проведенных работах, проводились выборы начальников лабораторий, старших и младших научных сотрудников и многие другие вопросы.
Как известно, структура и прочность искусственного графита зависит от свойств сырья, поэтому в Институте много внимания обращали на качество и стабильность свойств сырьевых материалов. При организации ОКТБ в нем была организовано отделение сырьевых материалов, которое после организации в 1961 г. отдела «Технологии углеродных материалов» вошло в его состав на правах лаборатории. Кроме лаборатории «Сырья» в отдел вошли лаборатории «Обжига», «Графитации», «Смешения, прессования и пропитки», то есть лаборатории соответствующие основным технологическим переделам получения искусственного графита, а также лаборатория «Пористых углеродных материалов» и «Рулевых материалов». Последняя была расформирована в 1962 г.
Перед отделом была поставлена задача: отслеживать процесс производства спецпродукции на опытном заводе, совершенствовать технологические процессы путем изыскания и внедрения новых методов оценки качества продукции, изучения процессов производства, изыскания нетрадиционных материалов и процессов. Для решения этих задач в отделе была организована «Лаборатория малых образцов», в которой сотрудники отдела могли получать необходимые образцы материалов, проводить их термическую обработку. В короткий срок эта лаборатория обзавелась необходимым оборудованием. Оборудование числилось за лабораториями, а обслуживалось сотрудниками «Лаборатории малых образцов». Была приобретена или изготовлена и установлена аппаратура для горячего прессования, вибрационного прессования, автоклав объемом 25 литров, печь графитации диаметром 120 мм, печь для измерения коэффициента фильтрации при нагреве под давлением до 150 атм.
В отделе велись работы по изучению свойств и опробованию новых видов сырья, таких как пековый кокс, нефтяной пек, непрокаленный нефтяной кокс, фенолформальдегидные и фурановые
смолы. Также велись работы по обжигу заготовок, горячему прессованию, деформации графита при температурах выше его получения. Опробование пекового кокса в среднезернистых материалах дало положительные результаты, но по экономическим соображениям внедрение не состоялось. Однако, при появлении дефицита наполнителей пековый кокс вновь нашел свое место и после доработки его подготовки и технологии был внедрен на заводах подотрасли. На основе непрокаленного нефтяного кокса были получены мелкозернистые углеродные материалы нескольких марок, отличающиеся повышенными прочностными свойствами. Изучение деформации графита привело к разработке марок плотных графитов.
Выбор сырьевых материалов был отнюдь не случайным. Были опробованы пеки и коксы разных заводов производителей и выбраны кокс марки КНПС производства завода «Нефтегаз» и пек марки «А» производства Магнитогорского Меткомбината (ММК). Кокс марки КНПС получали из смол пиролиза керосинов нефтей Анастасьинского месторождения, отличающихся содержанием большого количества ароматических соединений при низком содержании серы; каменноугольный пек — из смол углей Кузбасса, содержащих большое количество молодых витренов.
Искусственные графиты с высокой прочностью получали только с использованием кокса КНПС. В период нехватки кокса КНПС использовалась подшихтовка коксом КНПЭ, который получали при более низкой температуре и поэтому он имел отличную от КНПС структуру. Как показала статистическая обработка данных за несколько лет, с увеличением содержания в шихте кокса КНПЭ уменьшается выход высшего сорта материала, который был установлен по прочности на сжатие в 28 Мпа.
С самого начала в Институте было налажено информационное обеспечение, которое осуществлял отдел №10 (отдел информации). Большой вклад в создание отдела и организацию его работы внес его руководитель инженер Г. А. Соккер. В отдел входили следующие сектора: редакционный, издательский, библиотека, патентный, справочно-информационный фонд, а также фотолаборатория и переплетная мастерская. Отдел уделял много внимания расширению библиотеки, издавал сборники трудов Института, как открытых, так и с грифом «секретно». Первый сборник трудов вышел в 1964 г., а затем такие сборники издавались ежегодно до 1991 г. В начале эти сборники имели одинаковые названия и отличались номерами и годом выпуска. Но после №17 по решению Министерства Цветной металлургии каждый год сборник стал выходить под новым названием, что не способствовало удобству пользования им. Примерно в это же время по требованию Министерства из библиотеки были изъяты журналы, срок хранения которых превышал 10 лет.
Кроме выпуска сборников трудов, отделом регулярно подготавливались и издавались ежемесячно брошюры: «Поступление новых книг в библиотеку», «Реферативный сборник статей», «Реферативный патентный сборник» и другие информационные материалы. В 1986 г. был разработан Отраслевой стандарт «Углеродные материалы. Термины и определения», на базе которого в 2010 г. был подготовлен и издан «Толковый терминологический словарь «Углеродные материалы».
В Институте был организован перевод и изданы (в издательстве «Мир») в виде сборника избранные доклады на 4-ой конференции по углероду в Буффало США под названием «Графит как высокотемпературный материал». В 1965 г. возникла идея написать книгу по ядерному графиту. Был создан авторский коллектив в составе: С. Е. Вяткина, А. Н. Деева, В. Г. Нагорного, В. С. Островского, А. М. Сигарева и Г. А. Соккера. После получения разрешения от Министерства среднего машиностроения на опубликование и рецензии от ИАЭ им. Курчатова рукопись была опубликована в виде книги «Ядерный графит» в издательстве «Атомная энергия» в 1967 г.
В дальнейшем обобщение опыта работ Института в виде выпуска монографий продолжалось. Так были написаны и изданы справочник под ред. В. П. Соседова «Свойства конструкционных материалов на основе углерода». (1975 г.), монографии: В. В. Гончарова, Н. С. Бурдакова, Ю.С.Виргильева и др. «Действие облучения на графит ядерных реактоов» (1978 г.), В.С.Островского, Ю. С. Виргильева, В. И. Костикова, Н. Н. Шипкова «Искусственный графит» (1986 г.), А. И. Луткова «Тепловые и электрические свойства углеродных материалов» (1990 г.), В. С. Островского «Основы материаловедения искусственных графитов» (2011 г.), П. И. Золкина, В. С. Островского «Углеродные материалы в медицине» (2015 г.). Сотрудники Института принимали активное участие в конференциях, семинарах, где пропагандировали углеродные материалы. Кроме того, сотрудники публиковали много статей в журналах, в основном «Химия твердого топлива», «Цветные металлы» и многих других.
В начале 60 гг. Институт получил земельный участок в 100 км от Москвы для строительства пионерского лагеря на берегу реки Кержач. На этом участке были построены спальные корпуса пионерского лагеря, столовая, гостиница и клуб с большим зрительным залом. В этом клубе стали регулярно проводить различные научные мероприятия, такие как заседания научно-технического совета, семинары, конференции и другие по углеродным материалам. Эти мероприятия были, как внутренние, например, семинары для молодых ученых, или заседания научно-технического совета, так и с привлечением ученых из других Институтов, городов и республик. Приезжих размещали в спальных корпусах и гостинице.
В 1965 г. закончилась очередная пятилетка, что совпало с пятилетием с момента организации Института и двадцатилетием опытного завода. В ознаменование этих событий некоторые сотрудники Института и завода были отмечены правительственными наградами. К этому времени в Институте были разработаны технологии новых для СССР углеродных материалов. К этим материалам следует отнести углеродные волокна и ткани, пироуглерод. Предполагали, что пироуглерод сможет заменить многие другие углеродные материалы, но длительный процесс его получения и толщина заготовки не более 8-10 мм не дали такой возможности. Завершение пятилетки и юбилейные даты Института и завода были отмечены «Торжественным заседанием НТС» (рис) и банкетом на 100 человек в ресторане «Прага». Банкет проходил в специально снятом для этого зале на верхнем этаже ресторана.