Мерзлота как ресурс: опыт директора Института мерзлотоведения и практика Научного центра изучения Арктики

Фото: Андриан Колотилин / Geo Photo

Интересный опыт Института мерзлотоведения, правильно использующего законы физики

В России, больше 60% территории которой занимает мерзлота – единственный Институт мерзлотоведения, который находится на улице Мерзлотной в Якутске – столице республики, уже 98% территории которой – вечная или, как уточняют ученые – многолетняя мерзлота.

Портал «Научная Россия» поговорил о мерзлоте, ее эволюции и возможностях с директором Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН,  членом-корреспондентом РАН Михаилом Николаевичем Железняком.

Как рассказал Михаил Николаевич, с самого начала у Института мерзлотоведения было два крупных научных направления: это – изучение состояния и эволюции мерзлых толщ и – обеспечение устойчивости сооружений на мерзлых грунтах, наблюдение за взаимодействием сооружений и этих мерзлых грунтов.

Директор института считает, что холод – это тот безграничный энергетический ресурс, который нужно не просто учитывать и изучать, но и – использовать.

И привел примеры. Пример первый: на территории института есть неотапливаемый, хорошо теплоизолированный гараж. Несколько раз в день он открывается, пропуская машины. Но даже если на улице температура –50° С и ниже, – в гараже не становится холоднее –7° С. Достичь этого эффекта без всякого обогрева удается благодаря закону физики: когда вода замерзает, она выделяет тепло. В гараже стоят специально сконструированные емкости с таким количеством воды, чтобы она, замерзая, обеспечивала тепло в пространстве гаража. У института даже есть патент на это изобретение – разработку профессора Г.П. Кузьмина.

Еще пример: в 2013 г. институт построил подземное хранилище для семян растений. На глубине от 4 м до 5 м была смонтирована система труб для циркуляции воздуха и, когда начинаются холода, воздух движется по трубам, охлаждая массив мерзлых пород. Этим инженерным решением удалось понизить температуру грунтов не до –2°, а до –10°. А оплата для института как влаедельца хранилища при этом – 1,5 тыс. руб. в год: за свет, а его включают редко.

Еще пример. Известно, что сейчас часто требуются термостабилизирующие устройства – системы, позволяющие охлаждать грунты. Так вот, сотрудники ИМЗ АН СССР много сделали для создания сезонно-действующих охлаждающих устройств (СОУ), которые сейчас широко применяются во всем мире для стабилизации мерзлых грунтов. Это система, состоящая из двух труб и теплообменника на поверхности. В холодный период охлажденная жидкость становится тяжелой и опускается вниз, вытесняя более теплую, которая по внутренней трубе поднимается наверх. Такой «вечный двигатель» работает в холодный период года, охлаждая нижележащие грунты.

Директор Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Михаил Николаевич Железняк, который занимается мерзлотоведением 50 лет, уверен:  при осваивании северных регионов необходимо понимать, знать, как поведет себя мерзлота в тех или иных условиях, и владеть всем доступным инструментарием технических решений – для этого компании, начинающие какую-либо деятельность на мерзлоте, должны сотрудничать с мерзлотоведами.

Иначе, пошутил Михаил Железняк, им в Институте мерзлотоведения приходится «работать не терапевтами, а хирургами» – потому что «бегут в Институт только тогда, когда возникает проблема».

Текст и видео большого интервью можно прочесть и посмотреть на портале «Научная Россия».

Ученые Научного центра изучения Арктики контролируют мерзлоту в ЯНАО

Директор якутского Института мерзлотоведения говорил о важности правильного контроля за состоянием многолетней мерзлоты и разрабатывании технологий строительства на мерзлых грунтах.

Ямальские мерзлотоведы с этой же целью пробурят скважины и установят термометрическое оборудование под 17 объектами капитального строительства столицы округа – Салехарда. Это даст возможность оценить состояние грунтов под сооружениями и усилит контроль за строениями, информирует пресс-центр Департамента внешних связей Ямала.

Одну из скважин специалисты Научного центра изучения Арктики пробурили сегодня под зданием Национальной библиотеки ЯНАО.

Установленное в ней оборудование будет измерять температуру грунтов каждые три часа на глубине до 12 метров, что позволит оперативно предотвратить аварийные ситуации.

«Мы второй год проводим бурение и установку измерительного оборудования под капитальными объектами. Наблюдаем за состоянием грунтов, и если в них произойдут изменения – незамедлительно получим сигнал о необходимости стабилизации температур до расчетных значений», – рассказал начальник участка инженерных изысканий Научного центра изучения Арктики.

Начиная с 2022 года ученые установили термометрическое оборудование под 23 капитальными сооружениями Салехарда..