Компьютерное моделирование химических взаимодействий

Дмитрий Кремнев (2024)

Методы термодинамического моделирования химических взаимодействий позволяют изучать фазово-химические превращения в многокомпонентных системах в широкой области параметров состояния. Это дает возможность быстро получить полную картину фазовых превращений и химических взаимодействий в системах любой сложности без проведения длительных и дорогостоящих экспериментов.Описанные в книге методы применяются в качестве незаменимых инструментов в научных исследованиях (разработка новых технологических процессов, создание новых материалов), в химической промышленности (оптимизация технологических параметров, улучшение качества продукции, решение экологических проблем) и других областях, связанных с химическим взаимодействием веществ.

История появления метода

Все началось с математики. Александр Арсеньевич Слободов окончил матмех ЛГУ в 1976 году и поступил на работу в ЛСХИ на кафедру математики. И вскоре был задействован на кафедре химии для обработки экспериментальных данных.

В 1980 году Александр Арсеньевич перешел в Технологический институт, где его выдающиеся математические способности также пригодились в области обработки данных экспериментов на кафедре Физической химии и послужили основой для докторской диссертации одного из сотрудников кафедры.

Через несколько лет работы с различными экспериментальными данными возникла идея: а что, если попытаться смоделировать сложные эксперименты термодинамическими расчетами? С этого момента начал складываться аппарат термодинамического моделирования.

Первые программы работали на ЭВМ Минск-22 и БЭСМ-4 на языках Алгол и Фортран. По мере появления более совершенных ЭВМ происходил переход программного комплекса на языки более высокого уровня. Методы термодинамического моделирования показали свою эффективность и экспериментальное подтверждение, в результате чего продолжали развиваться.

Одним из первых внешних заказчиков стала Ленинградская АЭС. Расчеты протекающих физико-химических превращений в контурах охлаждения как в штатных режимах работы, так и в экстремальных позволили лучше понять происходящие процессы и, как следствие, выработать алгоритмы действий во внештатных ситуациях.

Позже метод нашел применение в области производства люминофорных композиций, компонентность которых делала практически невозможным изучение фазово-химических превращений при их синтезе как с точки зрения эксперимента, так и с помощью простых расчетных методов. В результате были найдены причины и методы борьбы с браком продукции, оптимизированы рецептурные составы.

Также метод нашел свое применение в расчетах процесса синтеза стекол, керамики, азотных удобрений и многих других процессов.

В результате более чем четырех десятилетий использования данного подхода к моделированию различных многокомпонентных систем в широкой области параметров состояния, было принято решение сделать его доступным для широкого круга научных, технических и технологических специалистов в нашей стране.

Так появилась сперва идея, а затем и реализация сервиса SlobodovReactor. Поскольку программная часть метода была адаптирована под старые, практически вышедшие из эксплуатации системы, автору книги пришлось с нуля писать программную реализацию для облачной архитектуры системы.

Сервис только начал свое развитие. Пока на нем присутствуют только самые необходимые функции. Но мы нацелены на его скорейшее развитие и повсеместное внедрение.

К великому сожалению, 11.07.2023 ушел из жизни Александр Арсеньевич. Однако дело его продолжает жить. Надеемся, что благодаря сервису, носящему его имя, профессор Слободов останется в памяти научного сообщества одним из великих русских ученых, внесшим большой вклад в области термодинамического моделирования.