Курчатовский турнир

2–31 октября 2021 года

Регистрация для Москвы, Ленинградской области,

Симферополя и Севастополя закрыта.

Турнир во Пскове перенесен на 13–14 ноября 2021 г.



Серия двухдневных соревнований, организованных
НИЦ «Курчатовский институт» в Севастополе, Пскове,
Ленинградской области, Симферополе и Москве.
О турнире

Курчатовский турнир — межпредметное инженерное соревнование, ориентированное на учащихся 8−11-х классов. Школьники примут участие в серии соревнований, каждое из которых предполагает командную работу

в интенсивном формате над решением проблемной задачи в одном из четырех направлений.


Команды-победители получат ценные призы, сертификат на осуществление практической деятельности в НИЦ «Курчатовский институт» и приоритетную возможность поехать на тематическую смену НИЦ «Курчатовский институт» в ВДЦ «Орлёнок» в 2022 году.

Направления

Предсказание свойств материалов перед их разработкой, созданием и эксплуатацией

Участники направления рассчитают свойства новых конструкционных материалов для активных зон ядерных реакторов и перспективных термоядерных установок.

Почему это важно:
Ядерная, а в перспективе и термоядерная энергетика — одна из самых чистых и эффективных. Однако материалы, из которых создают ядерные реакторы, быстро ухудшают свои свойства под действием облучения. Использование реакторов станет более безопасным, если разработать новые, более устойчивые конструкционные материалы.

Для разработки новых материалов атомной техники часто необходимо знать параметры (например, характеристики точечных дефектов кристалла), которые определяются на пространственных масштабах порядка нескольких атомных размеров, вследствие чего во многих случаях их экспериментальное определение бывает затруднительно. Поэтому в настоящее время большое развитие получили методы компьютерного моделирования. В том числе активно применяются оптимизационные методы, основанные на применении алгоритма градиентного спуска, например метод молекулярной статики.

Участникам задачи предлагается реализовать метод молекулярной статики для расчета энергии образования и пространственной конфигурации точечного дефекта кристаллической решетки в различных металлах с помощью программного языка Python. Сходимость полученного решения необходимо проверить с помощью визуализации зависимостей энергии и пространственной конфигурации атомов модельного кристаллита от шага градиентного спуска и сравнить получаемые результаты с экспериментальными данными.

Для кого это направление:
Для тех, кому интересно теоретически предсказать свойства материала, прежде чем разработать его.

Роли в команде:
Физик: знание основ физики твердого тела, кристаллографии;
Программист: знание и умение программирования на языке Python;
Математик: знание основ численных методов и методов оптимизации.

Рекомендации по навыкам и компетенциям участников:
Знать курс физики, математики, информатики в рамках школьной программы 8–10 классов.

Рекомендуется повторить:
Строение твердых тел, методы оценки вычислительной сложности алгоритмов, вычисление погрешностей результатов измерений.

Список литературы:
1.  Хеерман Д.В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике: Пер. с англ./ Под ред. С.А. Ахманова. – М.: Наука, 1990, 176 с.
2.  Плишкин Ю.М. Методы машинного моделирования в теории дефектов кристаллов В кн.: Дефекты в кристаллах и их моделирование на ЭВМ. – Л.: Наука, 1980. С. 77-99.
3. Реализация метода градиентного спуска на Python:
    https://ru.wikibooks.org/wiki/Реализации_алгоритмов/Градиентный_спуск

Расчет теплопроводности материалов современной электроники

Участникам направления предлагается провести расчет теплопроводности полупроводниковых материалов, используемых в современной электронике, в рамках модели Каллуэя. В результате будут определены оптимальные характеристики устройств для их использования в приборах и элементах электроники.

Почему это важно:
Перегрев электронных устройств может необратимо ухудшить их свойства или даже привести в негодность. Основная характеристика материала, определяющая теплоперенос в нем, — это теплопроводность. Ее измерение и расчет крайне важны для улучшения общей эффективности приборов и устройств. Чем выше теплопроводность, тем быстрее материал будет отводить тепло от мест, где выделяется тепловая мощность в процессе работы устройства, и тем самым избегать перегрева в процессе работы. Ухудшить теплопроводность могут примеси, которые при этом порой специально вводятся в материал для улучшения его электропроводности. Нахождение баланса между электрическими и тепловыми характеристиками позволяет оптимизировать работу электронных устройств.

Для кого это направление:
Для тех, кому интересна физика, современная электроника и свойства кристаллов.

Роли в команде:
Физик: знание механики, представление о колебаниях решетки;
Математик: начальное представление об интегральном исчислении;
Программист: умение работать с циклами и читать документацию.

Материалы для подготовки:
1. Берман Р. Теплопроводность твердых тел: Пер. с англ. – Мир, 1979. – Классическая книга по теплопроводности твердых тел.
2. Liu W., Balandin A. A. Thermal conduction in AlxGa1− xN alloys and thin films //J. Appl. Phys. – 2005. – Т. 97. – №. 7. – С. 073710.– в данной статье подробно описана модель виртуального кристалла в применении к сплаву нитрида алюминия-галлия.
3. Чернодубов Д.А., Майборода И.О., Занавескин М.Л., Инюшкин А.В. Особенности теплопереноса в гетероструктурах Al x Ga 1-x N/GaN на сапфире // Физика твердого тела. - 2020. - Т.62(4) - С.635-639.
https://www.researchgate.net/profile/Daniil-Chernodoubov/publication/340052718_Osobennosti_teploperenosa_v_geterostrukturah_Al-SUB-x-SUB-Ga-SUB-1-x-SUB-NGaN_na_sapfire/links/5f102075299bf1e548ba41e4/Osobennosti-teploperenosa-v-geterostrukturah-Al-SUB-x-SUB-Ga-SUB-1-x-SUB-N-GaN-na-sapfire.pdf  

Создание антисептических средств из природных материалов

Участникам направления предлагается провести анализ растений, произрастающих в заданной местности (город и его окрестности), которые можно использовать в качестве лекарственных средств: антисептиков, жаропонижающих, противовирусных и др. Выделить активные вещества, которые могут использоваться для получения антисептических препаратов. В результате будут предложены рецептуры антисептических растворов или мазей, а также технология их получения.

Почему это важно:
На протяжении всего пути развития медицины борьба с инфекциями является весьма сложной и злободневной задачей. Есть много способов убить бактерии и другие микроорганизмы, то есть живые клетки: в организме человека — с помощью антибиотиков, во внешней среде — с помощью органических растворителей и окислителей, кислот и щелочей, жесткого ультрафиолета, высокой температуры и др. Прямые эксперименты с вирусом COVID-19 показали, что меньше всего он живет в виде аэрозоля, распределенного по влажному воздуху: при влажности 65% половина его частиц погибает спустя 2,74 часа (время полужизни). Дольше всего он живет на пластике: при влажности 40% — 15,4 часа. Далее идут сталь (13,1 часа), картон (8,45 часа) и медь (3,4 часа).

Поскольку осевшая на какую-то поверхность вирусная частица может в любой момент подняться с нее, подхваченная потоком воздуха, который приходит в движение из-за проходящего человека, очевидно, что никакой материал дверей, стен, полов в общественном помещении не помешает заражению, если по нему время от времени проходят кашляющие люди, зараженные вирусом. Поэтому бороться можно лишь средствами личной гигиены. Во-первых, систематически обрабатывать антисептиками поверхности, за которые часто хватаются люди: дверные ручки, ручки тележек в магазине, клавиатуры банкоматов и платежных терминалов. А во-вторых, тщательнее мыть руки после того, как побывал в общественном здании. Соответственно, необходимые приспособления для санитарной обработки должны быть предусмотрены инструкциями по эксплуатации зданий с большим скоплением людей.

Таким образом, создание антисептических составов из доступных природных материалов является важной задачей для сохранения здоровья людей.

Для кого это направление:
Для тех, кому интересна биология, химия и фармация.

Роли в команде:
Химик: базовые знания по общей химии, органической химии и биохимии;
Биолог: базовые знания в области ботаники, а также физиологии человека;
Технолог: базовые знания в области физики, математики и химии.

Материалы для подготовки:
1. Медицинская вирусология: учебное пособие / И.И. Генералов, Н.В. Железняк, В.К. Окулич, А.В. Фролова, И.В. Зубарева, А.М. Моисеева, С.А. Сенькович, В.Е. Шилин, А.Г. Денисенко, А.Г. Генералова. Под ред. И.И. Генералова. - Витебск, ВГМУ, 2017.- 307 с.
2. Асептика и антисептика: Учебное пособие / В.А. Голуб, О.А. Косивцов.- Волгоград: Изд-во ВолгГМУ, 2019.- с.
3. Ториков, В. Е. Культивируемые и дикорастущие лекарственные растения : монография / В. Е. Ториков, И. И. Мешков. — Санкт-Петербург : Лань, 2019. — 272 с. — ISBN 978-5-8114-3534-0. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/118637.

Проектирование Экопромзоны © с замкнутыми энергетическими и материальными потоками

Участники направления проведут расчеты материальных и энергетических балансов промышленных процессов, проведут оценку воздействия предприятий на окружающую среду и разработают проект промзоны с минимальными выбросами загрязнителей.

Почему это важно:
Для сохранения природных ресурсов и снижения влияния загрязняющих факторов промышленных предприятий на окружающую среду необходимо направлять материальные и энергетические потоки таким образом, чтобы отходы производства использовались как вторичное сырье, а производственные циклы были по возможности замкнутыми и соответствовали принципам «зеленой химии».

Для кого это направление:
Для тех, кому интересны современные тенденции химической и энергетической промышленности, вопросы экологии, устойчивого развития и экологического проектирования.

Роли в команде:
Химик: знание основ органического и неорганического синтеза, умение производить расчеты по уравнениям химических реакций;
Физик: знание законов сохранения энергии, понимание процессов взаимного превращения различных видов энергии, умение рассчитывать энергетические балансы процессов;
Эколог: знание о влиянии наиболее распространенных промышленных процессов и техногенных загрязнителей на окружающую среду. Владение общими сведениями о рециклинге.

Материалы для подготовки:
1. Уломский Е.Н., Носова Э.В., Утепова И.А. и др. Органический синтез: практикум, 2020 – 114 с., раздел 8.1 https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/95324/1/978-5-7996-3117-8_2020.pdf
2. Глинка Н.Л. Общая химия. Глава XIII. http://lib.maupfib.kg/wp-content/uploads/2015/12/glinka_obshaja_himija.pdf
3. Вайнзихер Б.Ф. и др. Электроэнергетика России 2030: Целевое видение, 2008, 360 с. Разделы 3.3 – 3.5 и др. https://alpinabook.ru/catalog/book-elektroenergetika-rossii-2030/
4. Вурдова Н.Г. и др. Рециклинг, 2020 – 746 с. Разделы 1.1, 2.1, 3.1, 4.4, 8.6 и др.
Место проведения
16–17 октября: Крымский федеральный университет,
г. Симферополь, Республика Крым
23–24 октября: ГБУ ДО Центр «Интеллект», п. Лисий Нос, Ленинградская область
30–31 октября: Московский физико-технический институт, г. Долгопрудный, Московская область
Примерное расписание Турнира
День 1
10:00 Регистрация участников. Открытие соревнования.
10:30 Командообразование
11:00 Вводная лекция разработчиков задач
12:00 Работа в командах
13:00 Обед
14:00 Работа в командах
17:00 Предварительная защита
17:30 Работа в командах
19:00 Завершение дня
День 2
10:00 Приветствие. Постановка на работу
10:30 Работа в командах
12:00 Консультации экспертов для команд
13:00 Обед
14:00 Работа в командах
16:00 Выставка решений
17:00 Презентации команд, защита решений
18:00 Награждение победителей
19:00 Завершение Турнира

Правила регистрации

1
К участию в турнире приглашаются школьники 8−11 классов, обладающие хорошим уровнем знаний в математике, физике, биологии, химии, информатике.
2
Участники приезжают на площадку проведения турнира:
  • г. Москва, Московская область;
  • п. Лисий Нос: Ленинградская область
  • г. Псков, Псковская область
  • г. Севастополь
  • г. Симферополь, Республика Крым
3
Участие в соревновании командное — до 5 человек.
В команде важны разные роли, знания и навыки.
4
Заявку могут подавать участники полной команды, неполной команды и одиночные участники. Добрать единомышленников в команду можно будет в начале соревнований.
Кто может принять участие?
Принять участие в Турнире могут учащиеся 8−11-х классов, проживающие в любом субъекте РФ, при самостоятельном размещении в одном из городов проведения Турнира.
Нужно ли обладать специальными навыками, чтобы участвовать?
Школьных знаний будет достаточно. Обратите внимание на рекомендации и методические материалы по подготовке к каждому из направлений.
Есть ли отбор на соревнование?
Да. Участие в каждом Турнире могут принять до 100 участников. Заполните заявку, и отдельным письмом мы оповестим вас о результатах отбора.
У меня есть команда, но она неполная — как быть?
Мы принимаем как индивидуальные заявки, так и заявки от команд, даже неполных. Все, кому необходимо будет добрать людей в команду (до 5 участников), смогут сделать это в начале Турнира в своем городе: мы заложили время на командообразование.
Организаторы
ПО ВОПРОСАМ УЧАСТИЯ В ТУРНИРЕ
+7 952 203-23-17
This site was made on Tilda — a website builder that helps to create a website without any code
Create a website