Академик Шпак Валерий Григорьевич

Валерий Григорьевич Шпак родился 10 августа 1944 года в поселке Суетиха (ныне – г. Бирюсинск) Тайшетского района Иркутской области.

В 1967 году окончил Томский институт радиоэлектроники и электронной техники по специальности «электронные приборы». В 1967–1970 гг. – инженер, старший инженер НИИ ядерной физики электроники и автоматики при Томском политехническом институте, с 1970 года – в Институте оптики атмосферы, в 1977–1982 гг. – научный сотрудник в Институте сильноточной электроники СО АН СССР (г. Томск). В 1982–1986 гг. – заведующий лабораторией в СКБ научного приборостроения «Оптика» СО АН СССР (г. Томск). C 1986 года включен в состав группы ученых для организации Института электрофизики УрО РАН (г. Екатеринбург), с основания Института – заведующий Лабораторией электронных ускорителей. С 1998 года – заместитель директора по научной работе, в 2004–2015 гг. – директор Института электрофизики УрО РАН, в настоящее время – главный научный сотрудник, заведующий Лабораторией электронных ускорителей Института.

В 1980 году защитил кандидатскую диссертацию «Генерирование мощных субнаносекундных электронных пучков», в 1990 году защитил докторскую диссертацию «Миниатюризация импульсных сильноточных ускорителей электронов».

Член-корреспондент РАН c 1997 года, академик РАН c 2019 года – Отделение энергетики, машиностроения, механики и процессов управления, Уральское отделение РАН.

Академик В. Г. Шпак – выдающийся ученый, специалист в области электрофизики и мощной импульсной энергетики, создания и применения малогабаритных сильноточных импульсных систем, организатор науки. Его научные интересы: быстропротекающие процессы при генерировании, передаче и преобразовании высоковольтных импульсов нано- и пикосекундного диапазона длительностей, создание сильноточных импульсных генераторов, ускорителей заряженных частиц и мощных генераторов электромагнитного излучения. Внес существенный вклад в разработку высоковольтной аппаратуры, исследования быстропротекающих эмиссионных и электроразрядных процессов в газе и вакууме, генерации электромагнитного излучения, инициированного короткими сильноточными электронными пучками.

В. Г. Шпак принял участие в разработке первых отечественных импульсных сильноточных ускорителей, одно из его наиболее выдающихся научных достижений – создание уникальных малогабаритных высоковольтных ускорителей электронов импульсно-периодического действия для фундаментальных исследований и практических приложений. В настоящее время такие компактные приборы под широко известной торговой маркой «РАДАН» уже около 40 лет успешно работают в организациях и университетах 15 стран – Австралии, Сингапуре, Китае, Бельгии, США и др. Это наглядный пример того, какой может быть на самом деле инновационная деятельность академического института физико-технического профиля – разработка оказалась настолько удачной, что стала важной составляющей имиджа и Лаборатории электронных ускорителей, и всего Института электрофизики. В. Г. Шпак изначально был с самого начала движущей силой разработки «РАДАН».

Вот один из примеров того, как под руководством В. Г. Шпака был получен инструмент для изучения воздействия коротких мощных электрических импульсов. Если первые ЭВМ – это были стены из шкафов с вращающимися бобинами, то сейчас можно сделать очень маленький мобильный телефон, величиной с перстень, но пользователю будет трудно набирать цифры и буквы, и видеть их на маленьком экране. Еще в 80-е годы исследователи Института под руководством В. Г. Шпака поставили задачу уменьшить размеры солидных устройств – электронных и ионных ускорителей – чтобы можно было работать на обычном столе. Это не сразу, но получилось, что удивило коллег за рубежом. Так с помощью этих ускорителей был получен хороший инструмент для изучения воздействия коротких мощных электрических импульсов. Причем, обычные параметры – ток в тысячи ампер и напряжения в сотни киловольт: всё это на столе, и подключается к обычной розетке на стене. Правда, когда происходит разряд импульса из такого ускорителя, сотрудники Лаборатории прячутся в специальной кабине. Далее решали другую проблему – учёные перешли в пикосекундный диапазон длительностей, что уже короче наносекунды, т. е. миллиардной доли секунды! Для сравнения: свет проходит за 1 наносекунду всего лишь 30 сантиметров. Справились и с созданием соответствующей измерительной аппаратуры. Часть деталей делается на заводах и в опытном производстве Института, при этом наиболее ответственные узлы на токарных и фрезерных станках делают научные сотрудники лаборатории, в том числе и сам В. Г. Шпак. Не в каждой организации можно увидеть академика за токарным станком!

Многие научные результаты лаборатории, возглавляемой В. Г. Шпаком, входили в перечень важнейших достижений, отмеченных в ежегодных отчетах РАН. За последние три года на созданных в лаборатории электронных ускорителей уникальных приборах:

• Реализовано высокоградиентное ускорение электронов импульсом черенковского сверхизлучения. Получено пятикратное увеличение энергии электронной фракции, что значительно превышает рекордные значения, достигнутые при использовании длинноволновых клистронов.

• Получен пикосекундный плотный параксиальный пучок субрелятивистских убегающих электронов. Достигнута наибольшая на сегодняшний день пиковая плотность тока 0,65 кА/см2 убегающих электронов в протяженных воздушных промежутках с резко неоднородным электрическим полем.

• Продемонстрирован плазменный мазер, управляемый сильноточным электронным пучком длительностью 2 нс с энергией частиц ≈270 кэВ. Короткий импульс тока пучка обеспечил работу устройства в режиме однопроходного усиления шумов с энергоэффективностью ≈ 26 %.

В. Г. Шпак – автор около 300 научных работ, в т. ч. 12 авторских свидетельств и патентов. Специалистам известны его работы, написанные индивидуально или в соавторстве: «Compact High-Power Subnanosecond Repetitive-Pulse Generators (Review)», «О динамике формирования субнаносекундного электронного пучка в газовом и вакуумном диоде», «Пикосекундные пучки убегающих электронов в воздухе» и др.

В. Г. Шпак был в числе главных организаторов и далее 11 лет – директором Института электрофизики. Важно отметить: период строительства Института пришёлся на 90-е годы – тогда во всей Академии наук страны это был единственный строящийся объект. Далее в кризисные 1990-е он, как директор, сделал все возможное для сохранения творческого коллектива, для становления эффективной внутренней структуры Института, вложил огромные усилия в строительство и ввод в эксплуатацию комплекса зданий ИЭФ. И в целом, становление ИЭФ УрО РАН, его успехи, широкое признание в российской науке и международном научном сообществе во многом являются результатом его выдающегося вклада в общее дело.

Работы ИЭФ УрО РАН получили широкую известность среди физического сообщества в нашей стране и за рубежом. Коллектив Института включает в себя более 200 человек, в том числе, здесь работают 3 действительных члена Российской академии наук, 6 член-корреспондентов РАН, 20 докторов наук и более 50 кандидатов наук.

Член Бюро Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН, член президиума Уральского отделения РАН, долгие годы был Председателем Объединенного ученого совета по физико-техническим наукам УрО РАН и Председателем Диссертационного и Учёного советов ИЭФ УрО РАН.

С самого основания Института на его базе действует Кафедра электрофизики при УрФУ, поддерживаемая всеми директорами. В. Г. Шпак участвует в подготовке научных кадров: руководит аспирантами (им подготовлено 2 кандидата наук), входит в состав комиссии ГЭК аспирантов.

За разработку малогабаритных рентгеновских аппаратов для дефектоскопии магистральных нефте- и газопроводов в 1982–1984 гг. В. Г. Шпак был награжден Золотой, Серебряной и Бронзовой медалями ВДНХ СССР. В. Г. Шпак – лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники за разработку малогабаритных мощных импульсных систем (1998 г.), премии РАН имени П. Н. Яблочкова (2012 г.); удостоен медали ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени (2013 г.), Золотой медали им. С. В. Вонсовского (2021 г.), отмечен юбилейной медалью «300 лет Российской академии наук».