Материалы портала «Научная Россия»

Радиационные технологии как универсальное решение

Радиационные технологии снова набирают популярность именно в силу своей универсальности — они могут использоваться практически во всех отраслях промышленности. Область применения радиационных технологий практически неограниченна: это и модификация свойств

Радиационные технологии снова набирают популярность именно в силу своей универсальности — они могут использоваться практически во всех отраслях промышленности. Область применения радиационных технологий практически неограниченна: это и модификация свойств веществ, и стерилизация медицинских изделий, и обработка пищевых продуктов, и решение экологических проблем, и многое другое. О наиболее значимых направлениях нам рассказал директор НПО радиационных технологий и  оборудования НИИТФА Александр Вячеславович Егоркин. 

Александр Вячеславович Егоркин
Директор НПО радиационных технологий
и оборудования ОАО «НИИТФА», эксперт ИЦ
«Сколково».
* В 1974 г. окончил МГТУ им. Н.Э. Баумана.
* Сфера научных интересов: радиационные,
лазерные и плазменные технологии.
* Хобби: активный отдых на природе, футбол,
волейбол.

Изначально наш институт назывался Институтом радиационных технологий. Мы занимаемся радиационными технологиями уже 54 года, в следующем году будет юбилей — 55 лет. Название было изменено из-за Чернобыля. Эта тема затормозила развитие радиационных технологий, а радиофобию мы наблюдаем до сих пор. Но еще в 1960-х гг., радиационные технологии очень бурно развивались. Сейчас они снова набирают обороты, и это будет революционная технология решения многих проблем: медицина, строительство, культура — столько всевозможных тем, направлений, все отрасли народного хозяйства. Кроме того, наше предприятие относится к ЗАО «Наука и инновации», в которое входят 15 предприятий, ими руководит Вячеслав Александрович Першуков. Так что мы занимаемся и инновационными проектами.

Для промышленности Отделение радиационных технологий было создано 50 лет назад. В нем работают люди, которые не только занимаются наукой, но и производят оборудование для радиационных технологий. Они включают в себя радиационно-биологические, радиационно-физические и радиационно-химические процессы — все это входит в компетенцию нашего отделения.

В последнее время мы докладываем на научных форумах о новых разработках. Наш институт — институт физики, поэтому мы подключаем к себе и институты академии наук. В основном с нами хорошо и плодотворно работает Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина, в котором есть радиационные технологии. Их сейчас в России довольно мало, потому что последний выпуск радиационных технологов, радиационных химиков был в 1990-х гг. в Российском государственном университете нефти и газа им. И.М. Губкина. Сейчас такое направление есть в Менделеевском институте и в МГУ, но их немного. «Остатки» радиационных химиков работают с нами по очень интересным направлениям, например по переработке твердых, жидких и газообразных органических веществ. Под действием гамма-излучения, ускоряющих электронов твердые, газообразные и жидкие органические вещества переходят

в совсем другую систему. Например, можно из битумов, гудронов, мазутов получать красивые продукты синтеза, которые стоят в десятки раз больше, чем бензин. Это называется крекинг нефти.

Скажу два слова о радиационной переработке углеводородного газа в жидкость. Под действием электронного излучения на природный газ и на попутный нефтяной газ происходит безотходная конверсия исходного газа в жидкие углеводороды С6–С12. Технология представляет собой радиационный метод получения жидкого синтетического топлива с высоким октановым числом.

В текущем году мы должны провести интересную научную работу по сжижению попутного нефтяного газа.

Ее делали в начале этого века, но она не нашла подтверждения. Мы должны определить энергоэффективность: сколько мы можем затратить киловатт на один килограмм жидкости. Эти исследования осуществляются под руководством нашего куратора, академика Валентина Пантелеймоновича Смирнова, который работает в ГНЦ РФ ТРИНИТИ, а ранее был сотрудником Курчатовского института. Наш директор Сергей Алексеевич Колосков поддерживает этот проект, иногда дает свое финансирование. В этом году мы можем определить, стоит ли этим заниматься или нет. Это работа интересная, потому что создаются заводы сжижения по методу Фишера — Тропша, при котором процесс происходит при огромных давлениях и высоких температурах. Эта радиационная технология достаточно перспективна.

Или есть у нас цемент: после облучения из трехсотого можно сделать пятисотый-семисотый. Это проект, который может быть использован в строительстве мостов, атомных станций. 

Гамма-установка ГУ-200

 Для экологии 

Про твердые бытовые отходы все время говорят, что надо их сжигать, хотя можно получать из них востребованные продукты. У нас были проведены опыты: из опилок и разных органических материалов получали красивые продукты. ИФХЭ РАН запатентовал эти работы. Под их руководством мы тоже проводим аналогичные опыты. Можно получать востребованные продукты наподобие фурфурола, фурановые производные. У нас в институте находятся экспериментальные базы, на которых мы это все отрабатываем. В прошлом году мы построили современную гамма-установку на 300 кКи. Это мини-установка на новом уровне Мы ее показываем всем зарубежным гостям, которые в этом заинтересованы. К нам приезжали из Индонезии и Турции — они тоже хотели бы иметь такие установки. Почему? В этих странах, особенно в Индонезии, нет электроэнергии, поэтому они стремятся работать не на электронных ускорителях, а на гамма-установках. Они хотели бы внедрить их на каждом острове, а островов там очень много — более 2 тыс.

На этих установках мы тоже в последнее время проводили опыты. Особенно интересные результаты получились для «Росрезерва». Промышленные товары, которые закладываются в «Росрезерв» нашей страной, находятся под землей и через десять лет меняются. После облучения кожи, хлопка, резины мы пробовали заражать, искусственно старить их — и у нас получился очень хороший результат: почти стопроцентно убивали все эти организмы. Сами свойства таких промышленных товаров изменялись: коэффициент сжатия, разрыва — все сохранялось. Мы этим занимались два года, и если бы внедрили, было бы прекрасно. Нам известно, что эти промышленные товары хранятся во многих районах России, поэтому создать там гамма-установки, чтобы увеличить сроки хранения хотя бы на 10%, — это был бы огромный шаг.

Мы достаточно много занимались также очисткой водных стоков. В Воронеже 13 лет проработала наша установка. Там стоял завод синтетического каучука, и разлилась вредная жидкость некаль, которая заразила все левобережье озера в городе. Мы полностью решили эту проблему благодаря двум ускорителям, которые поставил Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера.

В последнее время множество проблем по водоочистке мы решаем именно на нашем ускорителе. Мы встрчались с Мосводоканалом, сказали, что есть проблема с гормональными стоками. Совместно с Институтом водных проблем РАН мы ее быстро решили.

Радиационные технологии очищают воду от органических веществ, которые другим способом вывести нельзя: здесь не помогут ни ультрафиолет, ни использование разных фильтров. Это фенолы, гормональные стоки, гептил. В прошлом году мы провели большую работу вместе с 25-м НИИ химмотологии — обеззараживали грунт от гептила. Гептил — это ракетное топливо, и если оно осаждается, то вся земля становится мертвой. Мы можем обезвреживать грунты от токсичных компонентов ракетного топлива (КРТ), когда происходит разложение КРТ до нетоксичных веществ (азот, вода) в результате совместного действия на них ионизирующего излучения и продуктов радиолиза грунтовых вод. В районах запуска ракет количество несимметричного диметилгидразина (НДМГ), попадающего в окружающую среду за счет случайных проливов, оценивается величиной 300 т/г., а общая загрязненная им территория достигает 1 млн га.

Когда мы проделали эту работу, были очень хорошие отзывы, потому что мы избавили почву и от побочных продуктов. Кроме того, обычно возникает другой продукт, газообразный, в просторечии именуемый трупным ядом.

Но в процессе облучения мы избежали его образования. Еще одно направление — радиационная очистка дымовых газов. Посредством электронного облучения из дымовых газов выводятся оксиды серы (SO2) и азота (NОx), тяжелые металлы, летучие органические соединения, диоксины. 

Для истории 

Мы часто общаемся с МАГАТЭ, которое каждый год проводит заседания, стремясь сохранить памятники культуры. Я выступал в Историческом музее два года назад. Собирались директора ГМИИ им. А.С. Пушкина и Российской государственной библиотеки, ВХНРЦ им. И.Э. Грабаря. Все они знают, что радиационные технологии могут сохранить памятники. В РГБ около 60 млн книг находятся в очень плохом состоянии. Это реальные вещи, которыми можно заниматься, и наша установка могла бы помочь.

Это нелегкая задача. Но есть примеры картин, которые сохраняются. Меня все время спрашивали про Кижи — можно ли их тоже сохранить. Однозначно можно, потому что мы облучали древесину. При облучении не остается жуков-короедов. В прошлом году мы ими занимались. Их половые железы сильно уязвимы при гамма-облучении. Мы фактически делаем половую стерилизацию самцам, и через два-три поколения жуки вымирают. Таким образом, были выведены и муха цеце, и средиземноморская плодовая мушка. В филиале НИФХИ им. Л.Я. Карпова в Обнинске мы сделали гамма-установку под названием «Паркет», благодаря которой паркет не изнашивается. 

Установка с ускорителем электронов У-003 «Электроника»

 Для сельского хозяйства 

У нас в подразделении была лаборатория, которая находилась в совхозе «Московский», в Подмосковье. В этой лаборатории мы определили дозы для всхожести семян и маленькими дозами облучали пшеницу. Получался урожай на 10–15% больше. Это сильно зависит и от климатических условий. «Изотоп» пробовали в Татарстане два года назад, когда было сухое лето, — у них тоже получилось увеличить урожай. Никто не говорит, что это очень много, потому что при благоприятных климатических условиях сбор зерна лучший. Хранение зерна с использованием радиационных технологий хорошо защищает от жучков-долгоносиков, и после облучения это свойство сохраняется, особенно когда зерно перевозится в трюмах. В порту в Одессе была создана установка на электронах, которая облучала зерно, уходившее в трюмах на экспорт. Для этого нужно было трюмы сделать стерильными. Тоже хорошая идея. В совхозе «Московский» мы определили дозы и для картофеля и других овощей, чтобы увеличить их срок хранения. Все эти дозы мы выдавали МАГАТЭ, у нас есть полная таблица — какими дозами какие продукты надо облучать. Ведь каждый продукт обрабатывается разными дозами. Насколько это безопасно? О какой-то остаточной радиации и говорить не стоит, но может происходить нарушение биологических свойств.

Однако продукты облучали с 1960-х гг., все знают, какие дозы приемлемы. Я считаю, что надо возвращаться к этому. Приходят сухие пряности, сухофрукты — там все может быть, но после облучения они становятся чистыми.

Наши технологии можно использовать и в виноделии. В элитных шампанских винах, коньяках облучают пробки. Коньяк после облучения может быстрее набрать выдержку — трехгодичный превращается в пятигодичный. Такие опыты тоже были.

К сожалению, у нас нет нормативной базы для облучения продуктов. Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера в начале августа выступил за то, что мы тоже можем облучать пищевую продукцию. Сроки хранения увеличиваются, с зарубежными продуктами иногда так делается. Однако наша нормативная база пока стоит на месте. 

Для медицины 

В последнее время мы разрабатываем центры облучения. За последние три года у нас были созданы центры в Казахстане — Парк ядерных технологий; в этом году, надеемся, мы введем в действие центр в ФМБЦ им. А.И. Бурназяна. Сейчас работаем над двумя центрами для наших росатомовских структур: это НИИП в Лыткарине, поставили центр облучения для стерилизации медицинских изделий и в филиале НИФХИ им. Л.Я. Карпова в Обнинске. В следующем году эти два завода будут выведены на режим.

Ускорители электронов, под действием которых происходит стерилизация медизделий, поставляет нам НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, который тоже находится в структуре «Росатома». Мы сотрудничаем с Институтом ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН. Он поставляет нам современные ускорители электронов ИЛУ-10, ИЛУ-14. ИЛУ-10 была внедрена в Парке ядерных технологий в Курчатове, Казахстан, а ИЛУ-14 будет внедрена в ФМБЦ им. А.И. Бурназяна.

В этом году у нас как никогда много заказов на стерилизационные центры. Сейчас медизделия стерилизуются и у нас в институте, на маленьких установках. Дело в том, что химическая стерилизация очень вредна, ее продукцию надо распаковывать и т.д. При лучевой стерилизации она не распаковывается, а значит, стопроцентная стерильность обеспечена, поэтому и такой наплыв заказов.

В этом году пройдет уже вторая конференция по радиационным технологиям. Сегодня лейтмотивом будет ядерная медицина. Первая конференция успешно прошла в нашем институте. Вторая конференция состоится в Ялте. Надеюсь, будут участвовать и органы власти, мы пригласили правительство Республики Крым выступить с докладом о потребностях в высокотехнологичных проектах. В конференции примут участие представители Казахстана, Сербии, Белоруссии. Пройдет она 21–23 октября текущего года.

Есть у нас гамма-установки по стерилизации крови. Предлагаемая технология предполагает обработку ионизирующим излучением крови и ее компонентов с целью подавления опасных для жизни иммунологических осложнений (таких, например, как «трансплантат против хозяина»). Облучение необходимо при операциях по излечению различных патологий крови. Сейчас появились установки с рентгеновской трубкой, они более компактны.

Конкуренция, конечно, тоже есть. Не надо говорить, что радиационные технологии — единственный путь развития. Но это один из способов решения вопросов и проблем, и во многих случаях — лучший. У нас на стенах висят еще старые советские плакаты, они не сменяются. Это в том числе и история, но и не только. Были реализованные проекты: самозащищенные гамма-установки, гамма-облучатели для предпосевного облучения семян, стерилизации акушерских комплектов. Это кладезь! Не знаю, выступаем ли мы монополистами в России, но здесь наука будет развиваться и научно-исследовательские институты будут расти — хватит на всех. 

Он разработки до внедрения — пропасть 

К сожалению, с внедрением наших технологий не все так радужно. Например, у «Росрезерва» нет потребности, чтобы продукты хранились дольше. Примерно та же ситуация, как и с дорожным покрытием, — его выгоднее менять почаще. По культуре — все готовы, но нет толчка. Трудно добиться финансирования.

Мы рассказали про крекинг «Газпрому» и нефтяным компаниям. Они нам заявляют: «Покажите результаты, установку, и тогда мы будем сотрудничать». Один договор у нас был с «Салаватнефтеоргсинтезом» по вопросам гептила. При получении гептила используется катализатор на основе палладия. Отработанный катализатор восстанавливается огневой обработкой, но при этом теряются 20%. После радиационной обработки ничего не теряется. Мы начали работать, но немного потерялись.

Это общая проблема: коммерсанту нужен готовый продукт. Для его получения надо провести научно-исследовательские работы, а они стоят не пять копеек. Сейчас у нас появилась модернизированная гамма-установка — в «Росатоме» была программа по модернизации экспериментальной базы. Мы подали заявку, она была удовлетворена, и мы можем проводить на ней научные эксперименты.

Но опять же нужны вливания в НИОКР. Здесь без участия государства не обойтись, но это все воздается: государство вкладывает в НИОКР, НИОКР — в прикладные работы, прикладные — в бизнес, бизнес возвращает в виде налога. Здесь изобретать велосипед не стоит, тема известная, но хотелось бы ее еще раз озвучить: надо вкладываться в научные организации, в науку, проекты, гранты.

У нас также серьезная кооперация с научными организациями нашего Блока по управлению инновациями ГК «Росатом», с Российской академией наук. Мы тесно общаемся, сотрудничаем, есть и заказы. Мы им поручаем какие-то работы, они нам. Наш институт полностью самоокупаемый, на хозрасчете, но от помощи не откажемся.

Подготовил Виктор Фридман

александр вячеславович егоркин ниитфа радиационные технологии

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.