Поиск - новости науки и техники

Торможение ускорителей. Россия отстает в применении радиационных технологий.

Начало эре радиационных технологий (РТ) было положено в 1895 году, когда Конрад Рентген открыл Х-лучи. Вскоре появились новые направления науки и техники – рентгенология, рентгенодиагностика, рентгенометрия, рентгеноструктурный анализ.

Новый скачок в развитии РТ произошел на рубеже ХХ и ХХI столетий и был связан с использованием ионизирующей радиации для преобразования материалов. РТ позволяют изменять многие свойства материалов, например, обеспечить нужную степень равномерности химических превращений, производить сшивку/прививку материала, снижать и повышать молекулярную массу полимеров, вызывать длительное или кратковременное изменение окраски и многое другое. 
На недавнем заседании Президиума РАН заместитель директора Института физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина (ИФХЭ РАН) по научной работе член-корреспондент РАН Борис Ершов выступил с сообщением “Фундаментальные и прикладные аспекты современных радиационных технологий”. Он проанализировал основные направления развития и достижения радиационных технологий в мире, а также состояние и перспективы их создания и применения в России.
На обочине
– Радиационные технологии – это яркий пример соответствия принципам “зеленой химии”: они позволяют создавать полезный продукт, не оказывая при этом вредного воздействия на окружающую среду. Важнейшее достоинство применения радиации в промышленном масштабе – возможность реализовать физико-химические преобразования при комнатной температуре и без использования дополнительных реагентов, – подчеркнул докладчик. – Преимущества радиационных технологий – простота и универсальность, безотходность и экологическая безопасность, высокое качество получаемых продуктов и экономическая выгода. Электронно-лучевая обработка позволяет производить полимеры с полезными свойствами, стерилизовать медицинские изделия, продлевать сроки хранения сельскохозяйственных и пищевых продуктов, не оказывая при этом вредного воздействия на окружающую среду.
Но Россия, по словам Б.Ершова, сегодня находится на обочине этого процесса. “Мы не просто теряем позиции, мы их давно и жестоко потеряли!” – заявил он.
В мире использование РТ в промышленности, медицине и сельском хозяйстве постоянно расширяется. Согласно данным Международного агентства по атомной энергии, стоимость продукции радиационных и изотопных технологий уже сопоставима со стоимостью энергии, получаемой на АЭС. Объем мирового рынка продуктов и услуг, производимых с применением радиационных технологий, оценивается примерно в 100 миллиардов долларов США, а к 2030 году ожидается прирост до нескольких сотен миллиардов долларов.
В начале 2015 года в мире использовалось свыше 1500 технологических ускорителей электронов только для радиационного модифицирования полимеров (ежегодный прирост – около 100 штук). Треть ускорителей задействована для исследовательских целей и для создания инновационных технологий. В Китае ежегодно в строй вводятся более 50 ускорителей. 
По оценке Бориса Григорьевича, в России сейчас функционируют только около трех десятков ускорителей, значительная часть которых физически и морально устарела. Если сравнить изменение числа ускорителей в Японии и в нашей стране за последние 30 лет, то получится, что в Стране восходящего солнца их число возросло в три раза, а в России наблюдается трехкратная убыль. 
Наша страна сегодня заметно отстает от лидеров в разработке научных основ инновационных радиационных технологий, а также в применении РТ в различных областях хозяйственной деятельности – промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Сохранены, пожалуй, только позиции в разработке промышленных ускорителей. Борис Ершов рассказал о работах, проводимых в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН. В настоящее время это основной отечественный производитель источников электронного пучка для РТ. Сибиряки не только не растеряли хватку за прошедшие 25 лет, но и смогли расширить производство. Они создают современные ускорители электронов серий ЭЛВ (промышленные ускорители для электронно-лучевых технологий) и ИЛУ (импульсные линейные ускорители) непрерывного действия. Отечественные ЭЛВ поставляются в Индию, Казахстан, Корею, Китай.
РТ – технологии будущего, уверен Б.Ершов. В РАН есть научные кадры, считает ученый, способные решать эту крупную государственную проблему, есть инновационные технологии, в академических структурах еще сохранились центры радиационного облучения, есть опыт… Так, в начале 2000-х ИФХЭ РАН и будкеровцы создали технологию очистки стоков производства красителей в Корее. Это внедрение было признано МАГАТЭ лучшим примером для подражания.
По мнению докладчика, задача реализации РТ в России должна быть возложена на академическое сообщество. Чтобы стать успешными, нужно создавать продукты, которые невозможно или очень дорого получать традиционными методами (химическими, термическими, плазмохимическими и др.). Речь идет о модифицировании полимеров, полупроводников и т.п., получении новых материалов, подавлении опасной биологической деятельности, охране среды обитания и решении проблем экологии. Необходимое условие успешного освоения радиационных технологий – создание экономичных и мощных электронных ускорителей. Эти направления, считает Борис Ершов, должны получить первоочередное развитие в рамках Технологической платформы “Радиационные технологии”. 
Чужой успех
Борис Григорьевич подробно рассказал о применении радиационных технологий в мировой практике. РТ используют, например, при сшивке полиэтилена. Такой материал выдерживает температуры до 500 градусов по Цельсию. Высокая термостойкость радиационно-сшитого полиэтилена делает его чрезвычайно привлекательным в строительстве, автомобилестроении, производстве военной техники и других отраслях промышленности. 
Еще одна сфера применения – изготовление и модифицирование компонентов шин. Электронно-лучевая обработка придает им износоустойчивость и термостойкость. При этом одна электронно-лучевая установка (мощностью около 10 кВт) позволяет производить до 
1 миллиона шин в год. В России таких установок не более двух десятков, тогда как в Северной Америке – свыше 35, в Японии – 29.
С радиационными технологиями работают ювелиры. Воздействие излучения изменяет свойства топаза, агата, нефрита, турмалина, циркона, жадеита, кварца, алмаза, берилла, скаполита. Облучение используется для измельчения алмазного сырья при производстве режущих и шлифующих инструментов.
С помощью РТ производятся также упрочненные термоусаживающиеся изделия, кабели и провода, проводятся стерилизация медицинских изделий, обработка сельхозпродукции, увеличиваются сроки хранения пищевых продуктов. Это – лишь некоторые из приведенных докладчиком примеров использования РТ. 
– Внедрение радиационных технологий в сельское хозяйство должно стать важным компонентом концепции продовольственной безопасности России, – считает Б.Ершов. – Аграрный комплекс и пищевая промышленность – это наиболее перспективные отрасли в нашей стране. Здесь можно ожидать быстрого возврата вложенных средств. 
Былое и планы
Борис Григорьевич рассказал о том, что в 1990-е исследования в области РТ велись в институтах РАН широким фронтом. 
– Сегодня они скукожились, – посетовал он. – В СССР наш институт был одним из крупнейших мировых центров. Мы имели три ускорителя, нейтронные генераторы… Сейчас у нас есть один старый ускоритель (старше 30 лет). Еще один малогабаритный укоритель мы купили недавно в США. Нет своего гамма-источника. Помещения нуждаются в ремонте. При этом мы умудряемся работать более чем с 30 организациями и массой фирм, использующих РТ, по всей стране.
В мире в основном заняты вопросами “сшивки” полимеров, а ИФХЭ РАН работает с деструкцией: изменениями свойств целлюлозы. На основе облученной целлюлозы можно получать нитроэфиры, взрывчатые вещества, ракетное топливо, нитролаки, стройматериалы, полимеры и композиты, реагенты, моторное топливо, искусственные волокна, шелк, искусственную шерсть, пищевые добавки, лекарственные средства и т.д. В ИФХЭ РАН открыто явление электронно-лучевой конверсии растительной биомассы в жидкие топливные продукты.
Докладчик поблагодарил за сотрудничество госкорпорацию “Росатом”, в которой уже разрабатывается стратегия программы “Радиационные технологии”, ставящая целью достижение технологического лидерства страны на рынках ядерной медицины, экологии, центров облучения и досмотровых систем.
– Атомное ведомство и Академия наук всегда были исторически связаны, – напомнил Б.Ершов. – Крупнейшие достижения по Атомному проекту, атомной энергетике – это результат коллективных усилий, в том числе с участием академического сообщества. Поэтому целесообразно рассмотреть возможности расширения научно-технического сотрудничества “Росатома” и РАН, что особенно важно из-за заметного отставания в области радиационных технологий, которое в последние годы стало вполне очевидным.
Борис Ершов рекомендовал Президиуму РАН внести в Правительство РФ предложение о разработке Концепции развития фундаментальных и прикладных исследований в области радиационных технологий. Необходимо также включить в Программу фундаментальных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы, программы РНФ и РФФИ, федеральные целевые программы разделы по междисциплинарным исследованиям и технологическим разработкам, нацеленные на развитие и внедрение радиационных технологий в промышленности и медицине. Нужна, по мнению Б.Ершова, и отдельная программа развития и внедрения РТ в сфере агропромышленного производства, ориентированная на решение проблемы импортозамещения и обеспечения продовольственной независимости. 
Еще одно предложение докладчика – создать на базе ИФХЭ РАН междисциплинарный (межакадемический) Центр радиационных исследований с обеспечением его мощным ускорителем электронов, гамма-источником и другим современным оборудованием для выполнения фундаментальных исследований и разработки инновационных радиационных технологий для промышленности, медицины и агропромышленного комплекса.
Тему доклада Б.Ершова развили его коллеги. Член-корреспондент РАН Наталья Санжарова из Всероссийского НИИ радиологии и агроэкологии подробно рассказала о применении РТ в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Ежегодно в мире облучается более 700 тысяч тонн пищевой продукции, а мировой рынок по облучению продуктов питания и сельхозпродукции к 2020 году достигнет 5 миллиардов долларов. Отечественный рынок, по словам Н.Санжаровой, находится в стадии формирования и в стоимостном выражении может составить около 1 миллиарда рублей.
Среди проблем в области РТ Наталья Ивановна видит отсутствие программы развития и внедрения радиационных технологий неэнергетического профиля, несовершенство нормативной базы, отсутствие логистики и радиофобию. Она предложила включить радиационные технологии в Федеральную научно-техническую программу развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы.
Если отделения РАН с участием “Росатома” подготовят программу внедрения и использования РТ в промышленности и сельском хозяйстве, “есть шанс получить реальную поддержку”, заверил коллег академик Сергей Алдошин.
Андрей СУББОТИН
Фото из архива 
Сибирского отделения РАН
На фото: Промышленный ускоритель ИЛУ, созданный в ИЯФ в 1986 году

 

Нет комментариев