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 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 (Фото: АО «Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации»)

 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» (Фото: АО «Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации»)

 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

Фото и видео материалы "Научная Россия"