Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Институт ядерной физики (ИЯФ) СО РАН ассоциируется с фундаментальной наукой. Однако разработки новосибирцев имеют и прикладное значение. О том, как ученые пришли к идеям с помощью ускорителей и детекторов повышать прочность водопроводных труб и обнаруживать у авиапассажиров пластиковые ножи, в интервью рассказал замдиректора института Юрий Тихонов.
— Юрий Анатольевич, когда и с чего началась прикладная деятельность ИЯФ?
— Естественно, основной целью создания института была необходимость развивать науку. Ядерную физику, физику элементарных частиц. Это постоянное, естественное желание человечества понять, как устроен наш мир.
Для этой цели развивались ускорительные технологии, и у нас в институте появились первые ускорители на встречных пучках — коллайдеры. Вершиной экспериментов с ними стало недавнее открытие бозона Хиггса.
Но еще при нашем первом директоре, Андрее Михайловиче Будкере, стало понятно, что многие вещи, которые мы делали для себя, для фундаментальной деятельности, востребованы и в других лабораториях, и в народном хозяйстве.
Это и стало первым направлением нашей экономической деятельности – разрабатывали ускорители частиц и детекторы, которые эти частицы регистрируют, чтобы вести эксперименты у себя, но они оказались нужны по всему миру.
— И вы начали поставлять технологии другим научным центрам?
— Да, многие технологии, применяемые сегодня в фундаментальной науке, предложены в ИЯФ. Мы сегодня считаемся экспертами во многих областях, и это позволяет получать заказы на разработку, изготовление и запуск "под ключ" различных установок. Например, известному Курчатовскому институту ускоритель для синхротронного излучения целиком сделали наши специалисты.
— Насколько важен этот аспект для экономической деятельности института?
— Ну, посудите сами: в 1990-е годы на государственное финансирование приходилось лишь 10% общего бюджета ИЯФ. Все остальное мы просто зарабатывали. Это дало возможность институту выжить и продолжать исследования. Тогда, кстати, за пределы института вышли и наши другие технологии.
— Какими еще разработками ИЯФа кто-то интересовался?
— Мы стали думать, что предложить промышленности не для фундаментальной науки уже, а для экономики. Это оказалось направление, которое тоже зародилось еще при Будкере, но некий расцвет получило в последние 10 лет – так называемые промышленные ускорители.
— А первоначально они для чего применялись?
— Первоначально они как раз были разработаны как инжекторы для наших коллайдеров. То есть, как ускорители с небольшой энергией, которые нужны исключительно для того, чтобы запускать заряженные частицы в основной, большой коллайдер. Но оказалось, что они хорошо подходят для промышленных технологий.
— Например?
— Там примеров очень много, я приведу самые распространенные. Есть технология радиационной модификации полимеров. Сегодня, особенно в связи с развитием IT-технологий, применяется очень много кабелей. И облучение полиэтиленовой изоляции таким ускорителем позволяет существенно – со 100 градусов до 200 – повысить температуру плавления и увеличить прочность кабеля.
Сегодня во многих отраслях, например, в авиакосмической, применение необлученных кабелей запрещено, и сотни кабельных заводов по всему миру применяют ускорители. Другое смежное направление – производство водопроводных труб горячего водоснабжения из полимеров. Опять же, материал облучается электронами, увеличиваются прочность и температура плавления.
— А еще в каких отраслях (применялись), в медицине?
— Возьмем стерилизацию медицинской одежды и инструментов. Здесь традиционно применяются автоклавы, кипячение, химия. А применение радиации позволяет сделать стерилизацию экологичной, поскольку нет отходов процесса стерилизации, удобной и экономически более выгодной.
Потому что вся стерилизация происходит прямо в упаковке – коробки с медицинской одеждой, набором инструментов прогоняются под пучком электронов, сразу становятся стерильными и поступают в клиники. У нас в институте есть опытная установка, она облучает около 40 тонн медицинских изделий в месяц, и они поступают в клиники Новосибирска.
— Наверняка можно стерилизовать таким образом и что-то еще…
— Разумеется! В некоторых странах разрешена и стерилизация еды, чтобы увеличить сроки хранения. Например, мясо, в котором таким образом убиваются бактерии, и оно хранится незамороженным до месяца. У нас пока санэпидемнадзор не разрешает этого делать. Тут есть некая боязнь, радиофобия, но, я думаю, это вскоре пройдет.
— А это действительно безопасно?
— Да, радиоактивными продукты не становятся, поскольку там применяются электроны с небольшой энергией, которые не дают наведенной активности. Если вы будете облучать нейтронами, как в реакторе, у вас сразу возникнут радиоактивные элементы. А здесь, поскольку энергия мала, не происходит ядерных реакций, просто убиваются бактерии.
Таким образом, кстати, можно и утилизацию опасных отходов проводить. Облучать медицинские, сельскохозяйственные отходы, чтобы они становились обычным мусором и не наносили экологии колоссального вреда.
— Это теория или где-то уже проверено?
— Вот вам пример — в Корее одна из фабрик-производителей красок регулярно платила колоссальные штрафы из-за того, что сильно загрязняла своими сбросами водоемы. Мы туда поставили ускоритель, и после облучения грязной воды фабрика стала пускать ее на биологическую очистку.
Там вступали в дело микроводоросли, которые на предыдущем этапе работать не могли – необлученная вода была слишком грязной, и микробы в ней погибали. В результате сбросы очищались, фабрика перестала платить штрафы и буквально за полгода оправдала затраты на ускоритель, который стоит 3 миллиона долларов.
— А что-то еще из ваших разработок, кроме промышленных ускорителей, применяется в ненаучных целях?
— Да, есть другое направление. Если промышленные ускорители связаны с инжекторами для коллайдеров, то здесь за основу мы взяли детекторы, которые регистрируют в ускорителях определенные частицы. Оказалось, что это может применяться в медицине — на базе этих детекторов мы разработали рентгенографические установки.
— В чем их преимущество перед существующими рентгеновскими аппаратами?
— У них гораздо ниже доза облучения. Правда, врачам сложно это объяснить. Им ведь не важна доза, им важен диагноз.
— Какой выход вы из этого положения нашли?
— Не то чтобы выход, я ведь не говорю, что наши установки никому не нужны. Около 400 установок, изготовленных по нашей технологии, работают в клиниках России и продолжают выпускаться на заводе в Орле. Технология была также продана в Корею и Китай.
Мы также начали искать еще и другие области их применения. И нашли пять-шесть лет назад, предложив использовать их в борьбе с терроризмом.
Сегодня в аэропорту "Толмачево" стоят три установки, которые сканируют пассажиров. И в других российских аэропортах, а также в метро, установлены установки, изготовленные по нашей технологии. Люди довольны: спокойно, не разуваясь, не снимая одежду, можно проходить досмотр. Вас сканируют за пять секунд, и все.
И аэропорты постепенно заменяют такими установками металлодетекторы. Это не только удобнее, это и повышает безопасность. Потому что металлодетектор не реагирует на пластик, например. Вы можете пронести пластиковый нож в самолет, взрывчатку в пластиковой оболочке.
— А ваш детектор все регистрирует, в том числе и пластик?
— Да, вплоть до 50 граммов взрывчатки. Лишь бы оператор, который результаты сканирования видит на экране, был опытный. Но мы их сами обучаем, и через неделю они уже видят все посторонние предметы.
— А какая доза радиации?
Доза там – 0,25 микрозиверта. Это эквивалентно пяти минутам полета. Как видите, доза минимальна. Все потому, что для наших научных целей нужны детекторы с огромной чувствительностью, а именно такие при небольшой дозе облучения регистрируют все предметы, которые есть у пассажира.