Научный портал «Атомная энергия 2.0» представляет тематическое интервью с главным конструктором НПП «Доза» Юрием Николаевичем Мартынюком о современных тенденциях ядерного приборостроения и новых технологиях производства приборов радиационного контроля в Зеленограде.
– Юрий Николаевич, каковы, по вашему мнению, последние тенденции в области приборостроения и создания систем радиационного контроля? Что является наиболее важным и ценным для современных продуктов и технологий сегодня?
– Одна из основных тенденций ядерного приборостроения – повышение интеллекта приборов. Измерительные приборы традиционно состоят из трех основных элементов. Это первичный преобразователь, который преобразует физический фактор в электрический сигнал. Например, счетчик Гейгера генерирует электрические импульсы, частота которых пропорциональна мощности дозы. Дальше эти импульсы передаются в другой блок, который можно назвать вторичным преобразователем. Он считает импульсы, умножает на коэффициенты, контролирует неисправности и в результате выдает финальную измеряемую величину в виде цифрового кода, которая передается дальше. В старых приборах преобразования в цифровой код не было, а частота импульсов преобразовывалась в аналоговый сигнал тока или напряжения, поступавший в третий блок, который являлся своего рода отображателем – прибором, отображающим и исполняющим. Он имел какой-либо индикатор, как правило, стрелочный или светодиодный и управляющие механизмы – сирены, лампочки, реле. Вот такие были приборы из трех элементов.
Сейчас зона, где появляется цифровой сигнал, перемещается все ближе к первичному преобразователю. То есть создается один прибор, как правило, очень маленький, в котором есть все – и первичный преобразователь, и интеллект, и контроль неисправностей, и интерфейс, и удобный графический дисплей. Используются современные процессоры, иногда даже элементы нейросетей. Такой подход делает приборы максимально удобными в эксплуатации.
Вторая тенденция – многофункциональность. Например, при контроле состояния технологических жидкостей, надо определять температуру, давление в трубопроводе, скорость расхода и объемную активность. Раньше для этого использовали несколько разных приборов, таких как термометр, расходомер, манометр, радиометр. И все они соединялись кабелями, каждый отдельно поверялся и контролировался. Сейчас все функции можно свести в один прибор. Так что многофункциональность – это будущее приборостроения, и мы успешно идем по этому пути.
Например, в одном из наших самых сложных приборов, установке для непрерывного автоматического контроля объемной активности радиоактивных аэрозолей УДА-1АБexternal link, opens in a new tab, совмещены функции манометра, расходомера, термометра и измерителя активности. Установка имеет местную индикацию объемной активности α-, β-излучателей, радона-222, звуковую и световую сигнализацию превышения устанавливаемых порогов.
В наших установках контроля поверхностной загрязненности персонала РЗБА-09Дexternal link, opens in a new tab невероятное количество регулировок. Для определения положения тела человека применяется 12 пар оптических датчиков и один ультразвуковой. Для оценки загрязненности сотрудника используется 24 блока детектирования одного типа излучения и один блок детектирования другого типа. Проведение измерения занимает всего 10 секунд, за это время установка проводит оценку загрязненности всей поверхности тела персонала, включая голову, боковые стороны рук и ног. Стационарный блок детектирования контролирует уровень бета-излучения мелких предметов и личных вещей, установка автоматически измеряет и учитывает влияние внешнего гамма-фона, ведет видео фиксацию процедуры измерений, осуществляет контроль каждого блока детектирования во время работы. Также в ней предусмотрена сигнализация о загрязнении и необходимости проведения сервисных работ, а голосовые и визуальные подсказки делают процедуру измерений простой и понятной для всех. И весь этот функционал реализован в рамках одного прибора.
Такой путь развития приборостроения не только удобен для пользователей, но и экономически выгоден. Практика показывает, что обслуживать один прибор легче и дешевле, чем пять, а то и десять. Тем более, когда они все разноплановые: для обслуживания одного нужен дозиметрист, для другого – электрик, для третьего – пневматик. А если все объединено в один прибор, то обслуживать его может один специалист. Упрощается поверка, так как прибор поверяется целиком и за поверку нужно платить один раз. Не говоря уже о кабельной продукции, которая часто обходится дороже, чем сами приборы. Поэтому количество внешних кабелей мы по возможности стараемся уменьшать. Это снижает стоимость и обслуживать прибор становится проще.
Что касается систем радиационного контроля, то я бы не сказал, что за последние 15 лет что-то сильно изменилось. Существует концепция пяти поколений систем радиационного контроля. От самых простых, аналоговых со стрелочными приборами, до современных. Ранжировались они по тому месту, где появлялся цифровой сигнал. В системах 1-го и 2-го поколения цифровой сигнал вообще не применялся. Аналоговый сигнал шел на стрелочный прибор или самописец, которые показывали измеряемую величину. Когда появились первые процессоры на самом верхнем уровне – тогда понадобились аналого-цифровые преобразователи. Сначала они находились прямо рядом с компьютером. Т.е. поступал аналоговый сигнал и рядом с компьютером превращался в цифровой. В третьем поколении эта граница передвинулась чуть ближе к первичному преобразователю. Появились узлы, которые преобразовывали сигнал в цифровой и затем по сетям он передавался на компьютер. В четвертом поколении был сделан шаг еще ближе к первичному преобразователю. Сейчас, в 5-ом поколении первичный преобразователь совмещен с аналого-цифровым там, где это возможно. Это потолок цифровизации. Что будет дальше, пока не знаю. У нас есть неофициальный семинар по выявлению тенденций, где мы в формате мозгового штурма пытаемся представить, как будут выглядеть системы радиационного контроля в будущем. Пока ничего революционно нового не вырисовывается.
– Расскажите, пожалуйста, о подходе НПП «Доза» к конструированию приборов и систем. В чем вы видите сильные и уникальные стороны вашего предприятия и выпускаемой продукции?
– Еще лет 20 назад мы поняли простую вещь – оборудование всегда базируется на каком-то одном основном принципе. Например, оборудование радиационного контроля базируется на принципе регистрации излучения. Как правило, это тип детектора. Соответственно, есть целые классы приборов, которые работают на одном типе детекторов. И если очень тщательно проработать часть, касающуюся изготовления детекторов, работу с их сигналами, изготовление электроники, и сделать это один раз хорошо, то на базе этого платформообразующего технического решения можно делать целое поколение приборов. То есть выпускать их многие годы, не меняя основного узла, а только добавляя новые функционалы. Ярким примером может служить применение полупроводниковых технологий для дозиметрии и радиометрии излучений. Мы их начали использовать еще в 1996 году и с тех пор выпустили более десятка наименований приборов, которые базируются на этой платформе. Если нужно измерять что-то новое с применением того же детектора, то нам уже не требуется поисковых НИРов и длительных исследований – мы берем готовое изделие и модифицируем его под новые задачи.
Платформы могут быть не только на базе типа детекторов, но и на основании типа процессоров, с которыми будешь работать. Это очень важно. Если выберешь правильную платформу, которая будет развиваться в будущем, у которой есть много производителей, тогда сможешь двигаться и развиваться вместе с ней и она обеспечит 10-15 лет успешного существования. Но если выбираешь какую-то нишевую платформу, у которой один производитель, и через два года он ушел с рынка или снял продукт с производства, то все приборы, созданные на базе этой платформы, «зависают». Это одна из самых распространенных ошибок у многих разработчиков. Появляется какой-то электронный продукт с «вау-эффектом», который кажется очень перспективным, а потом выясняется, что он нежизнеспособен. И тогда все, тупик. Время на разработку приборов на его основе потрачено зря.
Поэтому платформообразующий подход в самом начале деятельности разработчиков приборов, еще до начала конструирования, задолго до появления опытных образцов, очень важен. Нужно осмысливать стратегию развития как минимум на 10 лет вперед. Умение ориентироваться и предвидеть развитие событий обеспечивает успех.
И, разумеется, раскладывание яиц по разным корзинам. Нельзя полагаться только на одну платформу. Нужно делать различные платформы, которые могут друг друга заменять. Мы проводим как раз такую политику. Если даже случится форс-мажор и часть процессоров, которые мы используем, перестанут производить, то нам не потребуется много времени, чтобы полностью перейти на другие, которые уже успешно используем.
Еще одним базовым подходом можно назвать тиражирование удачных решений. У нас единый коллектив и единое информационное пространство, это позволяет накапливать все успешные решения и использовать их в разных областях, при решении самых разных задач. При этом мы всегда готовы пробовать новое. Считаю, что в нашей компании разумный баланс консервативного и инновационного.
Если говорить о сильных сторонах нашего предприятия, то это, в первую очередь, умение не только разрабатывать новые приборы с уникальными характеристиками, но и доводить их до серийного производства. У нас есть французские коллеги, с которыми мы давно сотрудничаем. Это более научное предприятие, нежели производственное. Они меня часто удивляют тем, что не могут понять, что значит довести опытный образец до серийного производства. Сделали макет прибора, проверили технические возможности, получили какие-то впечатляющие характеристики – и считают, что на этом работа закончена. Для нас, как научно-производственного предприятия, это менее половины работы. С момента, когда готов макетный образец, начинается длительная и кропотливая работа по доведению его до производства. Нужна технологическая отладка всего процесса, сотрудникам нужны подробные технические инструкции по монтажу и настройке, нужны стенды и оснастка, должны быть оборудованы рабочие места, закуплены приборы, которые измеряют нужные характеристики и так далее. Также должна быть проработана механическая составляющая производства – все детали должны быть сопряжены, затянуты с нужным усилием болтовые соединения, т.е. технологическая документация пишется на каждом этапе производственного процесса. На один прибор она может составлять целые тома, включая маршрутные карты и чек-листы. Это огромная работа.
Когда к нам на производство приезжают специалисты других компаний, то удивляются тому, что разработчики приборов и оборудования вообще не появляются на производстве. Во многих предприятиях, особенно старого типа, является чуть ли не нормой, что разработчики в прямом смысле живут на производстве – отлаживают, ремонтируют, контролируют и решают массу возникающих проблем. Так работать нельзя. У нас разработчики на производстве не бывают. Сотрудники производственных цехов даже зачастую не знают, кто занимается разработкой приборов. Иногда это обидно, но правильно.
Другая сильная сторона – это наши разработчики. Мы нацелены на то, чтобы взять лучшие кадры, делаем для этого все, что можем. Стараемся отыскать лучших из лучших и научить, если они что-то не знают. Тут очень сильное влияние оказывает коллектив. Мы делаем так, чтобы разработчики, сохраняя свою уникальность, работали не сами по себе, а в рамках правил и системы ценностей нашей компании. У нас есть общая культура, хорошо налажен обмен данными. У нас нет индивидуальных авторских прав, все разработки становятся достоянием всего коллектива. Такой обмен опытом позволяет избежать ошибок и ускорить процесс работы.
– Насколько тесно вы работаете с вашими заказчиками и конечными потребителями?
– Очень часто заказчик не бывает конечным потребителем. Если это так, то наши разработчики с ним, как правило, не контактируют. Это обычно бесполезная потеря времени, так как технические вопросы обсуждать не с кем, да и самому заказчику это не надо. Мы, как разработчики, очень тесно общаемся именно с конечными потребителями нашей продукции. От них мы получаем обратную связь, зачастую бесценную информацию – об особенностях эксплуатации приборов, о выявленных недочетах в их работе, или наоборот, о том, что какие-то решения оказались очень удачными. У нас есть партнеры, с которыми выстроены особые отношения. Когда мы начинаем что-то разрабатывать, то обсуждаем свои идеи с ними. Они нам очень помогают еще на этапе разработки концепции новых приборов. Такое тесное сотрудничество позволяет избегать ошибок, не тратить время на проработку решений, которые потребителям неважны и разрабатывать продукцию, удобную в эксплуатации и соответствующую потребностям заказчиков.
– Какие разработки предприятия за последнее время вы считаете наиболее значимыми?
– В первую очередь установки контроля загрязненности персонала РЗБА-07Дexternal link, opens in a new tab и РЗБА-09Дexternal link, opens in a new tab. Потому что они сделаны на основе совершенно нового принципа тайл технологии, аналогов которому в нашей стране нет. Благодаря этому мы планируем выпустить линейку установок для разных сегментов потребителей.
Еще в 2020 году мы организовали собственное производство альфа- и бета- детекторов больших площадей, которые используем в этих установках и радиометрах для оперативного контроля. Также мы стали изготавливать кремниевые детекторы, которые до недавнего времени закупали за рубежом. Мы изменили их конструкцию, сделали такими, как нам нужно и теперь сами управляем их параметрами. Это позволяет выпускать все оборудование на базе полупроводниковых кремниевых детекторов не опасаясь, что кто-то закроет производство или ограничит поставки.
Из других интересных разработок я бы отметил еще две, выполненные на платформе ионизационных камер. Новый дозиметрический блок детектирования гамма-излучения БДМГ-А02Дexternal link, opens in a new tab может работать в невероятных условиях: при температуре до 350 °C градусов и мощности дозы 100 тыс. Гр/ч. Блок устанавливается внутри контайнментов реакторов ВВЭР. В случае проектных и запроектных аварий внутри защитной оболочки реактора создаются такие экстремальные условия. В модуле ионизационной камеры использованы уникальные материалы и технологии, разработанные нашими специалистами. Компания уже поставила эти блоки детектирования на Ростовскую и Нововоронежскую АЭС, сейчас выполняет заказ для Курской АЭС.
Второй интересный прибор, сделанный на базе новой платформы ионизационных камер, – дозиметр фотонного излучения ДБГ-С101Дexternal link, opens in a new tab. Сама по себе технология ионизационных камер довольно старая, но мы подошли к ней по-новому, используя новые материалы, и в результате получили очень хорошие, я бы сказал уникальные, характеристики. Особенностью новой разработки стало то, что блок детектирования ДБГ-С101Д одновременно измеряет МАЭД и МПД, и аттестован как средство измерений двух этих показателей.
Еще можно отметить нашу систему аварийной сигнализации (САС). Ничего подобного на рынке нет. Эта система, которая уже наработала более 2 тысяч приборо-лет. И за это время не было ни одного ложного срабатывания. Ни одна из систем, которые выпускаются в нашей стране, такой характеристики не имеет, у всех были ложные срабатывания. А это для любого предприятия очень тяжелое испытание: остановка производства, аварийная эвакуация персонала, разбор комиссии. То есть это ЧП довольно серьезного масштаба. Так вот, ни одна из наших систем не дала ни одного ложного срабатывания. На основе этих технических решений мы теперь производим оборудование АРКТ-01Дexternal link, opens in a new tab для аварийной защиты реакторов АЭС в случае возникновения предаварийных ситуаций. Требования к таким системам очень жесткие. Если на предприятиях ЯТЦ, где стоят САС, ложные срабатывания приводят к неприятным последствиям, то для АЭС это падение аварийной защиты, аварийная остановка реактора, прекращение выработки энергии, то есть огромные убытки. Поэтому при конструировании прибора мы уделили ему очень большое внимание, используя полностью весь элементный состав, который был в САС.
Почему я остановился именно на этих разработках? Потому что они принципиально системные, что называется «знаковые», платформообразующие, которые позволяют выпускать целую линейку приборов с уникальными характеристиками в соответствии с потребностями наших заказчиков.
– В прошлом году вы стали лауреатом премии Правительства РФ в области науки и техники, искренне поздравляем вас! Как вы считаете, почему ваша работа по нано- и микроволокнистым нетканым фильтрующим материалам признана на таком высоком уровне?
– Работа над этими материалами началась еще в 2004 году. У нас возникла потребность в разработке радиометров аэрозолей нового поколения, которые были бы на уровне зарубежных аналогов. При разработке мы столкнулись с проблемой, что не можем сделать прибор, как у зарубежных производителей, потому что в России нет фильтрующих материалов с нужными характеристиками. Поначалу мы пытались пользоваться тем, что есть, затем я вышел на сотрудников НИФХИ имени Л. Я. Карпова. И мы с ними стали думать, как сделать нужный фильтрующий материал, стали пробовать и в итоге получили целую линейку новых материалов. Потом технологию производства усовершенствовали и создали отдельное предприятие. Когда появились фильтрующие материалы мы их стали применять в наших разработках и добились необходимых характеристик. Были спроектированы, апробированы, сертифицированы и внедрены в производство новейшие радиометрические установки и комплексы для контроля радиоактивных аэрозолей и йода. Также было успешно организовано серийное производство приборов и установок радиационного контроля и обеспечено внедрение разработанных установок и комплексов в службы специального контроля Министерства обороны, ГК «Росатом», Росгидромета, МЧС и других.
Со временем оказалось, что такие материалы нужны не только нам, но и производителям в других отраслях, и производство начало расширяться. Экономический эффект от применения этих материалов был высоким и в результате всему коллективу, работающему над нановолокнистыми неткаными материалами, присудили правительственную премию. Моя заслуга в том, что я эту работу инициировал, обозначил характеристики, которые важны. А затем, когда появились новые материалы, внедрил их в разработки нашего предприятия.
- Какие дальнейшие профессиональные задачи вы ставите перед собой сейчас?
- Сейчас задача у меня одна, очень важная – воспитать новое поколение разработчиков и конструкторов и сделать все для того, чтобы в будущем в базовых принципах и ценностях коллектива ничего не изменилось. У нас уже выросли такие специалисты, которым по плечу любые задачи, и я уже не являюсь локомотивом. Могу им что-то советовать, делиться опытом, участвовать в научных дискуссиях, предлагать решения, но они в силах справиться сами и с постановкой задач, и с их решением.
- Что бы вы хотели посоветовать юным и молодым конструкторам, изобретателям и начинающим приборостроителям? Какими качествами должен обладать разработчик?
- Прежде всего я хотел бы заметить, что такой специальности «разработчик» нет ни в одном учебном заведении. Это значит, что разработчиками становятся, уже работая на предприятии. Главное, что я хочу видеть у своих молодых специалистов – эрудицию, широту образования и умение нестандартно мыслить. Мне бы хотелось, чтобы новое поколение было похоже на тех специалистов, которые были в 70-80 годы, когда конструктор умел решать дифференциальные уравнения, знал электротехнику, химию, металловедение, материаловедение, сопромат, разбирался в покрытиях и сплавах. Сейчас наших конструкторов всему этому не учат, а изучать самостоятельно многие ленятся. Получается, что вместо одного человека в решении задачи участвуют двое-трое. Например, как составить правильно электрическую схему и рассчитать мощность тепловыделения, при этом рассчитать объем корпуса прибора, чтобы он не перегрелся, какие металлы можно соединять между собой, не опасаясь, что они изогнутся при нагревании или через месяц под воздействием внешних факторов рассыплются в труху – это все вещи жизненно необходимые. И я хочу, чтобы современные разработчики приборов были всесторонне образованными людьми. Самое главное, чтобы у них было желание постоянно развиваться, находить возможности, чтобы расширить базу знаний, находить интересные идеи и способы их применения в своей работе. Кстати сказать, сейчас такие специалисты ценятся на вес золота.
