2 марта 2022

ТПУ разрабатывает первый в мире комплекс на основе бетатрона для инспекции контейнеров с радиоактивными отходами

Один из образцов бетатронов, производимых в ТПУ

Ученые Томского политехнического университета разрабатывают систему для инспекции содержимого контейнеров с радиоактивными отходами. Ее сердцем будет бетатрон — самый маленький в мире циклический ускоритель частиц, производимый только в ТПУ. Система будет работать аналогично досмотровому комплексу и позволит дистанционно проверять содержимое контейнеров. Планируется, что опытная апробация комплекса пройдет на площадке исследовательского ядерного реактора ТПУ до конца 2023 года. Вуз уже обсуждает с зарубежными заказчиками возможность приобретения технологии после проведения необходимых исследований и опытной апробации.

Разработка ведется в рамках стратегического проекта ТПУ «Энергия будущего» при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030».

Радиоактивные отходы (РАО) образуются при работе атомных электростанций, переработке ядерного топлива, производстве тепловыделяющих элементов и так далее. По российскому законодательству все отходы делятся на шесть классов, все они подлежат захоронению — глубинному или приповерхностному. Сейчас в России отработана цепочка обращения с РАО третьего и четвертого класса — это низкоактивные отходы. Для их хранения, транспортировки и захоронения используются металлические и железобетонные контейнеры. Каждый из них обладает индивидуальным набором физико-механических свойств и показателями безопасности. На строго регламентированных этапах необходимо проводить проверку содержимого контейнеров. Сейчас во всем мире преобладающий метод проверки — визуальный. Контейнеры физически вскрывают, и специалисты осматривают содержимое.

«Томский политех — известный в России и за рубежам исследовательский и образовательный центр в области методов неразрушающего контроля и диагностики. Здесь были разработаны бетатроны, которые являются мощным источником вторичных рентгеновских лучей. По сути, с их помощью можно делать диагностику сложных промышленных объектов, никак не повреждая их внутреннюю структуру. При этом бетатроны компактные, мобильные, позволяют проводить всю процедуру контроля дистанционно. Они уже применяются в томографах, системах досмотра на пограничных пунктах и даже в медицине. У нас большой опыт создания уникальных комплексов на основе бетатронов», — говорит и.о. ректора Томского политехнического университета Дмитрий Седнев.

В комплекс войдут рентгенографическая система контроля, платформа и манипуляторы для контейнеров, специализированное программное обеспечение — все будет разработано и собрано в Томском политехе. Работа комплекса будет проверена на площадке реактора ТПУ — сегодня это единственный действующий вузовский реактор в стране — на упаковках с низкоактивными РАО. На первом этапе планируется провести исследования по проникающей способности излучения через материал контейнеров и оценить степень воздействия ионизирующего излучения от отходов на достоверность получаемых результатов.

«Уникальность разработки не только в том, что она будет единственной в мире на основе бетатрона. Пока в мире вообще нет установок для дистанционного контроля контейнеров промышленного уровня, а спрос на такие технологии только растет. Сообщается только о единичных опытных установках, — поясняет Дмитрий Седнев. — Сейчас у нас есть интерес со стороны зарубежных заказчиков. Мы договорились, что ТПУ в течение года показывает различные варианты использования рентгенографического метода для контроля содержимого упаковок РАО с целью дальнейшей разработки полномасштабного комплекса, удовлетворяющего их требованиям. Кроме того, технологией заинтересовались также организации госкорпорации «Росатом». Для них мы также готовы разработать такую систему, причем для контроля упаковок с третьим и четвертым классом РАО».

«Приоритет 2030» — это крупнейшая национальная программа поддержки развития вузов в истории современной России. Она стартовала в 2021 году. Для участия в программе российские вузы представляли комплексные программы развития на ближайшие десять лет. По итогам конкурсного отбора ТПУ вошел в первую группу вузов по треку программы «Исследовательское лидерство». В программе развития вуза заложены три стратегических проекта: «Энергия будущего», «Инженерия здоровья» и «Новое инженерное образование». Одно из направлений проекта «Энергия будущего» связано с разработкой технологий в области вывода из эксплуатации объектов использования атомной энергии и обращения с радиоактивными отходами.