Опубликована большая статья о проходящих на Калининской АЭС испытаниях мюонного томографа, разработанного в Научно-образовательном центре НЕВОД НИЯУ МИФИ в сотрудничестве с коллегами из ВНИИАЭС и Института физики высоких энергий.
На территории Тверской области расположена одна из самых передовых и технологичных атомных станций нашей страны - Калининская АЭС. Станция прочно обосновалась в списке лидеров производства электроэнергии. Кроме того, наши атомщики двигают вперед науку, помогая в разработке и внедрении высоких импортонезависимых технологий.
Сегодня мы расскажем о мюонном томографе, который проходит финальную стадию исследований на Калининской АЭС. Это уникальная отечественная разработка, созданная специалистами НИЯУ МИФИ в сотрудничестве с АО «ВНИИАЭС» (входит в контур управления концерна «Росэнергоатом»). Она позволяет проводить полное и точное дистанционное обследование ядерного реактора. В перспективе технология позволит повысить безопасность работы крупных промышленных объектов, в том числе не относящихся к атомной энергетике. Чтобы разобраться в принципах его работы, потребуется небольшой ликбез по физике.
Мюон - субатомная частица. Поток мюонов достается нам абсолютно даром, он возникает в верхних слоях атмосферы нашей планеты под воздействием космического излучения. Поэтому технология, примененная атомщиками, не требует искусственных источников мюонов, главное – отследить в реальном времени траекторию каждой частицы сквозь толщу материала.
«Метод основан на улавливании потока мюонов, проходящего через исследуемый объект, и получении «картинки» внутренней структуры объекта, напоминающей рентгеновский снимок. Мюоны обладают высокой проникающей способностью. Несколько таких снимков с разных ракурсов позволяют собрать трехмерное изображение объекта», - поясняет заместитель начальника отдела ядерной безопасности и надежности Калининской АЭС Сергей Киселев.
Принцип исследования материалов посредством мюонной томографии (МТ) мировому научному сообществу уже известен, так, например, МТ применялась для оценки состояния аварийных реакторов на АЭС "Фукусима". Разработка МИФИ интересна тем, что она, во-первых, полностью отечественная и не зависит от поставки импортных комплектующих, во-вторых, это первый в мире мобильный инструмент мюонной томографии с таким высоким пространственным и временным разрешением - обнаружение дефекта размером всего в 20 сантиметров возможно на расстоянии более 60 метров. Иными словами, на данный момент это самая точная мобильная установка МТ в мире.
Опытный образец мюонного томографа был установлен возле реакторного отделения энергоблока №4 Калининской АЭС.
Это довольно крупный аппарат, который монтируется на двухосном шасси-прицепе с гидроподъемником, выглядит он как расположенные друг за другом «рамы» 3х3 кв. метра с чувствительным покрытием. Что касается технологической начинки, это две взаимодополняющие регистрирующие системы: сцинтилляционного детектора и детектора на дрейфовых трубках. Каждый детектор обладает определенными преимуществами, а вместе они образуют уникальную систему, позволяющую в режиме реального времени регистрировать с высокой точностью (около 0.1 градуса) все треки мюонов, прилетающие в пределах апертуры томографа. Большая чувствительная площадь компенсирует относительно слабый естественный поток мюонов (всего 100 частиц на 1 квадратный метр в секунду) и обеспечивает высокий темп набора статистики. В стационарном положении томограф может осуществлять 2D-мюонографию. Если провести мюонографию одного и того же объекта из нескольких точек, можно получить объемное изображение.
На текущем этапе на Калининской АЭС отрабатывается технология томографии, оптимизируются регистрирующие системы и программное обеспечение. Успешное завершение исследования позволит перейти к промышленному производству линейки мюонных томографов.
Помимо ядерных объектов мюонные томографы, прототип которых испытывается на Калининской АЭС, могут использоваться для обследований вулканов, зданий, мостов, плотин, градирен, крупногабаритных транспортных грузов и т.д. Но главная их задача, конечно же, в повышении безопасности и надежности оборудования атомно-энергетического комплекса. В предыдущих публикациях мы рассказывали, что атомная станция постоянно модернизируется, рабочие и контролирующие системы планомерно заменяются на все более совершенные. Этой работой занимается специальное подразделение, где трудятся десятки специалистов наивысшей квалификации. Применение МТ станет еще одним, и очень важным, шагом на этом пути, более того, продвинет вперед всю российскую науку.