На базе Томского политехнического университета (ТПУ) по заказу и при поддержке концерна «Росэнергоатом» (Электроэнергетический дивизион госкорпорации «Росатом») создан участок никелирования кобальтовых заготовок. Проект реализован в рамках дорожной карты сотрудничества с вузом. Применение инновационных разработок ученых Томского политехнического университета позволяет эффективно решать прикладные задачи атомной отрасли.
Разработанная политехниками технология построена на методе ионного распыления материалов в вакууме. Она позволяет получать прецизионные изделия для безопасного и надежного использования в энергетических реакторных установках. Мощности производства рассчитаны на выпуск не менее 100 готовых изделий в сутки.
В отличие от традиционного гальванического метода, который сопряжен с образованием токсичных химических отходов и не всегда гарантирует нужную силу сцепления слоев, вакуумно-плазменное осаждение является экологически чистым «сухим» физическим процессом. Испытания подтвердили, что формируемые в ТПУ никелевые пленки обладают высочайшей адгезией и полностью сохраняют целостность даже при экстремальных термических нагрузках. При этом все используемое оборудование, сырье и материалы — полностью отечественные.
«Поставленная перед нашими учеными задача была нетривиальной. Сложность заключалась именно в том, чтобы технология могла обеспечить адгезию никелевого покрытия к кобальту на всей его поверхности. Это важный параметр качества конечного изделия из кобальта-60. Наши физики справились с поставленной задачей, показав себя специалистами по нестандартным решениям. Важно, что предложенная оригинальная разработка лежит на мощном фундаменте предшествующих поисковых исследований и глубоком понимании сути процесса, а разработчики — молодые ученые», — сказал и.о. ректора ТПУ Леонид Сухих.
Новый производственный комплекс размещен на базе Инженерной школы ядерных технологий ТПУ и включает в себя три последовательные линии: сектор входного контроля характеристик исходных элементов, технологический участок пробоподготовки и нанесения покрытий на базе разработанной в ТПУ вакуумной плазменной установки, а также зону выходного контроля геометрии, качества адгезии и финальной упаковки.
«Наше подразделение более 20 лет развивает научное направление, разрабатывает и производит установки для решения различных задач. Кроме того, наши научные результаты интегрированы в практическую деятельность — мы делаем реальное „железо“, отрабатываем технологию и обучаем студентов. По сути, студенты становятся первыми, кто работает на новых установках. Таким образом мы комплексно решаем задачу — не только разрабатываем новые установки, но и готовим специалистов, умеющих на них работать. Более того, вакуумная плазменная установка — это полностью результат труда ученых ТПУ. Они выполняли функции конструкторов, инженеров, технологов, сборщиков. Также у нас есть свой цех металлообработки, где происходят фрезеровка, токарные и слесарные работы, сварка и другие виды работ», — добавил руководитель участка, доцент НОЦ Б.П. Вейнберга Дмитрий Сиделёв.
Покрытая никелем заготовка в виде миниатюрного цилиндра из стабильного изотопа кобальт-59 (59Co) — это ключевой элемент кобальтовой мишени. В процессе длительного облучения потоком тепловых нейтронов в реакторах РБМК атомных станций кобальт-59 трансформируется в радиоактивный изотоп кобальт-60 (60Co), который становится мощным источником жесткого гамма-излучения с периодом полураспада 5,27 года. Наработка изотопа происходит попутно: энергетический реактор продолжает параллельно вырабатывать электричество в штатном режиме.
Получаемый радионуклид незаменим для стерилизации медицинских изделий, дезинсекции пищевых продуктов, радиационной модификации свойств полимеров и решения экологических задач.
«АО „Концерн Росэнергоатом“ занимается производством кобальта-60 на реакторах РБМК более 30 лет. В настоящее время мы удерживаем долю в 30 % глобального мирового рынка кобальта-60. Около 15 % изделий медицинского назначения в мире стерилизуется именно российским изотопом. Открываемый в ТПУ участок никелирования — это важнейший шаг для организации производства российских кобальтовых мишеней специального исполнения и последующего увеличения объемов наработки этого ценного радиоактивного материала», — отметил заместитель генерального директора – директор по бизнес-развитию концерна «Росэнергоатом» Никита Константинов.
В ближайшее время коллективу университета предстоит пройти комплексную аттестацию созданного производственного участка с участием представителей дивизионов «Росатома», Главного конструктора реакторных установок типа РБМК для получения официального разрешения на запуск серийного производства.
Наработка кобальта-60 на АЭС с реакторами РБМК включена в проекты «Росатома» в составе отраслевой стратегической программы «Ядерная медицина и технологии». Она направлена на повышение качества жизни населения, охрану здоровья и развитие российской промышленности в целом. Помимо кобальта-60, атомные станции концерна «Росэнергоатом» нарабатывают широкий спектр радиоизотопов для ядерной медицины. В их числе — молибден-99, йод-125, йод-131, самарий-153 и лютеций-177.
