Радиационные технологии: взгляд из России - РВК
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
Радиационные
технологии:
взгляд
из России
МОСКВА 2015
2015
оБЗор
ассоЦиаЦии
«радтех» при
поддерЖке
оао «рвк»
12345
ВВЕДЕНИЕ В РАДИАЦИОННЫЕ 4
ТЕХНОЛОГИИ
УСКОРИТЕЛИ В МИРЕ 6
ОБЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 12
ДОСМОТРОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ 24
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ 30
МОДИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ 36
ДРУГИЕ ПРИМЕНЕНИЯ 50
РОССИЙСКИЕ КОМПАНИИ 54
НА РЫНКЕ УСКОРИТЕЛЬНОЙ
ТЕХНИКИ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЙ
5 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ
введение
в радиаЦионнЫе
технологии
В настоящее время радиаци- вой для досмотровых систем, мобильной и медицинской
онные технологии являются которые позволяют обнару- промышленностях. по мере
неотъемлемой частью повсед- живать в багаже и грузах ору- совершенствования производ-
невной жизни. Многие люди жие, взрывчатые и наркоти- ственных технологий в дан-
даже не догадываются, на- ческие вещества, делящиеся ных отраслях доля данных
сколько часто они сталкивают- материалы. Данные системы технологий будет возрастать.
ся с продуктами и товарами, получили распространение Таким образом, промышлен-
созданными с применением в таможенных и пограничных ные ускорители продолжают
радиационных технологий. пунктах, морских портах, аэро- отвечать современным вызо-
Это и тропические фрукты, портах, а также на железнодо- вам, обеспечивая высокое ка-
и автомобильная покрышка, рожных узлах. чество повседневной жизни
и чип в мобильном телефоне, С помощью радиационной по- и оставаясь безопасными для
и лопатка авиационной турби- лимеризации были получены окружающей среды.
ны в составе самолета. Все эти новые материалы для кабель- В данном обзоре приведены
продукты объединяет одно: ной и шинной промышленно- описания ключевых областей
все они прошли обработку стей. Полимерная изоляция применения промышленных
на ускорителе. Поток частиц является более термостойкой, ускорителей, а также инфор-
(или ионизирующее излуче- трубопроводы подходят для мация о продуктах и услугах
ние), который генерируется перекачки агрессивных и го- российских производителей
ускорителем или источником рячих жидкостей, шины обла- данного оборудования.
ионов, обеспечил уничтоже- дают более высокой износо-
ние насекомых-вредителей стойкостью.
в манго, «склеивание» поли- Проникающая способность
меров в резиновом материале потока частиц также позволя- Радиацион-
для покрышки, сформировал ет просканировать металли- ные технологии
новый полупроводниковый ческие детали авиационных
— одно из немно-
слой в материале для чипа, и ракетных двигателей, авто-
обеспечил проверку лопатки мобиля и обнаружить даже гих перспективных
турбины на наличие трещин. небольшие трещины или не- с технологической
Одной из первых областей точности сварных соедине-
и рыночной точек
трансфера ускорителей из на- ний, не разрушая изделия.
учного сектора в промыш- В настоящее время на базе зрения направ-
ленный была пищевая про- ускорителей создаются но- лений, где у Рос-
мышленность. Обработка вые комплексы для послой-
сии существуют
продуктов позволила уничто- ного построения структуры
жать болезнетворные микро- деталей из металла под воз- значительные
организмы, насекомых-вре- действием пучка электронов. международные
дителей, тем самым делая Электронно-лучевые техно- референции и на-
продукты, потребляемые еже- логии аддитивного производ-
дневно, более безопасными ства постепенно внедряются
учно-технологиче-
для здоровья человека (мясо, для производства металличе- ский потенциал
зерно, морепродукты и др.). ских изделий нового поколе-
Далее ускорители стали осно- ния в авиакосмической, авто-
7 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ ВВЕДЕНИЕ В РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 8
ускорители
в Мире
Рисунок 1. Распределение установленных в мире промышленных ускорителей (единиц) по областям при-
менений
11 000
7 500
3 000
2 000
2 000
1 500
Источник: Доклад “Current and future industrial applications of accelerators”, Robert W Hamm (R&M Technical Enter-
prises, California, USA), October 4, 2013, NA-PAC-13, Pasadena, California
По оценкам экспертов за по- скопии и так далее). Посколь- растает на протяжении по-
следние 60 лет во всем мире ку в среднем жизненный цикл следних лет. Так по данным
было введено в эксплуатацию промышленных ускорите- за 2010 год общая стоимость
более 27 тыс. ускорителей лей оценивается в 20-40 лет, продуктов и товаров, обрабо-
различного промышленного то можно предположить, что танных, облученных или до-
назначения. При этом боль- в настоящее время из этого смотренных с использовани-
шая часть из них приходит- числа эксплуатируется поряд- ем пучков заряженных частиц
ся на ионную имплантацию ка 75% (или около 20 тыс. еди- превысила 500 млрд долларов
и электронно-лучевую об- ниц) ускорителей1. США.
работку материалов (рису- В целом, несмотря на доста-
нок 1). Следует отметить, что точно медленное изменение
из рассматриваемых катего- технологий, скорость внедре-
рий промышленных ускори- ния ускорителей в качестве В России
телей исключены внутренние промышленных инструмен-
устройства формирования тов обработки неуклонно воз-
работают 8
пучка (электронно-лучевые производителей
трубки, рентгеновские трубки,
1 Книга “Industrial Accelerators and Their ускорителей
системы для литографии или Applications” edited by Robert W. Hamm and
электронно-лучевой микро- Marianne E. Hamm (R&M Technical Enterprises,
California, USA), 2012, стр. 1
УСКОРИТЕЛИ В МИРЕ 10
110 110 45 12 15 3 2 1
1 120 4 12 1 1
1 515 1 2
2 1
1 1 2
1 1
5 1 5 14
2 1 2
1 6 1 1
2 4 14 1 1 1 6
R&D
Источник: Данные ИЯФ со РАН, ни ТПУ, ООО «НПП «Корад», АО «НИИЭФА», ИСЭ со РАН
11 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ УСКОРИТЕЛИ В МИРЕ 12
Рисунок 2. Распределение установленных в мире ускорителей электронов и гамма-установок денных российскими компа- российских ускорителей для количество ускорителей уста-
ниями, входящими в состав данного сектора эксплуати- новлено в США (более 500 еди-
Ассоциации «Радтех». руется в Китае, Южной Корее, ниц) и в Японии (более 300).
> 30 > 500 Наибольшее число российских Индии. Также ускорители числен-
> 300 > 1 500 ускорителей эксплуатируется Около 10 российских ускорите- но преобладают и в странах
в развитых странах, таких как лей применяется для стерили- БРИКС. Исключение состав-
Великобритания, Германия, зации медицинских изделий ляет Индия, в которой число
>8 > 300 США, Франция. Наиболее вос- и обработки пищевых и сель- гамма-установок превышает
требованными на этих рынках скохозяйственных продуктов. количество ускорителей (17
стали системы для досмотра Обработка электронами и гам- против 4).
грузов (254 ускорителя) и не- ма-излучением позволяют Остальные области приме-
> 80 > 140 разрушающего контроля (157 уничтожить болезнетворные нения, такие как очистка ды-
ускорителей). Ускорители организмы, насекомых-вреди- мовых газов и сточных вод,
типа бетатрон, используемые телей, тем самым продлить обработка руд, ионная им-
в таких системах, отличаются сроки хранения продуктов. плантация, производство ра-
>7 > 18 малыми габаритами, просты Для этих целей российские диоизотопов, исследования
в эксплуатации, менее энер- ускорители функционируют и разработки насчитывают
гозатратны. Проникающая в Китае, Вьетнаме, Южной Ко- около 5 ускорителей по от-
способность на уровне до 300 рее, Казахстане и др. дельности.
17 4
мм по стали позволяет как об- Наряду с ускорителями для
наруживать запрещенные ма- облучения продуктов питания,
териалы (оружие, взрывчатые растительного сырья, а также
500
вещества и др.) в контейнерах стерилизации медицинских
и автомобилях, так и осущест- изделий используются гам-
влять контроль литейных де- ма-установки, в которых ио-
Источник: IAEA, IPEN-CNEN/SP (Бразилия)
талей, сварных швов на нали- низирующее излучение гене- млрд $
чие дефектов. рируется гамма-источниками,
Данное обстоятельство уве- Америке, Европе и Японии, ров США2. 80 ускорителей используется преимущественно на основе
личило интерес к ускори- в которых в совокупности на- На сегодняшний день в России для модификации материа- кобальта-60. в год
тельному бизнесу, в который считывается 53 компаний-про- насчитывается 8 производи- лов. Под воздействием пучка В соответствии со статисти-
в настоящее время вовлечено изводителей. Впрочем, в по- телей ускорителей: Институт
составляет
электронов происходит радиа- ческими данными МАГАТЭ
не менее 70 компаний и на- следнее время наблюдается ядерной физики им Г.И. Буд- ционное сшивание полимера, в настоящее время в мире общая
учно-исследовательских орга- стремительный рост коли- кера со РАН, АО «НИИЭФА им. в результате которого изго- насчитывается более 300 гам- стоимость
низаций по всему миру. Более чества производителей и в Д.В. Ефремова», Научно-ис- тавливают изоляцию кабелей ма-установок и более 1500
того, по мере расширения об- других регионах, в первую следовательский институт и проводов, термоусажива- ускорителей, используемых
продуктов
ластей применения ускорите- очередь в Китае, России, Юж- ядерной физики им. Д.В. Ско- емые трубки, упаковочные в основном для обработки и товаров,
лей в различных отраслях про- ной Корее и Индии. При этом бельцына МГУ им. М.В. Ло- пленки, резину для покрышек продуктов питания и стерили-
мышленности развивающихся зачастую деятельность этих
созданных с ис-
моносова, ООО «Научно-про- и др. Наибольшее количество зации (рисунок 2). Наибольшее
стран появляются новые ком- новых производителей наце- изводственное предприятие пользованием
пании-производители. Однако лена на конкретные географи- «Корад», Национальный ис- ускорителей
общее число компаний оста- ческие регионы или нишевые следовательский «Томский по-
ется примерно постоянным, рынки. литехнический университет»,
поскольку появление новых По оценкам Роберта Хамма, ФГУП «НПП «Торий», ОАО
игроков компенсируется ухо- основанным на опубликован- «Московский радиотехниче-
дом ранее действующих ком- ных статистических данных ский институт Российской ака-
паний, прежде всего за счет и опросах крупных произво- демии наук», НИЯУ «МИФИ».
слияний и поглощений с дру- дителей, на долю объемов На сегодняшний день в 22
гими производителями или поставок этими компаниями странах мира функциони-
компаниями потребителями приходится порядка 1 000 руют более 515 ускорителей
технологий. ускорителей в год, что соот- и источников ионов, произве-
В настоящее время основ- ветствует годовому объему
ные объемы производства рынка около 2,2 млрд долла-
2 Книга “Industrial Accelerators and Their
промышленных ускорителей Applications” edited by Robert W. Hamm and
сосредоточены в Северной Marianne E. Hamm (R&M Technical Enterprises,
California, USA), 2012, стр. 3
13 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ УСКОРИТЕЛИ В МИРЕ 14
оБлучение
продуктов
питаниЯ
Мировой рынок продуктов пи- маракуйя и др.) в количествен- 1 I этап
тания, включая выращивание, ном отношении вырос на 22%
хранение, переработку, достав- в период с 2009-2013 гг. в 2012 1905-1950-е гг. на этом этапе
ку и реализацию конечному году его объем составил 85 формировалась исследова-
потребителю, является одним миллионов евро. тельская и научная база мир-
из наиболее динамично разви- Увеличение масштабов про- ного применения атома. Ос-
вающихся рынков в мире. изводства, удлинение логи- новным заказчиком на этом
По данным Pegasus Agritech стического плеча и распро- этапе выступало государство.
общий объем глобального странение крупноформатной 1960-е гг. характеризовались
рынка сельскохозяйственной торговли и логистических поиском конструктивных ре-
индустрии и пищевой про- центров накладывает новые шений и созданием первых
мышленности в 2012 г. соста- требования на упаковку и об- экспериментальных образцов
вил 4,2 трлн долларов, при работку пищевых продуктов. радиационного оборудования.
прогнозе роста 4,4% в период Реализация продуктов через Нарабатывался первый опыт
до 2017 г. крупные торговые сети тре- его практического примене-
Интенсификации процессов бует значительного увеличе- ния, а также разрабатывались
технологических изменений ния сроков хранения: напри- первые методики облучения.
в пищевой и сельскохозяй- мер, для тропических фруктов
ственной промышленности с единиц дней до недель, ме-
способствует рост численно- сяца и больше. Аналогично
сти населения на фоне изме- — для охлажденной рыбной
нения структуры потребления. и мясной продукции; даль-
Так в развивающихся странах ние перевозки накладывают
с ростом благосостояния на- высокие требования на об-
селения увеличился объем работку фруктов и овощей.
потребляемых продуктов пи- в настоящее время существу-
тания, а также изменилась ет широкая линейка способов
структура потребления — воз- обработки продуктов для их облучение
росла доля животного белка стерилизации, дезинфекции
(мясная и молочная продук- и увеличения срока хранения.
ция). в развитых странах ме- Одними из таких технологий
няются требования к качеству являются облучения специ-
продукции (условия выращи- ально упакованных продуктов
вания, состав, упаковка) и так- потоком электронов или с по-
же меняется структура по- мощью источника гамма-из-
требления за счет включения лучения.
в рацион все новых видов про-
дуктов, не подлежащих дли- В своем развитии рЫнок
тельному хранению (тропи- радиаЦионной обработ-
ческие фрукты, грибы, рыба, ки сельскохозяйственной
морепродукты). в частности, и ПиЩевой ПродукЦии Про-
европейский рынок экзотиче- Шел несколько основнЫх
пестициды
ских фруктов (тамаринд, личи, ЭтаПов:
ОБЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 16инноваЦионное
проБлеМа
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) от отравления
реШение
пищевыми продуктами и водой ежегодно умирает 2 млн человек. Примечательно,
Ускоренные электроны и гамма-излучение обладают способностью расщеплять
что статистика пищевых отравлений остается стабильно высокой как для
ДНК вредоносных микроорганизмов, а также их спор, что дает следующие
развивающихся, так и для развитых стран
1,3
возможности:
снижает потери продуктов,
вызванные насекомыми,
бактериями и плесенью,
миллиардов тонн в год или
30% всего произведенного
объема продовольствия − так 25
на
40%
оцениваются мировые потери
пищевых продуктов Безопасность:
От желудочно-кишечных
заболеваний, передаваемых уменьшает распространение
через продукты питания опасных кишечных
и воду, ежегодно умирают инфекций, уничтожая
примерно 2,2 миллиона патогенные организмы
человек, включая 1,9
миллиона детей
30% − ежегодный процент роста
числа людей, пострадавших
Повсеместно распространяются
аллергические реакции
и патологии, заболевания,
связанные с низким уровнем
гигиены и с нарушением
метаболических
Экология: уменьшает
зависимость от использования
химических пестицидов
и консервантов
Экономия: продлевает
срок хранения, упрощает
технологические процессы,
логистику и дает увеличение
выхода целевого продукта
процессов
от пищевого отравления
в промышленно развитых
странах
17 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ ОБЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 18Таблица 1. Области применения облучения продуктов питания Рисунок 3. Число случаев заболеваний, связанных с пищевыми отравлениями (% от общего числа насе-
ления)
40%
ПРЕИМУЩЕСТВА ДОЗА ОБЪЕКТЫ ГОД
ОБРАБОТКИ кГр ОБРАБОТКИ ОДОБРЕНИЯ
28%
Задержка про-
0,05 — 0,15
Картофель, лук, кор- 1964 (только карто- 26%
растания неплоды и др. фель), 1986
18% 18%
Дезинсекция
(уничтожение 0,15 — 0,5
Зерновые, сушеные
овощи и фрукты
1963 (только зерно
и мука), 1986 15%
насекомых) и др.
Замедление про- Свежие фрукты 1986
8% 8%
0,5 — 3,0
цессов созревания и овощи
Удлинение сроков Ягоды, фрукты, 1986
1,0 — 3,0
хранения овощи
Подавление раз- Свежее сырье, мясо, 1990 (птица),
вития патогенных 1,0 — 7,0 птица, рыба и полу- 1997 (мясо)
микроорганизмов фабрикаты
Деконтаминация Специи, фермент- 1983, 1986
добавок и ингре- 10 − 30 ные препараты и др.
Источник: Grain, Global report “Food safety for whom?”, 2011
диентов
Источник: An Economic Analysis of Electron Accelerators and Cobalt-60 for Irradiating Food, Rosanna Mentzer Morri- Франция и др.), заключены ко возросли вложения в ин- шает применение облучения
son, 1989, стр. 2 соглашения о радиационной фраструктуру, были созданы к охлажденному и заморожен-
обработке специй, фруктов, коммерческие центры стери- ному мясу, чтобы увеличить
мяса, а также применения об- лизации, существенно расши- срок его хранения и умень-
лучения для стерилизации на- рился перечень продуктов, шить число болезнетворных
2
II этап действия облучения на сель- дажу на американском рынке секомых. подлежащих радиационной микроорганизмов.
скохозяйственную продукцию. облученного картофеля, пше- В 1988 году ФАО, ВОЗ, МАГАТЭ обработке. на этом этапе раз- В 2006 году было опублико-
1960-1980-е гг. с середины в 1980-е годы также закончил- ницы и муки. и ВТО заключили Междуна- вития рынка снижается уча- вано постановление Депар-
1960-х гг. произошла первая ся процесс формирования ос- В 1981 году Международный родное торговое соглашение стие государства и возрастает тамента сельского хозяйства
волна коммерциализации: новы новой технологической экспертный комитет опубли- о торговле продуктами пита- роль коммерческих компаний США (USDA-APHIS) о приме-
на рынок были выведены но- платформы ускорительной ковал заключения о безопас- ния, прошедшими радиацион- потребителей. нении радиационной обра-
вые технологические реше- техники: была заложены ос- ности пищевых продуктов, ную обработку. В 1993 году Американская ме- ботки для тропических фрук-
ния — оборудование, прошед- нования цифровой визуали- подвергшихся облучению в 10 дицинская ассоциация (АМА) тов, экспортируемых в США
шее клинические испытания. зации процедур облучения; кГр (кДж/кг). вынесла заключение о безо- из Индии, Мексики, Пакиста-
на уровне национальных ре- были успешно реализованы В 1983 году Международная 3 III этап пасности и сохранении пита- на, Южной Африки, Таиланда
гуляторов были начаты про- программы изучения воздей- комиссия ФАО/ВОЗ утвердила тельных свойств облученных и Вьетнама с целью недопу-
цессы сертификации облучен- ствия ионизирующего излуче- свод пищевых международ- 1990-наст.вр. Третий этап от- продуктов и напитков. щения распространения насе-
ной продукции, утверждались ния на живые системы и др. ных стандартов и правил для крывается взрывным ростом В 1997 году после серии мас- комых-вредителей.
нормы облучения. Получили В 1964 году Управление по са- облучения продуктов питания основных рынков примене- совых отравлений мясными Рост рынка радиационной об-
одобрение Всемирной органи- нитарному надзору за каче- в пределах до 10 кГр. ния всех радиационных тех- продуктами Управление по са- работки сельскохозяйствен-
зации здравоохранения (ВОЗ) ством пищевых продуктов В течение 1983-1990 гг. были нологий, в том числе техно- нитарному надзору за каче- ной и пищевой продукции
и были признаны успешными и медикаментов США (FDA) утверждены национальные логий обработки пищевых ством пищевых продуктов обусловлен следующими фак-
программы по изучению воз- выдало разрешение на про- стандарты (США, Канада, продуктов. в этот период рез- и медикаментов США разре- торами.
19 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ ОБЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 20Рисунок 4. Мировые потери продукции на всех этапах производства к технологиям борьбы с вре- ворных микроорганизмов, Коммерческое облучение про-
дителями, обработки и хра- таких как сальмонелла дуктов питания в Европей-
нения сельскохозяйственной и кишечная палочка E.coli). ском Союзе резко сократилось
продукции, а также со слабо после введения в 1998 году
• Сохранение продуктов
развитой логистикой. строгих правил по провер-
(уничтожение или сниже-
45% 45% ГлобализаЦия Потребле-
ние активности микро-
организмов, способствую-
ке и маркировке облученных
продуктов питания. Так в 1998
ния и Производства Про- году основной объем облучен-
щих порче и разложению,
дуктов Питания ной продукции во Франции
и продление срока годно-
В развитых странах все больше приходился на дезинфекцию
сти пищевых продуктов).
30% 30% людей включает в рацион но-
вые продукты, значительная • Контроль насекомых
трав и специй, бо-
лее 20 тыс. тонн.
часть которых не может быть (уничтожение или стери- После введения
произведена сельским хозяй- лизация насекомых-вреди- новых правил,
20% 20% 20% ством этих государств. Следу-
ет отметить, что страны-лиде- •
телей).
Задержка прорастания
общая доля об-
лученных трав
ры по импорту тропических и созревания плодов. и специй во всех
фруктов зачастую не являются странах Европей-
конечными рынками продук- • Стерилизация (увеличение ского Союза сни-
ции, и в дальнейшем фрукты срока годности продук- зилась до 3 тыс. тонн в 2005
реэкспортируются в другие тов, которые затем могут году и до 1,47 тыс. тонн в 2010
страны. храниться при комнатной году. Однако, несмотря на тре-
температуре). бования маркировки, объемы
Экологичное Потребление облучения специальных про-
Все больше потребителей На сегодняшний день облу- дуктов, таких как заморожен-
во всем мире отказываются чение продуктов питания ные лягушачьи лапки, оста-
от употребления продукции используется более чем в 40 лись неизменным. по объему
Источник: Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН, 2013 сельского хозяйства и пище- странах мира. в 2010 году облученных продуктов в Евро-
вой промышленности, изго- в Азии, Европейском Союзе, пейском союзе лидерами яв-
товленной с использованием США было облучено количе- ляются Бельгия, Нидерланды,
Рост рЫнков Потребления как сальмонелла (источником изводства, хранения и потре-
пестицидов, химических кон- ство: 285,2, 9,3 и 103 тыс. тонн Франция.
Рынок радиационной обработ- заражения могут стать яйца, бления пищевых продуктов
сервантов и пищевых доба- продуктов питания, соответ-
ки продуктов питания растет мясо домашней птицы и др.), потери составляют около 1/3
вок и увеличивают в рационе ственно3. по сравнению с 2005
за счет роста ключевых рын- листерия (источником зараже- всего производимого в мире
количество свежих овощей годом количество облученных
ков-потребителей: рынка се- ния могут стать непастеризо- продовольствия. При этом,
и фруктов. продуктов увеличилось на 100
мян, рынка технологий пере- ванные молочные продукты в зависимости от уровня тех-
тыс. тонн в Азии и на 10 тыс.
возки и хранения продуктов, и полуфабрикаты), холерный нологического развития ре-
В настояЩее время в мире тонн в США, в то время как Облучение
рынка борьбы с вредителями вибрион (источником зара- гиона, максимальные поте-
и рынка упаковки. жения может стать вода, рис, ри продукции фиксируются
радиаЦионная обработка в ЕС уменьшилось на 6 тыс. продуктов
ПиЩевЫх и сельскохозяй- тонн.
овощи и различные виды на разных этапах технологиче-
ственнЫх Продуктов При- В течение пятилетнего перио- питания
БольШое число ПиЩевЫх морепродуктов). Кроме того, ской цепочки. Так в развитых
отравлений опасность для здоровья чело- странах значительная часть
меняется По следуЮЩим да наибольший рост коммер- применяется
наПравлениям: ческого облучения продуктов
По данным Всемирной ор- века представляют норовиру- пищевых продуктов оказыва- более чем
ганизации здравоохранения сы и паразиты (источником ется испорченными на ста- • Предпосевное облучение питания продемонстрировали
семян с целью стимулиро- страны Азиатского региона.
от отравления пищевыми заражения могут стать сырые дии конечного потребления,
40
вания всхожести (зерновые Кроме того, наблюдалась тен-
продуктами и водой ежегодно или недостаточно термически тогда как в развивающихся
денция увеличения фитоса-
в
умирает 2 млн человек. При- обработанные продукты: мясо, странах наибольшие потери и зернобобовые, картофель,
морковь, капуста и др.) и в нитарного облучения фруктов
мечательно, что статистика овощи, фрукты). фиксируются на стадии пере-
целях повышения их уро- и сельскохозяйственной про-
пищевых отравлений оста- работки. Таким образом, если
жая и улучшения качества дукции, которое в 2010 году
ется стабильно высокой как БольШие Потери Продук- в развитых странах порча еды
продукции. увеличилось до 18,5 тыс. тонн.
для развивающихся, так и для Ции на всех ЭтаПах техно- во многом связана с избыточ- странах мира
развитых стран. Основными логической ЦеПочки ным потреблением, то в разви- • Профилактика болезней
источниками пищевых инфек- Согласно докладу Института вающихся странах причиной пищевого происхождения 3 Tamikazu Kume, Setsuko Todoriki. Food
Irradiation in Asia, the European Union and the
ций являются такие бактерии, мировых ресурсов, в ходе про- является отсутствие доступа (уничтожение болезнет- United States: A Status Update. Radioisotopes
Journal, Vol.62, No.5, May 2013, 291-299
21 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ ОБЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 227 279 5 840 146 000 >200 000
940
85 27
5 394 300
369
8 096 6 246
17
1 600 2 100
10
111 151 3 000 1 484
14 200 66 000
687 160
326 445
472 127
482 785
3 111 1 024
4 011 6 923
3 299 1 539
80 000 80 000 4 000 15 000 8 000 8 000
Источник: Tamikazu Kume, Setsuko Todoriki. Food Irradiation in Asia, the European Union and the United States: A
Status Update. Radioisotopes Journal, Vol.62, No.5, May 2013, 291-299
23 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ ОБЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 24Также следует отметить, что лученных фруктов (мангустин применяться для переработ-
по сравнению с 2005 годом по- — 330 тонн; лонган — 595 ки некондиционных сель-
явились новые страны, в кото- тонн; личи — 18 тонн и рамбу- скохозяйственных продуктов
рых проводилось облучение тан — 8 тонн). Вьетнам начал (пораженные грибковыми
продуктов питания, такие как поставки облученных фрук- заболеваниями зерна, отходы
Испания, Эстония и Румыния. тов в США в 2008 году. в на- мукомольных комбинатов, от-
Также было выдано разре- чале это была питахайя, а за- ходы шлихтования риса и так
шение на облучение на уста- тем в 2011 году и рамбутан. далее) с целью получения
новке в Болгарии. Помимо Именно от этих стран следует сырья для «зеленых» хими-
этого в течение 2010 года Ев- ожидать расширения ассор- катов. Это водорастворимые
ропейская комиссия одобрила тимента продуктов питания, клеи для производства бума-
11 установок по облучению прошедших фитосанитарное ги и картона, экологически
пищевых продуктов в третьих облучение, однако, не следует чистые реагенты в производ-
странах, включая Южную Аф- скидывать со счетов и другие стве ДСП и ДВП, компонен-
рику, Таиланд, Турцию и Ин- страны, такие как Малайзия, ты буровых растворов и не-
дию. Пакистан и Филиппины, кото- фтевытесняющих жидкостей,
США является одним из ми- рые также планируют начать компоненты строительных
ровых лидеров по развитию экспорт облученных пищевых смесей, антипирены (коксо-
программ коммерческого об- продуктов в США в будущем. образующие огнегасители),
лучения пищевых продуктов. Другим крупным поставщи- компоненты моющих средств,
в 2010 году в США было облу- ком облученных продуктов стимуляторы роста растений
чено 103 тыс. тонн продуктов питания в США является Мек- и так далее.
питания, включая 80 тыс. тонн сика, которая в 2008 году экс-
пряностей, 15 тыс. тонн фрук- портировала в США 257 тонн,
тов и овощей, а также 8 тыс. а уже в 2009 году — 3 521 тонн.
тонн мяса и птицы. по сравне- в 2010 году объемы экспорта
нию с 2005 годом наибольший облученных продуктов пи-
2005
рост объемов облученной про- тания из Мексики в США со-
дукции наблюдался в области ставили 10 318 тонн, в том
дезинсекции овощей и фрук- числе 9 121 тонна гуавы, 600
2010
тов (объемы увеличились тонн сладкого лайма, 239 тонн
на 11 тыс. тонн) в то время, как манго, 101 тонна грейпфрута
для остальных типов продук- и 257 тонн перца. в настоящее
тов питания существенного время Мексика является круп-
изменения не произошло. При нейшим экспортером облу-
этом основной областью при- ченной сельскохозяйственной Объем
менения облучения являлась продукции в США. Связано это
в первую очередь с близостью
облученных
дезинфекция специй.
Первой страной из Азиатско- двух стран и наличием сухо- продуктов
го региона, начавшей экспорт путной границы. в странах
в США в 2007 году облученных Первой страной, использовав-
фруктов, была Индия, за кото- шей фитосанитарное облуче- Юго-Восточной
рой последовали и другие стра- ние с целью международно- Азии
ны, такие как Таиланд и Вьет- го карантинного контроля,
увеличился
нам. Пик облучения манго в 2004 году стала Австралия.
в Индии пришелся на 2008 с тех пор экспорт из Австралии втрое
год, когда было облучено 275 в Новую Зеландию неуклонно
тонн. в последующие годы растет и в 2010 году составил
объемы постепенно уменьша- 493 тонн облученных фруктов
лись. Таиланд начал экспор- (460 тонн манго и 33 тонны
тировать облученных фрукты личи).
(манго и лонган) в США в 2007 Помимо продуктов питания
году и уже через 3 года, в 2010 обработка пучком электронов
году, экспортировал 4 вида об- и гамма-излучением может
25 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ ОБЛУЧЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 26досМотровЫе
коМплексЫ
В настоящее время основной темПов роста рЫнка и его века. по данным Всемирной
платформой для применения обЪемов: торговой организации, с 1970
радиационных технологий года по 2010 год стоимость
в области обеспечения без- мирового экспорта выросла
опасности являются досмо- 1 идет рост в 48 раз.
тровые системы. 70% рынка глоБалЬноЙ
досмотровых систем в мире МоБилЬности
в денежном выражении
населениЯ 3 идет раЗвитие
приходится на системы, ис- транспортноЙ
пользующие рентгеновское Интенсивное экономическое систеМЫ,
излучение (в натуральном развитие и рост глобализации дополнЯеМое
выражении лидируют неради- способствовали стремительно-
ационные металлодетекторы).
иЗМенениеМ
му увеличению мобильности
Кроме того, на рынке имеются характера
населения. в настоящее время
решения на основе гамма-из- к традиционным факторам,
перевоЗок
лучения и нейтронных тех- определяющим рост мировой
нологий. При этом большин- Из простой инфраструктуры,
мобильности (вынужденная
ство компаний не производит обеспечивающей и поддержи-
миграция из зон военных
ускорители самостоятельно, вающей торговлю и мобиль-
действий, дефицит ресурсов),
а закупает их у внешних про- ность, транспорт превратил-
добавляются новые, в частно-
изводителей (за исключением ся в значительный фактор,
сти климатические (ухудше-
компаний Smith и Nuctech). формирующий глобальное
ние природной среды обита-
Большая часть (>60%) досмо- производство и рынки. Наибо-
ния) и социальные (трудовая
тровых систем сосредоточена лее интенсивно в последние
миграция, свободный выбор
в США и Западной Европе. десятилетия развивался воз-
места проживания и пр.). в по-
Основными покупателями до- душный транспорт и высоко-
следние десятилетия важным
смотровых систем являются скоростной железнодорожный
фактором, обуславливающим,
объекты транспортной инфра- транспорт. Возрастающая на-
в том числе, и спрос на си-
структуры, государственные грузка на транспортную ин-
стемы безопасности, является
организации и пограничные фраструктуру привела к соз-
все возрастающий поток не-
службы. Большинство устано- данию мультимодальных
легальной миграции из госу-
вок с использованием радиа- комплексов, обслуживающих
дарств «третьего мира» в раз-
ционных технологий исполь- витые страны.
зуется для досмотра багажа
пассажиров и грузов. Наибольшее
2 динаМично
В Целом, ФакторЫ, влия- распростране-
раЗвиваетсЯ
ЮЩие на развитие рЫнка
МеЖдународ- ние получили
обесПечения безоПасности
с ПомоЩьЮ радиаЦион-
наЯ торговлЯ рентгеновские
нЫх технологий, являЮт- методы
Наиболее интенсивно разви-
ся благоПриятнЫми с точ-
тие международной торговли досмотра
ки зрения ПерсПективнЫх
шло во второй половине 20-го
27 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ ДОСМОТРОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ 28инноваЦионное
проБлеМа
Безопасность и противодействие терроризму, предотвращение распространения
реШение
ядерных материалов, том числе пригодных для создания «грязной» бомбы
Использование досмотровых систем на основе ускорителей электронов, что
позволяет за меньшее время сканировать крупные грузовые контейнеры,
системы получения трехмерных изображений дают возможность работы системы
не только в режиме «есть/нет», но и «где лежит»:
ГЛОБАЛЬНЫЕ
ВЫЗОВЫ
Угроза террористических актов,
рост нелегальной эмиграции,
усложнение транспортной
инфраструктурыконтейнеров,
Безопасность: Качество: гарантия
фур, вагонов
Задача: поиск запрещенных уменьшает риск терактов обнаружения взрывчатых
к перевозке веществ: на транспорте, предотвращает веществ в объеме 50 г и менее,
взрывчатых, наркотических незаконный оборот делящихся оружия, делящихся материалов
и других сильнодействующих, материалов, борется
делящихся материалов, с наркотрафиком
а также оружия
УСЛОВИЯ
Решения: Использование
Большой поток грузов: багаж систем активного
в аэропортах, автомобильные сканирования, повышение
и железнодорожные перевозки. энергии пучка, использование Экономия: уменьшает время
Экология: при соблюдении норм
Небольшие (десятки граммов) нескольких источников досмотра в аэропорту
проектирования, строительства
закладные элементы внутри излучения на разные энергии или на международном
и эксплуатации абсолютно
морских и железнодорожных для создания объемного пограничном переходе
безопасно для персонала
контейнеров, фур, вагонов изображения
и населения
29 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ ДОСМОТРОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ 30Рисунок 5. Прогноз объема глобального рынка досмотровых систем (миллионов долларов США) Рисунок 6. Прогноз объема глобального рынка досмотровых систем (миллионов долларов США)
до 2020 года 89 по регионам
84
79
74
145
69 132
64 126 539 590 648
52 119 713
48 1050 787
113 869 961
40 962 1064 1180
106 1291
55 100 885
93 815 100
752 109 119
87 128
693 138
80 148 157
645 167 176
600 184
334 344 357
562 371
521 1224 1284
1080 1149 386 402 420 438
1018 457
909 957 481
826 863 54 56 59
781 64
71 84 89 93 97
101
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 410 415 421 429 438 449 462 476 493 511
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Источник: Homeland Security Market Research. X-ray Security Screening: Technologies, Industry and Global Market − Источник: Homeland Security Market Research. X-ray Security Screening: Technologies, Industry and Global Market −
2014-2020, стр. 55 2014-2020, стр. 57
большое количество грузов рост терро- дажные доходы, в 2020 году ния и разработки, на рынке ром месте Индия — 10,7%, чения систем — 1,17-1,33
и пассажиров. 4 составит 2 568 миллионов отсутствуют экономически далее следуют Индонезия МэВ, глубина проникнове-
ристическоЙ
Кроме того, развитие транс- долларов США (рисунок 5). более эффективные реше- — 8,1%, Бразилия — 5,6%. ния — 63,5-229 мм. Такие
портной системы, междуна-
угроЗЫ В 2011 году объем рынка со- ния для досмотра пассажи- системы используются
родной торговли и рост мо- ставлял 1 436 миллионов ров и грузов, чем системы ОсновнЫми тиПами до- в первую очередь для тех-
В последние десятилетия
бильности населения привели долларов США. Среднегодо- на базе рентгеновского или смотровЫх систем на базе нического осмотра транс-
во всем мире регулярно со-
к качественным изменениям вой темп роста составляет 7% гамма-излучения. радиаЦионнЫх технологий портных средств и нераз-
вершаются террористические
в характере перевозок. Так, в год4. являЮтся: рушающего контроля.
акты. Развитие новых техно-
в последние десятилетия рез-
логий и появление множества Досмотр грузов является круп- • Рентгеновские сканеры, ис- • Досмотровые комплексы
ко вырос сегмент морских КлЮчевЫми драйверами нейшим сегментом, и в 2020 пользующие эффект обрат-
экстремистских группировок на базе линейных уско-
и авиаперевозок. в сегменте роста рЫнка являЮтся: году его емкость составит ного рассеяния рентгенов-
различной направленности рителей. Энергия излуче-
морских перевозок наиболее
привели к росту численности • Рост рынка Азиатско-Тихо- 1 284 миллионов долларов ских лучей. Особенностью ния систем — 2-10 МэВ,
интенсивное развитие полу- океанского региона за счет США. Второй по объему сег- таких сканеров является
успешных террористических глубина проникновения
чили контейнерные перевоз- развития объектов транс- мент — досмотр багажа, объ- относительно низкая энер-
актов и затруднили предот- — 133-390 мм. Данные
ки. в период с 2000 по 2009 портной инфраструктуры ем которого в 2020 году про- гия излучения (50-450 кэВ).
вращение террористических досмотровые комплексы
гг. рост рынка контейнерных и роста объемов торговли. гнозируется на уровне 1 050 Глубина проникновения
атак. Естественной мерой для используются для досмо-
перевозок составлял поряд- миллионов долларов США. таких систем — до 38 мм.
ка 9% в год, после 2009 года
предотвращения терактов яв- • Окончание жизненного тра контейнерных грузов
ляется развитие современных Наибольший среднегодовой Такие сканеры использу- и технического осмотра
рост замедлился до 3-5% в год. цикла досмотровых систем
систем безопасности, позволя- темп роста на уровне 10% де- ются в первую очередь для транспортных средств.
на рынке авиаперевозок наи- предыдущего поколения.
ющих обнаруживать взрывча- монстрирует Азиатско-Тихо- досмотра багажа пассажи-
более быстрыми темпами рас-
тые вещества, оружие, деля- • Отсутствие конкурирую- океанский регион, на втором ров и почтовых отправле-
тет сегмент пассажирских пе- щих технологий. Несмотря месте Латинская Америка ний.
щиеся материалы. по данным Досмотр грузов
ревозок (порядка 4,1% в год), на десятилетие масштаб- — 8%, на третьем — Африка
доля сегмента в настоящее
Homeland Security Research
ных вложений в исследова-
• Сканеры с использованием является крупней-
Corporation (HSRC) мировой и Ближний Восток — 6,5%.
время составляет 15% рынка гамма-излучения радиоак- шим сегментом рынка
рынок досмотровых систем, В страновом разрезе лидером
авиаперевозок. тивных изотопов кобальта досмотровых систем
включая продажи и послепро-
4 Homeland Security Market Research. X-ray по темпам роста с показателем
Security Screening: Technologies, Industry and или цезия. Энергия излу-
Global Market − 2014-2020, стр. 54 16,3%, является Китай, на вто-
31 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ ДОСМОТРОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ 32нераЗруШающиЙ
контролЬ
Неразрушающий контроль трубок и гамма-источников изображений и построения
относится к видам проверки для обследования сварных трехмерной картины вну-
материалов и оборудования, швов и литья, идет разработ- тренней структуры объекта.
методы которых не изменяют ка первых методик контро- Разрабатываются новые виды
структуру, свойства и рабочие ля. в 1941 году было созда- детекторов. Развивается ком-
характеристики исследуемого но Американское общество пьютерная томография. Фор-
объекта. Одной из ключевых неразрушающего контро- мируются новые рыночные
технологий неразрушающего ля (the American Society of ниши: контроль печатных
контроля является рентгено- Nondestructive Testing, ASNT). плат, микро- и нанофокусные
графия или радиография, за- с того момента общество зани- системы для медицины и био-
ключающаяся в сканировании мается подготовкой специали- логии, стоматологические ска-
изделия рентгеновским излу- стов, разрабатывает стандар- неры, системы для контроля
чением, источником которого ты, а также совершенствует изделий из пластика и др.
могут выступать рентгенов- радиографические методы ис- Рентгеновские трубки приме-
ские трубки, ускорители и ра- следований. Линейные уско- няются до сих пор. Они эф-
дионуклиды. рители получили распро- фективны для исследования
12345 В настоящее время оборудо- странение с 50-х годов. с их малых объектов, а также для
вание и методы радиографии помощью можно было прово- толщины стали до 10 см. Ли-
применяются для проверки дить инспекцию более плот- нейные ускорители с энергий
изделий в авиационной, ра- ных и утолщенных изделий. 1-9 МэВ эффективны для ис-
кетно-космической, автомо- Одним из первых применений следования более плотных
бильной, химической, нефте- был контроль боеприпасов. и толстостенных объектов,
газовой промышленности, например, лопаток турбины,
в области атомной, тепловой корпусов двигателей или тя-
и гидроэнергетики, а также
2 II этап желого литья. Предел по тол-
микроэлектроники. Так осу- щине стали для данного ди-
ществляется контроль свар- 1960-1980-е гг. Оборудование апазона энергий составляет
ных швов, лопаток турбин, для неразрушающего контро- до 30 см. Высокоэнергетичные
твердотельного ракетного ля получает распространение ускорители (15 МэВ) исполь-
топлива, строительных кон- в гражданских отраслях. На- зуются для контроля твердого
струкций и печатных плат. рабатываются стандартизиро- ракетного топлива, комплекс-
ванные методики контроля. ных сварных конструкций, де-
В своем развитии рЫнок в системы неразрушающего талей для самолетов и судов
ПромЫШленной радиогра- контроля вводятся автомати- как из металла, так и из ком-
Фии ПроШел несколько ос- зированные решения, идет позитных материалов. Предел
новнЫх ЭтаПов: интеграция с электроникой. по толщине — 45 см.
3 ОсновнЫе тенденЦии раз-
1 I этап III этап вития ПромЫШленной ра-
диограФии заклЮчаЮтся
1920-1950-е гг. Нарабатывает- 1990-2010-е гг. Созданы инте-
в следуЮЩем:
ся первый опыт практическо- грированные системы с вклю-
чением программного обе- • улучшение пространствен-
го применения рентгеновских
спечения для визуализации ного разрешения;
33 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ 34инноваЦионное
проБлеМа
Проблема неразрушающего контроля промышленных изделий в процессе
реШение
производства или ремонта должна решаться быстро, с максимальной
Использование современных компактных ускорителей электронов в сочетании
разрешающей способностью и безопасно для персонала
с детекторами излучения последних поколений и системами восстановления
15%
трехмерных изображений позволяет за меньшее время сканировать более
габаритные толстостенные металлические изделия:
в год — на такой
процент растет
количество изделий,
которые необходимо Качество: разрешение
контролировать, Они современных промышленных
Безопасность:
В настоящее время неразрушающий отличаются размером томографов может быть
дефектоскопия проводится
контроль выполняется для сложных (от инжектора лучше 25 мкм, а толщина
с использованием локальной
изделий авиационной, ракетно- автомобильного двигателя контролируемых изделий
защиты, что делает ее полностью
космической, автомобильной до блока турбины), — несколько десятков мм
безопасной для персонала
техники, двигателей, ТВЭЛов, материалом (от пластиков Высокая гибкость систем под
печатных плат и так далее до сталей), формой требования и возможности
потребителя
25 МКМ
Это современные требования, Экономия: время дефектовки
предъявляемые к разрешающей изделия уменьшается в 2-5 раз
способности, а скорость по сравнению с визуальными
сканирования должна или ультразвуковыми методами,
обеспечивать безостановочное не требуется разрушения
движение изделий контрольных образцов, контролю
на конвейере могут быть подвергнуты все
изделия серии
35 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ 36Таблица 2. Проникающая способность рентгеновских трубок и линейных ускорителей Рисунок 7. Прогноз темпов Рисунок 8. Объем рынка систем и услуг неразрушающего
среднегодового роста рынка контроля в мире (миллионов долларов США)
по регионам
11 600
ТЕХНОЛОГИЯ РЕНТГЕНОВСКИЕ ТРУБКИ ЛИНЕЙНЫЕ УСКОРИТЕЛИ
Энергия 120 кэВ 250 кэВ 400 кэВ 3 МэВ 6 МэВ 9 МэВ 4,5%
Толщина стали 2,5 см 6,5 см 9 см 23 см 28 см 30,5 см
7 900
@ 10 HVL 8%
Источник: Книга “Industrial Accelerators and Their Applications” edited by Robert W. Hamm and Marianne E. Hamm 5,5%
(R&M Technical Enterprises, California, USA), 2012, Глава 7, автор William A. Reed, стр. 311
• увеличение контрастности явлен фирмой GE Measurement рушающего контроля. Срок 13%
изображения; & Control Solutions. эксплуатации ускорителей для
Российская компания «Про- радиографии составляет от 10
• уменьшение паразитного
мИнтро» первой в мире разме- до 20 лет. Рынок ускорителей
излучения с целью сниже- 8,5%
стила на одной платформе два электронов с энергией 3-15
ния требований к помеще-
источника излучения: рентге- МэВ в 2010 году оценивался 2013 2018
нию;
новскую трубку с энергией 450 на уровне 200-300 ускорителей
• сокращение времени полу- кэВ и ускоритель электронов в год, что в денежном эквива-
чения изображения; (бетатрон производства Том- ленте составляло около 250 Источник: презентация Frost&Sullivan “Beyond BRIC: exploring the next game changers for the NDT industry”, 2012,
стр. 5-6
• увеличение надежности; ского политехнического уни- миллионов долларов США. Бо-
верситета) с энергией 5 МэВ лее портативные и компакт-
• увеличение диапазона тол- для плотных и толстостен- ные ускорители с энергией
плексы на их базе для про- няются для контроля сварных начали совместную разработ-
щин материала, контроли- мышленной радиографии соединений на монтажных ку системы для 4D сканирова-
ных изделий. Так на одной 1-3 МэВ в течение следующих
руемых с помощью одного разрабатывают и выпускают: площадках, стапелях, при ре- ния в составе конвейера.
платформе можно одинако- нескольких лет также могут
ускорителя; Национальный исследова- монте котельных и энергети-
во эффективно просвечивать внести значительный вклад
тельский «Томский политех- ческих установок, контроле
• использование новых ви- и компоненты, и изделия в общее количество эксплуа-
нический университет», На- железобетонных опор мостов
дов и конфигураций детек- из толстого металла целиком, тируемых установок5. Кроме
учно-исследовательский и других строительных кон-
торов; имея одну систему детектиро- того, потребность в новых
вания и оцифровки. ускорителях будет возрастать
институт ядерной физики струкций. в Китае эксплуа- Около
• развитие интерфейсов для
Существенное развитие си- в результате спроса на заме-
МГУ им. М.В. Ломоносова со- тируется 15 ускорителей: 12
160
мониторинга и контроля вместно с ООО «Лаборатория производства ТПУ и 3 произ-
стем промышленной томо- ну выработавших свой ресурс
параметров, например, электронных ускорителей водства АО «НИИЭФА».
графии возможно только при и устаревших ускорителей.
тачскрин-дисплеи; МГУ» и ФГУП «НПП «Торий», В 2007 году НИИЯФ МГУ
использовании следующих со- По данным Frost&Sullivan гло-
акционерное общество «НИИ- и ФГУП «НПП «Торий» начали
• развитие систем in-line временных технологических бальный объем рынка систем
ЭФА им. Д.В. Ефремова», ООО совместную разработку нового
контроля (в составе кон- решений: новые виды сцин- и услуг неразрушающего кон-
«ПромИнтро», группа компа- поколения линейных ускори-
вейера). тилляторов и фотоумножите- троля, включая не только ра-
ний «ТЕСТРОН». телей электронов для радио- российских
лей, микрофокусные трубки, диографию, к 2018 году соста-
На сегодняшний день ключе- переход от рентгеновских тру- вит около 11,6 млрд долларов
Около 160 ускорителей рос- графии. с 2012 года 3 ускори- ускорителей
сийского производства эксплу- теля данной конфигурации
выми направлениями новых бок к ускорителям на энергию США (в 2013 году объем рынка
атируются за рубежом. в рам- было поставлено на россий-
для
2-5 МэВ, трехмерное скани- составлял около 8 млрд долла-
разработок в радиографии яв- ках сотрудничества Томского ские предприятия атомной промышленной
ляются цифровая радиогра- рование и новые математи- ров США). Среднегодовой темп
ческие методы визуализации роста составляет 7,5% в год.
политехнического универси- промышленности, на базе 2 радиографии
фия, трехмерная (3D) и четы- тета с JME Ltd с середины 80-х ускорителей были созданы
рехмерная (4D) томографии. изображений, использование В России ускорители и ком-
годов в Великобританию было инспекционно-досмотровые
эксплуатируется
двух энергий пучка.
Первый четырехмерный ска- поставлено более 110 бетатро- комплексы. за рубежом
нер по принципу действия В настоящее время в мире 5 Книга “Industrial Accelerators and Their
Applications” edited by Robert W. Hamm and нов. Малогабаритные бетатро- В настоящее время НИЯУ
аналогичный медицинскому эксплуатируется около 1 000 Marianne E. Hamm (R&M Technical Enterprises,
ны различной энергии приме- «МИФИ» и ООО «НПП «Корад»
компьютерному томографу за- ускорителей в области нераз- California, USA), 2012, Глава 7, автор William A.
Reed, стр. 312
37 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ 38МодиФикаЦиЯ
Материалов
В настоящее время радиаци- ными эксплуатационными сшивка изоляции проводов
онные технологии модифи- свойствами. Основные обла- является наиболее передовой
кации материалов находят сти применения технологий технологией, поскольку, в от-
все более широкое примене- радиационной сшивки мате- личие от химических методов,
ние в различных областях риалов в соответствии с отно- не требует условий повышен-
промышленности. При этом, сительными размерами рын- ной температуры и давления.
помимо ставших традицион- ков приведены на рисунке Как следствие, уменьшается
ными технологий радиаци- 9. Лидирующими областями потребление энергии, сокра-
онной обработки полимеров, применения являются произ- щается продолжительность
пластиков, резин и других ма- водство проводов и кабелей, технологического процесса.
териалов, а также технологий поверхностная вулканизация, Кроме того, технологическая
ионной имплантации, уже се- а также производство термоу- линия для радиационной
годня радиационная модифи- саживаемых пленок. сшивки универ-
кация материалов включает сальна, то есть
в себя и такие новые, револю- на одной и той
ционные технологии, бурно 1.1 иЗолЯЦиЯ же линии мож-
развивающиеся во всем мире, каБелеЙ но обрабаты-
как технологии аддитивного вать широкий
производства с использовани- Сшивка изоляции кабелей по- ассортимент ка-
ем пучка электронов. вышает температуру смягче- бельных изде-
ния и плавления изоляции, лий.
что в результате предотвраща- Дополнительно полимеры,
радиаЦионнаЯ ет возникновение короткого полученные с помощью ради-
1
полиМериЗа- замыкания в пучке проводов ационной кросс-сшивки, при-
ЦиЯ при эксплуатации в режиме меняются при изготовлении
повышенной температуры. трубопроводов для перекачки
В настоящее время ряд от- Например, в случае проводов, агрессивных и горячих жидко-
раслей промышленности, расположенных в непосред- стей, а также природного газа.
таких как кабельная про- ственной близости от двигате-
мышленность, автомобиль- ля автомобиля.
ная промышленность, не- В кабельной промышленности 1.2 терМоусаЖивае-
возможно представить без для сшивки изоляции прово- МЫе труБки
использования радиационных дов возможно использование и пленки
технологий. Пучки электро- следующих технологических
нов успешно используются процессов: пероксидная сшив- При облучении полиэтилено-
для кросс-сшивки изоляции ка, силановая сшивка, радиа- вых трубок и пленок проис-
проводов, увеличения изно- ционная сшивка. в первых двух ходит кросс-сшивка материа-
состойкости автомобильных случаях сшивка изоляции осу- ла, как в процессе облучения
покрышек, сшивки вспенен- ществляется вследствие хими- проводов. Благодаря образу-
ных полиэтиленов и так далее ческих реакций, а в третьем ющейся сеточной структуре
в результате радиационного − за счет ионизирующего воз- молекул материал приобрета-
сшивания полимера полу- действия электронного пуч- ет свойство «памяти» формы.
чаются изделия с повышен- ка. При этом радиационная Если такой полимер растянуть
39 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ МОДИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ 40Рисунок 9. Основные области применения технологий радиационной сшивки материалов
35%
35%
15%
4%
6%
5%
Источник: книга Industrial Accelerators and Their Applications Edited by: Robert W Hamm (R & M Technical Enter-
prises, California, USA), Marianne E Hamm (R & M Technical Enterprises, California, USA), Глава 3, автор Marshall R.
Cleland, стр. 114
в нагретом состоянии, зафик- пазух, гофров. Лента легко покрытием разного типа, 1.4 вспененнЫЙ по- нивающих агентов возможно лей в Китай, Южную Корею,
сировать и охладить, то он обжимает трубу на участках снижения гистерезисных использование термохимиче- Малайзию. 45 ускорителей
лиэтилен
останется в растянутом состо- поворота и перехода с одного потерь на качение. ских реакций, однако в этом используются в Китае для
янии. При повторном нагреве диаметра на другой. случае возникает риск преж- производства проводов и кабе-
• Улучшения усталости ре- Технологии радиационной
растянутый полимер усажи- сшивки пенопластов, как пра- девременной активации вспе- лей, термоусаживаемых труб,
зинокордных деталей шин
вается и переходит в первона- вило, изготовленных из по- нивающего агента, который а также вспененного полиэти-
(каркас, брекер).
чальное (нерастянутое) состо- 1.3 автоМоБилЬнЫе лиэтилена, используются при по своей природе термически лена. в Южной Корее для тех
яние. покрЫШки • Повышения ходимости
производстве транспортных нестабилен. Использование же применений функциониру-
Термоусаживаемая пленка ис- на 10-15%. электронного пучка позво- ет 12 ускорителей.
приспособлений для бытовой
Сегодня в процессе производ-
пользуется для упаковки. Тер- • Снижения использования техники и другой мягкой упа- ляет осуществлять данный
моусаживаемая лента также ства покрышек на начальном ковки, медицинских изделий, процесс без риска активации
дорогих добавок к резино-
применяется для гидроизоля- цикле некоторые из компо-
вым смесям: катализаторов спортивной экипировки, по- вспенивающего агента, так как 2 ионнаЯ
ции стальных трубопроводов. нентов будущей шины под-
вулканизации, диспергато- крытий для спортивных пло- обработка пучком электронов иМплантаЦиЯ
Она позволяет снизить веро- вергают электронно-лучевому щадок, а также при производ- вызывает лишь небольшое
ров, мягчителей, пласти-
ятность образования отслое- воздействию с низкой дозой стве элементов внутренней повышение температуры ис- Ионная имплантация явля-
фикаторов, масел и смол.
ния, околошовных шатровых облучения до нескольких де- отделки автомобилей. ходной смеси. в настоящее ется одним из ключевых про-
сятков кГр. • Снижения доли использо- время электронно-лучевые цессов создания полупроводя-
Пенопласт получают путем
вания дорогих синтетиче- технологии сшивки вспенен- щих структур и представляет
введения вспенивающего
Обработка комПонентов ских и натуральных каучу- ного полиэтилена широко ис- собой легирование полупро-
агента в пластик с последу-
Шин Позволяет достичь: ков. пользуются в автомобильной водниковых пластин ионами
ющим нагревом полученной
• Улучшения эксплуатацион- • Снижения доли брака про- смеси до получения вспе- промышленности, при произ- твердотельных непроводящих
ных характеристик протек- дукции и отходов произ- ненной структуры. При этом водстве элементов интерьера, веществ (фосфор, бор и др.).
тора: водств. процесс нагрева необходимо например, для внутренней об- Базовым оборудованием для
шивки дверей. ионной имплантации являют-
• Повышения износостой- тщательно контролировать,
С начала 2000-х годов Инсти- ся ионно-плазменные источ-
кости, увеличения сцеп- чтобы не нарушить протека-
ние реакции. Для сшивки ис- тут ядерной физики со РАН ники, встраиваемые непосред-
ных свойств с дорожным ственно в имплантеры.
ходной смеси пластика и вспе- поставил около 60 ускорите-
41 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ МОДИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ 42В настоящее время Институт
3 электрон- борид лантана. Основным не- В России исследованиями стики и контроля как пара- незначительными линейны-
сильноточной электроники достатком термокатодов явля- в области электронно-лучевых метров электронного пуч- ми и угловыми деформаци-
но-лучеваЯ
Сибирского отделения Россий- ется их короткий срок службы пушек с плазменным катодом ка, так и непосредственно ями свариваемых изделий.
ской академии наук совместно
сварка, реЗка, и, как следствие, необходи- занимаются несколько науч- самого процесса обработки Сварка в атмосфере идеально
со своей спин-офф компанией наплавка мость частой замены. Многие но-исследовательских групп деталей. подходит для массового про-
ООО «Плазменные источни- производители оснащают свое и коммерческих компаний изводства за счет сокращения
В настоящее время технологии
ки» разрабатывают плазмен- оборудование специальными из Томска: Институт сильно- С помощью электронно-луче- времени сварки, характеризу-
электронно-лучевой сварки,
ные источники нового поколе- устройствами, позволяющими точной электроники со РАН, вой сварки изготавливают из- ется меньшими требования-
перфорации, резки и наплавки
ния на основе молекулярных осуществлять замену катода Томский государственный делия из сталей, в том числе ми к точности подготовки де-
применяются в авиационной,
ионов фосфора, кластерных в короткие сроки, порядка 10 университет систем управле- высоколегированных, алюми- талей под сварку. Однако она
космической, автомобильной,
ионов бора, а также генерато- минут, сохраняя при этом ис- ния и радиоэлектроники, ООО ния, меди, титана и их спла- пригодна только для материа-
химической промышленно-
ры объемной плазмы чистого ходное качество пучка. «Элион», ООО «ТЭТа», ООО вов, тугоплавких металлов лов, не вступающих в реакцию
стях, энергетическом машино-
бора. Электронно-лучевые пуш- «Передовые Пучковые Техно- и др. Кроме того, она также с кислородом или защитным
строении и других отраслях.
Данные источники обеспечи- ки с плазменным катодом, логии». применяется для сварки ком- газом в процессе сварки. Элек-
Одним из основных ти-
вают высокое качество ионно- не имея накаленных деталей, позитных материалов с метал- тронно-лучевая сварка в ат-
пов оборудования для дан-
го пучка за счет повышения дают возможность поддержи- ОсновнЫе тенденЦии раз- лической матрицей. мосфере используется в авто-
ных технологий являются
степени ионизации плазмо- вать постоянными параме- вития Электронно-лучевЫх Электронно-лучевая свар- мобильной промышленности,
низко- и высоковольтные
образующей среды, более вы- тры электронного пучка бо- установок заклЮчаЮтся ка проводится как в вакуу- краностроении, судостроении.
установки на базе электрон-
сокую интенсивность ионного лее простыми способами, чем в следуЮЩем: ме, так и в атмосфере. Сварка Электронно-лучевая перфо-
но-лучевых пушек. по типу
пучка, увеличение производи-
электронно-лучевых пушек
термокатодные пушки. Пушки • увеличение производи- в вакууме позволяет соеди- рация является одним из эф-
тельности процесса, а также с плазменным катодом не те- тельности установок; нять за один проход метал- фективных методов для вы-
различают пушки с термокато-
более долгий срок эксплуата- ряют работоспособность при лы и сплавы толщиной от 0,1 сокоточной микроперфорации
ции имплантера.
дом и с плазменным катодом.
воздействии паров металлов, • повышение автоматизации различных деталей. Она при-
мм до 400 мм, обеспечива-
в электронно-лучевых пушках процесса;
в том числе тугоплавких, и га- ет максимальную степень годна почти для всех метал-
с термокатодом в качестве ма-
териала катода используются
зовых выбросов из зоны свар- • повышение качества; чистоты и высокие физи- лических материалов и кера-
ки, имеют большой ресурс, мики, не зависит от твердости,
вольфрам или тантал, а также
просты в обслуживании.
• развитие методов диагно- ко-механические свойства
отражающей способности,
соединения, характеризуется
43 РАДИАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ВЗГЛЯД ИЗ РОССИИ МОДИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ 44Вы также можете почитать
