«Наука в Сибири» № 42 (2528) 4 ноября 2005 г. ЛУЧШИЕ В МИРЕ ДЕТЕКТОРЫ Большая группа иркутских ученых и специалистов в коллективе соавторов удостоена высокой награды — премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники 2004 года за разработку научных и практических основ создания и организацию серийного производства комплекса средств термолюминесцентной дозиметрии внешнего облучения персонала и населения. Разработанные ими детекторы применялись при ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, сегодня они работают на многих отечественных предприятиях, где необходимо обеспечение радиационной безопасности. Галина Киселева, «НВС» О своем достижении рассказывают сами лауреаты. В беседе участвуют: заместитель директора Института геохимии СО РАН доктор физико-математических наук Александр Непомнящих; главный научный сотрудник этого института доктор физико-математических наук Евгений Раджабов; заместитель главного инженера ФГУП «Ангарский химический электролизный комбинат» Александр Козлов; главный инженер ФГУП «Родон» Сергей Мироненко. «Дуракоупорное изобретение» Александр Козлов: — Чернобыльская авария вскрыла недостатки не только в нашей атомной энергетике, но и в системе индивидуального дозиметрического контроля. Оказалось, что дозы, которые получали ликвидаторы, измерялись приборами с расхождениями показаний в 2-3 раза. Именно поэтому так много людей оказались переоблученными. Сразу после аварии были приняты меры по устранению недостатков. В 1987 году вышло специальное постановление Правительства СССР, в одном из пунктов которого было записано: «Организовать в Ангарске производство детекторов индивидуального дозиметрического контроля». По приказу руководителя Минатома на нашем комбинате было создано СКТБ. Почему именно в Ангарске? К этому моменту в Институте геохимии СО РАН закончили разработку монокристаллического детектора для дозиметрического контроля, основанного на иных, чем в известных аналогах, принципах и обладающего другими преимуществами. И когда авария произошла, им было что предложить — исследования велись по сходной тематике. За основу был взят созданный учеными детектор, а технология его изготовления разработана в СКТБ нашего комбината. Детекторы в серийное производство запустили в 1991 году. Но одного детектора мало. Как действовали отечественные дозиметрические приборы тогдашнего времени? Детектор обычно ставился в полистирольный корпус, оператор должен был пинцетом его оттуда доставать, помещать в прибор, прибор — в печку, где он нагревался и давал показания. При таких манипуляциях оператор частенько ронял детектор, тот падал, разбивался, и терялась ценнейшая информация. Импортные же приборы работали в автоматическом режиме. И мы поставили перед собой задачу — создать аналогичный автоматизированный комплекс индивидуального дозиметрического контроля. Разработали сразу два комплекса — для контроля гамма-излучения и гамма-нейтронного излучения. На подложке располагались никелевые чашечки, в которых закреплены созданные учеными детекторы ДТГ-4. Прибор по своему техническому воплощению сложный, здесь есть автоматическая штанга, которая вытягивает детектор, затем считывается код, и по команде дозиметр подается в печку. Причем, к нему автоматически подключается термопара и дальше считывается информация. У дозиметра имеется несколько фильтров: из карбитобора, из полиэтилена, из меди. В конструкции использован не просто литий-фтор, как в традиционных дозиметрах, а изотопы лития № 6 и № 7. Словом, довольно сложный и дорогостоящий прибор, оснащенный специальным компьютером для управления всеми процессами и получения информации. Стоит каждый индивидуальный детектор примерно 1,5 тыс. рублей, а весь комплекс — много дороже. В нашем творческом коллективе трудились также специалисты из Института физики высоких энергий города Протвино — они разрабатывали технические требования на дозиметр гамма-нейтронного излучения, на основе которых в АНХК и создали данную конструкцию. В работе принимали участие заместитель начальника управления ядерно-радиационной безопасности территориального Агентства по атомной энергии А. Панфилов и заместитель директора Института биофизики из Москвы О. Кочетков. Они создали концепцию перехода всей отрасли на новые нормы НРП-99. Всего над прибором работали 14 человек, которые и стали лауреатами. В России и СНГ подобных дозиметров нет, а таких монокристаллических детекторов, которые разработаны Институтом геохимии, нет и в мире. Сегодня они выпускаются на комбинате в Ангарске, обеспечивая все необходимые отечественные производства. Примерно 300 тыс. человек сегодня обслуживаются нашими приборами. Это работники Росатома, военные, специалисты различных НИИ, атомных станций, медицины, санэпиднадзора и т.д. Сейчас установлена норма радиационного контроля для персонала газонефтедобывающей отрасли, и от них тоже поступают заказы. Таблетка детектора гарантированно выдерживает до 500 циклов измерений, хотя может действовать и дольше. Надо признать, что наши друзья, ученые-геохимики разработали такой детектор, который вообще не выходит из строя. Сколько лет их выпускаем, и ни один заказчик не обратился с просьбой о замене. Специалисты называют его «дуракоупорным изобретением». Проверку проходили в Чернобыле Александр Непомнящих: — С 70-го года в нашем институте развивалось такое направление — изучение радиационной физики твердого тела и роста кристаллов. В мире монокристаллические детекторы не выпускались из-за того, что специалисты не могли получить однородные по характеристикам монокристаллы. Мы же эту работу выполняли по заказу Госкомитета по науке и технике СССР и в 1982 году закончили. Затем целый ряд работ сделали для военно-морского флота, провели государственные испытания нашего детектора. В 1983 году получили на него технические условия, а с 1985 года организовали опытное производство у себя в институте. В 1986 году, когда случилась авария на Чернобыльской АЭС, у нас уже был готовый детектор и измерительный пункт для него. Министерство здравоохранения сразу же обратилось в институт с просьбой отправить группу наших сотрудников с измерительным комплексом и детекторами в Чернобыль. 15 мая мы уже были в районе злополучной станции, и в течение трех месяцев вели контроль населения. Вот тогда и выявились все недостатки имеющейся здесь аппаратуры — разные приборы давали разные показания. Летом 1986 года Сибирское отделение АН СССР направило в правительство документ за подписью академика Валентина Коптюга и директора нашего института академика Льва Таусона о необходимости индивидуального контроля населения пострадавших территорий. Осенью того же года мы обратились в ЦК и Правительство СССР с письмом, в котором обосновывали необходимость и возможность создания производства дозиметров в Иркутской области, после чего появилось соответствующее постановление. До создания СКТБ на Ангарском химическом электролизном комбинате мы выпускали детекторы на своем участке в институте, изготовили 1,5 млн штук — они работали по всему СССР, в частности, в Белоруссии, на Украине. Наш детектор — сердце прибора, на его основе создан измерительный комплекс, который на сегодня по многим параметрам не уступает зарубежным образцам, а по некоторым даже превосходит их. Прибор измеряет и гамма и гамма-нейтронное излучение. Планируем освоить еще и измерение бета-излучения. Александр Козлов: — Надо заметить, что те 1,5 млн детекторов, которые, как сказал Александр Иосифович, они выпускали в своем институте, использовались в старых дозиметрах. И было много претензий — детекторы нестойкие, быстро выходят из строя. Мы же решили создать дозиметр, в котором бы детектор проявил все свои лучшие качества. Теперь он закрепляется на никелевой чашечке усиками и может служить практически вечно. В документах по поводу его использования записано — «не менее 500 раз», а испытания показали, что он может использоваться до 3 тыс. раз. В основе любой разработки — фундаментальные знания Евгений Раджабов: — В этом творческом коллективе, я, наверное, единственный представитель, который занимался только научными проблемами. Писал научные статьи, в практических работах не участвовал, хотя вообще-то я экспериментатор. Так получилось, что статьи оказались достаточно важными, и мои выводы были использованы при реализации проекта. Когда работали над детектором, вставали самые разные вопросы — какие процессы протекают, где происходит захват электронов, которые возникают во время действия радиации, каким образом возникает свечение при освобождении захваченных электронов в процессе нагрева детектора? Сложно было разобраться в том, какие дефекты в кристалле ответственны за свечение. И так получилось, я «зацепил» эту важную тему. Это лишний раз говорит о том, как важны фундаментальные исследования для решения практических задач. Александр Непомнящих: — Основное направление работы нашей лаборатории — создание новых материалов с заданными физическими характеристиками. Разработка материалов, детекторов или технологий базируется на глубоком исследовании фундаментальных физических процессов, происходящих в твердом теле. Сергей Мироненко: — Проблема выращивания кристаллических детекторов весьма сложна. Это тонкий синтез, все процессы которого проходят при высокой температуре, это решение целого комплекса проблем, начиная с подбора исходного материала. Чтобы сам детектор стал экономичен в изготовлении и, соответственно, его цена была бы более низкой, провели сложное исследование высокотемпературного динамического процесса выращивания кристалла. Создана технология для получения кристалла с минимальными потерями. И я горжусь, что мне довелось принимать в этом непосредственное участие. Ценят не только в России Александр Козлов: — По результатам работы творческим коллективом нашего комбината получено пять авторских свидетельств, один патент, оформляется заявка на второй. Мы участвовали во многих международных выставках, в Брюсселе получили золотую медаль за технологию выращивания кристалла с участием кислорода, в Женеве в 2002 году — золотую медаль за авторское свидетельство по разработке дозиметра. Удостоены также золотой медали Тайваньской ассоциации изобретателей. С международной выставки «Архимед 2003-2005» привезли также несколько золотых медалей. Сегодня мы поставляем монокристаллические детекторы ДТГ-4 в Финляндию. Их аппаратура хорошо работает на этих детекторах. Одно время поставляли нашу продукцию в Германию. Пробовали завоевать и мировой рынок, но там все схвачено американцами. Александр Непомнящих: — Традиционно используемый американский детектор имеет достаточно высокий фоновый сигнал, поэтому малые дозы радиации им измерять нельзя. Наш же детектор не имеет фонового сигнала и может быть использован в любых условиях. Работа продолжается Александр Козлов: — Нормы радиационной безопасности требуют контроля гамма-, нейтронного- и бета-излучения. Причем, в «Нормах» записано, что необходимо измерять дозу излучения в толщине слоя кожи на глубине 50 микрон. И перед нами встала новая задача — разработка пленочного детектора. Он должен быть тонким и должен нормально воспроизводить информацию бета-излучения на коже пальцев рук, на лице, хрусталике глаза, причем, на различных глубинах. Такую работу когда-то проводили ученые Московского института биофизики вместе со ставропольскими коллегами и получили хорошие результаты. Но наступила перестройка, институт развалился, лаборатория сгорела. И мы подключили сейчас к решению этой проблемы наших проверенных соавторов — сотрудников Института геохимии. Так что совместная с учеными работа продолжается. стр. 7