Анастасия И. предлагает Вам запомнить сайт «Антимракобес»
Вы хотите запомнить сайт «Антимракобес»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Наука - саморегулирующаяся система. Это означает, что никакая подделка (или чистосердечное заблуждение) не может остаться незамеченной в течение долгого времени. Ни в какой критике извне наука не нуждается, потому что критицизм свойственен самому научному процессу. Автор Чарлз Перси Сноу

Полвека трансмутаций

развернуть

Полвека трансмутаций

Одному из старейших и притом действующих исследовательских ядерных реакторов — томскому ИРТ-Т (Исследовательский реактор тепловой-Томский) — в этом году исполнилось 50 лет. Корреспондент «Чердака» побывала в реакторном зале и лабораториях Томского политехнического университета и выяснила, что и зачем «варят» сегодня в своем реакторе томские ученые.

По огромному залу разносится эхо слов экскурсовода: «Реактор работает постоянно, без перерывов. Даже сейчас он функционирует. Но на самой малой мощности, поэтому мы с вами не видим в воде голубого свечения заряженных частиц. Вам бояться радиации не стоит». Мы стоим на так называемом «пятаке» — крышке, покрывающей бассейн, в котором находится активная зона реактора. Вода в бассейне сверхчистая — настолько, что не оставляет на поверхностях никаких следов, хотя ее не меняли с 1984 года, с момента последней крупной реконструкции физического зала. 50 кубометров воды обеспечивают охлаждение реактора, защиту от радиации и замедление нейтронов. Вокруг зала с бассейном расположились лаборатории. Еще пара минут на фотосъемку — и маршрут нашей экскурсии проляжет как раз через них.

Полвека трансмутаций

Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

Мощность реактора ТПУ — 6 МВт. Для сравнения: мощности больших АЭС исчисляются тысячами мегаватт. Но исследовательские тепловые реакторы, к которым относится томский, в отличие от промышленных, просты в исполнении и управлении. Их создавали для того, чтобы не только получать научные данные, но и готовить будущих атомщиков. Для своего компактного размера ИРТ-Т имеет большое количество экспериментальных каналов, что позволяет одновременно облучать множество мишеней. А бериллиевый замедлитель и ловушки в зоне центральных каналов обеспечивают более плотный, по сравнению с другими реакторами того же типа, поток нейтронов.

Томский ИРТ сооружался одним из первых в стране: строительство началось в 1959 году, а первая цепная реакция началась в июле 1967-го. Начальный уровень мощности — 1 МВт — был увеличен в шесть раз после первой модернизации в 1984 году. Еще одно обновление реактор пережил в 2006-м, когда в соответствии с требованиями времени привели систему управления и защиты. К 50-летию исследовательский реактор ТПУ вновь усовершенствован: модернизированы линии легирования кремния, производства радиофармпрепаратов, линия для испытания материалов под воздействием мощных потоков нейтронов и гамма-излучения. Срок службы ИРТ-Т официально продлен: он продолжит работать как минимум до 2035 года.

В пультовой, где двое инженеров следят за состоянием реактора, новейшая техника соседствует с приборами, установленными здесь еще в годы строительства ИРТ-Т. Реактор, конечно, управляется автоматикой — так безопаснее и современнее, а технологии прошлого века здесь лишь «на подхвате». И в качестве действующих музейных экспонатов.

Полвека трансмутаций

Блочный щит управления ИРТ-Т. Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

Секрет философского камня — по крайней мере, ту его часть, что касается трансмутации вещества, а не духа, — выяснил еще в начале прошлого века Резерфорд. Атомы одних элементов превращаются в атомы других в ходе радиоактивного распада их ядер или ядерных реакций, которые начинаются при бомбардировке атомов частицами, обыкновенно нейтронами. И мы давно этим пользуемся в промышленных масштабах.

Главная задача ИРТ-Т сейчас — быть источником нейтронов и гамма-излучения для исследований в области ядерной и радиационной физики, нейтронно-активационного анализа и ядерной медицины.

Например, сегодня в мире до 90% производства полупроводников обеспечивается монокристаллическим легированным кремнием. Кремний — основа микро- и силовой электроники: от микропроцессоров смартфона до электромобилей. Но обычный, чистый кремний для сегодняшней электроники уже недостаточно хорош. Поэтому его свойства улучшают при помощи легирования — внедрения примесей. Используются разные технологии легирования, но для равномерного введения добавок отлично подходит ядерный реактор.

— Под воздействием потока тепловых нейтронов кремний-30 (которого около 3% в природной смеси) переходит в радиоактивный изотоп кремний-31, который превращается в стабильные атомы фосфора-31. Преимущество технологии в том, что легирующая примесь распределяется равномерно по всему объему, в отличие от металлургического способа, при котором фосфор вводят в расплав кремния, — говорит инженер лаборатории № 33 ядерного реактора ТПУ Евгений Емец.

Полвека трансмутаций

Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

В России сегодня подобный нейтронно-легированный кремний производят всего пять реакторов, и один из них — реактор ТПУ. Здесь получают до пяти тонн легированного кремния в год, при этом его неоднородность — около 3%, что соответствует мировым стандартам. В России электротехническая промышленность пока только набирает обороты, поэтому основные заказчики ТПУ — из-за рубежа. К примеру, сейчас в Томске легируют кремний для китайских компаний.

— На нашем реакторе мы обрабатываем слитки диаметром до 128 мм. В дальнейшем планируется создать канал для легирования слитков кремния диаметром до 205 мм. Это значительная глубина проникновения, которая позволяет готовить полупроводники больших размеров. В мире таких установок — единицы, — отмечает Евгений Емец.

Другой пример того, как свойства материалов изменяются под воздействием ядерных реакций, — обработка топазов и аметистов. «Позагорав» в реакторе, камни приобретают интересные оттенки и ювелирную ценность. Бомбардировка быстрыми нейтронами преобразует кристаллическую решетку минерала, и топаз меняет цвет — от бледно-голубого до темно-синего. При этом чем дольше материал находится в реакторе, тем более насыщенны оттенки.

Сотрудники реактора тщательно проверяют обработанные камни на предмет излучения. Заказчику уходят только «чистые» топазы. Однако из-за примесей внутри минерала камни могут долго сохранять радиоактивность — такие экземпляры остаются в специальном хранилище при реакторе, пока не достигнут приемлемых показателей РА. По словам инженеров лаборатории, многие камни лежат там годами и «даже не собираются сдаваться».

Полвека трансмутаций

Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

Кроме микроэлектроники и «апгрейда» драгоценных камней, реактор работает и на медицину. В сентябре томские политехники заключили первые контракты на продажу дефицитного для России фосфора-32. Этот изотоп фосфора нужен и ученым, и медикам, но несколько лет не производился в нашей стране. Линия по производству фосфора-32 и ортофосфорной кислоты на его основе запущена в прошлом году при ядерном реакторе томского политеха.

— Под действием нейтронов из серы образуется изотоп фосфор-32. Он интересен заказчикам и сам по себе, и в составе ортофосфорной кислоты, которую мы также начали выпускать на линии при реакторе. Ортофосфорная кислота используется в производстве удобрений, в пищевой и химической промышленности. Изотоп фосфора-32 нестабилен, и его нельзя заготовить впрок, но наших мощностей хватит, чтобы покрыть запросы страны, — говорит заведующий кафедрой технической физики ТПУ Игорь Шаманин.

Фосфор-32 обладает слабым бета-излучением, поэтому может служить «маячком» для исследователей. В молекуле один из атомов стабильного фосфора-31 заменяют радиоактивным изотопом. Его излучение «подсвечивает» молекулы и дает возможность следить за их перемещениями — и потому используется в биохимических и молекулярных исследованиях.

Но исследованиями его применение не ограничивается. С помощью изотопа фосфора диагностируют онкологии головного мозга, внутриглазные метастазы, костные метастазы рака молочной железы. Концентрации изотопа в растущих тканях с интенсивным обменом веществ значительно выше, потому что ядра делящихся клеток усиленно поглощают фосфор-32. Поэтому, попав в организм, он начинает скапливаться в опухолях и других воспалительных инфильтратах.

Передвижения фосфора-32 по тканям организма, наблюдаемые с помощью томографа, покажут отклонения в работе жизненно важных органов — почек, сердца, плаценты. Кроме того, бета-частицы, испускаемые при распаде изотопа, способны на небольшом расстоянии уничтожать клетки. Поэтому это соединение врачи используют и для лучевой терапии при различных формах злокачественных заболеваний кроветворной системы и лимфоидной ткани.

Полвека трансмутаций

Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

В лаборатории № 31 ядерного реактора ТПУ исследователи готовятся к старту клинических испытаний нового радиофармпрепарата, который даст точный ответ о местах скопления раковых клеток в лимфатической системе организма. Политехники работают вместе с коллегами из томского научно-исследовательского медицинского центра (НИМЦ).

— Сегодня при обнаружении злокачественной опухоли, не зная расположения в этой области лимфоузлов — ловушек для раковых клеток, хирурги на всякий случай удаляют вместе с опухолью и другие контактирующие с ней ткани — как правило, с избытком. Например, при раке молочной железы часто удаляют всю грудь, включая лимфоузлы и лимфотоки от шеи до поясницы. Хотя это предотвращает рецидив, но ухудшает качество дальнейшей жизни пациента. Новый препарат укажет точно, где располагаются ближайшие к опухоли сторожевые лимфоузлы и есть ли в них раковые клетки. Если нет, то и опухоль удалят с минимальными повреждениями здоровых тканей. Восстановление организма после перенесенного заболевания и операции пойдет быстрее. Подобной диагностики такого уровня достоверности в мире пока нет, — подчеркивает сотрудник лаборатории № 31 Евгений Нестеров.

Ключевым элементом нового препарата стал короткоживущий изотоп технеций-99м — один из самых востребованных изотопов в ядерной медицине. С его помощью проводят до 70% радиодиагностических процедур в мире. Популярность технеция объясняется тем, что этот радионуклид не дает чрезмерной лучевой нагрузки на человека и быстро выводится из организма. При этом из-за значительной энергии гамма-излучения перемещение технеция-99м по организму и его накопление в тканях визуализируется с помощью однофотонной эмиссионной томографии. Доставка технеция-99м к тому или иному органу осуществляется специально подобранными химическими соединениями — компонентами РФП, которые вступают в реакции обмена с исследуемыми органами и тканями. При этом больные и здоровые клетки «кушают» меченый препарат с разной скоростью, что и позволяет обнаружить патологию.

Полвека трансмутаций

Фото предоставлено пресс-службой ТПУ

— Это выглядит примерно как школьный класс: здесь встречаются разные ребятишки, но когда звенит звонок, они хватают рюкзачки и бегут каждый к своей семье. «Рюкзачки» — это и есть наш технеций, — рассказывает Александр Рогов, сотрудник лаборатории № 31 исследовательского ядерного реактора ТПУ.

В препарате, синтезированном для диагностики раковой опухоли, томские политехники прикрепили технециевый рюкзачок к наночастицам оксида алюминия. На томографии технеций «подсвечивает» пораженные лимфоузлы, помогая врачу определить объемы удаляемой ткани. Ученые убеждены, что при успешном прохождении клинических испытаний новый препарат выйдет на рынок уже к 2021 году.

Let's block ads! (Why?)

 


Источник →

Ключевые слова: Технологии
Опубликовано 12.10.2017 в 15:25

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Показать новые комментарии
Комментарии Facebook
Комментарии ВКонтакте
Читать

Поиск по блогу

Люди

227 пользователям нравится сайт antimrakobes.mirtesen.ru

Последние комментарии

Геннадий Кислов
Мистер Скептик
Круто! "Живая сталь. Начало."
Мистер Скептик Долгожданная дуэль гигантских роботов состоялась
Мистер Скептик
Мистер Скептик
FEDOR Zagorskiy
Анастасия И.
Анастасия И.
Анастасия И.
Мистер Скептик
Анастасия И.