Атом в медицине
Радиационные технологии в медицине — это несколько направлений. Во-первых, это лучевая диагностика и терапия. Терапия бывает дистанционной, когда опухоль облучается на расстоянии, и контактной, когда источник излучения прикладывается к опухоли.
Дистанционная лучевая терапия различается по виду ионизирующего излучения — в лечебной практике применяется облучение потоками гамма-и бета-частиц, нейтронами и протонами с использованием специальных высокотехнологичных комплексов.
Принцип работы дистанционной лучевой терапии заключается в следующем — ионизирующее излучение вызывает повреждение макромолекул (ДНК, РНК, белки) клеток опухоли, что в итоге приводит к их уничтожению, при этом доза излучения доставляется к пораженному органу бесконтактно и максимально точно (чтобы минимизировать повреждение здоровых тканей).
Радиохирургия, как один из видов дистанционной лучевой терапии, отличается высокой точностью и проводится с использованием современных «гамма-ножей» (в которых потоки гамма-частиц от нескольких источников на основе изотопа кобальта-60 фокусируются на пораженном органе) или «кибер-ножей» (в которых ионизирующее излучение обеспечивается за счет использование специального медицинского ускорителя частиц).
АО «Русатом Хэлскеа» — единый интегратор в области радиационных технологий для медицины и промышленности в контуре Госкорпорации «Росатом». Он ведет активные работы по о модернизации и созданию новых образцов медицинской техники — в том числе комплексов контактной и дистанционной лучевой терапии. Параллельно с этим ведутся работы и по созданию в стране сети центров ядерной медицины. Первый из них запланировали к постройке в ближайшие годы в Иркутске.
Есть и второй тип лечения — с помощью радиофармпрепаратов, специальных лекарств на основе радиоизотопов, которые принимает пациент. И здесь наша страна в лидерах — в России находится 40% мирового парка реакторных установок, на которых нарабатывают медицинские радиоизотопы. Доля российской атомной отрасли по наработке радиоизотопов в мире достигает 25–40%, в зависимости от вида радиоизотопной продукции.
Атом на Севере: ледоколы и самая северная АЭС
Росатом активно участвует в программе освоения Арктики. Благодаря российским атомным ледоколам продолжается активное освоение и развитие Севморпути — кратчайшего пути из Европы в Азию. По сравнению с другим путем — египетским Суэцким каналом — СМП гораздо короче и не имеет ограничений по габаритам судов, поэтому доставлять грузы можно на две-три недели быстрее, чем через Суэц.
Это значит, что СМП имеет широкие коммерческие перспективы освоения: отечественные ледоколы проводят транзитные иностранные суда через льды Арктики в рекордно короткие сроки (что, в свою очередь, позволяет сократить затраты на топливо и фрахт судна и снизить в конечном счете стоимость груза).
Первый в мире атомный ледокол «Ленин» спустили на воду ещё в 1959 году. В ледяных водах и в окружении толщи льда судно прослужило в Арктике 30 лет. Лишь в 1989-м его поставили на вечную стоянку в Мурманске. Вместо дизельного топлива, которым заправляют обычные ледоколы, «Ленин» мощностью 44 тысячи лошадиных сил потреблял всего 45 граммов ядерного топлива в сутки.
Последний из его «братьев», ледоколов проекта 10520, достроили в 1993 году. Из шести атомных ледоколов этой серии в строю осталось два — «Ямал» и «50 лет Победы». Остальные суда выведены из состава атомного надводного флота и постепенно утилизируются. Кроме того, работают атомные ледоколы «Таймыр», «Вайгач», а также единственный в мире атомный контейнеровоз «Севморпуть».
Скоро «Атомфлот» ждет пополнение — в его состав войдут строящиеся ледоколы нового поколения: пять универсальных атомных ледоколов проекта 22220 «Арктика» и еще три сверхмощных атомных ледокола «Лидер».
Головной корабль проекта «Арктика» 22 сентября отправился в Мурманск, успешно пройдя ходовые испытания.
Каждый из ледоколов этого проекта будет оснащен двумя реакторами «РИТМ-200» мощностью 60 мегаватт на валах. Эти реакторы выгодно отличаются от предыдущих, ОК-900: они имеют интегральную компоновку, то есть основное оборудование размещено непосредственно внутри корпуса парогенерирующего блока. Благодаря такому решению реакторная установка в 1,7 раза легче, в два раза компактнее и почти на 20% мощнее используемых в настоящее время реакторных установок для ледокольного флота.
Помимо этого, вот-вот будет заложен суперледокол проекта 10510 «Лидер», способный проламывать лёд толщиной до четырёх метров. Особенностью судна станет высокопроизводительная энергетическая установка «РИТМ-400» — суммарная мощность 120 МВт на валах. Эта установка в 1,8 раза мощнее «РИТМ-200», что позволяет атомному ледоколу «Лидер» иметь повышенные эксплуатационные характеристики.
Новые атомные ледоколы смогут проламывать прочным корпусом льды толщиной до трёх метров, а двухосадочная конструкция позволит использовать их как в арктических водах, так и в устьях полярных рек.
Атомные ледоколы, в отличие от дизельных, не наносят вреда хрупкой арктической природе. След атомного ледокола — это только облако пара. А весь свой мусор атомоходы увозят с собой: на новых ледоколах созданы специальные экологические отсеки, оснащенные оборудованием для сбора и утилизации всех продуктов жизнедеятельности судна.
Однако атом на Севере — это не только атомные ледоколы. В конце прошлого года первую энергию в сеть выдала уникальная плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС) «Академик Ломоносов», базирующаяся в самом северном городе России Певеке, что на Чукотке. Эта станция оснащена двумя реакторами ледокольного типа КЛТ- 40С, которые могут вырабатывать до 77 МВт электроэнергии и до 146 Гкал/ч тепловой энергии – этого достаточно, чтобы снабдить энергией город с населением около 100 тыс. человек. Уже сегодня ПАТЭС обеспечивает 30% потребности Чаун-Билибинского энергоузла.
Безопасность превыше всего
Защита персонала и окружающей среды от воздействия радиации в атомной отрасли прорабатывается на самом серьёзном уровне. Даже на атомном ледоколе, где энергетическая установка находится в непосредственной близости от членов экипажа, уровень радиационного фона никогда не поднимается выше естественного.
Система безопасности современных российских АЭС состоит из четырех защитных барьеров, которые включают в себя и активные, и пассивные системы безопасности. Последние срабатывают без участия человека. Например, один из элементов системы аварийного охлаждения активной зоны реактора — специальные баки с водным раствором борной кислоты, находящиеся над реактором. В случае разрыва первого контура охлаждения реактора содержимое этих баков самотеком, под действием обычных законов физики, поступает в активную зону реактора, и цепная ядерная реакция гасится большим количеством борсодержащего вещества, поглощающего нейтроны.
Современная атомная станция спроектирована таким образом, что способна выдержать падение самолета, смерч, ураган или взрыв, а также колоссальное внутреннее давление. А для предотвращения любых террористических угроз все российские атомные станции круглосуточно охраняются войсками Росгвардии.
Сложнейшими расчетами и моделированием различных нештатных ситуаций занимается целый ряд предприятий — например, научно-производственный комплекс «Дедал» из подмосковной Дубны, московские «ЭЛЕРОН» и ВНИИАЭС.
В августе 2020 года в рамках форума «Армия-2020» госкорпорация показала уникальный цифровой продукт — электронный обучающий комплекс для моделирования систем безопасности на охраняемых ядерных объектах.
Руководитель портфеля цифровых продуктов АО «НПК “Дедал“» Дмитрий Владимиров пояснил, что уровень реализации отечественного софта позволяет создавать виртуальные модели любых охраняемых объектов с последующим построением систем физической защиты. По словам Владимирова, система позволяет моделировать оснащение объекта практически любыми средствами охраны: от датчиков и камер наблюдения до средств обнаружения вторжений.
Чистая энергия
В основе работы современных АЭС лежит реакция деления ядра атома. Но есть и другой способ получения энергии с помощью атома — это термоядерный синтез. Это процесс, при котором ядра легких атомов в результате теплового движения сближаются настолько, что преодолев кулоновский барьер, взаимодействуют, образуя более тяжелые атомные ядра. При этом выделяется колоссальный объем энергии. Еще с середины прошлого века ученые стремятся сделать термояд управляемым — это позволит создать термоядерный реактор, практически неисчерпаемый, экологически чистый источник энергии.
Самую популярную сегодня концепцию термоядерной установки придумали именно советские ученые. Это токамак — ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками для магнитного удержания плазмы. Русский термин «токамак» без перевода входит во все языки мира.
Сердцем токамака служит вакуумная камера в форме своеобразного «бублика»— тора. Внутри под действием высокой температуры газообразное водородное топливо становится плазмой, то есть ионизированным газом с одинаковой суммарной плотностью положительных ядер и отрицательных электронов.
Десять лет назад стартовал ИТЭР (International Thermonuclear Experimental Reactor) — проект первого промышленного токамака в истории энергетики. Одну из ведущих ролей в проекте играет Россия: российская сторона обеспечивает изготовление и поставку 25 систем сложнейшего высокотехнологичного оборудования. Это, например, низкотемпературные сверхпроводники для магнитной системы удержания плазмы, а также системы измерения параметров плазмы, коннекторы, компоненты дивертора и так далее. Россия выполняет все взятые на себя обязательства строго по графику; далеко не все партнеры ИТЭР могут этим похвастаться. Головной организацией, объединяющей усилия российских ученых и предприятий по проекту ИТЭР, является Росатом.
Но ИТЭР — далеко не единственное направление работ по термоядерному синтезу в Росатоме. Например, в саровском РФЯЦ-ВНИИЭФ (входит в Росатом) идет сооружение самой мощной в мире лазерной установки нового поколения, на которой планируется проводить эксперименты по инерциальному управляемому термоядерному синтезу.
Еще больше об атомной промышленности на www.atom75.ru
Это тоже интересно: