Наука и производство идут рука об руку

Наш город, его НИИ обязаны своим рождением Первой АЭС, предопределившей ядерную и радиационную направленность научной специализации наших институтов. Разработкой и применением ядерных и радиационных технологий в создании новых материалов, придании им уникальных свойств, было обусловлено создание в Обнинске филиала Физико-химического института им. Л.Я. Карпова. Мы беседуем с заместителем директора филиала ОАО «НИФХИ им. Л.Я. Карпова» Владимиром Робертовичем Дуфлотом.

- Владимир Робертович, какие возможности открыла эра ядерной энергетики в сферах, непосредственно не связанных с энергетической отраслью и успешно реализуемых в Карповском институте для нужд народного хозяйства?

- Это была романтическая эпоха освоения ядерной энергии и поиска возможностей ее использования в различных областях науки, техники и промышленного производства. В связи с этим в качестве главных направлений деятельности филиала как радиационно-химического центра страны были определены следующие задачи: изучение взаимодействия ядерных, ионизирующих излучений с веществами и материалами; практическое применение результатов исследований в промышленности; разработка и реализация радиохимических, ядерно-физических и радиационно-химических технологий производства продукции. Чрезвычайно широкая тематическая направленность научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, заложенная в момент основания филиала, остается таковой и в настоящее время.

Основой инженерно-технической структуры филиала НИФХИ им. Л.Я. Карпова, призванной обеспечивать научные исследования, стали исследовательский ядерный реактор ВВР-ц, комплекс мощных излучательских гамма-установок и широкий набор ускорителей электронов с энергией до 10 МэВ. В филиале были созданы многочисленные исследовательские и технологические установки, использующие различные виды ионизирующего излучения: нейтронное, электронное и гамма-излучение. Благодаря этому в филиале сложились и развились передовые для того времени направления исследований практически во всех областях науки и техники, где излучение оказывало существенное воздействие на физико-химические свойства веществ и материалов.

Большие успехи были достигнуты в области космического и радиационного материаловедения. Было изучено огромное количество материалов, используемых в космических летательных аппаратах. Целый ряд созданных уникальных установок позволили имитировать условия космического пространства: солнечное, протонное, электронное излучение и тепловое воздействие в условиях глубокого вакуума. Материалы и устройства одновременно подвергались комплексному воздействию факторов космического пространства. Эти исследования, опубликованные в виде докладов на международных конференциях, монографий, статей и стандартов по радиационной стойкости, получили международное признание. Определяющий вклад в развитие этого направления внесли ученые филиала, доктора наук С.Э.Вайсберг, Лауреат Государственной премии В.И.Тупиков, Б.А.Брискман.

Другим направлением работ была разработка специализированных радиационных установок, основой которых являлись кобальтовые источники ионизирующего излучения и ускорители электронов. Коллектив ученых, руководимый А.Х.Брегером и А.В.Ларичевым, создал эффективные, удобные для проведения различных научных и технологических изысканий установки. На этих установках были изучены и разработаны радиационно-химические процессы синтеза различных соединений. Исследования, выполненные под руководством В.А.Полуэктова и И.В.Доброва, легли в основу многочисленных радиационно-химических процессов синтеза фтор- и хлорорганических соединений. Технология производства этих соединений, обладающих уникальным набором химических и теплофизических свойств, была внедрена на опытных заводах Ленинграда и Дзержинска. Одностадийный безопасный радиационно-химический процесс синтеза оловоорганических соединений, необходимых для производства стабилизаторов поливинилхлорида, катализаторов полимеризационных процессов, присадок к краскам, был реализован в промышленных масштабах на Редькинском опытном заводе. Некоторые из этих разработок по-прежнему конкурентоспособны.

Открытие реакции радиационного сшивания полимеров положило начало обширному циклу исследований, приведших к созданию метода получения нового термостойкого материала – сшитого облучением полиэтилена, нашедшего широкое применение в качестве изоляционного материала в электротехнической промышленности. За эту работу В.Л. Карпову в 1969 году была присуждена Государственная премия СССР. Дальнейшее развитие этих работ в Обнинском филиале привело к созданию метода и организации радиационно-химического производства термоусаживаемых полимерных изделий, которое действует в филиале НИФХИ им. Л.Я. Карпова и в настоящее время. Выполненные фундаментальные циклы работ по изучению процессов полимеризации и модифицирования полимеров позволили разработать, создать и внедрить на ряде предприятий страны производства пенополиэтилена, акрилатных латексов, сепарационных мембран для химических источников тока, технологию лакокрасочных покрытий на деталях телевизоров и др.

Продолжая традиции НИФХИ им. Л.Я. Карпова в области охраны окружающей среды и здоровья человека, заложенные выдающимися учеными аэрозольного направления физической химии – профессором Н.А. Фуксом и академиком И.В.Петряновым-Соколовым, в филиале НИФХИ им. Л.Я. Карпова были созданы уникальные фильтрующие материалы, обладающие эффективностью фильтрации, значительно превосходящей эффективность традиционных полимерных фильтрующих материалов. Они нашли широкое применение в производстве средств индивидуальной защиты органов дыхания и аэрозольных фильтров тонкой и высокоэффективной очистки воздуха. Для производства таких и традиционных фильтрующих материалов в промышленных масштабах было разработано и внедрено специальное технологическое оборудование, обеспечивающее надежность и непрерывность технологического процесса получения высококачественного фильтрующего материала. Также были выполнены фундаментальные исследования электрофизических свойств радиоактивных аэрозолей. Эти исследования позволили создать оригинальные методы отбора проб и анализа высокоактивных частиц, выделение которых из всей массы радиоактивных частиц затруднено, а вред, причиняемый органам дыхания за счет интенсивного локального облучения, может быть значительным.

Начиная с 1980 года, в филиале развивается новое направление по использованию ядерного реактора в производстве радионуклидов медицинского назначения для радиофармацевтики. В первую очередь было налажено производство радионуклида молибден-99. На его основе впервые в Советском Союзе в промышленном масштабе было организовано производство генератора технеция-99m. Радиофармпрепараты с технецием-99m являются наиболее эффективными в функциональной диагностике практически всех органов человека и обнаружения на самых ранних стадиях образования злокачественных опухолей.

Вторым по масштабам применения в ядерной медицине является радионуклид йод-131. Производство этого радионуклида также осуществляется в промышленном масштабе. На его основе было разработано пять радиофармпрепаратов для обнаружения и лечения заболеваний щитовидной железы, почек и печени. Для лечения костных метастазов было освоено производство радиофармпрепарата на основе радионуклида самария-153. Для определения на самых ранних стадиях патологических изменений молочной железы был разработан диагностический радиофармпрепарат «Сульфат железа, Fe-59». Впервые в медицинской практике появился радиофармпрепарат класса «тест дыхания» с меткой углерода-14. Радиофармпрепарат «Уреакапс, 14С» на основе мочевины, меченной углеродом-14, позволяет за 20 минут со стопроцентной достоверностью определить болезни желудочно-кишечного тракта.

Совместно с коллегами из МРНЦ был разработан новый класс терапевтических радиофармпрепаратов для лечения онкологических опухолей методом брахитерапии (радионуклид вводится непосредственно в опухоль) на основе альбумина с палладием-103. В настоящее время разрабатываются новые высококонтрастные радиофармпрепараты для определения микроциркуляции крови в коре головного мозга и миокарде. Эти препараты позволят своевременно принять меры по снижению риска развития инсульта и инфаркта. Выполняются доклинические исследования нового для России терапевтического радиофармпрепарата – мета-йодбензилгуанидин с йодом-131 для лечения ряда онкологических заболеваний, в том числе, и у детей.

Ведутся разработки радиофармпрепаратов на основе радиоактивно-композитных материалов (термочувствительных сополимеров и изотопов йода-131 и/или самария-153) для внутрисосудистой адресной доставки и имплантации в глиальные и сосудистые опухоли головного мозга, средств их доставки, дозиметрического планирования и медицинских технологий применения радиофармпрепаратов. Изучаются возможности и других применений этих инновационных препаратов.

Создание радиофармпрепарата и разработка медицинской технологии интервенционной радионуклидной терапии (брахитерапии) метастатических опухолей позвоночника – еще один пример успешного сотрудничества с предприятиями города Обнинска, в данном случае с ЭНИМЦ «Моделирующие системы».

Сейчас филиал НИФХИ им. Л.Я. Карпова поставляет радиофармпрепараты в более чем 200 клиник России. Для улучшения качества радиофармпрепаратов создаются участки, оснащенные современным технологическим оборудованием и отвечающие по санитарии и гигиене международным стандартам GMP. Создание таких участков позволит вывести радиофармацевтическую продукцию на международный рынок.

Пионерские работы по практической реализации технологии ядерного легирования полупроводников начались в России в 70-е годы на базе ядерного реактора ВВР-ц филиала НИФХИ им. Л.Я. Карпова под руководством профессора С.П.Соловьева для кремния, затем для соединений AIIIBV. Работы велись по правительственным постановлениям, в них участвовало на разных этапах более 50 научно-исследовательских учреждений и заводов-производителей полупроводниковых материалов.

Отличительной особенностью метода ядерного легирования по сравнению с традиционными металлургическими методами является то, что легирующая примесь вводится не извне, а образуется в результате ядерных реакций, протекающих при поглощении тепловых нейтронов атомами основного вещества. Образующиеся стабильные изотопы соседних элементов периодической системы однородно распределены в объеме и играют в материале роль электрически активной примеси. К числу наиболее важных преимуществ ядерно-легированных полупроводниковых материалов следует отнести: высокую однородность распределения легирующих примесей по объему кристалла и, соответственно, свойств; высокую термостабильность и стойкость параметров к внешним воздействиям; более широкий диапазон концентраций вводимой примеси по сравнению с металлургическими методами легирования. Следует также подчеркнуть высокую технологичность и управляемость процесса.

В настоящее время объем выпускаемых ядерно-легированных и радиационно-модифицированных полупроводников на базе реактора ВВР-ц достигает несколько тонн в год. Технология ядерного легирования кремния была успешно внедрена на ряде действующих исследовательских и промышленных ядерных реакторов (ИЯИ г. Томск, Ленинградская АЭС, Смоленская АЭС, Чернобыльская АЭС, НИИАР г. Димитровград, НИИП г. Лыткарино).

Технология ядерного легирования арсенида галлия впервые в мире получила практическую реализацию в нашей стране на базе реактора ВВР-ц.

Практическое осуществление радиационных технологий можно считать международным достижением в мирном использовании ядерной энергии. В настоящее время эта область науки является предметом исследований в рамках российских федеральных целевых программ и международных проектов.

- С самого начала складывалось тесное взаимодействие с ГНЦ РФ-ФЭИ, в кооперации с ним были реализованы крупные научные проекты в области ядерных и радиационных технологий, их применения в различных сферах человеческой деятельности, в частности, в медицине. Все это в свое время сыграло решающую роль в присвоении Обнинску статуса наукограда. Как сегодня развивается сотрудничество с ФЭИ?

В 1989-1990 годы к производству радиофармпрепаратов, осуществляемому в филиале НИФХИ, подключился ФЭИ. Минсредмаш, ныне Росатом, стал играть координирующую функцию. Ведь радиофармпрепараты никогда не были номенклатурой Минхимпрома, в ведении которого находился тогда НИФХИ им. Л.Я. Карпова. Осуществляла координацию работ сотрудница Минсредмаша Инна Анатольевна Охотина. Она же и до сих пор, являясь сотрудником ОАО «ВО «Изотоп», проявляет живой интерес к развитию этого направления. Сотрудники института до сих помнят «исторический» момент, когда в кабинете у Инны Анатольевны была достигнута договоренность с ФЭИ о паритетном разделении рынка. Эта договоренность соблюдалась долгое время. В результате мы не только не мешали друг другу, но и стали равноправными партнерами.

Именно благодаря такому сотрудничеству осуществлялось бесперебойное снабжение всей страны генераторами технеция-99m. Стоило реактору филиала остановиться на плановый ремонт, как немедленно подключал свои силы ФЭИ. И наоборот. Так что график поставок соблюдался неукоснительно. Можно сказать, мы представляли собой одно непрерывное производство с двумя реакторами.

Однако через некоторое время реактор ФЭИ был выведен из эксплуатации, НИФХИ стал одним из предприятий Государственной корпорации «Росатом». Но сотрудничество с ФЭИ продолжается и по сей день. В будущее мы смотрим с оптимизмом. Для нас это направление оказалось счастливым, и у него есть перспективы.

- Сегодня Филиал – обладатель единственного в городе действующего реактора, прототипом которому послужила установка АМ Первой в мире АЭС и для которого этот год также юбилейный. Какие научные и практические задачи решаются в настоящее время с помощью реактора ВВР-ц?

- И не только в городе, а также в центральном регионе России наш исследовательский ядерный реактор – единственный. Главной задачей нашего реакторного комплекса является наработка изотопов медицинского назначения и обеспечение производства радиофармпрепаратов. Это наиважнейшая задача, т.к. филиал НИФХИ им. Л.Я. Карпова является основным производителем в России радиофармпрепаратов на основе реакторных изотопов. Естественно, никто не снимает с нас задач по разработкам в области радиофармацевтики, ядерного легирования полупроводниковых материалов и испытаниям материалов и изделий, главным инструментом при проведении этих исследований является реактор ВВР-ц, которому в этом году исполняется 50 лет.

Both comments and pings are currently closed.

Комментирование закрыто.

Яндекс.Метрика