«Просветить» и досмотреть поезд на 70 км/ч: физики из МГУ создали рентгеновский аппарат будущего
В настоящее время российские таможенники используют инспекционно досмотровые комплексы (далее ИДК) иностранного производства. Принцип их работы похож на рентгеновский аппарат, благодаря которому можно просвечивать содержимое автомобиля, а сердцем всей этой системы является линейный ускоритель электронов.
В МГУ им. М.В. Ломоносова поставили перед собой задачу, ускорить процесс досмотра на пограничных пунктах в несколько раз и повысить качество распознавания материалов. На основании техзадания, предоставленного разработчиками ИДК, специалистами компании «Скантроник системс», входящей в корпорацию Ростех, приступили к работе над созданием ускорителей электронов, превосходящих по своим характеристикам аппараты, разработанные конкурентами за рубежом.
«Основные конкуренты находятся в США и Китае, - рассказал сайту телеканала «Звезда» главный научный сотрудник НИИ ядерной физики МГУ имени М.В. Ломоносова профессор Василий Шведунов. Добиться такого эффекта ускорения мы смогли благодаря результатам многолетних исследований, проводившихся в институте, и достижениям, сделанных в военно-промышленном комплексе в советские времена. Уже тогда были разработаны уникальные мощные и компактные высокочастотные приборы, не имеющие аналогов за рубежом».
На отделении ядерной физики (физфак МГУ) «ускорительная» школа создавалась ещё с начала ядерной эры. У её истоков стояли академик В.И. Векслер и профессор А.А. Коломенский. В большей степени это были фундаментальные исследования, а вот ускорителями прикладного назначения стали заниматься гораздо позднее.
«Историю инспекционно-досмотровых комплексов (ИДК) следует отсчитывать от постановления правительства совета министров СССР 1988 года, - объясняет представитель компании-разработчика Сергей Симочко. Это постановление коснулось мер повышения эффективности проведения инспекционного контроля, в рамках которого и были сформулированы первые технические требования к разработке техники, способной сканировать грузы».
В начале 90-ых годов были разработаны первые образцы досмотровых комплексов, но в связи с произошедшими изменениями в стране предприятия, занимающиеся ИДК, прекратили выпуск комплектующих и новые технологии не были внедрены. Необходимость в проведении таможенного контроля с использованием высокоточных профессиональных аппаратов росла, но отечественная промышленность на тот момент, когда происходило оснащение пограничных пропусков, ничего существенного предложить не могла.
«Важные закупки были проведены в 2005-08 годах и основной парк таможенной службы на сегодняшний день составляют комплексы компании германо-англо-французского происхождения, - рассказывает Сергей Симочко. Федеральной таможенной службой эксплуатируется 59 систем иностранного производства».
В 2013 году в пункте пропуска Пограничный испытан российский стационарный автомобильный досмотровый комплекс. Приморские таможенники первыми оценили высокую эффективность ИДК. Вскрытие контейнера за счет точной проникающей способности досмотрового комплекса, равной эквиваленту стали - 460 мм, не требуется. Теперь инспекционная проверка сократилось в разы. Еще одно преимущество - это функция оценочного взвешивания груза. Оператор на экране монитора может выделить для взвешивания транспортное средство целиком, либо его часть.
«Роботизированная система очень гибко управляет характеристиками ускоренного пучка, чего нет в зарубежных аналогах, и позволяет удаленно диагностировать, контролировать работу ускорителя, что значительно упрощает эксплуатацию машины» – поясняет профессор Василий Шведунов.
В ближайшее время на российско-китайской границе в городе Забайкальск будет установлен железнодорожный инспекционно досмотровый комплекс российского производства. Перейти на отечественный ИДК пограничники решили не раздумывая, поскольку он в два раза быстрее зарубежного аналога.
Ускоритель, лежащий в основе комплекса, является уникальным, благодаря частоте следования импульсов ускоренного пучка в 2000 Гц, что вдвое выше, чем у конкурентов. Впервые в мире будет достигнута скорость досмотра поездов до 70 км в час. Если сравнивать с иностранными поставщиками, то отечественный ИДК гораздо дешевле, а срок службы составляет от 10 до 20 лет.
Всего на отечественном рынке представлено три типа ИДК: стационарный автомобильный, стационарный железнодорожный и мобильный, все основные узлы которого смонтированы на автомобильном шасси, а благодаря новым разработкам, является достаточно компактным.
«Принцип работы «чудо-ИДК» таков, - рассказывает представитель компании-разработчика Сергей Симочко, ускоритель генерирует тормозное излучение, которое коллимируется в веерообразный пучок таким образом, чтобы точно попадать на детекторную линейку. Соответственно, когда комплекс перемещается он по сути нарезает изображение с заданной частотой повторения, а уже компьютерная система комплекса формирует полностью отсканированное изображение».
ИДК не просто дает изображение содержимого, а распознает атомный номер материала, благодаря высокой стабильности энергии ускоренных электронов и переключению значения энергии от импульса к импульсу между двумя значениями. Поэтому вычислить за считанные минуты наркотики, взрывчатку либо тяжелые металлы для таможенников не составит труда.
Центральными элементами ускорителя является ускоряющая структура, в которой создается электромагнитное поле. Сам источник электромагнитного поля – это клистрон. «Это именно то, что является разработкой отечественного ВПК. Источник ускоряемых электронов - электронная пушка - объясняет профессор МГУ Василий Шведунов. Если кто-то помнит старые телевизоры с кинескопом, в них также использовались электронные пушки как источники электронов».
Тестовые испытания ускорителя еще одного типа, разработанного и построенного Лабораторией электронных ускорителей (ЛЭУ) МГУ, проходят в Калужской области, где в середине сентября был введен в действие первый в России центр антимикробной обработки сельхозпродукции. Задача этого ускорителя обрабатывать продукты питания с целью увеличения сроков хранения.
«Ускорители, которые используются в Инспекционно-досмотровых комплексах, были разработаны по нашему техническому заданию и соответственно используются исключительно для данных целей. Другое дело, что ускорители с использованием той же элементной базы практически могут быть использованы для разных целей, - пояснил член совета директоров ООО «Скантроник системс» Сергей Симочко. Это и дефектоскопия, и стерилизация овощей и продуктов. В ЛЭУ МГУ создан ряд ускорителей, которые используются на предприятиях Росатома для контроля качества сварных швов корпусов реакторов. Но все же эти ускорители с другими параметрами и более мощные» - подытожил он.
