ТЕХНОЛОГИИ / #6_2026
Раствориться без следа
Записала Надежда ФЕТИСОВА / Фото: СР, CBI Polymers, ТАСС, Балаковская АЭС
Первые составы для дезактивации поверхностей были разработаны еще полвека назад. Сейчас им на смену приходят «умные» покрытия, а в ближайшей перспективе — применение «плоских» роботов-дезактиваторщиков с физическим интеллектом. Все эти разработки ведутся в Институте им. А. А. Бочвара. Об эволюции технологий дезактивации рассказывает директор отделения вывода из эксплуатации Александр Дунилин.
Во времена СССР разработкой технологий и составов для дезактивации, ликвидации и предотвращения распространения загрязнений занимались Институт им. А. А. Бочвара, НИКИМТ и ВНИПИЭТ, работавшие в тесной кооперации.
Наиболее интенсивно это направление стало развиваться после аварии на Чернобыльской АЭС. Именно тогда были разработаны технологические подходы и созданы дезактивирующие составы, которые с модификациями до сих пор производят отечественные частные компании.
После распада СССР финансирование исследований в области дезактивации резко сократилось. НИКИМТ и ВНИПИЭТ вышли из этой тематики. На территории нашего института располагались крупные объекты ядерного наследия, на которых отрабатывались первые технологии промышленного получения урана и плутония. Эти объекты готовились к выводу из эксплуатации. Поэтому институт сохранял и развивал технологии дезактивации, применяя их локально — для решения внутренних задач.
На рубеже XX и XXI веков начался новый этап развития обозначенной тематики, связанный с международным сотрудничеством. Американские компании искали технологии дезактивации для объектов атомной отрасли, а также для территорий и военной техники, подвергнутых облучению при применении снарядов с обедненным ураном (в ходе военных операций на Ближнем Востоке и Балканах). Лучшие технологии дезактивации разрабатывались в Институте им. А. А. Бочвара, так что именно сюда они стали обращаться в поисках решения стоящих перед ними задач.
Наиболее интенсивно это направление стало развиваться после аварии на Чернобыльской АЭС. Именно тогда были разработаны технологические подходы и созданы дезактивирующие составы, которые с модификациями до сих пор производят отечественные частные компании.
После распада СССР финансирование исследований в области дезактивации резко сократилось. НИКИМТ и ВНИПИЭТ вышли из этой тематики. На территории нашего института располагались крупные объекты ядерного наследия, на которых отрабатывались первые технологии промышленного получения урана и плутония. Эти объекты готовились к выводу из эксплуатации. Поэтому институт сохранял и развивал технологии дезактивации, применяя их локально — для решения внутренних задач.
На рубеже XX и XXI веков начался новый этап развития обозначенной тематики, связанный с международным сотрудничеством. Американские компании искали технологии дезактивации для объектов атомной отрасли, а также для территорий и военной техники, подвергнутых облучению при применении снарядов с обедненным ураном (в ходе военных операций на Ближнем Востоке и Балканах). Лучшие технологии дезактивации разрабатывались в Институте им. А. А. Бочвара, так что именно сюда они стали обращаться в поисках решения стоящих перед ними задач.
От Японии до США
В 1997−2000 годах по заказу японского исследовательского института атомной энергии JAERI мы разрабатывали методы и средства, локализующие радиоактивные вещества в верхнем слое почвы и снижающие их размыв водой и разнос ветром на территориях предприятий ядерного топливного цикла.
В 1997−2000 годах по заказу японского исследовательского института атомной энергии JAERI мы разрабатывали методы и средства, локализующие радиоактивные вещества в верхнем слое почвы и снижающие их размыв водой и разнос ветром на территориях предприятий ядерного топливного цикла.
В 2001−2004 годах по заказу Национальной лаборатории Лос-Аламос (США) мы использовали наши локализующие составы для рекультивации почв, загрязненных в результате деятельности предприятий (ЯТЦ и промышленных).
Параллельно (в 2000−2003 годах) по заказу другой американской организации — лаборатории Брукхейвен — мы разработали и испытали полимерные агенты, повышающие безопасность и эффективность реабилитации территорий. В 2002 году сотрудники института также работали в Национальном инженерно-техническом центре Айдахо, проверяя, применимы ли наши технологии дезактивации на их площадке.
В 1999 году Институт им. А. А. Бочвара получил Бронзовую медаль всемирной выставки открытий, исследований и промышленных инноваций «Эврика» в Брюсселе за проект «Связующее для закрепления дисперсных систем, включая грунты и почвы».
После завершения международных проектов разработанные в Институте им. А. А. Бочвара технологии продолжали применяться для наших собственных объектов.
В 2003−2004 годах были разработаны дезактивационные технологии для Курчатовского института, изготовлена установка дезактивации грунтов.
В 2020 году отраслевой интегратор по выводу из эксплуатации ядерных и радиационно-опасных объектов АО "ТВЭЛ" выступил с инициативой восстановить в полном объеме и нарастить научные компетенции Института им. А. А. Бочвара по этой тематике. Была профинансирована разработка комплексных технологий дезактивации и поставлена цель: создать аналоги продуктов зарубежных производителей, активно использующих составы поколения II.
Параллельно (в 2000−2003 годах) по заказу другой американской организации — лаборатории Брукхейвен — мы разработали и испытали полимерные агенты, повышающие безопасность и эффективность реабилитации территорий. В 2002 году сотрудники института также работали в Национальном инженерно-техническом центре Айдахо, проверяя, применимы ли наши технологии дезактивации на их площадке.
В 1999 году Институт им. А. А. Бочвара получил Бронзовую медаль всемирной выставки открытий, исследований и промышленных инноваций «Эврика» в Брюсселе за проект «Связующее для закрепления дисперсных систем, включая грунты и почвы».
После завершения международных проектов разработанные в Институте им. А. А. Бочвара технологии продолжали применяться для наших собственных объектов.
В 2003−2004 годах были разработаны дезактивационные технологии для Курчатовского института, изготовлена установка дезактивации грунтов.
В 2020 году отраслевой интегратор по выводу из эксплуатации ядерных и радиационно-опасных объектов АО "ТВЭЛ" выступил с инициативой восстановить в полном объеме и нарастить научные компетенции Института им. А. А. Бочвара по этой тематике. Была профинансирована разработка комплексных технологий дезактивации и поставлена цель: создать аналоги продуктов зарубежных производителей, активно использующих составы поколения II.
Через две ступеньки
Дезактивирующие составы по технологическому уровню делятся на несколько поколений.
Поколение I — это классические составы, разработанные до и вскоре после Чернобыля (в 1970−1980‑х годах). Они обеспечивали базовую эффективность, но не имели запрограммированных свойств, упрощающих работу с ними.
Поколение II — модифицированные покрытия с улучшенными характеристиками: заданными адгезией, прочностью, эластичностью, облегчаемой снимаемостью. К этому поколению относятся, например, американские составы от CBI Polymers и Barlett Nuclear, французские — от Orano и Veolia Nuclear Solutions, британские — от National Nuclear Laboratory, Cavendish Nuclear и Jacobs, японские — от Atox и Toshiba/Hitachi, южнокорейские — от KEPCO.
Институт им. А. А. Бочвара за 2020−2023 годы довел свои разработки до уровня поколения II и заложил основы для появления линейки покрытий поколения III.
Поколение III — это составы и покрытия с "умными" свойствами. Например, программируемые жидкости с заданным временем отверждения, дезактивирующие поверхность строго в течение необходимого интервала (скажем, 15 минут или часа), а затем переходящие в твердое состояние. Или составы с повышенным содержанием азотной кислоты, причем в емкости кислота не проявляет своих свойств и начинает действовать только при нанесении на загрязненную поверхность. Есть составы, не просто связывающие загрязнение, но и частично снимающие верхний слой материала — после удаления пленки поверхность становится более шероховатой, а загрязнение остается в снятом слое.
Важное практическое свойство поколений II и III — повышенная механическая прочность пленки при снятии, снижающая число разрывов и упрощающая удаление покрытия одним «полотном», а не множеством фрагментов.
Дезактивирующие составы по технологическому уровню делятся на несколько поколений.
Поколение I — это классические составы, разработанные до и вскоре после Чернобыля (в 1970−1980‑х годах). Они обеспечивали базовую эффективность, но не имели запрограммированных свойств, упрощающих работу с ними.
Поколение II — модифицированные покрытия с улучшенными характеристиками: заданными адгезией, прочностью, эластичностью, облегчаемой снимаемостью. К этому поколению относятся, например, американские составы от CBI Polymers и Barlett Nuclear, французские — от Orano и Veolia Nuclear Solutions, британские — от National Nuclear Laboratory, Cavendish Nuclear и Jacobs, японские — от Atox и Toshiba/Hitachi, южнокорейские — от KEPCO.
Институт им. А. А. Бочвара за 2020−2023 годы довел свои разработки до уровня поколения II и заложил основы для появления линейки покрытий поколения III.
Поколение III — это составы и покрытия с "умными" свойствами. Например, программируемые жидкости с заданным временем отверждения, дезактивирующие поверхность строго в течение необходимого интервала (скажем, 15 минут или часа), а затем переходящие в твердое состояние. Или составы с повышенным содержанием азотной кислоты, причем в емкости кислота не проявляет своих свойств и начинает действовать только при нанесении на загрязненную поверхность. Есть составы, не просто связывающие загрязнение, но и частично снимающие верхний слой материала — после удаления пленки поверхность становится более шероховатой, а загрязнение остается в снятом слое.
Важное практическое свойство поколений II и III — повышенная механическая прочность пленки при снятии, снижающая число разрывов и упрощающая удаление покрытия одним «полотном», а не множеством фрагментов.
Учения специалистов радиационной, химической и биологической защиты
Как это работает?
Типичный сценарий применения пленочных составов таков: в загрязненное помещение заходит специалист в индивидуальных средствах защиты и наносит дезактивирующий состав на поверхности. В зависимости от химической природы состава он полимеризуется за заданное время либо после применения определенного физико-химического воздействия, подобранного для каждого вида покрытий.
До наступления полимеризации происходят взаимодействие компонентов состава с загрязненной поверхностью, ее травление, сорбция и/или химическое связывание радионуклидов. После завершения экспозиции полимерное покрытие вместе с загрязнением снимается. Цикл может повторяться для достижения заданных значений остаточного загрязнения.
В зависимости от характера загрязнения, с учетом минимизации образования жидких радиоактивных отходов также разработаны и могут быть адаптированы к задачам конкретных предприятий пенная и сухая дезактивация с пылеудалением в ядерно-безопасном исполнении.
Такие подходы применимы как при эксплуатации объектов использования атомной энергии, так и при выводе их из эксплуатации, а также при ликвидации последствий аварий. В случае демонтажа оборудования возможна двухступенчатая схема: сначала помещение покрывается защитным составом, затем (после демонтажа и дополнительного специального воздействия на покрытие) оно вместе с загрязнениями удаляется и помещается в контейнер для отходов.
Типичный сценарий применения пленочных составов таков: в загрязненное помещение заходит специалист в индивидуальных средствах защиты и наносит дезактивирующий состав на поверхности. В зависимости от химической природы состава он полимеризуется за заданное время либо после применения определенного физико-химического воздействия, подобранного для каждого вида покрытий.
До наступления полимеризации происходят взаимодействие компонентов состава с загрязненной поверхностью, ее травление, сорбция и/или химическое связывание радионуклидов. После завершения экспозиции полимерное покрытие вместе с загрязнением снимается. Цикл может повторяться для достижения заданных значений остаточного загрязнения.
В зависимости от характера загрязнения, с учетом минимизации образования жидких радиоактивных отходов также разработаны и могут быть адаптированы к задачам конкретных предприятий пенная и сухая дезактивация с пылеудалением в ядерно-безопасном исполнении.
Такие подходы применимы как при эксплуатации объектов использования атомной энергии, так и при выводе их из эксплуатации, а также при ликвидации последствий аварий. В случае демонтажа оборудования возможна двухступенчатая схема: сначала помещение покрывается защитным составом, затем (после демонтажа и дополнительного специального воздействия на покрытие) оно вместе с загрязнениями удаляется и помещается в контейнер для отходов.
Поколение IV: первый шаг к «плоским» роботам
Сегодня мы (с прицелом на будущее) концептуально прорабатываем создание дезактивирующих составов поколения IV, которые после нанесения, проведения дезактивации и отверждения смогут самостоятельно целиком удалиться с поверхности и перейти в более компактную форму. Это будет первый шаг к "плоским" мягким роботам-дезактиваторщикам с физическим интеллектом. В отличие от классических роботов с электроникой и алгоритмами, такие системы покрытий будут «запрограммированы» на уровне свойств материала.
Сегодня мы (с прицелом на будущее) концептуально прорабатываем создание дезактивирующих составов поколения IV, которые после нанесения, проведения дезактивации и отверждения смогут самостоятельно целиком удалиться с поверхности и перейти в более компактную форму. Это будет первый шаг к "плоским" мягким роботам-дезактиваторщикам с физическим интеллектом. В отличие от классических роботов с электроникой и алгоритмами, такие системы покрытий будут «запрограммированы» на уровне свойств материала.
Вам с какой добавкой?
Отдельное направление — адаптация технологий дезактивации к каждому виду объектов. При этом особое внимание будет уделяться объектам, расположенным в удаленных регионах, где не только при штатных работах, но и при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций могут потребоваться готовые аварийные комплекты для оперативной локализации и ликвидации загрязнений.
Институт им. А. А. Бочвара разработал концепцию создания унифицированного базового аварийного комплекта. Его задача — оперативно локализовать загрязнения до прибытия специализированных сил, чтобы не допустить распространения радиационного загрязнения. Если сильно упрощать — это набор специального ядерно-безопасного оборудования и расходных материалов к нему в виде упаковок с дезактивирующими составами или фиксаторами, лежащих в "тревожном шкафчике"; в случае возникновения внештатной ситуации персонал может сразу же ими воспользоваться.
Мы задумали этот продукт гибким и понятным в использовании: базовый набор оборудования и средств и дополнительные модули для решения конкретных задач. Как в кофейне: кто-то заказывает эспрессо, кто-то — капучино или тыквенный латте. Так и здесь: в зависимости от нужд заказчиков к базовому комплекту добавляются специализированные решения.
Уверен, что с каждым годом в отрасли будет применяться все больше современных покрытий и наши продукты найдут потребителей в разных странах.
Отдельное направление — адаптация технологий дезактивации к каждому виду объектов. При этом особое внимание будет уделяться объектам, расположенным в удаленных регионах, где не только при штатных работах, но и при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций могут потребоваться готовые аварийные комплекты для оперативной локализации и ликвидации загрязнений.
Институт им. А. А. Бочвара разработал концепцию создания унифицированного базового аварийного комплекта. Его задача — оперативно локализовать загрязнения до прибытия специализированных сил, чтобы не допустить распространения радиационного загрязнения. Если сильно упрощать — это набор специального ядерно-безопасного оборудования и расходных материалов к нему в виде упаковок с дезактивирующими составами или фиксаторами, лежащих в "тревожном шкафчике"; в случае возникновения внештатной ситуации персонал может сразу же ими воспользоваться.
Мы задумали этот продукт гибким и понятным в использовании: базовый набор оборудования и средств и дополнительные модули для решения конкретных задач. Как в кофейне: кто-то заказывает эспрессо, кто-то — капучино или тыквенный латте. Так и здесь: в зависимости от нужд заказчиков к базовому комплекту добавляются специализированные решения.
Уверен, что с каждым годом в отрасли будет применяться все больше современных покрытий и наши продукты найдут потребителей в разных странах.
Поколения дезактивирующих составов
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ